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Activité sur documents : lecture et plasticité cérébrale

Des recherches récentes ont mis en évidence une plasticité corticale au niveau des zones respectivement spécialisées dans la reconnaissance des objets, des visages et des mots écrits, au gré des apprentissages. Une exploitation documentaire des résultats de ces recherches est ici proposée aux élèves.

Contexte

  •  L'activité pédagogique proposée se place au sein du thème 3C "De l'oeil au cerveau : quelques aspects de la vision" du nouveau programme de Première S (2011). Il est également possible de proposer cette activité dans le cadre du thème "Représentation visuelle" du programme de Sciences des classes  de Première L et ES  (2011). Autour du concept de plasticité corticale, différentes notions sont à construire, parmi lesquelles :

- en classe de première L-ES : "La reconnaissance d'un mot écrit nécessite une collaboration entre aires visuelles, mémoire et structures liées au langage" ;

- en classe de première S : "La mémoire nécessaire par exemple à la reconnaissance d'un visage ou d'un mot repose sur la plasticité du cerveau" et "L'apprentissage repose sur la plasticité cérébrale".

  • Avant d'aborder la notion de plasticité corticale, il aura préalablement été établi que la reconnaissance des mots écrits est liée à l'existence d'une aire visuelle spécialisée, baptisée VWFA (pour "Visual Word Form Area") et localisée dans l'hémisphère gauche, précisement  au  niveau du sillon occipito-temporal  (voir la démarche mettant en exergue l'aire L-VWFA (Left Visual Word Form Area) pour l'identification visuelle des mots). L'aire VWFA jouxte d'autres aires visuelles, telles celles impliquées dans la reconnaissance visuelle des objets, des visages. La notion de spécialisation fonctionnelle des aires visuelles est donc acquise.

Il s'agit alors d'envisager comment et dans quelle mesure les apprentissages -par exemple celui de la lecture- auxquels un individu est confronté au cours de sa vie  peuvent influencer l'organisation du  cortex.

  • Pour répondre à cette problématique, on exploite une publication du 11 novembre 2010 parue dans la revue Science, dans laquelle une équipe de chercheurs révèle, à partir de la comparaison d'images fonctionnelles de cerveau de sujets plus ou moins alphabétisés, les effets de l'apprentissage de la lecture en terme de réorganisation corticale.

 

Ressources mises à disposition des élèves

  •  Une description de la cohorte d'étude

Soixante trois adultes volontaires, diversement alphabétisés, de nationalité portugaise ou brésilienne, ont participé à l'étude. 

Tableau présentant les caractéristiques de la cohorte d'étude :

Sigles désignant les sous-populations Effectifs  Niveau d'alphabétisation
ILB, EXP et EXB 32 Adultes non scolarisés :
  • ILB  : 10 individus analphabètes (IL pour "illettré", B pour brésilien)
  • EXP et EXB : 22 personnes non scolarisées dans l'enfance mais alphabétisées à l'âge adulte (EXE pour "ex-illettré", P  pour portugais, B pour brésilien)
LP, LB1 et LB2 31 Adultes scolarisés depuis l'enfance (L pour Lettrés) :
  • LP : portugais
  • LB1 et LB2 : brésiliens (les groupes 1 et 2 correspondant à des différences de statut socio-économique : plus élevé pour le groupe 1 que pour le groupe 2)

 

  • Une sélection de graphiques et d'images extraits de la publication

 Des imageurs IRM  du centre NeuroSpin (CEA, Saclay) et de l'hopital  Sarah  Lago Norte à Brasilia ont  permis de mesurer l'activité cérébrale des sujets lorsqu'ils accomplissent différentes tâches, parmi lesquelles figure l'observation de mots écrits ou de phrases.

Tableau présentant les protocoles de stimulation et les réponses obtenues  :

Figure 1

Réponses corticales à différentes stimulations (damiers "checkers", phrases parlées "spoken", phrases écrites "written") , mesurées dans différentes zones du cortex visuel -dont la VWFA- chez les différentes catégories de sujets. Les images d'IRMf présentées en coupes axiale et sagittale montrent l'emplacement des zones corticales où l'activité mesurée est différente selon l'alphabétisation. Les graphiques expriment l'intensité de l'activité cérébrale, en unités arbitraires, avec une précision plus ou moins une unité.

Figure 1

Figure 2

Réponses corticales à diverses stimulations visuelles (visages, maisons, outils,  chaînes de lettres, fausses lettres (FF = false font), damiers en mouvement), mesurées dans la VWFA (curseur bleu sur la coupe axiale), chez les différentes catégories de sujets. Les graphiques expriment l'intensité de l'activité cérébrale, en unités arbitraires, avec une précision plus ou moins une unité.

Figure 2

 Figure 3

Réponses corticales à diverses stimulations visuelles (visages, maisons, outils,  chaînes de lettres, fausses lettres, damiers en mouvement), mesurées en dehors (curseur bleu sur la coupe axiale) de la VWFA, chez les différentes catégories de sujets. Les graphiques expriment l'intensité de l'activité cérébrale, en unités arbitraires, avec une précision plus ou moins une unité.

Figure 3

&nnbsp;

 Figure 4

Réponses corticales à des phrases prononcées, des phrases écrites, des mots et pseudo-mots, mesurées au niveau du planum temporal* (figure A) et au niveau de la VWFA (figure B). Les graphiques expriment l'intensité de l'activité cérébrale, en unités arbitraires, avec une précision plus ou moins une unité.

Pour la stimulation intitulée  "Spoken sentences in localizer", il s'agit d'écouter des phrases parlées.

Pour la stimulation intitulée "Auditory lexical decision", le sujet doit décider si ce qu’il entend est un vrai mot ou un pseudo-mot en appuyant sur un bouton spécifique.

  *Le planum temporal est une circonvolution (= gyrus) du lobe temporal du cortex cérébral. Il fait partie du cortex auditif.

 Figure 4

  télécharger un kit des quatre illustrations

 

Déroulement de l'activité

  • Une consigne globale  peut être donnée à l'élève, par exemple :

"À partir de l'exploitation des ressources proposées, mettez en évidence une plasticité corticale en relation avec l'apprentissage de la lecture puis montrez que la plasticité est possible toute la vie"

  •  Communication possible : un compte-rendu sous forme numérique intégrant une sélection pertinente de graphiques annotés suggérant la réorganisation corticale [Compétence B2i lycée - item L.3.1 : "Je sais créer et modifier un document numérique composite transportable et publiable"]
  •  "Coups de pouce" : 
Consigne Figure(s) à utiliser Piste d'exploitation

"Mettez en évidence une plasticité corticale en relation avec  l'apprentissage de la lecture..."

 

 

Figure 2

Figure 1 et figure 3

Figure 4

 

 

 
  • Comparer la VWFA des sujets alphabétisés et des illettrés
  • Comparer les autres aires visuelles du lobe occipital des sujets alphabétisés et des illettrés 
  • Comparer les aires non visuelles des sujets alphabétisés et des illettrés
 
"... puis montrez que la plasticité est possible toute la vie"

 Figure 1 et Figure 2

 

  •  Comparer la VWFA des analphabètes et des  ex-illettrés (qui ne sont pas allés à l’école et ont appris à lire à l'âge adulte).

 

Voir une possibilité d'exploitation