Transcript la maturation cérébrale

Développement cognitif
mémoire et apprentissage
Marie-Noëlle Metz-Lutz
Laboratoire d’Imagerie et Neurosciences Cognitives
FRE 3259 CNRS/ Université de Strasbourg
&
Centre Référent pour les Troubles des Apprentissages
Service de Pédiatrie des Hôpitaux Universitaires de Strasbourg
Plan
 Définitions: Cognition / Fonctions cognitives
 Les coulisses du développement cognitif : la
maturation cérébrale
 Évaluation du développement cognitif
 Troubles du développement cognitif : du retard
mental aux troubles spécifiques
 Au cœur des apprentissages : la mémoire de
travail
 Connaître les composantes de la mémoire de
travail pour favoriser les apprentissages
La cognition peut être définie comme
l’ensemble des processus nous permettant
d’acquérir des connaissances sur notre
environnement - savoir, mémoriser, raisonner et
résoudre - afin de le contrôler et le manipuler.
Pour contrôler l’environnement, il faut le
comprendre : connaître les relations de cause à
effet
Fonctions cognitives
 Fonctions de l’esprit qui participent à l’acquisition et
à l’utilisation des connaissances ()
 Principales dispositions et capacités de l’esprit
humain
> ‘perception’
> action
> mémoire
> langage
> raisonnement
> décision
Les fonctions cognitives
 Dépendent de l’activité de régions cérébrales
définies travaillant en réseau
 Se développent selon une chronologie propre à
chaque fonction mais plus ou moins identique
pour tous
 Nécessitent des stimulations adéquates pendant
une période critique
Développement des fonctions cognitives
Une base de connaissance acquise à une vitesse incroyable
1ère année : ensemble cohérent de connaissance sur le
monde physique
dans la 3ème année: connaissance des principes
d’organisation des catégories et des espèces
L’acquisition de ce vaste ensemble de connaissances
repose sur
 des mécanismes cognitifs de base comme la perception et la
mémoire dans la période néonatale
 des processus cognitifs de plus haut niveau comme le
raisonnement et la résolution de problèmes mis en évidence dès
l’âge de 6 mois
Développement des fonctions cognitives
Il dépend
1. des phénomènes de maturation cérébrale :
Multiplication des synapses :
1400 g
émergence des fonctions sensorielles,
motrices et cognitives
800 g à 1an
400 g
Sélection synaptique :
maturation fonctionnelle : précision,
automatisation et adaptation
Formation de la myéline :
réseaux fonctionnels : vitesse de
connexion entre les régions cérébrales
(influx nerveux)
2. Des caractéristiques de la maturation cérébrale :
Rythmes de maturation différents selon les régions cérébrales
3. Des caractéristiques du fonctionnement cérébral :
spécialisations fonctionnelles très précoces >
« modularité » du fonctionnement cognitif
Différences dans la structure
du cortex cérébral :
types et organisations cellulaires
=
dispositifs spécifiques (modules)
pour des fonctions émergentes
Langage oral
ou des apprentissages
Langage écrit
Le développement cognitif est calé sur la chronologie
de la maturation cérébrale
Formation des gaines de myéline
Myélogenèse et développement du langage
Développement des fonctions cognitives
Il requiert, tout comme la maturation cérébrale
des signaux de l’environnement : expériences sensorielles et
motrices et des interactions sociales qui leurs donnent du
sens
 Une baisse répétée de l’acuité auditive (otites séreuses) peut affecter la
qualité des représentations phonologiques à la base de la conscience
phonémique nécessaire à l’apprentissage des mécanismes de la lecture.
 Un déficit de la fonction neuro-visuelle (acuité, oculomotricité,
balayage, attention visuelle) va affecter l’identification des séquences de
lettres et par conséquent l’élaboration du lexique orthographique qui
résulte de l’exposition répétée aux mots écrits.
Développement des fonctions cognitives
Il requiert, tout comme la maturation cérébrale
des signaux de l’environnement : expériences sensorielles et
motrices et des interactions sociales qui leurs donnent du
sens
 Une baisse répétée de l’acuité auditive (otites séreuses) peut affecter la
qualité des représentations phonologiques à la base de la conscience
phonémique nécessaire à l’apprentissage des mécanismes de la lecture.
 Un déficit de la fonction neuro-visuelle (acuité, oculomotricité,
balayage, attention visuelle) va affecter l’identification des séquences de
lettres et par conséquent l’élaboration du lexique orthographique qui
résulte de l’exposition répétée aux mots écrits.
Plasticité du système nerveux
Notion à l'origine de la fonction même du système nerveux,
qui est de modifier et d'adapter le comportement en fonction
de l’environnement.
Cette plasticité est mise en jeu en réponse à
une modification des entrées sensorielles : perte ou stimulation
excessive d'une modalité sensorielle, stimulations nouvelles
une lésion physique, chimique ou infectieuse du système nerveux
une activité anormale d'un groupe de neurones (épilepsie)
un apprentissage (lecture, langue étrangère, discrimination sensorielle
etc..)
Elle repose sur des changements durables des propriétés
des neurones ou des synapses
La plasticité neuronale constitue le mécanisme unitaire au
niveau cellulaire de la mémorisation et de l'apprentissage
De l’intérêt de relier
fonctionnement cérébral et apprentissage
Guilhem, un enfant paresseux !
Difficultés d'apprentissage de la lecture
et de l'orthographe - surprotection
maternelle
Examen neurologique à 9 ans
 Hémiparésie droite séquelle
d’une petite souffrance néonatale
 Gaucherie de compensation
 Développement du langage
quasi normal. Discret retard de
parole, corrigé en GSM
 Amputation de la moitié droite
champ visuel
Lésion hémisphérique gauche ?
De l’intérêt de relier
fonctionnement cérébral et apprentissage
Bénéfices et limites de la plasticité cérébrale
Évaluation du développement
cognitif
L’évaluation du développement cognitif
 Fondée sur la notion de modularité du
fonctionnement cognitif :
spécificité du traitement de l’information et des
représentations et autonomie des systèmes de
traitement
 Son objectif est d’établir un profil
neuropsychologique à partir de l’étude
fine et détaillée de chaque fonction
Première étape de l’évaluation
l’examen psychologique
« …le neuropsychologue qui a un diagnostic à faire ne
sait pas quel processus ou quel aspect de l’activité
mentale de son patient sera central pour la poursuite
de son examen. Il doit faire d’abord une étude
préliminaire de son état mental, et selon les résultats,
il orientera sa recherche ultérieure sur les
perturbations significatives ».
Luria « Les fonctions corticales supérieures
de l’homme », 1978
L’évaluation du développement cognitif
L’anamnèse ayant fourni des données développementale,
comportementale, sociale et médicale
 Identifier les fonctions ou les secteurs
fonctionnels touchés
 Apprécier le caractère pathologique du
trouble : déficit / retard (par comparaison à
une population de référence)
 Identifier les fonctions préservées
éventuellement surdéveloppées
L’évaluation du développement cognitif
 Orienter le diagnostic étiologique :
localisation lésionnelle / trouble
développemental (dys)
 Proposer une démarche rééducative à partir
des forces et faiblesses cognitives dégagées
au cours de l‘évaluation
 Suivre l’évolution du fonctionnement cognitif
au cours de la prise en charge
Lecture neuropsychologique des
données psychométriques
Geoffroy : 9 ans et 8 mois
dyslexie-dysorthographie sévère
Classe CM1
Echelle non-verbale
Echelle verbale
Infor
mation
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1
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8
7
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5
4
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2
1
Lecture neuropsychologique des
données psychométriques
Florian :8 ans et 9 mois
Dyslexie phonologique
Classe CM1
Comprˇhensi on Ver bal e
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1
Les troubles du développement
cognitif
Du retard mental aux troubles
spécifiques du développement
Le retard mental : CIM-10 de l’OMS
 arrêt du développement mental ou un développement
mental incomplet, caractérisé par une insuffisance des
facultés et du niveau global d’intelligence
 fréquence dans la population estimée entre 3 et 4
pour 1000 pour les retards sévères dont le QI <50
 4 à 28% des retards mentaux sont expliqués
aujourd’hui par une affection génétique
Trisomie 21 ou Syndrome
de Down (DNS)
Syndrome de Williams
(WMS)
chromosome 21 en triple
exemplaire
délétion du chromosome 7
~ 15-20 gènes
1 enfant sur 700 environ
1 enfant pour 20 000
retard constant qui s’accentue
avec l’âge
troubles de la maturation
cérébrale et cardiaques
toutes les fonctions cognitives
sont également affectées
profil cognitif particulier + bon
développement apparent du
langage
QI ≤ 60
QI 50-70
Des trajectoires de développement cognitif
distinctes
Williams
Trisomie 21
Deux profils de fonctionnement cognitif
Mémoire à court terme
Les troubles cognitifs spécifiques
 Lésions périnatales localisées
 Acquis consécutifs à une lésion survenant
après une période de développement normal
 Développementaux : dys
– limités à un domaine cognitif (langage, geste, calcul, lecture)
– en l’absence de retard global de développement
– d’origine neuro développementale liée à un probable
dysfonctionnement cérébral localisé
– entravant les apprentissages
Les troubles cognitifs spécifiques
Les troubles spécifiques du développement du langage :
TSL, dysphasies
 Performances verbales < 1,25 ET aux batteries standardisées
 QI non verbal ≥ 85
 Audition normale (pas d’otite récente)
 Examen neurologique normal
 Pas d’anomalie du conduit bucco-phonatoire
 Pas de déficits des interactions sociales
Les troubles cognitifs spécifiques
Troubles du développement gestuel :
 Dyspraxie développementale : déficit de la planification motrice
 déficit du traitement visuo-spatial
 difficulté de synchronisation motrice et oculo-motrice
 défaut d’automatisation des gestes volontaires
 Troubles d’acquisition de la coordination
 Troubles visuo-constructifs souvent associé à une
dyscalculie spatiale
Une fonction au cœur des apprentissages :
la mémoire de travail
Définition de la mémoire
“c’est la faculté de conserver et de rappeler
des états de conscience passés et ce qui
s’y trouve associé”
Elle permet à l’expérience passée de
retentir sur l’organisation d’une réponse ou
d’une action.
Le système de la mémoire
Mémoire
déclarative (explicite)
épisodique
Habiletés
motrices
procédurale (implicite)
sémantique
Réponses
autonomes
Conditionnement
classique
Acquisition
perceptive
Amorçage
verbal
Fonctionnement de la mémoire
Mémoire déclarative (explicite) : s’appuie sur un
système de représentations verbalisables
Savoir : « que le beurre est un aliment, le mot beurre est
masculin etc… Mémoire sémantique
Se souvenir : « que le mot beurre était dans la liste, qu’il
y avait du beurre dans l’assiette etc… Mémoire épisodique
Mémoire procédurale (implicite) : s’appuie sur des
systèmes d’action et de représentation perceptive
Fonctionnelle très tôt : en l’absence de langage l’information
contextuelle qui servira à l’encodage : reconnaissance de formes
(silhouettes) / conséquences d’une action / manipulation
Fonctionnement de la mémoire
Stockage à long terme
"Buffers" sensoriels
performance
Rappel
Mémoire
de
travail
encodage
Stockage
à
court terme
consolidation
perte
d’information
Différents systèmes de mémoire
Mémoires temporaires
Registre
d’informations
sensorielles
(mémoire
sensorielle)
(quelques
millisecondes)
Mémoire à
court terme
( mémoire de
travail)
(quelques
secondes à
quelques minutes)
Mémoire permanente
Mémoire
à long terme
La mémoire à court terme
capacité de stockage de l’information utile verbale ou
visuo-spatiale pendant un temps bref (quelques secondes)
Pourcentage de rappel des mots d'une liste
100
90
Pourcentage de rappel
80
Effet de primauté
70
60
50
40
Effet de récence
30
20
10
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Position dans la liste
14
15
16
17
18
19
20
La mémoire à court terme
 Capacité de stockage temporaire de
l’information fortement dépendante de l’âge
 Demande de l’effort et de l’attention
 Sujette à l’erreur lorsque la quantité
d’information et la demande cognitive sont
élevées (travailler dans le bruit : télévision)
 Voie d’entrée dans la mémoire à long terme
Développement de la mémoire à court terme
chiffres
non mots
blocs de Corsi
écoute / rappel
chiffres envers
Performances
exprimées en score
proportionnel à la
moyenne des 9 ans
Évaluation de la mémoire à court terme
Phonologique
Empan de chiffres
Rappel de mots
Répétition de non mots
7-5-4-6
Bille - sac - botte
Bi / spec / tal
7-5-6-4*
Bille - sac - botte
Bi / pse / cal *
7-5-4-6
6-4-5-7
eau - poire - plumes
Rappel de motif
Visuo-spatiale
Blocs de Corsi
Mémoire de
travail
Rappel de chiffres envers
Écoute phrases / rappel
de mots
Fonctions exécutives Test de Stroop
L’orange pousse dans
l’eau
Il boit une poire
L’oiseau a des
plumes
rouge bleu vert bleu vert rouge
La mémoire de travail
 Mémoire à court terme > stockage temporaire
de l’information
 Mémoire de travail > stockage + manipulation
de l’information
 Mémoire de travail = système complexe à
plusieurs composantes
impliquée dans
le raisonnement
la compréhension
les apprentissages
Elle est d’autant plus nécessaire que les procédures ne
sont pas encore automatisées
Structure de la mémoire de travail
Exécuteur
central
Boucle
phonologique
Stock
phonologique
Répétition
subvocale
Calepin visuospatial
Stock visuel
Récapitulation
spatiale
Processus impliqués dans la
mémoire de travail phonologique
 Mémoire sensorielle acoustique (très vulnérable,
altérée par le matériel verbal qui suit)
 Analyse et stockage phonologique
 Mémoire de l’ordre séquentiel
 Répétition silencieuse
 Récupération de l’information
 Reintégration : reconstruction des traces phonologiques
incomplètes
Facteurs impliqués dans le
développement de mémoire de travail
Exécuteur
central
 Répétition utilisée et entraînée par
la croissance du vocabulaire
 Articulation plus précise >
encodage plus automatisé et
répétition subvocale plus rapide
Boucle
phonologique
 Maturation cérébrale (myélinisation)
> coordination et contrôle
 Connaissance phonologique à
long terme : règles phonotactiques
Stock
phonologique
Répétition
subvocale
 Conscience phonologique
Mémoire de travail phonologique
Exécuteur
central
Boucle
phonologique
Stock
phonologique
Répétition
subvocale
Déficit auditif
ex : otite moyenne
altération de la
mémoire sensorielle
incertitude lors du
recodage
phonologique : 10/6
Mémoire de travail phonologique
Exécuteur
central
Troubles de la parole
Boucle
phonologique
gêne de la répétition
subvocale
Stock
phonologique
Répétition
subvocale
Stock phonologique plus
sensible à la dégradation
avec le temps
Mémoire de travail phonologique
Exécuteur
central
Boucle
phonologique
Stock
phonologique
Répétition
subvocale
Troubles de l’attention
Affecte le contrôle de
la boucle
Répétition et maintien du
stock phonologique
affectés
Mémoire de travail phonologique
Exécuteur
central
Boucle
phonologique
Stock
phonologique
Répétition
subvocale
Anxiété
défaut d’estime de soi
Inhibition cognitive
Réduction du stock
phonologique > difficulté
du maintien du code
phonologique
Mémoire de travail phonologique
 Un module cognitif indispensable à
 La compréhension des consignes
 Au maintien de l’attention
 L’extension du lexique (mots nouveaux)
 L’apprentissage du langage écrit : lecture et
orthographe
 L’arithmétique
 L’apprentissage des langues étrangères
Mémoire de travail et apprentissage
du langage écrit
 Maintenir en mémoire tout en poursuivant
une tâche
 L’apprentissage de la voie d’assemblage :
décoder lettre après lettre jusqu’à obtention de la
forme phonologique complète des mots
 Moins sollicitée par la voie d’adressage qui n’est
fonctionnelle qu’une fois le lexique orthographique
constitué
Mémoire de travail et lecture
oignon
monsieur
femme
Lexique
orthographique
lecture
Analyse
orthographique
latumoi
tsunami
Chatalhuyuk
lecture
sens
lDk tyY
Lexique
phonologique
/fam/
lDktyY
/lDktyY/
Mémoire de travail et lecture
Exécuteur
central
La majorité des dyslexiques ont
une mémoire de travail
déficitaire
et un déficit de la conscience
phonologique
Boucle
phonologique
Déficit de la boucle
phonologique
Stock
phonologique
Répétition
subvocale
Mémoire de travail et apprentissage
Identifier du déficit de la mémoire de travail
 Épreuves d’empan pendant des tâches complexes :
 Répétition de chiffres à l’envers comparé à la
répétition à l’endroit (épreuves chiffres du WISC)
 Répétition des mots entendus pendant l’exécution
d’une tâche verbale différente (jugement ou
complètement de phrases)
 Empan de comptage
Mémoire de travail et apprentissage
Compenser un déficit de la mémoire de travail
1. améliorer le codage phonologique
 Exercer la conscience phonologique :
comptage de syllabes puis de phonèmes
jeux phonologiques : fusion, suppression, permutation de
phonèmes (Les mots tordus de Pef)
épellation de mots : automatise la CGP et exerce la MT
 Affiner la discrimination phonologique : (cf GSM)
Mémoire de travail et apprentissage
Compenser un déficit de la mémoire de travail
2. alléger le stock phonologique
Réduire le nombre d’unités à mémoriser temporairement
Faciliter la tâche cognitive complexe (décodage couleur)
S’appuyer sur les ressources en mémoire à long terme
 Le sens des petits mots : les morphèmes
 La connaissance à l’oral de la structure des phrases
 Entraîner la MCT avec des mots imageables (jeu en
groupe en garderie)
Mémoire de travail et apprentissage
Compenser un déficit de la mémoire de travail
3. favoriser le contrôle exécutif
 Réduire les distracteurs :
placer à l’avant de la classe - segmenter les consignes
et les tâches
 Favoriser les processus cognitifs les moins coûteux :
stimuler la voie lexicale directe, même si la CGP n’est
complètement maîtrisée
 Soigner l’estime de soi
Mémoire de travail et apprentissage
Les autres déficits associés à la dyslexie
 Les autres symptômes :
 visuels : confusions de lettres - troubles
neurovisuels : balayage - calibrage oculomoteurs
(rééducation neurovisuelle en orthoptie)
 auditifs : confusion de sons proches : sourdes/
sonores t/d, k/g, f/v etc…
 séquentiels : inversion de phonèmes, de lettres
 intégration multimodale : audio-visuelle (méthode
gestuelle, Borel-Maisonny)
 trouble visuo-attentionnel