Le circuit cérébral des mathématiques existe dès la maternelle et s’affine à l’école
Entre la maternelle et le CE1, le cerveau des enfants se réorganise pour structurer l’apprentissage des mathématiques. Des chercheurs du CEA, du CNRS et du Collège de France ont mené une étude d’imagerie cérébrale, suivant des enfants de la fin de la maternelle jusqu’au CE1. Cette recherche révèle que l’architecture dédiée aux mathématiques est déjà en place avant l’entrée en CP et qu’elle continue à s’affiner au fil du temps.
Un réseau mathématique actif dès 5 ans
Pour cette étude longitudinale, l’équipe de NeuroSpin au CEA a suivi une cinquantaine d’enfants pendant trois ans, de la grande section de maternelle jusqu’en CE1. Chaque année, les enfants ont subi une séance d’IRM fonctionnelle 3 teslas, mesurant l’activité cérébrale en temps réel pendant qu’ils écoutaient des phrases mathématiques, ainsi que des énoncés de connaissance générale ou sociale.
Les résultats montrent qu’à 5-6 ans, les enfants activent déjà les mêmes régions cérébrales que les adultes en réponse à des énoncés mathématiques. De plus, l’activité dans ce réseau varie selon qu’il s’agit d’arithmétique ou de géométrie.
Mécanismes de développement entre 5 et 9 ans
Entre la maternelle et le CE1, trois mécanismes clés ont été identifiés :
- Les zones cérébrales déjà actives deviennent plus réactives, avec un signal de plus en plus fort face aux stimuli mathématiques.
- De nouveaux voxels, ou volumes de neurones, sont progressivement recrutés, étendant l’espace cortical du réseau.
- Lorsque les enfants maîtrisent une notion, l’activité cérébrale diminue pour celle-ci, indiquant une automatisation des processus.
De plus, la « carte mentale » des concepts mathématiques devient plus riche et variée, chaque notion occupant une place de plus en plus distincte dans l’espace neuronal. Cela permet d’encodage d’un nombre croissant de concepts dans un espace cortical relativement stable.
Théo Morfoisse, premier auteur de l’étude, souligne que cette recherche permet de mieux comprendre les mécanismes sous-jacents à l’apprentissage des mathématiques, en montrant que le réseau s’amplifie, s’automatise et s’enrichit au fur et à me que l’enfant apprend.
L’étude a été menée à NeuroSpin, au sein de l’Unité de Neuroimagerie Cognitive (Unicog, CEA/Inserm/Université Paris-Saclay) en collaboration avec le Collège de France, sous la direction de Ghislaine Dehaene-Lambertz et Stanislas Dehaene. Elle est publiée dans les Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Source : CNRS
