Notre cerveau peut apprendre à tout âge

À 55 ans, Philippe a retrouvé du temps pour lui, depuis que ses enfants ont quitté la maison. Pourquoi n’apprendrait-il pas enfin le piano, comme il en a toujours rêvé? Mais à 55 ans, se dit-il, je ne suis plus capable d’apprendre, je suis trop vieux et mon cerveau n’est plus aussi performant qu’à 20 ans…

Nathalie, elle, a 30 ans. Pour son évolution de carrière, elle doit choisir entre un poste en Allemagne, qui ne l’attire pas vraiment, et un autre en Espagne, qu’elle juge formidable. J’aurais dû faire espagnol au lycée, regrette-t-elle, c’est trop tard aujourd’hui pour se mettre à une nouvelle langue.

Ce sentiment d’être trop vieux pour apprendre quoique ce soit de nouveau, beaucoup de personnes l’éprouvent. Mais est-il justifié? Y a-t-il effectivement une limite d’âge à partir de laquelle notre cerveau n’est plus capable d’apprendre à jouer d’un instrument ou à parler une nouvelle langue?

Apprendre, c’est en réalité l’activité de toute une vie. Dès le plus jeune âge, notre cerveau mobilise une grande partie de ses fonctions (attention, mémoire, vision/audition, motricité…) pour que nous puissions acquérir de nouveaux savoirs et savoir-faire. Quels sont les mécanismes qui nous permettent d’apprendre? Et comment évoluent-ils avec le temps?

DES CONNEXIONS ENTRE LES NEURONES RENFORCEES OU DIMINUEES

L’apprentissage est un processus cognitif dynamique qui se déroule en deux étapes: l’acquisition d’une nouvelle information et son stockage en mémoire. Le résultat d’un apprentissage est en quelque sorte l’empreinte qui reste dans notre cerveau après que l’on ait vécu une expérience.

Plus précisément, les neurones concernés par cette expérience ou l’acquisition d’une nouvelle information changent la manière dont ils dialoguent entre eux: leurs connexions (les synapses) se voient renforcées ou diminuées.

Parfois, la dynamique de nos apprentissages conduit purement et simplement à l’élimination de certaines connexions neuronales qui n’ont plus lieu d’être au profit d’autres connexions plus "utiles". On parle, de manière imagée, d’un "élagage" synaptique (pruning en anglais), comme pour un arbre dont on coupe les branches encombrantes. Il se produit principalement durant l’enfance et ce grand chamboulement qu’est l’adolescence.

Ces modifications à l’échelle des neurones, en lien avec ce que nous apprenons, sont particulièrement intenses pendant l’enfance, alors même que nous acquérons une grande quantité de connaissances et développons de nouvelles compétences comme voir, toucher, marcher ou parler. Elles ont un impact à l’échelle du cerveau tout entier, en participant à la transformation des différents réseaux de neurones.

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UNE DYNAMIQUE QUI CHANGE LA STRUCTURE DE NOTRE CERVEAU

Les apprentissages laissent donc dans notre cerveau une trace physique de leur survenue, et cette dynamique s’appelle la plasticité cérébrale. La découverte de ce mécanisme par les neuroscientifiques a permis de comprendre une chose essentielle: rien n’est figé dans notre cerveau!

Pourquoi ça nous fait mal de voir les autres souffrir

Le cerveau humain traite l’empathie – cette faculté à comprendre la douleur d’une autre personne – de la même manière que l’expérience de la douleur physique. C’est la conclusion d’un article qui a particulièrement examiné le ressenti de personnes qui en voient d’autres souffrir. Ces résultats pourraient bien s’appliquer aux autres formes d’empathie. En tout cas, cette étude pose un certain nombre de questions intrigantes: par exemple, est ce que la prise d’antidouleurs ou bien le fait d’avoir une lésion au cerveau sont susceptibles de réduire notre capacité à éprouver de l’empathie.

Les chercheurs ont utilisé, pour leur démonstration, un dispositif expérimental plutôt complexe, comprenant notamment l’utilisation d’un appareil d’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) qui mesure les variations de l’afflux sanguin dans le cerveau. Cependant, l’imagerie cérébrale seule n’est pas en mesure de faire le lien entre douleur et " empathie vis-à-vis de la douleur ".

Cela parce que dans les deux cas, les mêmes zones du cerveau s’activent. En partie parce qu’il y a, en général, beaucoup de chevauchements pour les régions cérébrales traitant des sentiments et de l’émotion. Une autre raison réside dans le fait que l’imagerie fonctionnelle ne mesure pas directement les mouvements de nos neurones, mais un flux de sang, que nous prenons comme indice d’une activité du cerveau.

Les auteurs ont donc choisi une nouvelle approche. Ils se sont intéressés au mode d’action de médicaments administrés aux personnes douloureuses, qui transforment la façon dont le cerveau perçoit douleur et empathie. Et se sont demandés s’ils pouvaient utiliser cela pour comprendre les similarités et les différences entre ces deux expériences.

L’étude repose sur deux expérimentations impliquant au total 150 personnes – un nombre inhabituellement élevé pour ce genre de travail. En effet, en raison du coût financier et des inconvénients de l’utilisation des IRM fonctionnels, les scientifiques recrutent en général de 20 à 30 personnes seulement.

Est-on capable de lire dans les pensées?

Communiquer par la pensée est chose courante chez les X-Men du Professeur Xavier. Cette capacité psychique a toujours fasciné les auteurs de science-fiction, mais saviez-vous que les scientifiques se sont également intéressés à la question? Hans Berger, un psychiatre allemand du début du XXe siècle, était convaincu que la télépathie était possible et voulait en découvrir les fondements biologiques.

Dans sa quête, il a mis au point une technique d’enregistrement des signaux électriques de l’ensemble du cerveau humain: l’électro-encéphalographie. Il n’a par contre jamais réussi à démontrer l’existence d’une énergie psychique qui s’échangerait entre deux humains…

Qu’en est-il aujourd’hui? Depuis son invention, l’EEG a ouvert de nouvelles fenêtres sur le fonctionnement mystérieux du cerveau. Cette technique nous permet-elle cependant de lire dans les pensées? La réponse est… pas vraiment; en tout cas, pas comme dans les films de science-fiction! Les neuroscientifiques s’intéressent à la cognition, c’est-à-dire aux processus mentaux comme les pensées, le raisonnement, la mémoire ou la manière dont on perçoit le monde. Enregistrer l’activité cérébrale permet de comprendre certains mécanismes de la cognition, mais de manière très cadrée et limitée.

Pour comprendre, il faut revenir à ce qui est mesuré par EEG: des électrodes, placées sur la tête, captent le champ électrique créé par des centaines de milliers de neurones à la fois. Le signal EEG ainsi enregistré montre souvent des fluctuations d’activité. En 1924, Hans Berger a été le premier à observer que l’activité EEG pouvait varier de manière cyclique, augmentant puis diminuant toutes les 100 millisecondes. Il a appelé ce phénomène les oscillations alpha. Il remarque que ces oscillations sont plus amples lorsque les participants ferment les yeux, ce qui suggère un lien entre ces oscillations cérébrales et un comportement humain (fermer les yeux) et donc de potentiels processus mentaux (le traitement de l’information visuelle par exemple).

Toutefois, dans les années 1940, les oscillations alpha ont été plutôt considérées comme des marqueurs du cerveau lorsqu’il est au repos, ce qui a mené certains chercheurs à penser qu’elles n’impactent pas vraiment la naissance des pensées. La question des scientifiques de l’époque devient ainsi la suivante: les oscillations cérébrales jouent-elles un rôle direct dans la cognition?

LES ONDES ALPHA: LA CLE POUR LIRE DANS LES PENSEES?

La science avançant, 50 ans d’accumulation de preuves expérimentales soutiennent l’hypothèse que les oscillations cérébrales organisent l’activité neuronale et déterminent certains de nos processus cognitifs. Les oscillations alpha ne sont plus considérées comme un rythme du cerveau au repos mais comme un marqueur d’excitabilité neuronale: à fréquence constante, plus les oscillations présentent une activité électrique importante, moins les neurones sont susceptibles de réagir.