Selon une étude captivante menée par le Prof. Moshe Parnas et le doctorant Eyal Rozenfeld du laboratoire des circuits neuronaux et de la perception olfactive de l'Université de Tel Aviv, notre cerveau n'est pas capable d'apprendre simultanément deux actions contradictoires pour une même situation. L'étude, menée sur des mouches à fruits, dont le cerveau est très similaire à celui des mammifères, pourrait modifier complètement notre compréhension de l'apprentissage humain, et conduire au développement de nouveaux traitements des troubles qui lui sont liés, notamment le trouble du déficit de l'attention (TDAH), ainsi que de la maladie d’Alzheimer.
Les résultats ont été publiés dans la prestigieuse revue Science Advances.
Les humains apprennent de diverses manières. Un exemple bien connu d’apprentissage est la célèbre expérience d’Ivan Pavlov, où un chien apprend à associer le son d’une clochette à de la nourriture. Ce type d’apprentissage est appelé conditionnement classique et implique des associations passives entre deux stimuli. Mais les humains peuvent également apprendre de leurs propres actions : si une action spécifique produit un résultat positif, nous apprenons à la répéter, et si elle nous nuit, nous apprenons à l’éviter. Ce type d’apprentissage est appelé conditionnement opérant et implique un comportement actif.
Se figer ou fuir : Décrypter le processus de décision du cerveau
Pendant de nombreuses années, les scientifiques ont supposé que ces deux types de mémoires fonctionnaient conjointement dans le cerveau. Mais que se passe-t-il si les deux souvenirs dictent des actions contradictoires ? Par exemple, des souris peuvent être entraînées à craindre une certaine odeur par le biais des deux méthodes de conditionnement, mais leurs réactions seront différentes selon la méthode employée. Dans le cas de l'apprentissage par conditionnement classique, elles se figent sur place, tandis qu'avec le conditionnement opérant, elles fuient. Que se passe-t-il si les deux souvenirs sont présents simultanément dans leur cerveau ? Vont-elles se figer, fuir ou continuer simplement à se comporter comme si de rien n'était ?
Dans une étude menée sur des mouches à fruits (drosophiles), des chercheurs de l'université de Tel-Aviv ont découvert que le cerveau ne peut pas apprendre par l'utilisation simultanée du conditionnement classique et opérant. Il réagit alors en bloquant le processus d'apprentissage et utilise cette stratégie pour déterminer le comportement à mettre en œuvre. « Les mouches à fruits ont un cerveau simple, ce qui les rend faciles à étudier ; mais leur cerveau est étonnamment similaire à celui des mammifères, et donc au nôtre », expliquent les chercheurs.
Au cours de l'expérience, les chercheurs ont appris aux mouches à associer une certaine odeur à un choc électrique, en utilisant les deux méthodes du conditionnement classique et opérant. Dans le cas du conditionnement classique, elles apprenaient à se figer en présence de l'odeur. Dans le cas du conditionnement opérant, elles apprenaient à fuir l'odeur pour éviter le choc électrique. Les résultats ont montré que les mouches n'étaient pas capables d'apprendre les deux comportements simultanément. Les tentatives d'enseigner les deux types d'apprentissage en même temps bloquait tout simplement le processus d'apprentissage. De plus, les chercheurs ont identifié les mécanismes cérébraux qui privilégient un type d'apprentissage par rapport à l'autre.
Pourquoi le multitasking fonctionne mal chez les humains
« Nos recherches ont complètement modifié la manière dont on envisage l'apprentissage cérébral depuis des décennies », explique le Prof. Parnas. « On peut considérer que notre cerveau se livre à une lutte permanente entre deux systèmes d'apprentissage dont un seul peut l'emporter : si vous vous concentrez sur l'apprentissage par les actions, le cerveau bloque la formation des associations automatiques. Ce processus évite la confusion, mais signifie également qu'on ne peut pas apprendre deux choses simultanément ».
En utilisant des outils génétiques puissants, les chercheurs ont pu acquérir une compréhension approfondie de la manière dont les différents systèmes d'apprentissage se disputent « l'espace du cerveau ». Ils ont découvert que le « centre de navigation » du cerveau intervient pour garantir qu'un seul type de mémoire soit actif à un moment donné, évitant ainsi les conflits entre les deux systèmes. « Cette découverte peut nous aider à comprendre pourquoi le multitasking conduit parfois à oublier des détails importants », ajoute le Prof. Parnas.
« Cette découverte non seulement transforme notre compréhension de l’apprentissage humain, mais elle pourrait également mener à de nouvelles stratégies pour traiter les troubles de l’apprentissage. En comprenant mieux la formation des souvenirs chez les personnes atteintes du trouble du déficit de l'attention (TDAH) ou même de la maladie d’Alzheimer, nous pourrions être en mesure de mettre au point de nouveaux traitements. Il est fascinant que notre cerveau choisisse entre différents systèmes d’apprentissage sans que nous en soyons conscients », conclut Eyal Rozenfeld.
Photo 2 :
De gauche à droite : le doctorant Eyal Rozenfeld, et le Prof. Moshe Parnas
(Crédit : Université de Tel-Aviv)
