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Si les compétences ont été très étudiées chez les nourrissons âgés de quelques mois depuis 40 ans [1], peu de laboratoires s’intéressent à celles du nouveau-né humain, probablement pour des raisons techniques et institutionnelles. Jusqu’à récemment, les auteurs qui observaient certaines capacités chez des bébés de quelques mois avaient tendance à généraliser ce résultat et à considérer qu’elles devaient être présentes aussi à la naissance. Or, plusieurs recherches montrent que ce n’est pas toujours le cas. Par exemple, la capacité à reconnaître visuellement une forme touchée préalablement avec la main droite évolue en quelques mois : elle est présente à la naissance [2, 3], et à deux-trois mois [4], puis elle disparaît à 4-5 mois [5] pour réapparaître à 6 mois [6]. Ce changement a été interprété par une prédominance temporaire de la fonction motrice de la main sur sa fonction perceptive à un âge où le bébé doit apprendre à coordonner la vision et la préhension [7]. En d’autres termes, comme il peut exister des changements notables en quelques mois dans l’évolution de certaines compétences, nous avons choisi d’examiner celles-ci autour d’un événement unique pour le bébé, i.e. sa naissance. Il est donc important de connaître précisément l’ensemble des compétences du nouveau-né afin de mieux comprendre leur nature et leur développement au cours de sa première année.Les sciences cognitives du nourrisson permettent d’apporter des réponses à ces questions.
Sciences cognitives et compétences du bébé
Définition et historique
Pour l’un des premiers historiens de cette discipline, les sciences cognitives sont « […] une tentative contemporaine, faisant appel à des méthodes empiriques, pour répondre à des questions épistémologiques fort anciennes, et plus particulièrement à celles concernant la nature du savoir, ses composantes, ses sources, son développement et son essor. » [8] [p. 18]. Il est donc légitime que les sciences cognitives s’intéressent au nourrisson. Les sciences cognitives sont un ensemble de disciplines : la psychologie, la philosophie, la linguistique, l’anthropologie, l’informatique, et enfin les neurosciences. Ces disciplines ne nous intéressent pas ici en tant que telles, mais en ce qu’elles produisent des explications et prédictions quant à la nature et au développement des processus impliqués dans les comportements du bébé.
Les sciences cognitives en tant que discipline vont naître et se développer à partir des années 1950, concurremment en trois lieux : (a) aux États-Unis [9], au Massachusetts Institute of Technology (MIT) où est organisé, en 1956, le célèbre Symposium on Information Theory (Symposium sur la théorie de l’information) ; (b) à l’université Harvard, avec la création par Jérome Bruner et George Miller du Centre d’Etudes Cognitives et (c) enfin en Europe [10], à l’université de Genève, avec la création par Jean Piaget en 1955 du Centre International d’Epistémologie Génétique. En France, cette discipline nouvelle est reconnue au niveau institutionnel plus tardivement avec le colloque Approches de la Cognition, organisé en 1987 par Daniel Andler [11], et avec l’ouverture à Lyon, dans les années 1990, de l’Institut des Sciences Cognitives. C’est encore plus récemment, en 2000, que le Ministère de la Recherche a lancé le programme de recherches « Cognitique ».
Toutefois, la psychologie scientifique s’est depuis longtemps intéressée au nourrisson avec des points de vue très opposés sur les facteurs qui contribuent au développement du nourrisson. Par exemple, Gesell [12] a construit des échelles de développement qui établissaient empiriquement l’âge moyen d’apparition de différents comportements moteurs et posturaux. Pour ce chercheur, les changements moteurs et perceptifs au cours des âges s’expliquaient essentiellement par la maturation du système biologique. A la même époque, dans une perspective opposée, Watson et son approche « behavioriste » a proposé que les compétences s’acquièrent principalement par des conditionnements passifs et opérants (facteurs environnementaux). L’approche « science cognitive » de la genèse et du développement des connaissances a pris pleinement son essor grâce au centre international d’épistémologie génétique de J. Piaget.
Deux conceptions théoriques actuelles sur l’origine et le développement des connaissances
Il est impossible de présenter ici l’ensemble des théories du développement cognitif tant leur nombre est important et leur point de vue différent [1]. Pour ces raisons, nous avons choisi de présenter brièvement les caractéristiques principales de seulement deux grands courants théoriques qui expliquent l’origine et le développement des connaissances précoces.
Le courant nativiste
Ce courant postule, qu’en raison de l’évolution phylogénétique, les enfants possèdent dès leur naissance des connaissances qui guident les acquisitions futures en sélectionnant dans l’environnement les éléments qui leur permettent d’activer et de spécifier ces connaissances a priori. L’environnement et ses stimuli servent à déclencher à un moment donné l’expression d’une compétence. Deux auteur(e)s s’inscrivent globalement dans ce courant mais de manière différente.
Pour Spelke [13], les bébés ont par exemple des connaissances innées sur les propriétés fondamentales des objets. Elle parle de noyau de connaissances de concepts premiers, ou encore de « core knowledge » [14]. Ces concepts premiers vont permettre aux bébés de raisonner sur leur environnement. Ils vont agir comme des contraintes sur la façon dont les bébés perçoivent et conçoivent les objets. Ces connaissances premières représentent la théorie initiale que le bébé possède sur le monde physique et reste encore au centre de la compréhension intuitive que les adultes ont du monde physique. Les conceptions initiales ne seraient pas inappropriées au monde, abandonnées ou radicalement changées avec le développement des connaissances. Il n’y aurait pas réorganisation de la connaissance ni changement conceptuel mais enrichissement autour d’une connaissance première. Une même approche est adoptée par l’auteur pour le nombre.
Baillargeon [15] a une conception un peu différente de celle de Spelke. Elle ne parle pas de connaissance première, elle pense plutôt que le bébé reconnaît des types d’interactions entre les objets, qui transforment un concept primitif en un concept plus précis. « Les structures innées ne sont pas nécessairement pleinement développées mais elles sont plutôt des échafaudages partiels qui donnent une direction et une signification au processus d’acquisition des connaissances ». Son modèle du développement du raisonnement physique chez le bébé est basé sur l’hypothèse que les enfants naissent, non pas avec des connaissances premières mais avec un mécanisme fortement contraint qui guide l’acquisition de la connaissance sur les objets. Selon cette conception, les connaissances générales que les bébés possèdent ne sont ni innées, ni acquises. Les bébés identifient des types d’interactions entre les objets et apprennent dans chaque cas le concept initial premier.
Le courant neuroconstructiviste
Le courant neuroconstructiviste tente de concilier le nativisme et le constructivisme. Rappelons que le constructivisme de Piaget [16] a été une solution pour expliquer la genèse des connaissances en essayant de dépasser les positions innéistes et empiristes de l’époque. Le développement y est considéré comme des réactions des enfants aux sollicitations de l’environnement. L’enfant est activement impliqué dans son évolution : il est acteur de son propre développement et n’est plus considéré comme se développant tout seul par la maturation (Gesell), ni comme façonné passivement par les pressions externes (Watson). Dans cette perspective, l’enfant connaît la réalité par l’intermédiaire des instruments cognitifs dont il dispose et qu’il utilise pour la connaître.
Pour Karmiloff-Smith [17], le nativisme et le constructivisme ne sont pas contradictoires mais complémentaires. Elle propose que le développement dépende de processus innés associés au rôle crucial de l’environnement physique et socio-culturel. Cette conception permet d’adhérer à la conception de Piaget tout en laissant de côté l’idée de structuration générale en faveur d’un développement de domaines spécifiques (les mathématiques, le langage). La spécificité des domaines serait alors le résultat de l’apprentissage et non son point de départ. Elle ajoute donc à la théorie de Piaget des prédispositions innées et spécifiques. Mais ces prédispositions sont moins précises et se situent dans des domaines moins spécifiques que pour les nativistes. Le processus de spécialisation serait donc graduel.
Deux méthodes adaptées pour étudier les comportements du nouveau-né
L’étude des compétences des bébés n’est pas facile car sa gamme de comportements est limitée. On va s’appuyer sur ses capacités sensori-motrices comme par exemple sucer, regarder, ou toucher. Ce sont ces comportements que les chercheurs vont mesurer et utiliser comme de précieux indicateurs d’une compétence. Ils analyseront ainsi par exemple, l’amplitude et le nombre de succions, le temps de regard, le temps de tenue d’un objet, ou le rythme cardiaque. En utilisant ces indicateurs, les chercheurs en psychologie ont mis au point, depuis une trentaine d’années, différentes méthodes scientifiques pour étudier la présence ou non de certaines compétences perceptives et cognitives chez des bébés âgés aussi bien de quelques jours que de plusieurs mois [19].
Nous allons décrire ici en détail seulement les deux méthodes qui sont facilement utilisables dans l’étude du bébé en précisant davantage certaines procédures expérimentales et certaines de leurs limites. La méthode du temps de fixation relatif a été élaborée par Fantz en 1958. Dans la version princeps, deux stimuli différents sont présentés aux bébés simultanément (présentation par paire) et les chercheurs mesurent le temps de regard de chaque cible par le bébé. Ainsi, ces mesures et leurs traitements statistiques permettent de connaître la préférence visuelle du bébé. Par exemple, on a montré que les bébés sont plus intéressés par le schéma d’un visage humain que par d’autres types de figures. Pour contrôler l’existence éventuelle d’un biais directionnel en faveur d’une cible, les chercheurs s’assurent que les bébés regardent autant deux cibles identiques.
La méthode, appelée « la méthode d’habituation et de réaction à la nouveauté », est la plus fréquemment utilisée. Elle s’appuie sur un principe simple et universel qui est le désintérêt progressif que nous manifestons pour une scène familière et le regain d’attention que nous avons pour une scène nouvelle (par exemple, le changement d’enseigne d’un magasin qui se trouve sur notre chemin quotidien pour nous rendre au travail). Cette méthode consiste donc à présenter plusieurs fois de suite la même scène au bébé jusqu’à ce qu’il s’y habitue, c’est-à-dire qu’il s’y intéresse de moins en moins. Cette phase d’habituation terminée, on passe alors à la phase test qui consiste à présenter une scène nouvelle. Si on constate que l’attention du bébé augmente, on en conclut qu’il réagit à la nouveauté et qu’il a donc discriminé la scène nouvelle de la scène familière.
Il existe deux types de procédures : la procédure à essais fixes et la procédure contrôlée par le bébé. Dans la première, le nombre d’essais (nombre de présentations du stimulus) et la durée de chaque essai (exemple : 15 secondes) sont déterminées à l’avance. On enregistre le nombre de secondes pendant lesquelles le bébé regarde le stimulus au cours de chaque essai. On calcule ensuite un taux d’habituation : on compare la moyenne des durées de fixation des deux (ou trois) derniers essais à celle des deux (ou trois) premiers. L’inconvénient de cette méthode est qu’elle ne tient pas compte des comportements individuels. La vitesse d’habituation varie d’un bébé à l’autre et donc certains bébés ne vont pas avoir le temps de s’habituer. Il existe également un risque de contretemps : l’essai s’arrête quand le bébé commence à regarder.
On préfère généralement donc la deuxième procédure contrôlée par le bébé. Dans cette dernière, la durée et le nombre des essais ne sont pas déterminés à l’avance mais sont régulés par le bébé. Un essai débute lorsque le bébé regarde le stimulus et s’arrête lorsqu’il ne le regarde plus. Le chercheur arrête la phase d’habituation quand le bébé a atteint un certain critère. La difficulté va être de savoir au bout de combien d’essais on considère que le bébé est habitué. Une diminution de 50% de la moyenne des temps de regard de trois essais consécutifs par rapport à la moyenne des trois premiers essais est un critère souvent choisi par les chercheurs. Lorsque le critère d’habituation est atteint, on présente le stimulus nouveau. Si le bébé perçoit la différence entre le familier et le nouveau, on doit observer une remontée des temps de fixation. Comment savoir si cette augmentation du temps de fixation est due au hasard ou s’il y a réaction à la nouveauté ? La première solution consiste à utiliser un « groupe contrôle » à qui le chercheur propose la même phase d’habituation qu’au groupe expérimental mais avec des essais supplémentaires. On regarde ensuite s’il y a une différence entre le groupe expérimental et le groupe contrôle dans les essais supplémentaires post-critère d’habituation. Si c’est le cas, il y a bien réaction à la nouveauté dans le groupe expérimental. La deuxième solution consiste à présenter dans la phase test, les stimuli « familier » et « nouveau » en alternance. On compare alors les temps de regard pour ces deux stimuli.
Imagerie cérébrale fonctionnelle
Il existe deux techniques d’imagerie cérébrale pour mesurer l’activité cérébrale de bébés en train d’effectuer certaines tâches et donc d’examiner les bases cérébrales de leurs compétences : l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) et les potentiels évoqués cartographiques (PE). Ces deux techniques apportent des informations complémentaires (Dehaene-Lambertz [20]).
L’IRMf est fondée sur la mesure des modifications du signal liées aux variations d’oxygénation sanguine ou effet BOLD (Blood Oxygénation Level Dependent). Nous savons que les mécanismes neuronaux qui sous-tendent les activités cognitives suscitent de manière continue des besoins métaboliques importants. Cette demande énergétique est comblée principalement par l’utilisation de glucose. Comme le cerveau possède peu de réserves, il est donc dépendant de l’apport continu d’oxygène et de glucose. Dès lors, les variations régionales correspondent assez précisément aux besoins métaboliques requis. Ainsi, les mesures du débit sanguin régional ou de la consommation cérébrale d’oxygène et de glucose permettent d’obtenir une estimation de l’activité métabolique liée à l’activité synaptique sous-tendant des tâches cognitives.
Si la résolution spatiale de l’IRM est très bonne, sa résolution temporelle est insuffisante. Pour la compenser, il faut utiliser les potentiels évoqués cartographiques. Cette technique est issue des techniques électroencéphalographiques, et consistent en l’enregistrement de l’activité électrique du cerveau au niveau du scalp, après un événement sensoriel. Le calcul de la moyenne du signal électrique lors des présentations successives du stimulus permet d’extraire de l’activité cérébrale de fond (aléatoire par rapport au stimulus) la séquence des événements électriques liée au traitement du stimulus. La résolution temporelle des potentiels évoqués est excellente puisque le signal se modifie de milliseconde en milliseconde. Sa résolution spatiale est limitée du fait que le voltage mesuré à la surface de la tête à un moment donné est la résultante de l’activation de toutes les régions cérébrales actives à cet instant. Les potentiels évoqués sont particulièrement adaptés pour des stimuli courts, comme des syllabes et l’IRMf pour des stimuli longs comme des phrases.
Comme l’emploi de ces techniques est très difficile chez le bébé (ce dernier doit être introduit dans un tunnel, immobile et la machine est bruyante), elles ont été peu utilisées. Dehaene-Lambertz [20] et ses collègues s’en sont servis pour étudier les bases cérébrales des capacités linguistiques des nourrissons. Ils montrent que le cerveau de bébés âgés de 2-3 mois est organisé en réseaux fonctionnels proches de ceux de l’adulte. Par exemple, un circuit temporo-pariéto-frontal, très semblable à celui de l’adulte est activé lorsque les nourrissons écoutent leur langue maternelle. Ce réseau présente des asymétries, prouvant que les deux hémisphères ne sont pas équivalents, même à l’état initial. Enfin, les régions frontales (à cause de leur immaturité) ont souvent été considérées comme non fonctionnelles dans les premiers mois de vie. Ceci s’est avéré inexact car elles contribuent dès le départ aux compétences cognitives des nourrissons. Cette similarité indique une continuité dans les processus et les structures neuronales sous-jacentes entre le nourrisson et l’adulte, et suggère que l’exposition à la langue maternelle ne crée donc pas de nouveaux réseaux mais façonne des réseaux précontraints par notre patrimoine génétique. Ces résultats montrent une fois de plus que le cerveau du nourrisson n’est donc pas une « page blanche » attendant d’être écrite par le monde extérieur.
Références
1. Lecuyer, R., ed. Le développement du nourrisson. 2004, Dunod: Paris.
2. Streri, A. and E. Gentaz, Cross-modal recognition of shape from hand to eyes in human newborns. Somatosensory & Motor Research, 2003. 20: p. 13-18.
3. Streri, A. and E. Gentaz, Cross-modal recognition of shape from hand to eyes and handedness in human newborns. Neuropsychologia, 2004. 42: p. 1365-1369.
4. Streri, A., Tactile discrimination of shape and intermodal transfer in 2- to 3-month-old infants. British Journal of Developmental Psychology, 1987. 5: p. 213-220.
5. Streri, A. and M.-G. Pêcheux, Cross-modal transfer of form in 5-months-old infants. British Journal of Developmental Psychology, 1986b. 4: p. 161-167.
6. Rose, S.A., A.W. Gottfried, and W.H. Bridger, Cross-modal transfer and information processing by sense of touch in infancy. Developmental Psychology, 1981. 17: p. 90-98.
7. Streri, A., Seeing, reaching, touching. The relations between vision and touch in infancy. 1993, London: Harvester Wheatsheaf.
8. Gardner, H., Histoire de la révolution cognitive, la nouvelle science de l'esprit. . 1993, Paris: Payot.
9. Vignaux, G., Les sciences cognitives, une introduction. 1991, Paris: La Découverte.
10. Ducret, J.-J., Jean Piaget. Biographie et parcours intellectuel. . 1990, Neuchâtel: Delachaux & Niestlé.
11. Andler, D., ed. Introduction aux sciences cognitives. 1992, Folio essais.: Paris.
12. Gesell, A., Maturation and the patterning of behavior, in A handbook of Child Psychology, C. Murchison, Editor. 1933, Clark University Press: Worcester, MA. p. 209-235.
13. Spelke, E.S., Nativism, empiricism, and the origins of knowledge. Infant Behavior and Development, 1998. 21: p. 181-200.
14. Spelke, E., Core knowledge. American Psychologist, 1994. 55: p. 1233-1243.
15. Baillargeon, R., The object concept revisited: new directions in the investigation of infants' physical knowledge., in Visual perception and cognition in infancy, C.E. Grandrud, Editor. 1993, L. Erlbaum: SHillsdale, NJ. p. 265-315.
16. Piaget, J., La naissance de l'intelligence chez l'enfant. 1936, Neuchâtel: Delachaux et Niestlé.
17. Karmiloff-Smith, A., Beyond modularity: A developmental perspective en cognitive science. 1992, Cambridge: MA: MIT Press.
18. Popper, K., Conjectures et réfutations. 1985, Paris: Payot.
19. Vauclair, J., Développement du jeune enfant. 2004, Paris: Belin.
20. Dehaene-Lambertz, G., Bases cérébrales de l'acquisition du langage : apport de la neuro-imagerie. Neuropsychiatrie de l'Enfance et de l'Adolescence, 2004. 52: p. 452-459.
21. Elman, J.L., Rethinking innateness: A connectionist perspective on development. 1996, Cambridge, MA: MIT Press.