Certains enfants ont des difficultés en mathématiques. Aujourd’hui, les scientifiques ont identifié certains processus de pensée spécifiques et certaines régions du cerveau qui pourraient expliquer pourquoi les mathématiques sont un peu plus difficiles pour certains que pour d’autres.
Dans une nouvelle étude, confrontés à des problèmes mathématiques simples, les enfants ayant des troubles d'apprentissage des mathématiques étaient moins prudents dans leurs réponses et ne ralentissaient pas après avoir commis des erreurs par rapport aux enfants ayant des compétences mathématiques typiques. Mais ces différences ont disparu lorsque ces mêmes enfants ont eu des problèmes avec des points pour représenter des nombres au lieu de symboles numériques arabes, rapportent des chercheurs du 9 février dans le journal. Journal des neurosciences.
L’idée selon laquelle les symboles numériques peuvent constituer un défi n’est pas nouvelle. « Il y a une observation très constante selon laquelle c'est le traitement symbolique qui constitue réellement le combat des enfants en difficulté », explique Bert De Smedt, neuroscientifique pédagogique à la KU Leuven en Belgique, qui n'a pas participé à l'étude. Mais les différences subtiles dans la façon dont les enfants ayant des troubles d'apprentissage en mathématiques abordent les problèmes, comme ne pas répondre avec prudence et ne pas ralentir après des erreurs, permettent de mieux comprendre ce qui sous-tend leurs difficultés avec les symboles numériques, dit-il.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont testé des enfants de deuxième et troisième années avec ou sans troubles d'apprentissage des mathématiques en leur montrant deux nombres de 1 à 9 et en leur donnant quelques secondes pour choisir le nombre qu'ils pensaient être le plus grand. Les chercheurs ont enregistré le temps qu'il fallait aux enfants pour répondre aux questions et ont observé leurs activités cérébrales à l'aide d'un scanner IRM. L'équipe a analysé les données sur les performances et le comportement des enfants pendant le test à l'aide d'une analyse mathématique complexe conçue pour trouver des modèles de comportement subtils, comme la précision avec laquelle les enfants ont répondu tout au long de l'expérience et la manière dont ils ont modifié leur comportement après des erreurs. Ils ont ensuite comparé ces comportements avec l’activité cérébrale.
« Nous n'étions pas nécessairement intéressés par l'exécution de cette tâche, mais par la façon dont ils pourraient l'aborder différemment entre les deux groupes d'enfants », explique Hyesang Chang, neuroscientifique cognitif à l'université d'État de San José en Californie, qui a mené la recherche à l'université de Stanford.
À partir des données d'IRM, Chang et ses collègues ont découvert que le manque de prudence chez les enfants ayant des troubles d'apprentissage en mathématiques lorsqu'ils donnaient des réponses était associé à une activité plus faible dans le gyrus frontal moyen, une région du cerveau associée au traitement des nombres ainsi qu'à la concentration, au contrôle des impulsions et à l'adaptation aux circonstances changeantes. Pendant ce temps, ne pas ralentir après des erreurs était associé à une activité plus faible dans le cortex cingulaire antérieur, une région du cerveau impliquée dans la détection des erreurs et la surveillance des performances.
Lorsque les enfants ont été confrontés à des problèmes similaires avec des points au lieu de chiffres, ces différences ont disparu. Les enfants ayant des troubles d’apprentissage en mathématiques avaient la même quantité d’activité dans les deux zones cérébrales identifiées que les enfants sans ces handicaps. Chang note cependant que l'analyse est exploratoire et ne peut montrer la relation de cause à effet entre l'activité cérébrale dans ces régions et les capacités mathématiques de ces enfants.
L'identification de ces régions du cerveau suggère qu'il est plus complexe d'expliquer les différences dans les compétences en mathématiques que de trouver une partie du cerveau qui gère les mathématiques et les chiffres. L'étude suggère plutôt que les zones du cerveau qui traitent l'information et détectent les erreurs semblent être essentielles, explique Marie Arsalidou, neuroscientifique du développement cognitif à l'Université York à Toronto, qui n'a pas participé à l'étude. « Nous apprenons que de nombreuses régions sont impliquées. »
Selon Chang, l’un des enseignements de ces nouveaux travaux est qu’« il existe des mécanismes cachés qui différencient les élèves susceptibles d’avoir des difficultés d’apprentissage des mathématiques ». Les interventions futures, dit-elle, pourraient consister à apprendre aux enfants à réfléchir à la manière dont ils résolvent les problèmes et même à leur enseigner différentes stratégies de résolution de problèmes.
