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Pour apprendre quelque chose de nouveau, il faut pratiquer, pratiquer, pratiquer, dit le bon sens, renforçant l'idée que « la pratique rend parfait ».
Mais une série d'études scientifiques ont montré que la pratique incessante n'est peut-être pas le moyen le plus efficace d'acquérir une nouvelle compétence : le cerveau a besoin de repos pour consolider les connaissances nouvellement acquises et les transformer d'un souvenir éphémère en un souvenir durable.
L'une des découvertes les plus récentes est que de petites pauses entrecoupées de pratique de l'activité conduisent à des gains d'apprentissage importants : le cerveau profite de ces pauses pour effectuer une « relecture » mentale ultra-rapide de ce qui vient d'être appris, renforçant ainsi la compétence nouvellement acquise.
Ces courtes pauses peuvent être particulièrement productives pour le cerveau de ceux qui pratiquent des mouvements nouveaux, détaillés et répétitifs, comme les athlètes ou les musiciens, ou même pour les patients qui tentent de récupérer les compétences perdues après un accident vasculaire cérébral (voir plus loin dans le rapport).
"Imaginez un scénario dans lequel une personne commence à apprendre à jouer une nouvelle chanson au piano. Nous avons découvert que, pendant les pauses, le cerveau répète encore et encore une version 50 fois plus rapide des mouvements utilisés pour jouer la chanson, ce qui renforce la connexion des neurones dans les zones associées à cette nouvelle mémoire", explique le chercheur Leonardo Claudino à BBC News Brasil, l'un des co-auteurs d'une étude sur le sujet réalisée par les National Institutes of Health (NIH) des États-Unis et publiée dans 2021 dans la revue Cell Reports.
Dans cette étude, lui et d’autres chercheurs du NIH ont enregistré l’activité cérébrale de 33 volontaires droitiers alors qu’ils apprenaient à taper une séquence de chiffres sur le clavier avec leur main gauche. Les volontaires devaient taper un maximum de séquences pendant dix secondes, puis faire une pause de dix secondes.
Certains membres de cette même équipe de recherche, dirigée par la scientifique Marlene Bönstrup, avaient déjà observé dans des études antérieures qu'après de brèves pauses, les volontaires amélioraient la rapidité et la précision avec lesquelles ils tapaient des séquences numériques de ce type.
L’objectif était désormais de comprendre ce qui se passe dans le cerveau au cours de ce processus. Et grâce à des examens magnétoencéphalographiques, les scientifiques ont pu observer les « rediffusions » rapides que le cerveau faisait de ce qu'il venait d'apprendre.
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"Nous avons découvert que la consolidation se produit à une échelle de temps beaucoup plus rapide qu'on ne le pensait auparavant", souligne Claudino. "Une compétence de deux secondes se répète dans le cerveau à l'échelle d'une milliseconde."
En faisant ces « replays », le cerveau consolide alors les apprentissages.
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Le chemin de la mémoire dans le cerveau
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Avant même d’étudier l’effet de ces courtes pauses, les scientifiques savaient déjà que le cerveau avait besoin de repos pour consolider les souvenirs. En pratique, cela implique de transférer la mémoire de l’hippocampe, où sont conservés les enregistrements temporaires, vers des zones du néocortex, qui enregistrent les souvenirs plus durables.
Mais jusqu’à ces découvertes les plus récentes, on croyait que ce processus de consolidation n’avait lieu que pendant le sommeil, lorsque le cerveau est plus libre des stimuli sensoriels externes.
Grâce aux nouvelles études, souligne Claudino, il est possible de constater que les souvenirs se consolident également presque simultanément avec la pratique – un processus qui semble complémentaire de ce qui se passe pendant que nous dormons.
Mais c’est quelque chose qui doit encore être confirmé par des recherches plus approfondies.
"On ne sait pas encore grand-chose, et ce sont certainement des pauses physiologiquement différentes. Mais peut-être que le sommeil encode une expérience plus complète - le contexte tout entier, qui était là, à quoi ressemblait l'environnement. La pause rapide enregistre peut-être des détails plus infimes : la synergie entre les doigts lors de la frappe, le mouvement. C'est une hypothèse que quelqu'un devra étudier dans le futur", réfléchit Claudino.
Comment le mettre en pratique
Comment, alors, pouvons-nous tirer parti des connaissances scientifiques accumulées jusqu’à présent ?
"J'en vois une utilisation plus directe quand je pense aux pratiques sportives ou aux performances musicales, qui impliquent des séances au cours desquelles l'athlète ou l'artiste exécutera plusieurs fois le même mouvement", explique Claudino.
"Une leçon à retenir est la suivante : lorsque vous commencez à apprendre une nouvelle technique, évitez de pratiquer jusqu'à l'épuisement, jusqu'à l'échec. Il est préférable de faire des pauses. La perfection sera atteinte plus rapidement si vous donnez à votre cerveau le temps de consolider (l'apprentissage), au lieu de pratiquer sans fin en visant la perfection."
"Habituellement, on apprend une nouvelle technique en la répétant plusieurs fois : on répète, on répète, et il arrive un moment où on connaît déjà les séquences de mouvements qui produiront l'activité finale. L'idée est qu'au lieu de la pratiquer jusqu'à épuisement, on la fait dix fois, par exemple, puis on fait une pause, et on recommence."
Le même raisonnement peut également guider les pratiques pédagogiques dans les écoles ou les universités.
"Dans un environnement d'enseignement, peut-être que l'enseignant, lorsqu'il introduit un concept fondamentalement nouveau, peut penser à la séance d'apprentissage en incluant déjà ces pauses. Il est important que l'élève ait ces périodes de repos, car son cerveau sera actif malgré le repos - c'est notre découverte. Son hippocampe et son cortex réaliseront ces échanges, ce qui consolidera les apprentissages récents", explique le chercheur.
Ce qui n’est pas encore connu avec certitude, c’est la durée idéale d’une pause pour une consolidation optimale des nouveaux apprentissages.
"C'est l'un des défis de l'application pratique", explique Claudino, rappelant que cela peut aussi dépendre du type de compétence acquise et des caractéristiques individuelles de chaque praticien.
Mais, dans les études du NIH, celles dans lesquelles des volontaires tapaient des séquences sur le clavier, les chercheurs ont observé que les gains d'apprentissage étaient plus importants lorsque la pratique et les intervalles étaient de durée similaire. Par exemple, dix minutes de pratique et dix minutes de pause.
Claudino souligne cependant qu'il s'agit d'études contrôlées, réalisées en laboratoire, et que leurs conclusions ne se traduisent donc pas nécessairement exactement dans la vie réelle.
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Comment faire une pause cérébrale productive ?
De même, le fait que les expériences se déroulent dans des environnements entièrement contrôlés rend difficile l'élaboration d'une « recette de gâteau » pour le type de pause le plus efficace pour aider le cerveau à apprendre.
Dans le cas des études en laboratoire, pendant la pause, chaque volontaire restait immobile, sans taper sur l'ordinateur. Dans la vraie vie, le chercheur suggère de donner à votre cerveau une petite pause dans tout ce qu’il apprend.
"Si la personne apprend à jouer une chanson, la pause serait simplement d'arrêter de jouer, de penser à autre chose ou de ne pas réaliser une autre activité qui pourrait interférer avec celle-ci - par exemple, n'essayez pas d'apprendre une autre chanson lorsque vous vous reposez de la première, car vous utilisez les mêmes régions et capacités", explique-t-il.
D’autres axes de recherche ont également contribué à la science de l’apprentissage et apportent des conclusions complémentaires qui peuvent contribuer à consolider les connaissances.
Dans une interview accordée à BBC News Brasil en 2020, la chercheuse en psychologie cognitive Barbara Oakley, auteur du livre Apprendre à apprendre, expliquait que le cerveau fonctionne de deux manières différentes, qui se complètent dans l'apprentissage : le mode concentré (lorsque nous prêtons attention à un exercice, à un film ou au professeur, par exemple) et le mode diffus (lorsque le cerveau est détendu).
Selon Oakley, le cerveau doit basculer entre le mode diffus et le mode focalisé pour apprendre efficacement. Détendre l’esprit – que ce soit en se promenant ou en changeant d’activité – contribue donc directement à améliorer l’apprentissage et la résolution de problèmes.
"Lorsque vous êtes coincé sur un devoir de mathématiques, la meilleure chose à faire est de changer d'orientation et d'étudier un peu de géographie. De cette façon, vous pourrez avancer lorsque vous reviendrez aux mathématiques", a suggéré Oakley.
patients victimes d'un AVC
Pour en revenir aux recherches de Claudino, l'un des objectifs de l'étude de la consolidation de la mémoire lors de courtes pauses est d'aider les personnes qui récupèrent leurs compétences après avoir subi un accident vasculaire cérébral. Cela peut se produire à l’avenir, en optimisant au maximum les séances de rééducation.
"Nous disposons désormais d'un marqueur biologique indiquant le moment où le cerveau consolide la compétence et l'endroit où cela se produit", explique le scientifique.
"Nous pouvons penser à développer un système de surveillance pendant que la personne suit une ergothérapie ou une technique de neurostimulation ou de neuromodulation, et à ce que le système maximise les répétitions de la compétence."
Ce stimulus optimal du cerveau peut permettre à la rééducation de produire des résultats plus rapides, explique Claudino.
"Nos résultats suggèrent qu'il peut être important d'optimiser le timing et la configuration des intervalles de repos lors de la mise en œuvre de traitements de rééducation chez des patients victimes d'un AVC ou lors de l'apprentissage du piano chez des volontaires normaux", a expliqué Leonardo Cohen, chef du laboratoire responsable de cette recherche au NIH, dans un communiqué.
Ce sont, pour l'instant, des domaines de recherche encore ouverts, ajoute Claudino. L’important est de comprendre que, même au repos, le cerveau ne cesse jamais d’apprendre.
"Ce qui va à l'encontre du bon sens, c'est que lorsque vous êtes immobile, votre cerveau ne l'est pas. Nous comprenons toujours ce phénomène, mais (pendant ces pauses) vous occupez votre cerveau avec moins de traitement de stimulus et de production de mouvements. Vous lui donnez alors cette fenêtre d'opportunité pour consolider ce qu'il est déjà en train d'apprendre."
Ce rapport a été initialement publié le 26 mai 2022.
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