Des chercheurs du CEA, du CNRS et du Collège de France ont publié les résultats d’une étude longitudinale d’imagerie cérébrale sur le développement des compétences mathématiques chez des enfants scolarisés en France entre la grande section de maternelle et le CE1. Environ cinquante enfants ont été suivis pendant trois ans par l’équipe de NeuroSpin (CEA). Chaque année, ils ont bénéficié d’une séance d’IRM fonctionnelle 3 teslas, au cours de laquelle ils écoutaient des phrases à contenu mathématique (arithmétique, géométrie) ou relevant de la connaissance générale ou sociale.
Les résultats montrent qu’entre 5 et 6 ans, avant l’entrée en CP et avant une formalisation des apprentissages, les enfants activent déjà les mêmes grandes régions cérébrales que les adultes lorsqu’ils sont confrontés à des énoncés mathématiques. Au sein de ce réseau, une différenciation entre arithmétique et géométrie est déjà observable dès cet âge. Les auteurs indiquent ainsi que l’architecture cérébrale dédiée aux mathématiques est en grande partie en place avant le début de l’école élémentaire, puis qu’elle s’affine et s’enrichit entre 5 et 9 ans.
L’étude identifie trois mécanismes complémentaires à l’œuvre dans cette période. D’abord, les zones cérébrales déjà sollicitées deviennent plus réactives, avec un signal de plus en plus marqué en réponse aux stimuli mathématiques. Ensuite, de nouveaux voxels au sein de ces mêmes régions sont progressivement recrutés, ce qui élargit légèrement l’étendue corticale du réseau impliqué. Enfin, lorsque l’enfant maîtrise bien une notion, l’activité cérébrale correspondante diminue, traduisant une automatisation et une moindre mobilisation de ressources neuronales pour les tâches devenues faciles.
Les chercheurs observent également qu’entre la fin de la maternelle et le CE1, la « carte mentale » des concepts mathématiques se complexifie : chaque notion occupe progressivement une place plus spécifiée et différenciée dans l’espace neuronal, le cerveau utilisant des dimensions jusque-là peu sollicitées. Ce processus permettrait, selon les auteurs, de coder un nombre croissant de concepts dans un espace cortical globalement stable. Les résultats sont présentés comme une contribution à la compréhension des mécanismes neurocognitifs de l’apprentissage des mathématiques, susceptibles d’être modélisés, sans que des implications directes en termes de politiques éducatives ou de santé ne soient explicitement formulées dans la source. (contenu résumé en français par l’IA)Lire la Suite