Le cerveau des enfants qui peinent en mathématiques n’arrive pas à « ralentir » après une erreur pour changer de stratégie. Voici pourquoi les méthodes d’étude traditionnelles échouent.
Les enfants qui éprouvent des difficultés en mathématiques pourraient aussi en souffrir parce que leur cerveau fonctionne différemment de celui de ceux qui ne présentent pas ce type de problème. Selon une étude publiée dans le Journal of Neuroscience, le cerveau de ceux qui peinent en mathématiques pourrait avoir du mal non seulement à traiter les nombres, mais aussi à mettre à jour et à réadapter leurs propres processus de pensée lorsque l’on effectue des raisonnements numériques et lorsque l’on doit se reprendre d’une erreur précédente.
Au cours de l’étude, lorsque des enfants ayant des difficultés en mathématiques ont dû dire lequel, parmi deux quantités de points ou parmi deux nombres arabes, était le plus grand, ils ont obtenu des scores similaires à ceux de leurs pairs ; toutefois, ils se sont révélés moins capables de résoudre les problèmes à la vitesse correcte, et aussi moins capables de ralentir et changer leur mode de raisonnement après avoir commis des erreurs, en particulier lorsqu’ils devaient travailler avec des symboles numériques. Les scans du cerveau ont enregistré des niveaux d’activité cérébrale plus faibles dans les centres impliqués dans les fonctions exécutives, qui permettent de diriger correctement l’attention et de contrôler d’éventuelles erreurs.
Lequel est le plus grand ?
Des chercheurs de l’Université de Stanford ont impliqué 87 enfants âgés de 7 à 9 ans, dont 34 présentent des difficultés d’apprentissage en mathématiques, c’est-à-dire des performances situées dans le quart inférieur des scores à un test standard de fluidité numérique. Le critère choisi pour définir qui rencontrait des difficultés en mathématiques a été intentionnellement laissé très large, afin d’inclure à la fois des enfants atteints de dyscalculie diagnostiquée (difficulté à comprendre, apprendre et travailler avec les nombres), et des enfants avec des difficultés plus légères, suffisantes toutefois pour créer des problèmes d’estime de soi.
Pendant que les petits volontaires passaient une résonance magnétique du cerveau, ils ont été invités à analyser des images avec différentes paires de quantités numériques et à appuyer sur un bouton pour indiquer laquelle des deux éléments de la paire était la plus grande. Les quantités étaient exprimées par des points ou par des chiffres, et les comparaisons présentaient des degrés différents de difficulté. La tâche de comparaison, qui peut sembler très simple, a été choisie car l’équipe s’intéressait à évaluer les différences dans la manière dont le cerveau des enfants travaillait avec les nombres, indépendamment des performances atteintes en mathématiques.
Une autre façon de travailler
Même si, comme prévu, les performances au test des enfants avec ou sans difficultés en mathématiques se sont révélées similaires, les scans cérébraux ont montré des résultats différents.
Les scientifiques ont développé un modèle computationnel pour comprendre comment les participants évoluaient dans la tâche imposée — avec quelle prudence ils prenaient les décisions, à quelle vitesse ils se rendaient compte de leurs erreurs et à quel point ils étaient capables de ralentir, de prendre du temps et de changer de stratégie.
Alors que les enfants doués en mathématiques ralentissaient en prévision des tâches plus difficiles, ceux qui avaient des difficultés ne semblaient pas enclins à modifier la façon dont ils abordaient les questions les plus ardues, ni à changer leur comportement en cas d’erreurs. Les difficultés les plus marquées apparaissaient dans les tâches avec des symboles numériques, durant lesquelles leur cerveau montrait une activité neurale plus faible dans le girus frontal moyen, une partie du lobe frontal cruciale pour diriger et maintenir l’attention, ainsi que dans le cortex cingulaire antérieur, qui aide à détecter les erreurs, prendre des décisions et contrôler les impulsions.
L’idée est que les enfants ayant des difficultés en mathématiques utilisent moins ces ressources cognitives pour accomplir les tâches assignées. À la base des carences en mathématiques pourrait donc être un fonctionnement différent des processus de résolution de problèmes dans le cerveau.
