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Chères familles, chers collaborateurs.
Voici notre newsletter de l'été.
Vous pourrez lire nos dernières découvertes scientifiques sur le cerveau des bébés et des enfants ainsi que nos études en cours ou à venir ! Nous tenons avant tout à remercier chaleureusement tous nos petits chercheurs en herbe et leurs parents que nous avons vu ces derniers mois à Neurospin ainsi qu’à la maternité d’Orsay !

Voici quelques résultats de nos études récentes

Chez les bébés

Ce n’est pas le chaos : investigation de la variabilité neurale chez les nourrissons de 2-6 mois.
Notre cerveau est comme un orchestre où nous pouvons imaginer chaque région cérébrale comme un musicien jouant d’un instrument unique. Tout comme les musiciens peuvent jouer leurs instruments avec des subtiles différences de rythme, de dynamique ou d’expression dépendant des exigences de l’orchestre, les neurones de notre cerveau présentent de temps à autres des variations légères dans leur acticité électrique. De façon similaire, lorsque l’on mesure l’activité cérébrale en EEG (une méthode non invasive qui permet d’enregistrer les signaux cérébraux à la surface de la tête), la variabilité de l’essai unique réfère au fait que la réponse du cerveau au même stimulus peut varier légèrement d’un essai à l’autre. Tout comme l’interprétation de chaque musicien apporte de la richesse et de la profondeur à la performance musicale globale, la variabilité dans l’activité cérébrale fournit des informations importantes sur le fonctionnement complexe du cerveau et sa capacité à s’adapter et à répondre de manière unique à différents stimuli. Mais comment cette variabilité se développe-t-elle dans les premiers mois de la vie ?
Dans une étude publiée récemment, nous avons exploré comment cette variabilité est modulée chez les nourrissons au fur et à mesure que leur vision se développe. Nous avons trouvé que lors du premier semestre de vie (2-6mois), lorsque les bébés apprennent progressivement à détecter les visages humains, leurs cerveaux apprennent à moduler la variabilité d’une manière structurée dans le temps. Dans l’ensemble, leur activité neurale devient plus fluide mais aussi plus contrôlée en présence d’un stimulus. Nous pensons qu’un tel développement contribue à créer un réseau dynamique et flexible permettant au cerveau du bébé de s’adapter, d’apprendre et de traiter efficacement les informations.
Ainsi, tout comme les différences de manières de jouer d’un musicien font partie intégrante de son orchestre, la modulation flexible de la variabilité du signal dans nos cerveaux pourrait contribuer aux excellentes capacités d’apprentissage des nourrissons.

Chez les adolescents

MathsLangage-ADO
Le projet MathLangage a comme objectif d’étudier en détail les réseaux du langage et des mathématiques dans plusieurs populations : adultes et adolescents contrôle, adultes et adolescents TSA (avec Troubles du Spectre Autistique). Cela fait suite aux études précédentes réalisées dans le laboratoire (Pallier et al., PNAS 2011 ; Amalric et al., PNAS 2016).
Dans ce cadre, 15 garçons de 14-15 ans, tous en classe de 3ème, ont participé à notre étude entre septembre 2020 et juillet 2021.
Les objectifs de ce projet sont de caractériser, en IRM à 3 Tesla :
  • les réseaux cérébraux activés par le langage parlé et écrit (en compréhension) et ceux activés par les mathématiques, dans les deux groupes contrôle (adultes et adolescents) ;
  • les différences entre les modalités auditive et visuelle (écoute ou lecture des stimuli) ;
  • les sous-réseaux du langage (connaissances générales, théorie de l’esprit) et des mathématiques (calcul, arithmétique, géométrie) ;
Dans un deuxième temps, l’objectif est de comparer ces réseaux dans les populations adultes et adolescents TSA.
Un premier article est en train d’être rédigé sur les premiers résultats des deux groupes contrôle. Les résultats semblent être assez similaires chez les adolescents et les adultes.
Réseau du langage (syntaxe)
Réseau du langage (sémantique)
Réseau des mathématiques
Références

Pallier, C., Devauchelle, A.-D. & Dehaene, S. (2011). Cortical representation of the constituent structure of sentences. Proceedings of the National Academy of Sciences, 108(6), 2522-2527.
Amalric, M., & Dehaene, S. (2016). Origins of the brain networks for advanced mathematics in expert mathematicians. Proceedings of the National Academy of Sciences, 113(18), 4909-4917.

Chez les adultes aussi!

Notre cerveau représente et compète naturellement la structure de son environnement en créant de faux souvenirs.
Lucas Benjamin, thésard dans notre équipe s’est intéressé aux mécanismes d’apprentissage de stimuli ayant des interdépendances entre eux. Pour étudier ces mécanismes, notre équipe a utilisé le formalisme des graphes. Dans un article publié récemment (Benjamin et al, 2023), nous nous sommes intéressés à la manière dont des adultes découvraient la structure d'une séquence sonore dont l’organisation temporelle correspond à un graphe contenant deux clusters, parcouru aléatoirement.
Pour en savoir davantage, vous pouvez lire le communiqué de presse rédigé pour l’université Paris Saclay.

Benjamin, L., Ana, F., Al Roumi, F., & Dehaene-Lambertz, G. (2023). Humans parsimoniously represent auditory sequences by pruning and completing the underlying network structure. Elife, 12, e86430.

Quelques projets en cours...

Chez les enfants

Des nouvelles du Projet « Ecole et Cerveau »
Pour rappel, notre projet s’inscrit dans le programme « Un violon dans mon école » porté par la fondation Vareille qui a pour but d’évaluer scientifiquement dans quelle mesure l’apprentissage d’un instrument de musique, en l’occurrence le violon, dès la maternelle, peut contribuer à l’épanouissement des enfants.

Au total, 53 élèves sont venus faire deux expériences d’imagerie cérébrale (une IRM et une MEG) à Neurospin lors de leur fin de grande section de maternelle, ou début/milieu de CP. La qualité des images et photos que nous avons collectées avec chacun des enfants est très bonne, et cela ouvre de belles perspectives pour faire avancer la science ! Cela nous permettra d’étudier et comprendre comment le cerveau des enfants se transforme pour notamment apprendre à lire et à compter.

Voici un petit aperçu de nos scientifiques en herbe :
Ces connaissances seront très importantes pour mieux aider tous les enfants à progresser, et lutter contre l’échec scolaire. Nous sommes donc très heureux de poursuivre l’aventure et de retrouver les enfants et leurs familles en cette fin d’année de CP et nous avons hâte d’observer les photos que nous allons collectées lors de cette 2ème session de cette grande étude longitudinale !

Les petits plus à découvrir...

Comment se former aux sciences cognitives?

MOOC La psychologie pour les enseignants
Le MOOC « La psychologie pour les enseignants » créé par Franck Ramus, Joëlle Proust et Jean-François Parmentier, est à nouveau disponible en ligne ; offrant un panorama complet d’éléments de psychologie concrets et utiles dans toutes les disciplines de la maternelle à l’enseignement supérieur.
C’est une ressource extrêmement riche pour enseignants mais aussi parents dans la compréhension des mécanismes d’apprentissages et du comportement des enfants.

Ce cours aborde les grands domaines tels que :
  • la mémoire et les techniques efficaces de mémorisation
  • le comportement et les techniques efficaces de modification du comportement
  • la motivation et la métacognition.
Un des grands avantages est que les cours de ce MOOC restent disponible jusqu’au 30 juin 2024, permettant à chacun de suivre le cours à son rythme. Alors, n’attendez plus, inscrivez-vous !
Parcours Magistère : Sciences cognitives de l’apprentissage
disciplinesS’appuyant sur les travaux de la recherche et sur une équipe d’enseignants et de formateurs de terrain de l'association Apprendre et Former avec les Sciences Cognitives, la DGESCO propose 7 formations autour des Sciences cognitives de l’apprentissage, à destination de tous les niveaux et de toutes les . Tous les contenus sont validés par des chercheurs. Le parcours est interactif et respecte les principes de la cognition efficace.
Après une définition détaillée des sciences cognitives de l'apprentissage et de leur utilité, les 6 autres parties de la formation présente les thèmes de la mémorisation, l'attention, la compréhension, les fonctions exécutives, l'implication des élèves, la métacognition, l'évaluation, les conditions favorisantes de l'apprentissage et, enfin, comment mettre en place une cogni'classe. Chaque partie de la formation propose une présentation, ancrée dans le contexte scolaire, des résultats de la recherche, un lexique, de multiples tests, un résumé des essentiels, des idées détaillées de pistes pédagogiques conformes aux résultats de la recherche et des articles pour en savoir plus.

Ressources Musique et Cerveau

Dans le cadre de notre projet « école et cerveau » nous nous intéressons à l’effet de la pratique d’un instrument de musique sur les réseaux cérébraux du langage, des mathématiques, de la musique…. Différents ouvrages, très accessibles sont disponibles pour en connaître davantage sur les représentations cérébrales de la musique (Bilgand et Tillmann), découvrir ce qu’est l’amusie congénitale ou comprendre comment fonctionne l’oreille absolue (Peretz) et découvrir de fameux cas de la neuropsychologie décrit par Olivier Sacks, dont celui d’un chirurgien devenu pianiste virtuose après avoir été frappé par la foudre. Nous vous invitons également à visionner ce documentaire inspiré de l’ouvrage d’Em