The Study of Resting Brain Connections Predicts Learning Ability

Traduction: G.M. 

L'étude des connexions cérébrales au repos prédit la capacité d'apprentissage

9 juillet 2013 - Une étude neurocognitive innovante menée par des chercheurs du Laboratoire de neuro-imagerie fonctionnelle à l'Universitat Jaume I et le Centre for Brain and Cognition de l'Universitat Pompeu Fabra montre que la variabilité individuelle qui existe dans les connexions du cerveau affecte la capacité d'apprentissage des personnes et, à son tour, le processus d'apprentissage produit un changement dans les réseaux du cerveau associées à des zones qualifiées.

L'étude a été publiée dans la revue scientifique Journal of Neuroscience.
Les résultats des recherches concluent que la capacité d'apprentissage du cerveau humain peut être prédite par l'étude de la connectivité fonctionnelle spontanée initiale du cerveau, en d'autres termes, la connexion ou la synchronisation de l'activité entre deux ou plusieurs zones du cerveau au repos. "Comment est configuré votre cerveau avant de commencer à faire une tâche peut donner des informations pour connaitre votre capacité d'apprentissage, et cette information est essentielle du point de vue de la psychologie. Cela nous donne un élément prédictif de la façon dont vous répondez à une tâche d' apprentissage », souligne César Ávila, professeur au Département de psychologie de base, psychologie clinique et psychobiologie de l'Universitat Jaume I. 

 Les chercheurs ont pris des images par résonance magnétique (IRM) du cerveau au repos et pendant l'exécution d'une nouvelle tâche avant et après une formation répartie sur deux semaines. Cette tâche a été basée sur l'identification de deux phonèmes appartenant à deux langues indiennes, l'hindi et l'ourdou, qui sont difficiles à distinguer pour un locuteur non-natif.  

L'étude, avec un échantillon de 19 participants, a révélé que la connectivité fonctionnelle initiale des deux domaines liés à la formation à l'opercule frontal / insula antérieure gauche et le lobe pariétal supérieur gauche étaient capables de prédire l'apprentissage.  

Les chercheurs ont également constaté que les participants qui ont fait preuve d'une plus grande connexion entre ces domaines étaient ceux qui obtiendraient une meilleure discrimination entre les deux phonèmes. En outre, après l'entraînement il y avait une plus grande déconnexion entre ces deux domaines chez les participants avec un meilleur apprentissage.

Les résultats ont été confirmés par une seconde expérience qui a consisté en une formation intensive d'une heure pour 28 personnes, qui retrouve la prédiction de l'apprentissage par l'étude de la connectivité fonctionnelle au repos. "Par conséquent, nous pouvons dire que l'activité cérébrale spontanée au repos prédit la capacité d'apprentissage et nous aide à comprendre comment apprendre change la fonction cérébrale», a déclaré Noelia Ventura-Campos, docteur en mathématiques et chercheur à l'Université Jaume I. Les deux expériences ont été menées avec la collaboration de Eresa Grupo Médico à l'Hôpital Provincial de Castellón.

La méthodologie innovante développée, consistant en une analyse longitudinale qui combine l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle du cerveau en activité avec des images du cerveau au repos, permet d'interpréter la plasticité du cerveau associée à un processus d'apprentissage. «Il s'agit d'un nouveau type d'exploration basé sur l'étude de la grande quantité d'information donnée par le cerveau quand vous ne faites rien. Savoir comment le cerveau apprend a de nombreuses applications au niveau clinique et éducatif», dit César Ávila. En ce sens, le chercheur souligne que les dernières recherches "démantèle la conviction que la capacité du cerveau à être modélisé est a perdu plus de 20 ans, et maintenant, la recherche montre que vous pouvez changer à n'importe quel âge, s'adapter à de nouvelles circonstances, et l'étude des structures du cerveau au repos peut nous aider à comprendre précisément comment l'apprentissage change le fonctionnement du cerveau."

Les études sur la plasticité du cerveau associés à l'apprentissage sont basiques pour comprendre les facteurs qui déterminent la souplesse du cerveau à s'adapter à une situation particulière. "En remodelant le système, les gens peuvent faire usage des expériences passées afin d'éviter les comportements indésirables ou accélérer ceux qui sont un avantage», note Noelia Ventura-Campos. Pour le chercheur, «ces études sur les changements de connectivité du cerveau sont probablement l'une des sources méthodologiques les plus importants pour l'étude de la plasticité cérébrale due à des processus d'apprentissage. La généralisation de cette méthode peut nous aider à déterminer a priori les possibilités du cerveau à la suite application dans le domaine de l'éducation, par exemple, afin de déterminer les meilleurs systèmes pour apprendre les langues, les mathématiques, etc. "