Science & Vie HS No. 278

Il s’appelle « Monsieur B. » et on ne peut pas dire que ce soit un gentil. Mais son cours de physique captive toute la classe. Ses démonstrations, implacables, sont parsemées d’anecdotes. Lequel de ses élèves pourra jamais oublier son cours sur la chute des corps ? Sur fond de dégustation de compotes, il entreprend un fastidieux et drolatique calcul de la date à laquelle Newton avait dû voir tomber d’un arbre la pomme qui lui avait inspiré sa théorie de la gravitation. Monsieur B. a-t-il des connaissances en neurosciences ? Aucune. C’est juste un excellent professeur, passionné et passionnant. De ceux qui suscitent des vocations chez les bons élèves et redonnent envie d’apprendre aux adolescents démotivés. Un don mystérieux ? Plus totalement. Depuis quelques années, les neuroscientifiques commencent à comprendre…

Ce sont les briques de base avec lesquelles se construit tout apprentissage. Des cellules (près de 100 milliards dans le cerveau) dont la mission consiste à traiter et à transmettre de l’information. Mêmes inconscients, tous nos gestes, nos pensées, nos comportements sont issus de l’activation de réseaux de neurones dédiés à certaines tâches : perceptives, motrices, émotionnelles ou cognitives. Bref, à l’ensemble des fonctions qui sont à l’oeuvre quand on apprend à lire, à jouer du piano, à résoudre une équation ou à nager le crawl. Les neurones sont de formes diverses (pyramide, graine, étoile…) et de taille variable (du millimètre à plus de un mètre pour ceux qui relient la moelle épinière aux orteils) selon les régions du cerveau. Et ils constituent un écheveau en constante évolution : des…

1. RÉCEPTION Des milliers de signaux chimiques parviennent aux portes du neurone, par le biais de ses dendrites, des ramifications en contact avec environ 10000 autres neurones. 2. TRAITEMENT Toutes ces informations remontent jusqu’au noyau du neurone, qui les analyse avant de déclencher, ou non, une réponse électrique unique: un « potentiel d’action ». 3. ÉMISSION Ce signal électrique est envoyé vers l’extrémité de l’axone, où un signal chimique est libéré. Il atteint les autres neurones via leurs synapses communes.…

Comment la mémoire, le résultat de l’apprentissage, émerge-t-elle de cet insondable écheveau de neurones interconnectés traversés en permanence par des influx nerveux ? « Quand on apprend, la structure du cerveau change. Des neurones se créent ou s’allongent pour se connecter à d’autres neurones, répond Steve Masson. Parfois, cela passe par l’affaiblissement ou la déconnexion de liaisons existantes. En neurosciences, on compare souvent le cerveau à une forêt dense : si on se fraye un chemin et qu’on l’emprunte de plus en plus souvent, une piste va se former, qui sera de plus en plus rapide. À l’inverse, si on arrête de l’emprunter, le sentier va disparaître. Sous l’effet de l’apprentissage, les connexions neuronales se font, se renforcent ou se défont sur ce même principe. » Neurobiologiste chargé de recherche…

Le sommeil n’est pas seulement bénéfique parce qu’il permet à l’organisme (et en particulier au cerveau) de se régénérer. Depuis une vingtaine d’années, on découvre qu’il joue un rôle actif et de premier plan dans la consolidation à long terme de la mémoire. « L’apprentissage, c’est essentiellement de la consolidation, avec un mécanisme de mémorisation orchestré durant le sommeil », résume ainsi la neuropsychologue Sylviane Valdois. Ce mécanisme est encore loin d’être totalement décrypté, mais selon la théorie dominante, l’hippocampe (les plis bleu clair en haut de l’image), la zone du cerveau dédiée à la mémoire épisodique, y jouerait un rôle primordial. Cette petite structure tapie sous le cortex serait en quelque sorte un système d’adressage : il retiendrait une information sous forme d’adresses des différentes zones cérébrales activées simultanément…

Tout apprentissage se traduit par l’activation simultanée de plusieurs aires cérébrales. Ces dernières émettent des signaux vers l’hippocampe, qui conserve une sorte de carte spatio-temporelle d’activité neuronale de ce qui vient d’être appris. Loin d’être inactif, le cerveau affiche pendant certains moments du sommeil une activité identique à celle observée pendant la veille. En effet, pour mémoriser les apprentissages récents, l’hippocampe réactive les réseaux de neurones impliqués, ce qui consolide l’apprentissage.…