Mieux connaître le développement de l’intelligence chez l’enfant

Récemment, l’imagerie cérébrale a permis de démontrer l’existence, chez l’enfant comme chez l’adulte, de deux formes complémentaires d’apprentissage neurocognitif : l’automatisation par la pratique et le contrôle par l’inhibition.

Dans le cas de l’automatisation, c’est initialement la partie préfrontale (avant) du cerveau qui est activée car la mise en place des habiletés nécessite un contrôle et un effort cognitif (apprendre par cœur une liste de mots, par exemple), puis ces habiletés s’automatisent avec l’apprentissage et c’est la partie postérieure du cerveau, ainsi que les régions sous-corticales, qui prennent le relais.

Dans le cas inverse (désautomatisation), il s’agit d’apprendre à inhiber les automatismes acquis pour changer de stratégie cognitive. L’imagerie cérébrale a permis de montrer le changement qui se produit dans le cerveau des élèves lorsque, sous l’effet d’un apprentissage, ils passent, au cours d’une même tâche de raisonnement, d’un mode perceptif facile, automatisé mais erroné, à un mode logique difficile et exact. Les résultats indiquent un basculement très net des activations cérébrales, de la partie postérieure du cerveau au cortex préfrontal – dynamique cérébrale inverse de l’automatisation.

Le premier type d’apprentissage – l’automatisation par la pratique – correspond aux connaissances générales, bien établies, apprises par la répétition, la mémorisation, et qui doivent être connues de tous, comme les programmes à l’école, par exemple. À l’inverse et complémentairement, le second type d’apprentissage – le contrôle par l’inhibition – fait appel à l’imagination, à la capacité à changer de stratégie de raisonnement en inhibant les automatismes habituels. C’est « apprendre à résister »1.

Le défaut d’inhibition peut expliquer des difficultés d’apprentissage et d’adaptation tant cognitive que sociale.

A l’école, depuis toujours, on apprend surtout par la répétition, la pratique et l’automatisation. C’est très bien mais, comme on vient de le voir, le cerveau des élèves doit aussi apprendre à raisonner par le schéma inverse : inhiber ses automatismes. Il serait donc très utile de développer à l’école une pédagogie du cortex préfrontal, notamment l’exercice de la capacité d’inhibition du cerveau. L’inhibition est, en effet, une forme de contrôle attentionnel et comportemental qui permet aux enfants de résister aux habitudes ou automatismes, aux tentations, distractions ou interférences, et de s’adapter aux situations complexes par la flexibilité. C’est un signe d’intelligence. Le défaut d’inhibition peut expliquer des difficultés d’apprentissage (erreurs, biais de raisonnement, etc.) et d’adaptation tant cognitive que sociale.

Par exemple, une erreur massive observée à l’école élémentaire concerne les problèmes dits « additifs » à énoncé verbal : « Louise a 25 billes. Elle a 5 billes de plus que Léo. Combien Léo a-t-il de billes? ». La bonne réponse est la soustraction 25-5=20, mais souvent les enfants ne parviennent pas à inhiber l’automatisme d’addition déclenché par le « plus que » dans l’énoncé2, d’où leur réponse erronée : 25+5=30. Un autre exemple concerne la lecture. Les apprentis lecteurs, comme les lecteurs experts, doivent toujours éviter de confondre les lettres dont l’image en miroir constitue une autre lettre : par exemple, b/d ou p/q. Cette difficulté est renforcée par le fait, que pour apprendre à lire, le cerveau humain recycle des neurones initialement utilisés pour identifier les objets de l’environnement : les animaux par exemple. Or un animal est le même quelle que soit son orientation par rapport à un axe de symétrie. Pour discriminer les lettres en miroir, notre cerveau doit donc apprendre à inhiber ce biais cognitif. Comme les enfants, les adultes, inconsciemment, doivent toujours résister à la généralisation en miroir3.

La pédagogie du cortex préfrontal est donc une pédagogie pour la vie! Il ne suffit pas de connaître les règles (par la pratique, la répétition, etc.); il faut en permanence inhiber nos automatismes. Tant en France qu’au Canada (l’équipe d’Adele Diamond à Vancouver notamment), des expériences d’interventions pédagogiques pilotes de ce type sont aujourd’hui menées dans les écoles pour exercer le « contrôle cognitif » (l’inhibition et la flexibilité)4.

Elles sont directement issues de la meilleure compréhension que nous avons des mécanismes d’apprentissage du cerveau : recyclage neuronal, inhibition cognitive, etc.

Même la célèbre théorie du psychologue suisse Jean Piaget (1896-1980) a pu être récemment revisitée, dans notre laboratoire en France, par l’imagerie cérébrale et la théorie de l’inhibition cognitive. Au 20e siècle, la théorie des stades de l’intelligence de Piaget a profondément marqué la psychologie, le monde de l’éducation et le grand public. On sait qu’une tâche emblématique de Piaget pour tester l’intelligence de l’enfant était la conservation du nombre. Devant deux rangées de jetons de même nombre (5 jetons par exemple) mais plus ou moins écartés spatialement dans chaque rangée, l’enfant jusqu’à 7 ans environ considère qu’il « y a plus de jetons là où c’est plus long » (rangée la plus écartée), ce qui est une erreur d’intuition perceptive. La réussite après 7 ans (réponse : « même nombre de jetons dans les deux rangées ») traduisait selon Piaget le passage d’un stade perceptif prélogique au stade de la pensée logico-mathématique concrète. Cette tâche a été reprise de façon informatisée en IRMf (Imagerie par Résonnance Magnétique Fonctionnelle) avec des enfants d’école maternelle et élémentaire5, révélant qu’elle mobilisait non seulement les régions du cerveau dédiées au nombre (le cortex pariétal) mais aussi les régions du cortex préfrontal dédiées à l’inhibition des automatismes : ici l’automatisme selon lequel en général la longueur varie avec le nombre. Cela amène à réviser la théorie de Piaget en y ajoutant le rôle clé de l’inhibition cognitive comme mécanisme positif du développement de l’intelligence chez l’enfant.

Recap – Brain imaging has established the existence, in both children and adults, of two complementary forms of neurocognitive learning: automatic recall through practice and control through inhibition. For many years, schools have focused primarily on learning through repetition and practice. This is all very well, but students’ brains must also learn to reason by doing the opposite: use the prefrontal cortex to inhibit their automatic reflexes and assumptions. Recently, our laboratory in France even revisited the celebrated theory of Swiss psychologist Jean Piaget (1896-1980), using brain imaging and the theory of cognitive inhibition. In both France and Canada (notably the team of Adele Diamond in Vancouver), pilot intervention projects are now being conducted in schools to encourage students to exercise this form of cognitive control: inhibition, flexibility, etc.

Photo: courtesy Olivier Houdé

Première publication dans Éducation Canada, septembre 2015

1 Houdé, O. (2014). Apprendre à résister. Paris, Le Pommier.

2 Lubin, A., et al. (2013). Inhibitory control is needed for the resolution of arithmetic word problems. Journal of Educational Psychology, 105, 701-708.

3 Borst, G., et al. (2015). The cost of blocking the mirror-generalization process in reading. Psychonomic Bulletin & Review, 22, 228-234.

4 Diamond, A., et al. (2011). Interventions shown to aid executive function development in children 4 to 12 years old. Science, 333, 959-964.

5 Houdé, O., et al. (2011). Functional MRI study of Piaget’s conservation-of-number task in preschool and school-age children. Journal of Experimental Child Psychology, 110, 332-346.