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Nul en maths ? La stimulation cérébrale améliore les compétences en mathématiques des apprenants en difficulté

Résumé : De nouvelles recherches montrent qu’une stimulation cérébrale sûre et non invasive peut améliorer l’apprentissage des mathématiques chez les jeunes adultes ayant une connectivité cérébrale naturelle plus faible. Les participants qui ont reçu une stimulation sonore aléatoire transcrânienne (tRNS) au dlPFC ont obtenu de meilleurs résultats pendant la formation en mathématiques que ceux qui ont reçu un traitement placebo ou une stimulation ailleurs.
Ces améliorations étaient plus notables chez les personnes ayant une connectivité préexistante plus faible entre les principales régions du cerveau impliquées dans l’apprentissage. Les gains étaient également liés à des niveaux plus faibles de GABA, une substance chimique du cerveau qui influence la capacité d’apprentissage.

Faits saillants :

· Stimulation cérébrale ciblée :tRNS au dlPFC a amélioré l’apprentissage des mathématiques chez les personnes ayant une connectivité cérébrale naturelle plus faible.

· Lien GABA :Les gains d’apprentissage ont été associés à des niveaux plus faibles de GABA, un neurotransmetteur inhibiteur clé.

· Équité en matière d’éducation :Les résultats soutiennent l’utilisation d’interventions basées sur le cerveau pour combler les lacunes dans l’apprentissage des mathématiques et réduire les inégalités.

Source:Université de Surrey

Une stimulation cérébrale sûre, indolore et non invasive pourrait aider les personnes qui risquent de prendre du retard en mathématiques, selon une nouvelle étude menée par l’Université de Surrey.

L’étude, publiée dansPLoS Biology, a révélé que l’application de courants électriques sûrs au cortex préfrontal dorsolatéral (dlPFC) – une région impliquée dans l’apprentissage et la mémoire, la concentration et la résolution de problèmes – aidait les personnes âgées de 18 à 30 ans à résoudre des problèmes mathématiques plus efficacement.

L’étude a montré, via des scanners cérébraux, que les individus ayant une connectivité cérébrale plus forte entre le dlPFC et le cortex pariétal postérieur obtenaient de meilleurs résultats dans les tâches d’apprentissage des mathématiques. Crédit : Neuroscience News

Soixante-douze adultes en bonne santé ont participé à un programme de formation en mathématiques de cinq jours – 24 ont reçu une forme de stimulation cérébrale connue sous le nom de stimulation sonore aléatoire transcrânienne (tRNS) au dlPFC, 24 ont reçu un tRNS sur le cortex pariétal postérieur et 24 ont reçu une version placebo (simulacre) du traitement.

Cela a permis aux chercheurs de comparer les effets des ARNt dans différentes régions du cerveau par rapport à un groupe placebo.

L’étude a montré, via des scanners cérébraux, que les individus ayant une connectivité cérébrale plus forte entre le dlPFC et le cortex pariétal postérieur obtenaient de meilleurs résultats dans les tâches d’apprentissage des mathématiques.

Ils ont ensuite démontré que le tRNS sur le dlPFC améliorait significativement les résultats d’apprentissage pour les individus ayant une connectivité cérébrale naturelle plus faible entre cette région et le cortex pariétal postérieur – un profil neurobiologique associé à un apprentissage plus faible.

Les améliorations étaient également liées à des niveaux plus faibles de GABA – une substance chimique du cerveau impliquée dans l’apprentissage. La même équipe de recherche a précédemment montré que le GABA joue un rôle dans l’apprentissage des mathématiques de l’enfance à l’âge adulte, y compris l’éducation de niveau A.

Le professeur Roi Cohen Kadosh, auteur principal de l’étude et directeur de l’École de psychologie de l’Université de Surrey, a déclaré :

« Jusqu’à présent, la plupart des efforts visant à améliorer l’éducation se sont concentrés sur le changement de l’environnement – formation des enseignants, refonte des programmes d’études – tout en négligeant largement la neurobiologie de l’apprenant. Pourtant, un nombre croissant de recherches ont montré que les facteurs biologiques expliquent souvent les résultats scolaires en mathématiques plus puissamment que les facteurs environnementaux.

En intégrant les connaissances de la psychologie, des neurosciences et de l’éducation pour développer des techniques innovantes qui répondent à ces contraintes neurobiologiques, nous pouvons aider davantage de personnes à atteindre leur potentiel, élargir l’accès à des parcours professionnels diversifiés et réduire les inégalités à long terme en matière de revenus, de santé et de bien-être.

Ces résultats mettent en évidence une base biologique pour « l’effet Matthew » – la tendance de ceux qui commencent en avance dans l’éducation à continuer à progresser, tandis que d’autres prennent encore plus de retard. L’étude suggère qu’une stimulation cérébrale ciblée pourrait aider à combler cet écart.

Alors que le Royaume-Uni cherche à renforcer les compétences en mathématiques de la population, en particulier chez les jeunes adultes, cette recherche fondamentale et les recherches futures sur des échantillons plus grands en dehors du laboratoire pourraient aider à façonner les politiques futures en montrant comment un soutien personnalisé, axé sur l’activité cérébrale, pourrait rendre l’apprentissage plus équitable et plus efficace.

Financement:L’étude a été financée par le Conseil européen de la recherche et le Wellcome Trust.

À propos de cette actualité de la recherche sur la stimulation cérébrale et l’apprentissage des mathématiques

Auteur:Dalitso Njolinjo
Source:Université de Surrey
Contact:Dalitso Njolinjo – Université de Surrey
Image :L’image est créditée à Neuroscience News

Recherche originale :Accès libre.
"La connectivité fonctionnelle et la signalisation GABAergique modulent l’effet d’amélioration de la neurostimulation sur l’apprentissage mathématique" par Roi Cohen Kadosh et al.PLOS Biology

Abstrait

La connectivité fonctionnelle et la signalisation GABAergique modulent l’effet d’amélioration de la neurostimulation sur l’apprentissage mathématique

L’apprentissage et la pratique font partie intégrante de la réussite scolaire dans des domaines tels que la lecture, la langue et les mathématiques, façonnant les perspectives de carrière futures, le statut socio-économique et les résultats en matière de santé.

Cependant, les résultats d’apprentissage académiques présentent souvent des disparités, les avantages cognitifs initiaux menant à d’autres avantages (l’effet Matthew). L’apprentissage des mathématiques est l’un des domaines dans lesquels les apprenants rencontrent fréquemment des difficultés.

La recherche neurobiologique a souligné l’implication du cortex préfrontal dorsolatéral (dlPFC), du cortex pariétal postérieur (PPC) et de l’hippocampe dans l’apprentissage des mathématiques.

Cependant, leurs contributions causales restent incertaines. De plus, des découvertes récentes ont mis en évidence le rôle potentiel de l’équilibre excitation/inhibition (E/I) dans la neuroplasticité et l’apprentissage.

Pour approfondir notre compréhension des mécanismes à l’origine de l’apprentissage des mathématiques, nous avons utilisé une nouvelle approche intégrant la neurostimulation excitatrice en double aveugle – stimulation par bruit aléatoire transcrânien (tRNS) à haute fréquence – et examiné son effet aux niveaux comportemental, fonctionnel et neurochimique.

Au cours d’un paradigme d’apprentissage mathématique de 5 jours (n= 72), le tRNS actif a été appliqué sur le dlPFC ou le PPC, et nous avons comparé les effets par rapport au tRNS fictif.

Les individus présentant une connectivité frontopariétale positive de base plus forte ont montré une plus grande amélioration de l’apprentissage du calcul.

Par la suite, en utilisant le tRNS pour moduler la connectivité frontopariétale, nous avons constaté que les participants présentant une connectivité frontopariétale positive de base plus faible, généralement associée à de moins bonnes performances d’apprentissage, présentaient de meilleurs résultats d’apprentissage après le dlPFC-tRNS uniquement.

Des analyses plus approfondies ont révélé que le dlPFC-tRNS améliorait les résultats d’apprentissage des participants qui présentaient une réduction du dlPFC GABA lorsqu’il était accompagné d’une réduction de la connectivité frontopariétale positive, mais que cet effet était inversé chez les participants qui présentaient une augmentation de la connectivité frontopariétale positive.

Notre approche multimodale élucide le rôle causal du dlPFC et du réseau frontopariétal dans une compétence d’apprentissage académique critique, mettant en lumière l’interaction entre la connectivité fonctionnelle et la modulation GABAergic dans l’efficacité des interventions cérébrales pour augmenter les résultats d’apprentissage, bénéficiant en particulier aux individus qui apprendraient de manière moins optimale en fonction de leur profil neurobiologique.

Aout 2025