Comment les neurones favorisent l’apprentissage et la mémorisation

Le cerveau humain est un organe fascinant et complexe, composé de milliards de cellules appelées neurones. Ces neurones sont à la base de l’apprentissage, de notre capacité à mémoriser et à penser.

Dans cet article, nous allons explorer le fonctionnement des neurones et leur rôle dans l’apprentissage. Nous verrons également comment la plasticité neuronale nous permet d’apprendre et de nous adapter tout au long de notre vie.

Le neurone : unité cellulaire de l’apprentissage

Comme nous l’avons évoqué dans notre précédent article « Neuroscience cognitive : mécanismes d’apprentissage et de mémoire », le cerveau humain est constitué de neurones. Un neurone est une cellule composé d’un corps cellulaire, de dendrites et d’un seul axone. Ce dernier permet d’établir une connexion, appelée synapse, entre les neurones selon un schéma unique. La connexion s’établie entre l’axone du neurone dit présynaptique et les dendrites du neurone postsynaptique. L’information est véhiculée via le neurone présynaptique et l’une de ses dendrites, puis le long de son axone pour être transmise au neurone postsynaptique via sa synapse connectant les deux cellules ensemble.

L’influx neuronal s’appuie sur 2 éléments : une transmission électrique dans l’axone et devient chimique au niveau de la synapse. Cet influx nerveux sous forme électrique va déclencher la libération de neurotransmetteurs (molécules chimique) lorsque cet influx arrive au niveau de la synapse. Ces neurotransmetteurs sont par exemple la dopamine, la noradrénaline ou encore la sérotonine. La maladie de Parkinson, caractérisée par la destruction des neurones à dopamine, est une pathologie bien connue qui implique ces neurotransmetteurs.

L’influx électrique généré par le neurone présynaptique, va provoquer la libération de neurotransmetteurs au niveau de la synapse, qui se traduira par la génération d’un nouvel influx électrique dans le neurone postsynaptique. C’est ainsi que l’influx se propage au sein de notre cerveau.

Les neurones et l'apprentissage

Schéma 1 : Plasticité neuronale et apprentissage – https://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/spip.php?article3181

Plasticité neuronale : Les neurones et l’apprentissage

Pendant la phase d’apprentissage, que ce soit un apprentissage théorique ou pratique, de nouvelles connexions neuronales vont se former. L’activation simultanée d’un groupe de neurones, impliqué dans la transmission du message, va créer un nouveau chemin. Pour vous souvenir de l’information initiale vous avez donc créé de nouvelles associations neuronales.

Si vous êtes amené à répéter l’apprentissage sans le modifier, vos connexions neuronales nouvellement créées vont se renforcer, améliorant ainsi la vitesse de transmission au sein de votre cerveau. Cela aura pour conséquence d’inscrire votre apprentissage durablement dans ce que l’on appelle la mémoire long terme (cf. notre article sur les neurosciences). La moindre modification dans l’information initiale induira obligatoire la création de nouvelles connexions neuronales grâce au phénomène de plasticité neuronale.

Ainsi, plus l’information apprise sera répétée plus mon cerveau renforcera les sillons neuronaux créés, inscrivant durablement cette information dans la mémoire long terme.

Dans les phases de formation, quelles soient en présentielles ou distancielles via des solutions d’e-learning, il sera intéressant de vous appuyer sur cette plasticité neuronale afin de maximiser la maîtrise des nouvelles connaissances ou compétences de vos apprenants. Nous vous recommandons donc lorsque vous abordez un nouvel élément de créer du lien entre les connaissances actuelles de vos apprenants et les nouveaux apprentissages que vous souhaitez qu’ils maîtrisent.

Plasticité neuronale et répétition : quel intervalle ?

Le psychologue Hermann Ebbinghaus, a définit la courbe de l’oubli après avoir observé un déclin très rapide de la rétention des informations.

Les neurones et l'apprentissage - courbe de l'oubli

Schéma 2 : La courbe de l’oubli – https://www.hgsempai.fr/atelier/?p=3943

Ses observations consistaient à tester ses propres capacités en mémorisant une liste de syllabes. Il a ainsi mis en évidence que l’on oubliait entre 50 et 80 % de l’information mémorisée lors des 9 premières heures et jusqu’à 90% à 1 mois sans répétition de l’information. Ainsi, en réactivant l’apprentissage dans ce lapse de temps des 9 heures, je limite sa perte. Toutefois, cela ne veut pas dire qu’il est inscrit durablement dans mon cerveau.

Mais a quel intervalle dois-je donc répéter l’apprentissage pour consolider sa mémorisation ? A ce jour il n’existe pas de consensus établi sur l’intervalle entre chaque répétition car cela est dépendant du type de contenu à apprendre et de la durée de mémorisation souhaitée.

Afin de maximiser la maitrise de l’apprentissage et donc sa mémorisation, selon la courbe de l’oubli, il est donc recommandé de suivre ses quelques points :

      • Diversifier les stimuli à l’origine de l’apprentissage (vidéo ; texte ; voix off ; questionnaire)

      • Espacer les apprentissages sur une période donnée

      • Allonger progressivement les écarts entre chaque répétition.

    Garder tout de même la notion de l’importance des 9 premières heures défini dans la courbe de l’oubli : plus vous allez répéter l’apprentissage dans ce lapse de temps, plus vous limiterez la perte d’information. Vous pourrez vous appuyez sur ce socle pour ensuite espacer les répétitions et ainsi ancrer de manière durable l’apprentissage.

    De manière opérationnelle ils existent plusieurs solutions pour maximiser la réussite de vos objectifs en formation. Au-delà de l’aspect, diversifier les stimuli proposés au-dessus, l’utilisation de cartes mentales ou de questionnaires est une bonne approche pour synthétiser et réactiver l’apprentissage.

    Organiser la répétition via les modalités pédagogiques

    Comme nous l’avons décrit plus haut dans cet article, pour se souvenir d’un apprentissage nous devons réactiver un chemin. Plus il y a de chemin, plus cet apprentissage sera rapidement et facilement accessible.

    Combiner des modalités pédagogiques, diversifier les répétitions, maximisera les chances de retenir des apprentissages complexes. Vous pouvez donc vous appuyer sur la vidéo ; solliciter vos apprenants via un travail de groupe ; utiliser des témoignages ou encore questionner.

    Le mécanisme de l’oubli

    Utiliser des modalités pédagogiques variées consolidera le réseau neuronal nouvellement constitué, MAIS si vous ne l’entretenez pas celui s’estompe avec le temps. Ce phénomène d’oubli s’appui sur la neurogénèse (formation de nouveaux neurones). La neurogénèse intègre dans votre hippocampe, région du cerveau responsable du stockage de l’apprentissage, de nouveaux neurones. Comme nous l’avons vu en introduction, la création de réseaux neuronaux nécessite une sollicitation répétitive d’un apprentissage, si ce n’est pas le cas via un effort intellectuel de l’apprenant, les neurones nouvellement créés ne seront pas en capacité à s’intégrer dans ces réseaux établis. La neurogénèse implique donc un affaiblissement de la mémoire.

    Rassurez vous, l’oubli est un phénomène indispensable au fonctionnement de votre mémoire. Il permet de ne pas être submergé par des informations peut importante. Ainsi l’oubli, via la neurogénèse, va servir à faciliter la rétention de ce qui est essentiel à notre apprentissage. Il existe donc un juste équilibre entre apprentissage et oubli.

    En formation il sera donc pertinent de mettre en exergue les informations importantes via des modalités pédagogiques adaptées.

    Nos conseils pour favoriser cette répétition :

      1. Diversifier les supports : cartes mémo ; une infographie ; une carte mentale ; une vidéo
      2. Utiliser des questionnaires avant pour préparer l’apprenant ; pendant pour ancrer les messages clés et après pour consolider l’apprentissage
      3. Demander aux apprenants de construire les messages clés : chaque apprenant via un post-it indique un message clé au tableau. Vous pourrez par la suite construire une carte mentale à l’aide de ces post-it à remettre à vos apprenants.
      4. Planifier un retour d’expérience à moyen terme
      5. Vous appuyez sur le principe des 3D pour renforcer la répétition :
        1. Dire ce que l’on va dire
        2. Dire
        3. Dire ce que l’on à dit

    Cette liste n’est pas exhaustive et toute approche peut être utilisée dans votre formation. Toutefois il est important d’adapter vos modalités pédagogiques aux objectifs à atteindre, aux groupes d’apprenants ; au profil de votre formation et tout autre élément que vous jugerez essentiel.

    Je mémorise en formation

    Comment pouvons-nous maximiser les chances de réussite lorsque nous sommes en formation ? Quelques éléments de réponses ont déjà été apportés ci-dessus, mais la réussite de l’apprentissage s’appuie sur un triptyque décrit ci-dessous :

        • Capter l’attention de votre groupe via des techniques d’animations (tableau blanc ; atelier de co-développement ; utilisation de l’intelligence collective et sa règle des 5C ; mise en pratique ; etc…)

        • Maitriser la quantité d’information délivrée : empan mnésique  (7 messages par diapositive +/- 2 avec une tendance plus proche des 5 que des 9 informations)

        • Répéter l’information ou faire répéter

      Selon la nature de l’apprentissage, votre cerveau aura la capacité de l’inscrire dans une « mémoire » adaptée. Ainsi, les connaissances générales sur le monde sont stockées dans la mémoire sémantique, les événements en lien avec votre histoire personnelle sont stockés en mémoire épisodique, et la connaissance de procédure (routines ou automatismes) sont stockés en mémoire procédurale.

      Peut importe le type de mémoire sollicité pour stocker votre apprentissage, la mémoire suit un processus en 3 étapes :

          1. L’encodage pour acquérir de nouvelles connaissances

          1. Le stockage pour la rétention de l’information

          1. La récupération pour le rappel de l’information à la conscience

        Acquérir une nouvelle compétence ou connaissance et être en mesure d’y faire appel à postériori, nécessitera de passer par ces 3 phases de la mémorisation. Une bonne attention pendant la phase d’encodage ne permettra pas à elle seule de stocker et récupérer l’information. Il est donc important de répéter pour favoriser le stockage et rappeler à moyen terme l’apprentissage afin de renforcer sa mémorisation.

        Appuyez-vous sur les 4 piliers de l’apprentissage pour mettre vos apprenants dans des conditions qui vont favoriser le processus de mémorisation. Stanislas Dehaene, titulaire de la chaire cognitive expérimentale, à pu mettre au cours de ces travaux en évidence 4 piliers fondamentaux de l’apprentissage :

          L’attention

          C’est un processus pendant lequel nous traitons activement une infime partie de l’information parmi une quantité énorme d’informations disponibles à travers notre environnement. Les neurosciences définissent ce phénomène comme un processus de sélection, d’activation et de facilitation de certains réseaux neuronaux aux dépens d’autres. Il s’agit lors de cette phase-là de filtrer les informations disponibles pour n’en traiter qu’une partie.

          Comment, en tant que formateur ou concepteur de solutions d’e-learning, capter l’attention de vos apprenants ?

          L’humain est avant tout un être visuel, il sera donc intéressant lors des phases de conception, de proposer des associations textes – images pour favoriser l’attention. En y ajoutant l’éveil d’un autre sens, en complément de la stimulation visuelle, vous serez en mesure d’activer d’autres zones du cerveau.

            L’engagement actif

            La pédagogie active s’inscrit comme une technique d’apprentissage supérieure à l’apprentissage en cours magistral. Faire manipuler vos apprenants, les questionner, leur faire formuler des hypothèses, les faire échanger entre eux, les faires résumés ou toutes autres modalités participatives favoriseront l’engagement de votre groupe

              Le retour sur erreur

              Qui n’a pas déjà fait face à ses interrogations lorsqu’un nouvel apprentissage est en cours de mémorisation : est-ce que j’ai bien compris ; est-ce bien la bonne information que je suis en train de mémoriser ; est-ce que je suis en train de faire est bien la procédure à réaliser pour atteindre le résultat attendu ; etc…

              L’erreur se définit comme un écart entre ce que l’on a observé ou produit et ce qui était attendu par nous-mêmes ou par d’autres. Dans le cas de la réalisation d’un mouvement par exemple, le cortex frontal médian, va émettre des signaux lorsque l’on se trompe. Près de 80 millisecondes après avoir engagé le mouvement, le cerveau grâce a ces signaux sera en mesure de détecter que notre mouvement engagé ne sera pas adapté à la situation. Dans le cadre d’une information mémorisée, le signal sera de l’ordre de 250 millisecondes. Ce n’est qu’après un feedback reçu que ce signal est déclenché et permettra à l’apprenant d’adapter sa réponse.

              L’apprentissage par l’erreur est une technique de pédagogique qui doit se construire et se maitriser. Pour cela le formateur doit favoriser un environnement dans lequel vos apprenants seront à l’aise avec l’idée de se tromper. Il est important de communiquer à vos apprenants sur cette approche car nous apprenons également des erreurs des autres.

                La consolidation

                Tout au long de cet article nous avons pu aborder différents éléments en faveur de la consolidation de l’apprentissage : la répétition ; le multisensoriel. Dans un prochain article, nous verrons le lien entre les émotions et l’apprentissage. Nous voulions aborder un dernier élément en lien avec la consolidation qu’est l’impact du sommeil.

                Selon des études scientifiques menées dans les années 70 suggèrent que le sommeil est un élément essentiel pour consolider l’information apprise pendant la phase d’éveil et que cette consolidation se met en place dès la première nuit.

                Lorsque nous sommes en phase de sommeil, notre cerveau réactive les réseaux de neurones. Il renforce la trace de mémoire de l’apprentissage réalisé en phase d’éveil. La notion de temporalité dans votre approche éducative est donc un élément non négligeable pour ancrer durablement les notions apprises.

                Conclusion

                En résumé les neurones est l’unité fondamentale de l’apprentissage et de la mémoire. La plasticité neuronale permet la création de nouvelles connexions neuronales lors de l’apprentissage, et le renforcement de ces connexions lors de la répétition.

                Maximiser la réussite de l’apprentissage

                Pour maximiser la réussite de l’apprentissage, il est important de :

                    • Capter l’attention des apprenants en utilisant des techniques d’animation variées et en s’adaptant à leur profil.

                    • Maîtriser la quantité d’information délivrée en tenant compte de l’empan mnésique.

                    • Répéter l’information ou faire répéter les apprenants pour favoriser la consolidation de la mémoire.

                    • Mettre en place des conditions favorables à l’apprentissage en s’appuyant sur les 4 piliers de l’apprentissage : l’attention, l’engagement actif, le retour sur erreur et la consolidation.

                  Consolidation de l’apprentissage

                  La consolidation de l’apprentissage est un processus qui se déroule en plusieurs étapes :

                    • Encodage : acquisition de nouvelles connaissances.
                    • Stockage : rétention de l’information.
                    • Récupération : rappel de l’information à la conscience.

                    La répétition, le multisensoriel et le sommeil sont des facteurs importants pour la consolidation de l’apprentissage.

                    En conclusion, l’apprentissage est un processus complexe qui implique de nombreux mécanismes neuronaux. En comprenant ces mécanismes, nous pouvons mettre en place des stratégies pour maximiser la réussite de l’apprentissage.

                    Recommandations pour la formation

                    Diversifier les supports et les modalités pédagogiques pour capter l’attention et favoriser l’engagement actif.

                    Utiliser des questionnaires et des activités interactives pour répéter l’information et favoriser la consolidation.

                    Favoriser un environnement d’apprentissage où les apprenants se sentent à l’aise de faire des erreurs et d’apprendre de leurs erreurs.

                    Prendre en compte le temps nécessaire à la consolidation de l’apprentissage dans la planification des formations.

                    Lien vers d’autres articles

                    Neuroscience cognitive : mécanismes d’apprentissage et de mémoire: https://cerebralis.fr/memoire-et-apprentissage/

                    L’intelligence collective: URL Les neurosciences: https://cerebralis.fr/actualites-intelligence_collective/

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