lundi, 27 avril 2020
Quelques grands principes pour mieux comprendre le cerveau humain (1er de 2)
Après la huitième séance du cours Notre cerveau à tous les niveaux qui portait sur les émotions mercredi dernier, la neuvième séance qui explorera la question du langage chez l’espèce humaine aura lieu pour sa part mercredi le 20 mai prochain à 19 heures. Mais en attendant que ma préparation soit suffisamment avancée pour que je puisse vous en parler ici, je vais continuer comme la semaine dernière à rendre accessible des ressources en ligne sur le cerveau en ces temps de confinement. Avant de vous présenter l’article en question, j’aimerais toutefois comme c’est le cas à chaque année à la fin du mois d’avril, vous parler d’un sujet moins excitant (mais néanmoins utile…), celui des finances de ce blogue !
Car depuis l’arrêt de mon financement en mars 2013 par le gouvernement du parti Conservateur du Canada, je me retrouve encore une fois dans l’inconfortable posture de solliciteur de contributions volontaires. Heureusement, comme les dernières années, « vos généreux dons faits en allant sur cette page du site m’ont apporté près de 2500$. Et pour vous faciliter la chose cette année, un troisième mode de paiement est maintenant disponible (en plus de Paypal et des chèques) : par Virement Interac (tous les détails sur notre page de financement). Je vous remercie donc encore une fois infiniment pour ce soutien financier en plus des bons mots qui me parviennent régulièrement. C’est en grande partie ce qui me permet de continuer à écrire ce billet de blogue hebdomadaire.
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Pour revenir à l’article de cette semaine, on m’avait invité à le soumettre dans une revue spécialisée en éducation, mais ils ont trouvé trop difficile de transposer concrètement les idées développées dans la pratique enseignante et ne l’ont pas publié. Je vous l’offre donc ici en espérant que son contenu pourra quand même susciter un intérêt, sinon pragmatique, du moins théorique !
L’article est inspiré d’une conférence donnée à la première École d’été en neuroéducation qui s’est tenue du 26 au 28 juin dernier à l’UQAM. Intitulée « Principes de base en anatomie et fonctions cérébrales pour le domaine de l’éducation », je l’avais construite en identifiant 12 grands principes issus des neurosciences cognitives contemporaines. En voici une version simplifiée avec, à la fin de chaque section, mon effort pour un « conseil pratique » qui découle de ce qui vient d’être exposé.
Il ne s’agira cependant pas de déconstruire ici certains « neuromythe » à propos du cerveau, chose que Steve Masson avait très bien faite lors de la conférence d’ouverture de cette école d’été. Ce que je vous propose plutôt, c’est un enchaînement de certains grands principes qui permettent de mieux comprendre comment s’est constitué ce cerveau humain dont l’école est sensée favoriser le développement harmonieux. Il y a mille et une raisons (politiques, économiques, sociales, etc.) qui font que ce n’est malheureusement pas toujours le cas. Mais c’est peut-être aussi parce qu’on connaît mal, au fond, ce système nerveux auquel on veut transmettre des connaissances. Comme l’article est inhabituellement long pour ce blogue, je vais le scinder en deux parties, un peu comme je l’avais fait en 2016 pour « Reconsidérer les fondements des sciences cognitives, partie 1 et 2 ». Allons-y donc cette semaine pour les 3 premiers principes :
1) Nous sommes fait de multiples niveaux d’organisation en interaction
2) Tout est dynamique mais à différentes échelles de temps
3) Adopter une perspective évolutive
On complètera la semaine prochaine avec les trois autres :
4) Notre mémoire nous permet de faire des analogies pour mieux agir
5) L’engramme mnésique se situe à plusieurs niveaux
6) Le cerveau et le corps sont si inextricablement liés qu’ils ne font qu’un
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1) Nous sommes fait de multiples niveaux d’organisation en interaction
J’aurais le goût de dire que c’est la base de tout. En tout cas de toutes les sciences du vivant et des sciences cognitives. Ce n’est pas pour rien que j’ai inclus cette idée dans l’ergonomie même de mon site web le Cerveau à tous les niveaux ! Car avec la boîte de navigation par niveaux d’organisation, on est toujours tenté de se demander ce qui se passe ailleurs. L’idée c’est donc de se rappeler qu’à chaque fois qu’on pose notre regard à un niveau particulier d’observation, il faut toujours garder à l’esprit qu’il se passe au même moment d’innombrables autres phénomènes à tous les autres niveaux d’organisation.
La mémoire implique une structure cérébrale appelée hippocampe, dans laquelle des circuits de neurones particuliers s’activent quand on se rappelle un souvenir, ce qui est rendu possible par des molécules (les neurotransmetteurs) qui se fixent sur d’autres molécules (les récepteurs). Et puis si l’on remonte les niveaux dans l’autre sens, ce qu’on vient de décrire va faire émerger un souvenir ou une idée qui va nous amener à faire tel comportement qui sera bien ou mal considéré par le groupe social auquel l’individu appartient. Tout cela, je le redis, se passe simultanément.
Bien entendu, les frontières de ces niveaux sont floues et dépendent de l’intérêt des observateurs et de la définition qu’on en donne. J’en ai par exemple retenu cinq dans mon site, mais d’autres en ont décliné beaucoup plus (voir la figure ci-dessous par exemple).
George Engel, l’auteur de cette figure, prônait déjà pour la psychiatrie dans un article de 1977 une approche plus bio-psycho-sociale tenant compte de tous les niveaux d’organisation sous et sus-jacent à l’individu. Henri Laborit, en France, disait la même chose depuis la fin des années soixante, s’attirant les foudres ou les risées des spécialistes, seule approche considérée comme sérieuse à l’époque et qui rimait trop souvent malheureusement avec un réductionnisme biologique étroit dont on est revenu depuis.
En fait, les modèles théoriques les plus récents en sciences cognitives (comme celui de Jean-Pierre Changeux (2017, dont est tirée l’image en haut de ce billet) ou le Hierarchically Mechanistic Mind de Badcock, Friston et Ramstead (2019)) placent au centre de leur approche le concept même de niveaux multiples organisés hiérarchiquement, c’est-à-dire ici s’englobant les uns les autres.
Le « conseil pratique » de cette section se résume donc ici à cette citation d’Henri Laborit : « Chaque heure passée par un enfant sur un banc d’école devrait commencer par définir la structure de ce qui va être dit dans les structures d’ensemble. Chaque chose apprise doit se mettre en place dans un cadre plus vaste, par niveaux d’organisation […], aussi bien dans le sens horizontal du présent, que vertical du passé et de l’avenir. »
2) Tout est dynamique mais à différentes échelles de temps
La conception générale du cerveau qui prévaut encore dans les manuels scolaires est bien souvent encore celle d’un organe avec des aires du langage ou de la coordination motrice bien délimitées (avec de belles couleurs, et pas seulement dans les manuels du secondaire !). Pourtant, depuis quelques décennies, les neurosciences sont passées d’une conception du cerveau comme d’un objet plutôt stable fait de composantes manifestant une relation structure-fonction relativement simple à une conception dynamique, plastique où la relation structure-fonction est beaucoup plus complexe.
Déjà, dans son livre Problems of Life (1952), le biologiste Ludwig von Bertalanffy attirait l’attention sur le fait qu’il y a une fausse distinction entre structure et fonction. Elle nous vient des machines fabriquées par les humains où les deux sont aisément discernables. Mais dans le vivant, il s’agit simplement de deux échelles de temps différentes. Ce qu’on appelle « fonction » découle par exemple de processus changeants à l’échelle des secondes (l’activité nerveuse qui nous permet de marcher, parler, manger, etc.). Ou encore la plasticité neuronale à la base de tout apprentissage, avec les changements synaptique qui lui sont associés, sont des phénomènes qui se produisent à l’échelle des minutes, des jours ou des semaines.
Et ce qu’on appelle « structure » découle de processus également changeants mais à l’échelle des milliers d’années (nos membres antérieurs anciennement des nageoires, et devenus des ailes chez d’autres espèces). Autrement dit, la forme des corps des organismes vivants se modifie aussi pour mieux s’adapter, mais sur une échelle de temps de milliers et de millions d’années !
Et l’on aurait même pu ajouter une échelle de temps intermédiaire entre l’apprentissage durant une vie et l’évolution lente de notre morphologie avec ce qu’on appelle maintenant l’épigénétique : des changements dans les taux d’expressions des gènes suite à des perturbations environnementales qui semblent pouvoir se transmettre durant quelques générations, donc à l’échelle de quelques décennies, voire d’un siècle selon les espèces.
Conseil pratique :
Les travaux de Carol Dweck ont démontré qu’expliquer aux jeunes que leur cerveau est plastique (et peut donc développer de nouvelles habiletés avec la pratique et l’effort) a des effets positifs sur leur apprentissage futur : meilleure attitude après des erreurs ou des échecs; motivation plus forte pour atteindre la maîtrise d’une compétence, etc.
En 2007, Dweck et son équipe ont étudié l’évolution des performances scolaires de 373 élèves qui avaient une conception fixiste (un élève est doué ou non) ou évolutive (un élève qui travaille évolue, se transforme et s’améliore) de la nature humaine.
Au début du suivi, les performances en mathématiques des élèves fixistes et évolutifs étaient comparables. Mais lorsque les difficultés d’acquisition des notions sont devenues plus ardues, les évolutifs ont surpassé leurs camarades fixistes.
3) Adopter une perspective évolutive
« Rien en biologie n’a de sens, si ce n’est à la lumière de l’évolution », écrivait le généticien Theodosius Dobzhansky (1900-1975). Pour essayer de comprendre le cerveau humain actuel, il faut donc adopter une perspective évolutive. C’est malheureusement bien rarement ce qu’on fait. Je pense par exemple à ces superbes monographies qui servent de livre de référence en biologie au collégial. Bien sûr il y a toujours quelques pages qui traitent de l’évolution, mais très vite on nous présente les grands systèmes du corps comme s’ils avaient été conçus de façon optimale par des ingénieurs. Or, pour paraphraser cette fois François Jacob, prix Nobel de physiologie ou médecine (1965): « La sélection naturelle opère à la manière non d’un ingénieur, mais d’un bricoleur; un bricoleur qui ne sait pas encore ce qu’il va produire, mais récupère tout ce qui lui tombe sous la main. » (Le Jeu des possibles, 1981)
L’évolution construit donc toujours à partir de où elle est rendu au fur et à mesure que l’environnement change et que les pressions sélectives se transforment. Par conséquent, il y va y avoir dans le cerveau humain énormément de recyclage d’anciennes structures ayant été sélectionnées pour des environnements d’il y a des millions d’années avec lesquelles nous sommes pris aujourd’hui pour transiger dans un environnement extrêmement différent.
Et c’est justement difficile pour le cerveau humain, adapté à une échelle de temps de quelques décennies (son espérance de vie), d’appréhender des durée de l’ordre du million d’années.
Pour faire sentir ces durées extrêmement longues à vos étudiant.es, je donnerais ce « conseil pratique » : ramener les à une autre échelle de temps plus compréhensible pour nous. On peut par exemple faire équivaloir un millénaire à une seconde. Les premiers vertébrés (des poissons primitifs) seraient alors apparus il y a un peu plus de 5 jours. Les premiers primates il y a près de 21h, notre genre Homo il y a environ 41 minutes 40 secondes, notre espèce Homo sapiens il y a environ 3 minutes et 20 secondes. Et ce qu’on appelle l’Histoire qui débute avec les traces écrites de nos cultures humaines ne durerait que 5-6 secondes… sur nos 5 jours !
Toujours selon cette échelle, les 3 derniers siècles de la révolution industrielle ne représentent que 0,3 secondes. Et l’avènement des réseaux sociaux sur Internet ? Un centième de seconde ! Peut-être les étudiant.s comprendront-ils mieux alors pourquoi leur cerveau, cette vieille machine ayant évolué dans le calme des savanes, se trouve dans un état de distraction constante quand il reçoit un « Like » ou un texto à toutes les dix secondes…
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