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Développement cognitif mémoire et apprentissage Marie-Noëlle Metz-Lutz Laboratoire dImagerie et Neurosciences Cognitives FRE 3259 CNRS/ Université de Strasbourg.

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Présentation au sujet: "Développement cognitif mémoire et apprentissage Marie-Noëlle Metz-Lutz Laboratoire dImagerie et Neurosciences Cognitives FRE 3259 CNRS/ Université de Strasbourg."— Transcription de la présentation:

1 Développement cognitif mémoire et apprentissage Marie-Noëlle Metz-Lutz Laboratoire dImagerie et Neurosciences Cognitives FRE 3259 CNRS/ Université de Strasbourg & Centre Référent pour les Troubles des Apprentissages Service de Pédiatrie des Hôpitaux Universitaires de Strasbourg

2 Plan Définitions: Cognition / Fonctions cognitives Définitions: Cognition / Fonctions cognitives Les coulisses du développement cognitif : la maturation cérébrale Les coulisses du développement cognitif : la maturation cérébrale Évaluation du développement cognitif Évaluation du développement cognitif Troubles du développement cognitif : du retard mental aux troubles spécifiques Troubles du développement cognitif : du retard mental aux troubles spécifiques Au cœur des apprentissages : la mémoire de travail Au cœur des apprentissages : la mémoire de travail Connaître les composantes de la mémoire de travail pour favoriser les apprentissages Connaître les composantes de la mémoire de travail pour favoriser les apprentissages

3 La cognition peut être définie comme lensemble des processus nous permettant dacquérir des connaissances sur notre environnement - savoir, mémoriser, raisonner et résoudre - afin de le contrôler et le manipuler. Pour contrôler lenvironnement, il faut le comprendre : connaître les relations de cause à effet

4 Fonctions cognitives Fonctions de lesprit qui participent à lacquisition et à lutilisation des connaissances ( ) Principales dispositions et capacités de lesprit humain perception > perception > action > mémoire > langage > raisonnement > décision

5 Les fonctions cognitives Dépendent de lactivité de régions cérébrales définies travaillant en réseau Dépendent de lactivité de régions cérébrales définies travaillant en réseau Se développent selon une chronologie propre à chaque fonction mais plus ou moins identique pour tous Se développent selon une chronologie propre à chaque fonction mais plus ou moins identique pour tous Nécessitent des stimulations adéquates pendant une période critique Nécessitent des stimulations adéquates pendant une période critique

6 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 dorganisation des catégories et des espèces Lacquisition de ce vaste ensemble de connaissances repose sur des mécanismes cognitifs de base comme la perception et la mémoire dans la période néonatale 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 lâge de 6 mois des processus cognitifs de plus haut niveau comme le raisonnement et la résolution de problèmes mis en évidence dès lâge de 6 mois

7 Développement des fonctions cognitives Il dépend 1. des phénomènes de maturation cérébrale : 400 g 800 g à 1an 1400 g Multiplication des synapses : émergence des fonctions sensorielles, motrices et cognitives Sélection synaptique : maturation fonctionnelle : précision, automatisation et adaptation Formation de la myéline : réseaux fonctionnels : vitesse de connexion entre les régions cérébrales (influx nerveux)

8 2. Des caractéristiques de la maturation cérébrale : Rythmes de maturation différents selon les régions cérébrales

9 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 ou des apprentissages Langage oral Langage écrit

10 Le développement cognitif est calé sur la chronologie de la maturation cérébrale Myélogenèse et développement du langage Formation des gaines de myéline Développement du langage

11 Développement des fonctions cognitives Il requiert, tout comme la maturation cérébrale des signaux de lenvironnement : expériences sensorielles et motrices et des interactions sociales qui leurs donnent du sens Une baisse répétée de lacuité auditive (otites séreuses) peut affecter la qualité des représentations phonologiques à la base de la conscience phonémique nécessaire à lapprentissage des mécanismes de la lecture. Une baisse répétée de lacuité auditive (otites séreuses) peut affecter la qualité des représentations phonologiques à la base de la conscience phonémique nécessaire à lapprentissage des mécanismes de la lecture. Un déficit de la fonction neuro-visuelle (acuité, oculomotricité, balayage, attention visuelle) va affecter lidentification des séquences de lettres et par conséquent lélaboration du lexique orthographique qui résulte de lexposition répétée aux mots écrits. Un déficit de la fonction neuro-visuelle (acuité, oculomotricité, balayage, attention visuelle) va affecter lidentification des séquences de lettres et par conséquent lélaboration du lexique orthographique qui résulte de lexposition répétée aux mots écrits.

12 Développement des fonctions cognitives Il requiert, tout comme la maturation cérébrale des signaux de lenvironnement : expériences sensorielles et motrices et des interactions sociales qui leurs donnent du sens Une baisse répétée de lacuité auditive (otites séreuses) peut affecter la qualité des représentations phonologiques à la base de la conscience phonémique nécessaire à lapprentissage des mécanismes de la lecture. Une baisse répétée de lacuité auditive (otites séreuses) peut affecter la qualité des représentations phonologiques à la base de la conscience phonémique nécessaire à lapprentissage des mécanismes de la lecture. Un déficit de la fonction neuro-visuelle (acuité, oculomotricité, balayage, attention visuelle) va affecter lidentification des séquences de lettres et par conséquent lélaboration du lexique orthographique qui résulte de lexposition répétée aux mots écrits. Un déficit de la fonction neuro-visuelle (acuité, oculomotricité, balayage, attention visuelle) va affecter lidentification des séquences de lettres et par conséquent lélaboration du lexique orthographique qui résulte de lexposition répétée aux mots écrits.

13 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 lenvironnement. 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

14 De lintérêt 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 dune petite souffrance néonatale Hémiparésie droite séquelle dune petite souffrance néonatale Gaucherie de compensation Gaucherie de compensation Développement du langage quasi normal. Discret retard de parole, corrigé en GSM Développement du langage quasi normal. Discret retard de parole, corrigé en GSM Amputation de la moitié droite champ visuel Amputation de la moitié droite champ visuel Lésion hémisphérique gauche ?

15 De lintérêt de relier fonctionnement cérébral et apprentissage Bénéfices et limites de la plasticité cérébrale

16 Évaluation du développement cognitif

17 Lévaluation du développement cognitif Fondée sur la notion de modularité du fonctionnement cognitif : spécificité du traitement de linformation et des représentations et autonomie des systèmes de traitement Son objectif est détablir un profil neuropsychologique à partir de létude fine et détaillée de chaque fonction

18 Première étape de lévaluation lexamen psychologique « …le neuropsychologue qui a un diagnostic à faire ne sait pas quel processus ou quel aspect de lactivité mentale de son patient sera central pour la poursuite de son examen. Il doit faire dabord 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 lhomme », 1978

19 Lévaluation du développement cognitif 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 Lanamnèse ayant fourni des données développementale, comportementale, sociale et médicale

20 Lévaluation 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 lévaluation Suivre lévolution du fonctionnement cognitif au cours de la prise en charge

21 Lecture neuropsychologique des données psychométriques Geoffroy : 9 ans et 8 mois dyslexie-dysorthographie sévère Classe CM1

22 Lecture neuropsychologique des données psychométriques Florian :8 ans et 9 mois Dyslexie phonologique Classe CM1

23 Les troubles du développement cognitif

24 Du retard mental aux troubles spécifiques du développement Le retard mental : CIM-10 de lOMS arrêt du développement mental ou un développement mental incomplet, caractérisé par une insuffisance des facultés et du niveau global dintelligence arrêt du développement mental ou un développement mental incomplet, caractérisé par une insuffisance des facultés et du niveau global dintelligence fréquence dans la population estimée entre 3 et 4 pour 1000 pour les retards sévères dont le QI <50 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 aujourdhui par une affection génétique 4 à 28% des retards mentaux sont expliqués aujourdhui par une affection génétique

25 Trisomie 21 ou Syndrome de Down (DNS) Syndrome de Williams (WMS) chromosome 21 en triple exemplaire délétion du chromosome 7 ~ gènes 1 enfant sur 700 environ 1 enfant pour retard constant qui saccentue avec lâge 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

26 Des trajectoires de développement cognitif distinctes Williams Trisomie 21

27 Deux profils de fonctionnement cognitif Mémoire à court terme

28 Les troubles cognitifs spécifiques Lésions périnatales localisées Lésions périnatales localisées Acquis consécutifs à une lésion survenant après une période de développement normal Acquis consécutifs à une lésion survenant après une période de développement normal Développementaux : dys Développementaux : dys –limités à un domaine cognitif ( langage, geste, calcul, lecture) –en labsence de retard global de développement –dorigine neuro développementale liée à un probable dysfonctionnement cérébral localisé –entravant les apprentissages

29 Les troubles cognitifs spécifiques Les troubles spécifiques du développement du langage : TSL, dysphasies Performances verbales < 1,25 ET aux batteries standardisées Performances verbales < 1,25 ET aux batteries standardisées QI non verbal 85 QI non verbal 85 Audition normale (pas dotite récente) Audition normale (pas dotite récente) Examen neurologique normal Examen neurologique normal Pas danomalie du conduit bucco-phonatoire Pas danomalie du conduit bucco-phonatoire Pas de déficits des interactions sociales Pas de déficits des interactions sociales

30 Les troubles cognitifs spécifiques Troubles du développement gestuel : Dyspraxie développementale : déficit de la planification motrice Dyspraxie développementale : déficit de la planification motrice déficit du traitement visuo-spatial déficit du traitement visuo-spatial difficulté de synchronisation motrice et oculo-motrice difficulté de synchronisation motrice et oculo-motrice défaut dautomatisation des gestes volontaires défaut dautomatisation des gestes volontaires Troubles dacquisition de la coordination Troubles dacquisition de la coordination Troubles visuo-constructifs souvent associé à une dyscalculie spatiale Troubles visuo-constructifs souvent associé à une dyscalculie spatiale

31 Une fonction au cœur des apprentissages : la mémoire de travail

32 Définition de la mémoire cest la faculté de conserver et de rappeler des états de conscience passés et ce qui sy trouve associé Elle permet à lexpérience passée de retentir sur lorganisation dune réponse ou dune action.

33 Le système de la mémoire Mémoire déclarative (explicite) procédurale (implicite) sémantique épisodique Amorçage verbal Acquisition perceptive Conditionnement classique Réponses autonomes Habiletésmotrices

34 Fonctionnement de la mémoire Mémoire déclarative (explicite) : sappuie sur un système de représentations verbalisables Mémoire procédurale (implicite) : sappuie sur des systèmes daction et de représentation perceptive Fonctionnelle très tôt : en labsence de langage linformation contextuelle qui servira à lencodage : reconnaissance de formes (silhouettes) / conséquences dune action / manipulation 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, quil y avait du beurre dans lassiette etc… Mémoire épisodique

35 Fonctionnement de la mémoire Rappel Mémoiredetravail Informations sensorielles "Buffers" sensoriels encodage Stockageà court terme consolidation Stockage à long terme performance perte dinformation

36 Registredinformationssensorielles(mémoiresensorielle) (quelques millisecondes) Différents systèmes de mémoire Mémoire permanente Mémoires temporaires Mémoire à court terme ( mémoire de travail) (quelques secondes à quelques minutes) Mémoire à long terme

37 La mémoire à court terme capacité de stockage de linformation utile verbale ou visuo-spatiale pendant un temps bref (quelques secondes) Effet de primauté Effet de récence

38 La mémoire à court terme Capacité de stockage temporaire de linformation fortement dépendante de lâge Capacité de stockage temporaire de linformation fortement dépendante de lâge Demande de leffort et de lattention Demande de leffort et de lattention Sujette à lerreur lorsque la quantité dinformation et la demande cognitive sont élevées (travailler dans le bruit : télévision) Sujette à lerreur lorsque la quantité dinformation et la demande cognitive sont élevées (travailler dans le bruit : télévision) Voie dentrée dans la mémoire à long terme Voie dentrée dans la mémoire à long terme

39 Développement de la mémoire à court terme chiffres non mots blocs de Corsi chiffres envers écoute / rappel Performances exprimées en score proportionnel à la moyenne des 9 ans

40 Évaluation de la mémoire à court terme Phonologique Empan de chiffres Rappel de mots Répétition de non mots Bille - sac - botte Bi / spec / tal * Bille - sac - botte Bi / pse / cal * Visuo-spatiale Rappel de motif Blocs de Corsi Mémoire de travail Rappel de chiffres envers Écoute phrases / rappel de mots Lorange pousse dans leau Il boit une poire Loiseau a des plumes eau - poire - plumes Fonctions exécutives Test de Stroop rouge bleu vert bleu vert rouge

41 La mémoire de travail Mémoire à court terme > stockage temporaire de linformation Mémoire à court terme > stockage temporaire de linformation Mémoire de travail > stockage + manipulation de linformation Mémoire de travail > stockage + manipulation de linformation Mémoire de travail = système complexe à plusieurs composantes Mémoire de travail = système complexe à plusieurs composantes impliquée dans le raisonnement la compréhension les apprentissages Elle est dautant plus nécessaire que les procédures ne sont pas encore automatisées

42 Structure de la mémoire de travail Exécuteur central Boucle phonologique Calepin visuo- spatial Stock phonologique Stock visuel Répétition subvocale Récapitulation spatiale

43 Processus impliqués dans la mémoire de travail phonologique Mémoire sensorielle acoustique (très vulnérable, altérée par le matériel verbal qui suit) Mémoire sensorielle acoustique (très vulnérable, altérée par le matériel verbal qui suit) Analyse et stockage phonologique Analyse et stockage phonologique Mémoire de lordre séquentiel Mémoire de lordre séquentiel Répétition silencieuse Répétition silencieuse Récupération de linformation Récupération de linformation Reintégration : reconstruction des traces phonologiques incomplètes Reintégration : reconstruction des traces phonologiques incomplètes

44 Facteurs impliqués dans le développement de mémoire de travail Répétition utilisée et entraînée par la croissance du vocabulaire Articulation plus précise > encodage plus automatisé et répétition subvocale plus rapide Articulation plus précise > encodage plus automatisé et répétition subvocale plus rapide Maturation cérébrale (myélinisation) > coordination et contrôle Maturation cérébrale (myélinisation) > coordination et contrôle Connaissance phonologique à long terme : règles phonotactiques Connaissance phonologique à long terme : règles phonotactiques Conscience phonologique Conscience phonologique Exécuteur central Boucle phonologique Stock phonologique Répétition subvocale

45 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

46 Exécuteur central Boucle phonologique Stock phonologique Répétition subvocale Troubles de la parole gêne de la répétition subvocale Stock phonologique plus sensible à la dégradation avec le temps Mémoire de travail phonologique

47 Exécuteur central Boucle phonologique Stock phonologique Répétition subvocale Troubles de lattention Affecte le contrôle de la boucle Répétition et maintien du stock phonologique affectés

48 Mémoire de travail phonologique Exécuteur central Boucle phonologique Stock phonologique Répétition subvocale Anxiété défaut destime de soi Inhibition cognitive Réduction du stock phonologique > difficulté du maintien du code phonologique

49 Mémoire de travail phonologique Un module cognitif indispensable à Un module cognitif indispensable à La compréhension des consignes La compréhension des consignes Au maintien de lattention Au maintien de lattention Lextension du lexique (mots nouveaux) Lextension du lexique (mots nouveaux) Lapprentissage du langage écrit : lecture et orthographe Lapprentissage du langage écrit : lecture et orthographe Larithmétique Larithmétique Lapprentissage des langues étrangères Lapprentissage des langues étrangères

50 Mémoire de travail et apprentissage du langage écrit Maintenir en mémoire tout en poursuivant une tâche Maintenir en mémoire tout en poursuivant une tâche Lapprentissage de la voie dassemblage : décoder lettre après lettre jusquà obtention de la forme phonologique complète des mots Lapprentissage de la voie dassemblage : décoder lettre après lettre jusquà obtention de la forme phonologique complète des mots Moins sollicitée par la voie dadressage qui nest fonctionnelle quune fois le lexique orthographique constitué Moins sollicitée par la voie dadressage qui nest fonctionnelle quune fois le lexique orthographique constitué

51 latumoi Chatalhuyuk oignon monsieur tsunami lecture /lDktyY/ Voie phonologique Analyseorthographique l D k t y Y l e c t u r e l e c t u r e l D k t y Y l D k t y Y sens femme Voie lexicale /fam/ Lexiquephonologique Lexiqueorthographique Mémoire de travail et lecture

52 Exécuteur central Boucle phonologique Stock phonologique Répétition subvocale La majorité des dyslexiques ont une mémoire de travail déficitaire et un déficit de la conscience phonologique et un déficit de la conscience phonologique Déficit de la boucle phonologique

53 Mémoire de travail et apprentissage Identifier du déficit de la mémoire de travail Épreuves dempan pendant des tâches complexes : Épreuves dempan pendant des tâches complexes : Répétition de chiffres à lenvers comparé à la répétition à lendroit (épreuves chiffres du WISC) Répétition de chiffres à lenvers comparé à la répétition à lendroit (épreuves chiffres du WISC) Répétition des mots entendus pendant lexécution dune tâche verbale différente (jugement ou complètement de phrases) Répétition des mots entendus pendant lexécution dune tâche verbale différente (jugement ou complètement de phrases) Empan de comptage Empan de comptage

54 Mémoire de travail et apprentissage Compenser un déficit de la mémoire de travail Exercer la conscience phonologique : Exercer la conscience phonologique : comptage de syllabes puis de phonèmes comptage de syllabes puis de phonèmes jeux phonologiques : fusion, suppression, permutation de phonèmes (Les mots tordus de Pef) jeux phonologiques : fusion, suppression, permutation de phonèmes (Les mots tordus de Pef) épellation de mots : automatise la CGP et exerce la MT épellation de mots : automatise la CGP et exerce la MT Affiner la discrimination phonologique : (cf GSM) Affiner la discrimination phonologique : (cf GSM) 1. améliorer le codage phonologique

55 Mémoire de travail et apprentissage Compenser un déficit de la mémoire de travail Réduire le nombre dunités à mémoriser temporairement Faciliter la tâche cognitive complexe (décodage couleur) Sappuyer sur les ressources en mémoire à long terme Le sens des petits mots : les morphèmes Le sens des petits mots : les morphèmes La connaissance à loral de la structure des phrases La connaissance à loral de la structure des phrases Entraîner la MCT avec des mots imageables (jeu en groupe en garderie) Entraîner la MCT avec des mots imageables (jeu en groupe en garderie) 2. alléger le stock phonologique

56 Mémoire de travail et apprentissage Compenser un déficit de la mémoire de travail Réduire les distracteurs : Réduire les distracteurs : placer à lavant de la classe - segmenter les consignes et les tâches Favoriser les processus cognitifs les moins coûteux : Favoriser les processus cognitifs les moins coûteux : stimuler la voie lexicale directe, même si la CGP nest complètement maîtrisée Soigner lestime de soi Soigner lestime de soi 3. favoriser le contrôle exécutif

57 Mémoire de travail et apprentissage Les autres déficits associés à la dyslexie Les autres symptômes : Les autres symptômes : visuels : confusions de lettres - troubles neurovisuels : balayage - calibrage oculomoteurs (rééducation neurovisuelle en orthoptie) 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… auditifs : confusion de sons proches : sourdes/ sonores t/d, k/g, f/v etc… séquentiels : inversion de phonèmes, de lettres séquentiels : inversion de phonèmes, de lettres intégration multimodale : audio-visuelle (méthode gestuelle, Borel-Maisonny) intégration multimodale : audio-visuelle (méthode gestuelle, Borel-Maisonny) trouble visuo-attentionnel trouble visuo-attentionnel

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