Les mécanismes neurocognitifs d’apprentissage sont mal connus. Pour tenter d’y voir plus clair, des chercheurs russes ont surveillé les changements dans l'activité cérébrale associés à l'apprentissage de nouveaux mots. Ils ont découvert que des représentations dans le cerveau du son et de la signification de ces mots peuvent se former en seulement une à deux heures après les avoir vu ou lu pour la première fois, sans période de sommeil. Ils ont publié leurs résultats le 11 septembre dans la revue Frontiers in Neuroscience.
Une étude pionnière
Cette découverte n’a pas été simple car chaque mot possède deux aspects : un modèle phonétique et la sémantique. “Pour comprendre le mécanisme d'apprentissage des mots, il faut fournir étudier ces deux aspects : une phonétique originale, c'est-à-dire que le mot ne doit pas être construit à partir des racines connues ou d'autres morphèmes, et il doit acquérir une signification originale, c'est-à-dire ne pas être synonyme d'un mot connu, avance Alexandra Razorenova, co-auteur du papier, et chercheuse au Skolkovo Institute of Science and Technology (Skoltech). Ces restrictions sont assez difficiles à satisfaire et contrôler dans un cadre expérimental. La deuxième difficulté est la séparation des processus sématiques et phonologiques car ils se chevauchent dans le temps et la localisation du cerveau. Enfin, la conception d'une procédure d'apprentissage efficace qui mobilise le cerveau du participant est un autre défi.”
Les chercheurs ont cherché des preuves sur comment le cerveau apprend à la fois une représentation phonologique d'un nouveau mot (comment il sonne) et sa signification, ou l'aspect sémantique de l'acquisition d'un nouveau mot. Ils recherchaient également ce qu'on appelle la plasticité corticale rapide, c'est-à-dire les changements immédiats de l'activité cérébrale qui suivent l'apprentissage d'un nouveau mot. Aucune étude antérieure n’a été capable de le réaliser. Pour cela, ils ont utilisé la magnéto-encéphalographie (MEG) pour observer comment 24 participants à l'expérience ont appris huit mots russes inventés pour l'étude. Un participant devait associer quatre de ces mots aux mouvements de la main et du pied pour leur donner un sens.
Un mécanisme de familiarisation de la mémoire
Les résultats ont montré des changements immédiats de l'activité corticale dans l’apprentissage des mots. L’équipe de chercheurs a également montré que ces changements sont significativement différents pour les mots auxquels une signification a été imaginée et ceux qui n’en ont pas. “Le contraste entre les réponses neuronales provoquées par les ‘pseudo-mots’ vides et ceux qui en ont a permis de localiser le réseau sémantique et la relation entre l'apprentissage sématique et phonologique, a rapporté Alexandra Razorenova. Cette sémantisation facilite ou même déclenche le renforcement du réseau cortical qui sous-tend l'aspect phonologique de la lexicalité. Autrement dit, les ‘pseudo-mots’ significatifs acquièrent la priorité pour être reconnus et mémorisés”, conclut la chercheuse.
Les scientifiques émettent l'hypothèse que cela est dû au fait que la familiarisation profonde avec les formes de mots pendant l'expérience a complètement changé l'effet de répétition : au lieu d'augmenter les réponses neuronales à des formes de mots auparavant inconnues, elle les a diminuées. “Les considérations ci-dessus suggèrent que nos découvertes reflètent très probablement un mécanisme de familiarisation de la mémoire qui, une fois formée, dure plusieurs jours”, suggère la chercheuse. Cette dernière estime que cela pourrait être utile pour le diagnostic des troubles de la parole puisque les chercheurs sont désormais capables de différencier les troubles des processus phonologiques de la défaillance du réseau sématique. “Dans une perspective plus large, nos résultats mettent en évidence le rôle crucial de l'apprentissage interactif par rapport aux procédures d'apprentissage passif largement utilisées dans la littérature”, poursuit Alexandra Razorenova.