Les neurones pour apprendre

Les neurones pour apprendre

 

 

Le cerveau commande les processus électrochimiques à l’origine des apprentissages, d’une immense complexité encore loin d’avoir délivré ses mystères. Derrière l’observation du comportement de l’apprenant se déroulent les multiples transformations globalement dénommées plasticité cérébrale.

Cette présente section n’a pas pour objet d’exposer un cours de neurobiologie, mais à travers quelques sommaires descriptions, de souligner que l’apprentissage dans ses multiples facettes est corrélé à des phénomènes physiques et chimiques du cerveau, et que progressivement les scientifiques objectivent ces transformations grâce à des techniques d’introspection, ils aident à chasser l’intuition parfois trompeuse, à estomper les fausses croyances sur le cerveau, à mieux comprendre la dynamique cérébrale.

Oui, lorsque le cerveau apprend les neurones et autres cellules se transforment, leurs connections s’affinent et se multiplient, des réseaux s’organisent et se réorganisent, la vie chimique ne cesse de s’activer.

 

Développement

Le neurone

La masse du cerveau est d’environ 1,4 kg. Il est composé principalement de deux types de cellules, les neurones et les cellules gliales. Et d’un réseau de vaisseaux sanguins.

Nul n’ignore plus le schéma de la cellule élémentaire du cerveau qu’est le neurone, parcouru incessamment par des flux électrochimiques (ions, molécules) d’une grande complexité, à la fois en son sein, mais également en interaction avec son milieu externe, qui permettent la transmission des informations de neurones en neurones par un jeu d’activations.

Les neurones sont au nombre très approximatif de cent milliards. Ils sont produits essentiellement durant les premiers stades de la vie humaine (neurogenèse), mais il en apparaît et disparaît tout au long de l’existence. La période adolescente est propice à une réorganisation massive de la population neuronale (l’élagage synaptique conduisant à l’élimination des synapses les moins efficaces).

Des flux électriques se déplacent dans le sens allant du noyau (à gauche sur le schéma), depuis les dendrites qui lient le neurone à ses voisins, vers les terminaisons synaptiques (à droite) dans lesquelles les informations s’apprêtent à franchir les espaces entre les synapses vers les neurones suivants, par l’intermédiaire des molécules de neurotransmetteurs.

Trois zones du neurone sont particulièrement concernées au cours de l’apprentissage :

  • Les dendrites, ramifications qui assurent les liaisons entre les neurones – variant de quelques milliers à quelques dizaines de milliers par neurone – et dont le nombre augmente lorsque le cerveau « travaille ». Les dendrites « poussent », passant du stade de petites épines dendrites à celui de prolongements assurant de nouvelles liaisons, un peu à l’image du bourgeonnement d’un arbre qui se développe par la croissance de ses branches.
  • Les terminaisons synaptiques, à l’extrémité droite du schéma, dont la fonction est de transmettre l’information d’un neurone (en amont), vers un autre neurone (en aval). Dans l’espace inter-synaptique, les neurotransmetteurs assurent le passage de l’information. Lors de l’apprentissage, les boutons synaptiques se développent, les mécanismes de transmission s’affinent et s’accélèrent.
  • L’axone central, canal de transmission électrochimique de l’information, s’entoure d’une gaine de substance lipidique blanche, la myéline, au cours des entrainements et reprises, qui assurent la sécurisation de l’information et surtout l’accroissement de sa vitesse de transmission.

La fascinante usine électrochimique qu’est le neurone, dont la compréhension du fonctionnement reste encore modeste en dépit de l’extraordinaire développement de la recherche, commence à livrer ses secrets.

Le cerveau travaille – s’active – tout le temps et à 100% dans les deux hémisphères. Ce qui signifie une grande dépense d’énergie (dont la source est le glucose) expliquée par la circulation sanguine également véhicule de l’oxygène. Un cerveau « au repos » reste grand consommateur d’énergie : la transmission d’information se poursuit.

Un fait est certain pour le pédagogue : Apprendre s’accompagne d’une modification des neurones ! Mais également de leur organisation en populations. Le lien est avéré entre l’activité des neurones, le comportement, les émotions, la conscience, la mémoire, la pensée.

 

La plasticité cérébrale

C’est le concept selon lequel les neurones et leur arrangement se transforment incessamment tout au long de l’existence, en particulier lors de l’apprentissage :

  • Modification quantitative de la population des neurones, évoquée plus haut. Dès après l’enfance, le stock de neurones et de cellules gliales – ces cellules de l’ombre qui assurent auprès des neurones des rôles essentiels de nutrition, protection des éléments pathogènes, élimination de déchets, myélinisation, destruction de neurones – reste quasiment inchangé. L’évolution et la performance des capacités cérébrales ne reposent pas tant sur le nombre des neurones, que sur celui des liaisons inter-neuronales (une centaine de millions de milliards), et de leur structure interne.

Cellule gliale. CNRS Phototèque, Homburger V., Lautredou N.

  • Modification en nombre et en qualité des connexions entre les neurones. L’information est transmise depuis le neurone pré-synaptique vers le neurone post-synaptique par libération et transfert des neurotransmetteurs (ou neuromédiateurs) dans l’espace inter-synaptique. Les neurotransmetteurs vont se fixer sur des récepteurs spécialisés afin d’être compris, puis reviennent ; l’information est alors transmise. La synapse est plastique, son activité varie.

Un cerveau qui a beaucoup travaillé a également modifié le nombre des connections entre neurones proches ou lointains.

Réseau de neurones (Google, utilisation autorisée)

Modification des réseaux de neurones, dont l’architecture complexe et flexible traduit le support des connaissances nouvelles ou confirmées, des aptitudes, des associations de pensée. La réorganisation des réseaux qui ne cessent tout au long de la vie de se faire et se défaire au gré des apprentissages nouveaux, de la maîtrise plus grande des méthodes et des exécutions, de la rectification des erreurs et des raisonnements. Chaque fois que le cerveau apprend, les réseaux se modifient, les connections se renforcent, assurant l’élaboration et la mémorisation des connaissances.

 

©Equipe Sciences cognitives, Comment Changer l’Ecole