Les liens entre la structure des mathématiques et celle de nos cerveaux semblent se confirmer au fil des recherches menées par différentes équipes dans le monde. Dans ce domaine, la France peut se vanter de posséder l’un des laboratoires les mieux équipés : NeuroSpin, un centre de neuroimagerie cérébrale par résonance magnétique nucléaire en champ intense (Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives et Université Paris-Saclay).
On a tous un cerveau mathématique !
Au sein de NeuroSpin, les résultats ne se sont pas fait attendre : Stanislas Dehaene (né en 1965) et Marie Amalric (née en 1975) ont ainsi établi récemment qu’il existait une séparation complète dans nos cerveaux entre le traitement cérébral des observations mathématiques et celui des activités non mathématiques (voir notre dossier « L’abstraction en mathématiques » dans Tangente 207, 2022). Ce qui est étonnant selon ces chercheurs, c’est la constatation que « les activités acquises, dites culturelles, font toutes appel à des circuits cérébraux extrêmement reproductibles. Toujours les mêmes, d’une personne à l’autre. Ce qui permet de s’adapter à toutes sortes d’enseignements, ce n’est pas du tout une très grande flexibilité cérébrale, une plasticité cérébrale immense, c’est au contraire quelque chose d’extrêmement canalisé, des fenêtres de plasticité dans des circuits qui, par ailleurs, sont bien organisés ». Nous aurions donc tous un cerveau mathématique, à peu de choses près identique. Et ce dernier serait pré-existant.
Mais qu’appelle-t-on plasticité cérébrale, et comment évolue-t-elle avec l’âge ? Selon la biologiste Daphné Bavelier (née en 1966), c’est « la capacité du cerveau à se réorganiser quand on apprend de nouvelles tâches ou lorsqu’on se développe au cours de l’enfance. Ce sont tous les mécanismes permettant la mise en place de nouveaux réseaux de neurones qui changent en fonction de l’environnement ou de l’éducation ». Toujours selon la spécialiste en neurosciences cognitives, « chez le jeune enfant, il y a une très grande malléabilité des réseaux neuronaux : les synapses peuvent se développer très vite, se connecter, il n’y a aucune barrière. Au fur et à mesure du développement, les neurones sont entourés d’une matrice de support, puis de myéline, structures qui sont autant de freins à la plasticité. Les réseaux neuronaux de l’enfant sont très malléables, puis, avec le temps, leur capacité à se réorganiser est freinée ». Selon le professeur Dehaene, la puberté jouerait aussi un rôle particulier dans la fermeture de la plasticité cérébrale, et les enfants bilingues auraient des capacités de contrôle meilleures que les autres.
La capacité d’apprendre, donc de développer de nouveaux réseaux neuronaux, diminuerait ainsi structurellement avec l’âge, ce qui n’étonnera personne. Chacun de nous peut (hélas) le constater au fil du temps… Mais des moyens existent pour lutter contre l’inévitable ! Ainsi, toujours selon Dehaene, « le fait d’exposer un enfant à un environnement enrichi fera durer plus longtemps la période de plasticité. À l’inverse, un environnement de peur ferme la plasticité. […] Créer une école de la peur (comme les orphelinats de Roumanie), c’est risquer de fermer la plasticité pour des enfants qui auront beaucoup plus de mal à apprendre ». Autre constatation, selon Daphné Bavelier, les jeux vidéo (et surtout les plus violents d’entre eux) auraient un effet… positif sur le maintien de la plasticité. L’importance des jeux, et principalement des jeux mathématiques, a également été observée par Elizabeth Spelke (née en 1949), chercheuse au département de psychologie de Harvard, lors d’une large série d’expériences sur de jeunes enfants.
