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Substances chimiques jouant un rôle fondamental dans la façon dont les neurones transmettent des signaux à d’autres cellules, les neurotransmetteurs peuvent également prédire nos aptitudes en mathématiques, selon cette nouvelle étude.

Des tests révélateurs

Dans le cadre de travaux publiés dans la revue PLOS Biology, des chercheurs de l’université d’Oxford se sont penchés sur deux neurotransmetteurs au sein du sillon intrapariétal gauche (SIP) : le glutamate et l’acide gamma-aminobutyrique (GABA). Influençant la plasticité du cerveau et notre capacité d’apprentissage, ces substances sont complémentaires. Le glutamate excite les neurones, tandis que le GABA les inhibe, ce qui s’avère essentiel pour l’assimilation de nouvelles informations.

Le SIP ayant déjà été associé aux aptitudes en mathématiques, l’équipe a souhaité étudier cette zone cérébrale et ces neurotransmetteurs sur une plus longue période, en se concentrant sur les sujets humains.

« Contrairement aux études précédentes sur les humains ou les animaux qui se concentraient sur des stades de développement plus étroits, notre étude suggère que le lien entre la plasticité et l’excitation et l’inhibition du cerveau à différents stades n’est probablement pas immuable », explique le neuroscientifique Roi Cohen Kadosh, auteur principal de l’étude. « La relation entre ces neurotransmetteurs et les capacités cognitives semble changer avec le temps. En fait, elle s’inverse même complètement. »

Un total de 255 sujets, âgés de 6 à 25 ans, ont été recrutés et des tests de suivi ont été effectués à une date ultérieure par un sous-ensemble du groupe. En combinant les données du premier et du second test mathématique avec des scanners IRM, il a été démontré que les niveaux de neurotransmetteurs enregistrés au départ pouvaient prédire les compétences dans ce domaine un an et demi plus tard en moyenne.

Un principe inconnu de la plasticité cérébrale

Chez les enfants, des niveaux de GABA plus élevés et des niveaux de glutamate plus faibles étaient associés à de meilleures aptitudes en arithmétique, tandis que chez les adultes les plus âgés, les sujets présentant des niveaux de GABA plus faibles et des niveaux de glutamate plus élevés dans le SIP étaient ceux qui réussissaient le mieux les tâches mathématiques proposées.

« Notre découverte d’inversions développementales dans la relation entre le GABA, le glutamate et la réussite scolaire met en évidence un principe général et inconnu de la plasticité cérébrale », estime Kadosh.

La raison exacte de cette inversion n’est pas entièrement comprise, mais il semble qu’à un moment donné, entre l’enfance et l’âge adulte, ces neurotransmetteurs commencent à fonctionner différemment, parallèlement à tous les autres changements biologiques survenant au cours de la croissance.

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D’importantes implications

Selon l’équipe, il est possible que l’augmentation des niveaux de GABA au cours des premières phases du développement favorise l’apprentissage des mathématiques, mais qu’en vieillissant, ces mêmes niveaux élevés de GABA puissent impacter nos compétences dans ce domaine.

À terme, les résultats de l’étude pourraient être utilisés pour aider les enseignants à trouver des approches permettant de maintenir l’intérêt des enfants pour les mathématiques, l’une des principales matières enseignées à l’école, possédant des applications dans presque tous les domaines de la vie.

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