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ARTheque - STEF - ENS Cachan | Modèles cérébraux et comportementaux : approche historique et relations avec les modes d'apprentissage

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(1)

MODELES CEREBRAUX ET

COMPORTEMENTAUX:APPROCHE

HISTORIQUE ET RELATIONS AVEC LES

MODES D'APPRENTISSAGE

Pierre CLEMENT et Marle Thérèse MEIN

LlRDIS Laboratoire Interdisciplinaire de Recherche

en Didactique des Sciences, Université Lyon 1

Laboratoire d'Ethologie, Equipe de Neuroéthologle,

Université Lyon 1

Ecole Normale d'Instituteurs du Rhône

Mots-clef

Représentations - Conceptions - Modèles - Images

Cerveau - Comportement - Apprentissage - Histoire

Résumé : L'histoire des modèles cérébraux et comportementaux, révèle la

persistance de représentations/conceptions

successives,

auxquelles

se

réfèrent encore la plupart des gens, et que l'on peut encore déceler dans

des recherches récentes.

Nous présentons ici ces modèles sous forme d'un plan détaillé, et nous

formulons

en

conclusion,

quelques

questions

sur

la

façon

dont

ils

influencent

ou

non

les apprentissages

scolaires

actuels,

moteurs

ou

cognitifs.

Summary

The

history of models of brain

and behaviour revels successive and

persistent

conceptual-representations

which

most

people

(even

scientists) till

refer

to.

We present here theses models under the form of a detailed plan and in

conclusion we raise some questions about the way they can or cannot

influence the actuel teaching and conceptual or motory learning.

(2)

Au cours de ces dernières années, un groupe de recherche sur la didaclique de la Biologie a travaillé à Lyon sur les repr",tnlations du cerveau chez des élèves el des chercheurs. RassEHl!blant des biologislus, des psychologues et des philosophu~, enseignants dans le primaire, le secondaire, l'Université, ou chercheurs, ce groupe a recueilli des données qui ne sont pas présentées dans le présent travail, mais d'où émerge la persistance de représentations anciennes du cerveau ("grosse tête", " bosse des math", pensée sans support biologique .... ), et l'absence de rétérence, dans des situations quotidiennes, aux résullats les plus récents de la neurobiologie et de l'éthologie (Clément 1984).

Nous avons alors pensé qu'il serait utile de regarder de plus près les modèles cérébraux el comportementaux successivement élaborés au cours des siècles, d'une part pour établir une correspondance entre ces modèles et les représentations/conceptions recencées par ailleur~

(ce travail est en cours), d'autre part pour introduire à un débat sur ce qui sous·tend aujourd'hui les principaux types d'apprenlissage scolaire : c'est l'objet du présent atelier. L'objectif est très (trop) ambitieux : dans celle communication introductive, nous ne prétendons pas être exhaustifs : nous souhaitons seulement amorcer une réflexion sur le~

modèles explicites ou implicites mis en oeuvre par divers auteurs à diverses époques. 1 - l'ENTITE CERVEAU: ESPRIT, ES-TU LA ?

1.1. la cervelle vendue en boucherie : c'est en général notre première image de l'organe cerveau. la fragilité de la matière cérébrale, qui s'écrase facilement en bouillie, explique sans doute la très longue difficulté historique à reconnaîlre qu'elle soil un support de nos pensées et comportements.

1.2. Modèles hydrauliques : Le coeur ou la tête (les 3 ventricutes)?

De l'Antiquité a la Renaissance, est posé le problème de la spéciticité et de la localisation des phénomènes psychiques. Dans la pen~ée grecque, deux conceptions coexistent: d'abord une ttlèse cardiocentrique, qui affirme que c'est le coeur qui est le siège des sensations, de1 passions, de l'mteiligence. Soutenue par Aristole au IVème Siècle avant J.C., cette conceplion persiste dans noire langage, ("il a bon coeur, il n'a pas de coeur, elle a des peine1 de coeur .... "), ainsi que le rôle privilégié du sang (support des qualilés de l'individu et de sor lignage).

Cepend;mt, bien avant Aristote, Dèmocrite avail proposé une thèse céphalo·centriste et unE base malérielle, mais toujours liquide pOlir les sensations el p"nsées. Galien (131 ap. J.C.) développe l'idée d'un "pneuma" psychique qU'II dissocie de la substance du cerveau, et que le< ventricules produisenl et stockent.

Le nléme d"s trois venir iCllles supportanl chacun des facultés intellectuelles spécifiques, sera très souvent repris el dessiné au moins Jusqu'au XVlllème siècle. Il s'agit là d'un modèle hydraulique avec réservoirs et fluides circulants. Descartes lui·même, fait intervenir des "esprits animaux" qui s'écoulent dans les ventricules, puis dans les nerfs pou agir au nivuau des organes (Fig. 1 el 2).

Dès la f"1enaissance, les études proprement anatomiques du corps humain reprennent et le rôle des ventricules, trop simples, esl discuté au profil de celui de la substance elle-même. La réfutation de la thèse d'un lluide circulant ne fui laite que lentement au cours du XVlllème siècle (Monro, Swarnrnerdan). Les "esprits animaux" deviennent une "vis nervosa" toujours véhiculée par un fluide.

1.3. L'âme et le corps.

Depuis les zoroastres jusqu'à l'époque actuelle, en passant par le manichéisme, le juda',sme, Saint Paul et le christianisme, divers animismes, etc ... , l'esprit est dissocié de la chair; l'âme esl éternelle : peutelte se re-incarner ? Et le débat théologique entre la transcendance el l'Immanence est lOin d'être clos.

(3)

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(4)

De même selon Descartes, l'âme unique, immortelle et immatérielle, échappe à l'emprise

matérielle du cerveau et du corps; mais au delà de ce dualisme s'ébauchent les premiers

modéles matérialistes dont le succès ira grandissant : celui du corps-machine, puis du cerveau· machine avec la Méltrie (1747).

1.4. Le cerveau miroir

Le sensua!i5.ffifl. de Locke, tout d'abord, s'intéresse à la manière dont s'effectue la

connaissance ; il est repris plus tard par Condillac et Diderot: "il n'y a rien dans

l'entendement qui n'ait été auparavant dans la sensation".

La Ilotion de réflexe, déjà formulée par Willis (XVllème siècle), connaît une grande fortune avec l'oeuvre de Prochaska (1779 . 1784), et fonde le modèle de cerveau-miroir. Ce concept est affiné par les travaux de Magendie et de Pflüger (1877). pour qui les réflexes de l'anima spinal sont une forme de conscience de la moelle. En 1855, le philosophe Herberl Spencer propose la double idée suivante: le réflexe est déjà un acte psychique, et le psychisme esl un assemblage de réflexes. Celte thèse est radicalisée par Setchenov (1863 : "les réflexes dl cerveau") : "la cause iniliale de toute activité humaine se trouve hors de l'homme".

Contemporaine de la découverte des lois de l'optique en physique, celte idée d'un

fonctionnement cérébral de type stimulus-réponse es l, au début du XXème siècle, la source du béhaviourisme : le cerveau ne fait que "réfléchir" des excilations venues du milieu extérieur.

Bien qu'ancré dans celle tradition empiriste, Pavlov critique violemment les tlièses

behaviouristes, et élablil une relation entre les phénomènes psychiques et un "état central' du cerveau.

1.5. Le cerveau unitaire

La tendance à localiser de manière de plus en plus précise des lonctions intellectuelles (cf

paragraphe 2) a depuis longtemps suscilé des doules profonds. Dès 1769, Haller avait émi, l'Id~e que le cerveau fonctionne globalement el des physiologistes cornille Flourens (1824) travaillant sur les oiseaux ou plus tard Golz (1876) travaillant sur le chien meltent er, évidence des conceptions dynamiques de l'activité cérébrale et une possible plaslicilé des hémisphères. Ces idées rencontrent un écho favorable du côté de la psychologie naissanle ca elles meltent en rapport le substrat cérébral avec des fonclions nellement distinctes dE l'associationnisme classique.

On assiste au développement de la Psychologie de la forme : c'est la structure mentale dL

sujet qui organise la "forme" de la perceplion el oriente son élaboration. Les cadres de la

pensée sont innés ou développés indépendamment de l'expérience.

Au début du XXème siècle, à la suite de Finkelburg (1870). les auteurs qui adoptent la conception d'une fonction "symbolique" pour le cerveau deviennent plus nombreux.

Bergson, et l'école de Würlzbourg avancent l'idée que la pensée abstraite est un processus primaire indépendant ne pouvanl se réduire aux seules images sensorielles et à la parole. Cependant pour Bergson, "le cerveau ne doit pas être aulre chose ... qu'une espèce de bureaL téléphonique central: son rôle est de donner la communication ou de la refuser. " : avec une métaphore plus moderne, l'idée du cerveau·miroir n'est donc pas évacuée.

Par la suite, des neurologues comme Head (1926) et Goldstein (1934-1948) metlent l'accent sur la torme abstraite des processus psychiques : ils élaborent des concepts tels que la "vigilance" ou "l'orientation abstraite" qui permellraient de s'abstraire du contexte pour alleindre le niveau de la signification el de la représentation. Le corlex n'est plus un simplE relais supplémentaire dans le traitement de l'informalion en provenance de l'extérieur, mai, il a des fonctions propres et globales.

(5)

1.6. Le cerveau-crâ ne

Dans le deuxième moitié du XVII Il ème siècle, un avatar de l'histoire du cerveau unitaire s'incrit dans les premières analyses phylogénétiques, et s'appuie initialement sur la comparaison entre cerveaux de singes et d'hommes.

Il s'agit de la crâniologie (Broca, le Bon) .

Profondément héréditariste. ce courant fonde son sexisme et son racisme sur des corrélations entre volume (ou poids) du cerveau et intelligence: les femmes, les enfants. el les "sauvages" sont donc "naturellement" moins intelligents.

Les erreurs de démonstration n'ont été prouvée~ et dénoncées solidement que très

récemment (Gould 1984). et ces idées sont malheureusement encore très répandues. 1.7. En conclusion, plusieurs modèles sous-tendent la prise en compte progressive de l'entité cerveau comme support essentiel des pensées et comportements. Ils s'inscrivent dans des courants qui sont présentés dans le paragraphe 3 sur les modèles comportementaux tandis que les conceptions systémiques plus récentes, qui replacent le cerveau et ses

mosaïques (cf. partie 2) dans un contexte plus large. sont résumées dans le quatrième

paragraphe.

2 - LE CERVEAU ECLATE: AIRES, NEURONES, MOLECULES.

2.1. Le cerveau mosaïque : la cartographie des aires cérébrales.

Vers la fin du 18ème siècle, début du 19ème, Gall propose une cartographie de la surface dl cerveau : le psychisme est dissocié en fonctions précises (qui font aujourd'hui sourire : fidélité, amour de la patrie etc.... ). dont chacune était localisée. Ce matérialisme audacieux fit sCdlldale, mais eut un rapide succès avec "essor de la phrénologie où les facultés

mentales sont décelées par les bosses du crâne .... dont la fameuse bosse des mathématique~

(Figure 4).

Les premiers faits à l'appui du modèle localisationniste viennent non pas de la phrénologie

mais de la physiologie : Broca, Wernicke, montrent que des aires corticales précises sont impliquées dans la réalisation de fonctions précises. A la fin du 19ème siècle, ulle imposanll

série de recherches vise à localiser les "centres· de fonctions psychiques complexes. En

1909. Broadman publie des cartes très précises, pour chaque hémisphère cérébral : leur nomenclature est encore utilisée.

Depuis, les recherches sur la cartographie cérébrale se sont multipliées dans plusieurs directions :

- Spécialisation respective des hémisphères droit el gauche. avec notamment les travaux dt Sperry (synthèse dans Bullier 1984, Hecaen 1984).

- Labilité ou plasticité de certaines spécialisations cérébrales sur lesquelles portent de

nombreuses recherches récentes (par exemple, les thèses controversées de Tsunoda sur le~

centres du langage chez les Japonais).

- Cartographie in vivo du fonctionnement cérébral grâce aux nouvelles techniques d'imageriE cérébrale (scanner, RMN). visualisant les zones successives qui sont impliquées dans la lecture, ou le mouvement d'un doigt.

Un des modéles les plus connus de cerveau-mosaïque est le "cerveau tri-unique" proposé pal Mac Lean et largement popularisé en France par Laborit qui parle même de trois cerveaux: lE cerveau reptilien, le cerveau de la mémoire et celui de la pensée sont présentés comme des strates successives mises en place au cours de l'évolution des Vertébrés. Les médias en présentent de véritables caricatures (Figure 3).

Il est faux de réduire des comportements aussi complexes que boire, manger, copuler ... au seul cerveau reptilien.

2.2. Le cerveau-cellulaire les modèles en strates dynamisés par la

neu roa na tomie fonctionnelle.

Dès le Hème siècle, Willis a distingué la substance blanche de la substance grise. Mais c'es avec le microscope que furent découverts les neurones. Fin du 19ème siècle, début du 20éme

ils furent classés en différentes catégories grâce à des techniques d'imprégnation

(6)

Les deux principaux auteurs sont Golgi, tenant de la continuité des neurones en réseaux, et

Cajal tenant de leur contiguité. Ce dernier modèle a été confirmé par la microscopie

électronique à partir des années 1950 (visualisation des synapses).

Dans le cerveau, des miltiards de cellules nerveuses et gliales se structurent en couches précises, qui se mettent en place au cours de son ontogenèse. Les récentes techniques d'anatomie fonctionnelle permettent désormais de modèliser l'organisation de ces couches en ensembles cylindriques juxtaposés, dont les fonctions précises sont en cours d'étude. Au modèle des strates se substilue progressivement celui de microprocesseurs interconnectés.

En 1791, Galvani montre qu'une préparation isolée (nerf· muscle) est sensible à une décharge

électrique. Vers 1848, du Bois·Reymond finit par assimiler la "vis nervosa" à la propagatior,

de quelque chose de comparable à l'électricilé : l'influx nerveux. Aujourd'hui, il est possibl,

d'implanter une électrode dans un neurone, afin de mieux comprendre sa fonction précise: le: fonctions du cerveau vonlelles éclater en "10 milliards de galaxies" (litre du tilm de

Edelman et Privat sur "'a naissance du cerveau") ?

L'ensemble des potentiels d'action est à l'origine d'une activité électrique globale,

détectable à la surface du crâne (EEG). et caractéristique des états de vigilance ou de

sommeil du cerveau.

2.3. Le cerveau moléculaire.

Chaque neurone établit environ 10000 synapses avec d'autres neurones dans le cerveau humain. La neurochimie fait des progrès de géant, pour mieux caractériser chaque neurone, e chaque catégorie de synapse.

Dès le 19ème siècle, la chimie du cerveau commençeà se développer. Mais nous ensomme~

aujourd'hui à la biologie moléculaire des récepteurs de membranes, el à l'étude des

propriétés de molécules spécifiques de ces récepteurs et de certaines fonctions cérébrales ...

Dans ces modèles chimiques, le cerveau devienl un ensemble de synapses-cibles potentielle~

de molécules qui visent à modifier les comportemenls humains (tranquillisants,

eUfJllorisants. mémoire ... ). 2.4. Le cerveau-machine.

Cet éclatement du cerveau en éléments de plus en plus fins, dans un monde de plus en plus industrialisé s'est accompagné de modèles où le cerveau est une machine. voire une usine. 2.4.1. Modèle électrique

Le cerveau est un ensemble de réseaux électriques, avec des noeuds, des bifurcations, des

relais. La voie royale pour l'étudier est l'électrophysiologie. couplée depuis peu à l'anatomie

fonctionnelle.

L'électrochoc joue sur ce modèle de cerveau· machine-électrique. assimilé à une boîte noire

responsable des comportements. 2.4.2. Modèle chimique.

Le cerveau est une usine produisant, dans divers ateliers localisables. des substances

chimiques précises. les neurotransmetteurs. Ces chaînes de production peuvent être

modifiées par d'autres subslances chimiques.

Cette biochimie implique des extractions sur broyats, mais aussi des identifications in vivo

et in vilro sur coupes histologiques avec liaison possible avec la neuroanatomie

fonctionnelle

J.O. Vincenl, 1986, développe ainsi un modèle d'homme "hormonal" qui fait le pendant de l'homme "neuronal" proposé par J.P. Changeux.

L'action de substances telles que les tranquillisants ou certaines drogues joue sur le modèle

cerveau·machine chimique là encore assimilé à la boîte noire responsable des

(7)

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2.4.3. Modèles informatiques.

Dès 1943, à partir de l'observai Ion de l'activité tout ou rien des neurones dans un réseau, Mac Culloch et Pitts, ont conçu des machines logiques capables de résoudre des problèmes simples. Le fantastique développement de l'informatique avec des performances telles que "l'intelligence artificielle", a, par la suite, fondé le modèle de cerveau·ordinateur. Bien enlendu, ces analogies de performances ne signifient pas qu'il y ait identité de fonctionnement.

L'idée a prévalu dans les années 80, que le cerveau t;SI plutôt un ordinateur de type connexionniste ; de nombreux neurones interconnectés travaillent en paralléle : une nouvellE généralion d'ordinateurs neuromimétiques est en gestation.

MODELES COMPORTEMENTAUX

L'histoire de l'étude des COlllportements, révèle la juxtaposition, à chaque époque, de plusieurs courants de pensée, qui ont aussi influencé l'évolution des conceptions sur le cerveau.

Plulôl que de reprendre cette histoire dans le détail, nOliS renvoyons les lecteurs à UnE

synthèse récente de G.Richard (1984), dont est extraite la figure 5 - (pour se procurer les deux volumes "Histoire des idées en éthologie", écrire au Laboratoire d'Ethologie, 86 rue PasttJur, Université Lyon 1, 69007 Lyon, avec un chèque de (30 Frs + frais de port).).

Nous présenterons uniquement les courants qui se sont développés au 20éme siécie en mêmE temps que l'école obligatoire, et qui peuvent être classés en deux grandes catégories: (1) le: modèles linéaires, de la cause vers l'elfet, et (2) les modèles plus complexes basés sur l'analyse de rétroaclions et interactions, notamment dans une dimension diachronique. 3.1. Le modèle linéaire behavioriste

Le projet du behaviorisme est de décrire tous les comportements, humains y compris, er, terme de Stimulus Reponse "le béhavioriste entrai né pourra, en donnant le stimulus, prédire quelle réaction va se produire ou, en voyant la réaction, énOl1ctJf èjtlelle situation OL

stimulus l'a entrainée". (Watson, 1925).

De nombreux travaux sur l'apprentissage se sont développés dans le cadre de ce modèle causal linéaire, y compris de récents schémas neuroétllologiques qui, tout en détaillant avec force précision le contenu de la boite noire, restent fondés sur le modèle S-R (Cahmi 1984 par exemple).

3.2. Le modèle linéaire objectiviste

lnitiaiement formulé par Lorenz et Tinbergen en 1938, l'objectivisme met en évidence une composante endogène (l'instinct) dans te déroulement des comportements : des phases motrices pré-programmées (FAP) s'expriment il la suite de stimulations spécifiques qui les déclancllent (IRM).

Ce déterminisme endogène linéaire est souvent Iliérarctlique, comme l'indique la figure 6 Ol! It;s actes moteurs sont sous la dépendance de centres structurés comme à l'armée.

De tels schémas linéaires très hiérarchisés ont inspiré nombre de recherches en neurobiologie, et il est bien possible que certaines convergences entre modèles nerveux et comportementaux soient le signe de "visions du monde" convergentes lors de la constitutior, du modèle;.

Le concept d'1l1slmcl a suscité de vives polémiques, et est actllellement duandonné par la plupart des chercheurs (avec des excepllons : cf. l'article dans"pour la Science" de J. Goule et P. Marier, 1987, sur l'apprentissage instinctif). Mais I"s concepts issus du modèle objectiviste sont encore utilisés, notamment en neuroéthologie (concept de FAP, IRM ... cf. Gervet 1987 pour une bonne analyse critique).

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3.3. le modèle linéaire réductionniste

Ce modèle, très prégnant, vise à expliquer les niveaux d'organisation les plus complexes pal les plus simples: le comportement par le système nerveux, celui-ci par les neuromolécules ou par les gènes; ceux-ci par la physico-chimie etc...

Ce modèle causal, très dangereux, est souvent implicite. Ainsi la description précise des supports nerveux d'un comportement sera en général automatiquement interpréte comme s les phénomènes nerveux (localisation par exemple) étaient la cause du comportement: ce qu est en contradiction avec tous les résultats récents sur rauto-organisation du cerveau en fonction de ses activités antérieures (comportementales).

Les travaux de sociobiologistes sur le syslème nerveux en sont une illustration : Witelson (1978) par exemple, sur la latéralisation du cerveau des femmes: même si ses résultats étaient solides, ce qui est contesté et même s'ils devaient être confirmés par d'autres

travaux, pourquoi celle différence de latéralisation ne serait·elle pas autant une

conséquence du rôle social de la femme et donc de ses comportements, qu'une cause?

3.4. Néobéhaviorisme et apprentissage Instrumental

Pour les néobéhavioristes tels que Skinner, le concept central est celui du renforcement d'ur

apprentissage par les rétroactions qu'il entraine (satisfaction ou désagrément).

les psychothérapies comportementales ont comme projet de modifier les comportements e" supprimant ceux qui sont dangereux pour l'individu ou la société.

le rôle central du concept de renforcement; conduit Skinner à développer une certaine visior du monde qui n'est pas dépourvue de cynisme (" par delà la liberté et la dignité, 1972). Dans un article récent sur le déclin de l'occident (commenté par Thuillier 1986), il regrette par exemple que les codes sociaux, et les nouvelles facilités technologiques, ne permettenl plus à chacun de s'affronter aux difficultés pour faire son propre apprentissage.

Par ailleurs, la multiplication des recherches sur l'apprentissage instrumental a conduit à

modifier le schéma skinnérien :

- En insistant sur les nombreuses rétroactions qui interviennent au cours d'un apprentissage (Figure 7).

- En opposant au modèle unique d'apprentissage instrumental, une diversité de modalité~

d'apprentissage, où les processus de mémorisation sonl revalorisés, ainsi que l'insertion dE l'apprentissage dans "les structures préexistantes d'organisation des buts, des savoir-fairE et des savoirs" (George 1983).

3.5. les modèles constructivistes

Sans nier les acquis des behavioristes ni des objectivisles, ces modèles, souvent c1assé~

dans te néo-behaviorisme, insistent sur les effets combinés de l'expérience et de la maturation au cours de l'ontogenèse de chaque individu. Ces effets s'expriment dès la vie embryonnaire : le concept "inné" devient alors caduque, ainsi, bien sûr, que celui d'instincl

dont la définition ne laissait pas de place à l'interaction avec l'expérience individuelle.

Ces modèles, d'abord formulés par Meyer et Schneirla (1935). puis par Schneirla

(1956-1965), constituent une référence fondamentale pour l'éthologie française (G. Richard

R.Campan ....).

Les travaux de Piaget s'inscrivent également dans ce cadre.

les concepts de stades de développement, de périodes sensibles au cours de l'ontogenèse,

d'empreintes, jouent un grand rôle dans ces travaux. Ils dynamisent les conceptions relalive~

au comportement. en rendant compte "des changements individuels adaptatifs, non seulemenl des actes moteurs, mais également de l'efficacité des caractérisliques d'un signal ainsi qUE des états individuels qui en sont à l'origine" (Campan 1980).

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Le concept de "motivation" est donc renouvelé par rapporl aux travaux de psychologie

expérimentale. Mais sa définition devi"1l1 plus floue à la suite de travaux neuroélhologique~

à son propos (Gervet 1987).

Par ailleurs, le rôle décisif de l'action au cours de l'apprenlissage, est constamment souligné dans les modèles constructivistes: Held et Hein 1963 ; Jeannerod 1983.

Dès 1949, Hebb avait tenté de combler le lossé entre neurophysiologie et psychologie, et dE concilier les psychologues de la Gestalt et ceux de l'apprentissage, avec des positions proches de celles de Schneirla.

Hebb avait essayé de calmer la violence du débat entre behavioristes, à propos du concept

d'instinct, en insistant à la fois sur la variabilité, mais aussi sur la spécificité dans

l'échelle animale, des schémas moteurs.

Une version plus actuelle du même débat a opposé Chomsky (1969) à Skinner : les limites dL

behaviorisme, et de ses cyniques applications au Viet·Nam par les Américains, y sont

clairement analysées. Plus subtil est le débat Piaget·Chomsky, à propos des "Théories dl.J

langage, théories de l'apprentissage" : ( Le Seuil, 1979) : aux schémas de construction dl langage proposé par Piaget, Chomsky oppose un noyau fixe, inné dans la structure de tout langage.

Un autre débat sur la nature des déterminismes précoces des comportements se situe autoui du concept de "pulsions", avec les travaux de "Ethologie el de la Psychanalyse : nous

renvoyonsà ce propos les lecteurs à une très bonne synthèse de Gervet et Armand (1977).

3.6. les modèles évolutionnistes : de la mutation • sélection à la théorie des

jeux.

Nous signalons seulement pour mémoire ces modèles, qui considèrent le comportement comme un phénotype qui a été stabilisé au cours de l'évolulion : modèles darwiniens,

stochasliques, néodarwiniens .

Les dernières varianles s'appuient sur des modèles issus des sciences sociales et

mathématiques: la théorie des jeux, : par exemple le jeu des faucons et des colombes· : (Maynard . Smilll 1982, Veuille 1986).

La sociobiologie replace les comportements darls ces perspectives évolulionnistes : mais son discours comporte de nombreux glissements de sens qui la situent dans des hypothèses hèréditarisles plus classiques (pour une présentation critique de la sociobiologie, voir P. Tort et al 1985, Veuille 1986, et un numéro spécial de la revue "analyses el études comportementales", 1086).

3-7 A la recherche de modèles synthétiques

Ils cherchentà répondre aux quatre questions formulées en 1963 par Tinbergen comme cadrE

nécessaire pour l'étude de tout comportement : Ouelle sont les causes immédiates ? Ouelle est sa fonction ?

Comment s'est il mis en place au cours de l'ontogenèse? Comment s'est il mis en place au cours de la phylogenèse?

Ainsi Campan (1987) propose·t-i1 un "modèle systémique" qui est caractérisé par les "concepts" suivants : "épigenèse, ontogenèse, période sensible, histoire, image de recherche, écodépendance", et les "méthodes" suivantes: "réseau de stimulation, mise en situation, manipulation de l'environnement, manipulation du développement".

Au modèle conslructiviste qui resle son cadre général, cette tentative "systémique" ajOutE

surtout une volonté de pluridisciplinarité, en situünl l'étude du comportement à la frontière

à l'intersection de plUSieurs champs de recherche : psycho·physiologie, neuro-éthologie,

étllO écologie ...

Déjà la wciobiologie élait présentée par Wilson (1975) comme une "nouvelle synthèse" entrE l'éthologie, l'écologie el la génétique des populations. la biologie des populalions, alliant

(11)

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(13)

--l'écologie, les bio-mathématiques, la génétique, l'éthologie, est un exemple récent de l'essol et du succés de ces intersections pluridisciplinaires.

Il est clair que la (les) psychologies(s). l'éthologie et les neurosciences tentent de plus en

plus de s'interféconder. mais nous manquons singulièrement d'une réflexion épistémologique

sur ces nouveaux champs. àl'image des analyses que Gervet a récemment développées surl,

sociobiologie (1985) et sur la neuroéthologie (1987).

4 - MODELES INTEGRATEURS

Nous rassemblons ici quelques modèles qui concernent aussi bien le cerveau que le comportement.

4.1. Modèles hydrauliques (figure 8)

Il s'agil de modèles analogiques où les mécanismes inconnus sont représentés pour illustre de façon fonctionnelle des concepts issus de l'observation et de son analyse: IRM, FAP etc....

dans le modèle hydraulique de Lorenz; mémoire à court et long terme pour Carpenter (1984).

4.2. Modèles en cables et réseaux (figure 9)

4.2.1. - Certains sont de type linéaire : arc réflexe, la relation stimulus-réponse deE béhavioristes, et ses corrélats nerveux, la hiérarchie entre centres nerveux, et entre

comportements "instinctifs· des objectivistes ... (cl. plus haut : 3.1 et 3.2).

4.2.2. -D'autres sont bouclés, interactifs. Ils sont basés sur le concept de réseau (figure 9 A), très utilisé dans la mise au point actuelle de nouveaux ordinateurs neuro-mimétiques, el pour l'interprétation et la simulation de comportements complexes (reconnaissance de forme, apprentissage, mémoire...).

4.2.3. - Certaines représentations (figure 9 B et C) symbolisent par des réseaux la

complexité des interactions soit au sein du système nerveux (figure 9 B), soit dans les

relations entre l'individu et son environnement (figure 9 Cl.

4.3. Action et auto-organisation

Les observations comportementales (cl. plus haut : 3.5) sont complétées par des modèles

issus de la neurobiologie.

Ainsi le modèle de ''l'épigenèse par stabilisation sélective des synapses" a-t-il été présenté

au grand public par le livre de Changeux (1983) : après une phase de redondance dans

l'organisation initiale des réseaux nerveux cérébraux, ne restent en place que ceux qui fonctionnent au cours de l'expérience individuelle. Ce modèle s'appuie surlout sur des étudeE d'innervation dans le cervelet, et des fibres musculaires.

Dans le cortex cérébral visuel primaire. l'étude des neurones spécialisés dans la vision de lignes verticales et/ou horizontales, a suscité d'autres lIIodèles, non incompatibles avec le précédent (Huber et Wiesel, Pelligrew, Imbert, ...) : soit les neurones peuvent apprendre, el se spécialiser en fonction de l'expérience (modèle instructivistes de type lamarckien) ; soil ils sont initialeme/lt spécialisés, et ne fonctionnent que ceux qui sont sollicités au cours de l'histoire de chacun (modèle séleclionniSle, de type darwinien).

L'obligatoire interaction entre inné et acquis, qui rend caduque leur traditionnelle oppositior relative aux performances cognitives ou comportementales complexes, se joue donc dans leE

modalités d'auto-organisation du cerveau. en fonction de l'expérience (princi~"lemenl

l'action) et de déterminismes endogènes multiples (Hebb ; Held et Hein ; Paillard, 1983 ;

Jeannerod, 1983...).

Au delà des quelques modèles neuronaux présentés dans ce paragraphe, les problèmes,

concepls et modèles relatifs à celte complexité ont été brièvement présentés plus haut (3.=

(14)

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ETATS DU SYSTEME EMERCENCE

(15)

4.4. Modèles mathématiques

4.4.1. - Le langage mathématique peut apporter une nouvelle formalisation de modèles pré· existants. Ainsi. quand Meyer (1986) exprime en équations, et en équivalent graphique, Il modèle psycho-hydraulique de Lorenz, il ne valide en rien lus concepts implicites du modèlE (FAP, IRM etc...); ou encore quand un système expert peut remplacer, et avec des économies de temps, certaines opérations d'expertises, cela ne veut pas dire que les neurones du

cerveau fonctionnent comme les actuels ordinateurs (cf. plus haut, dans le paragraphe

cerveaux· machines : 2.4.3.).

4.4.2. - En revanche, les simulations mathématiques peuvent être à l'origine de concepts

nouveaux, qui permettent d'émeUre des hypothèses relatifs à certains aspects de

phénomènes complexes. Par exemple la possibilité de créer de l'ordre à partir du bruit

(Atlan) et, de façon plus générale, l'articulation entre phénomènes stochastiques et

déterministes, peuvent être d'abord anatysées par simulation. La mémoire d'une forme, et sa

reconnaissance, peuvent ainsi s'inscrire progressivement dans un réseau informatique non différencié auquel cette forme est présentée dans des positions diverses.

4.4.3. - Dans ce dernier exemple, les microprocesseurs travaillent en parallèle, et

l'information est stokée dans une configuration du réseau. Ces nouvelles générations d'ordinateurs neuro-mimétiques s'appuient sur des données récemment acquises sur le

fonctionnement des neurones cérébraux : ceux-ci travaillent plus tentement que tes

microprocesseurs, mais en parallèle, ce qui est très performant : 45 millisecondes suffisen

à la reconnaissance d'un visage. Ce sont ces performances que les nouveaux ordinateurs

cherchent à imiter : leurs équivalents· neurones sont encore loin de la complexité des vrai~

neurones, mais te langage des informaticiens a d'ores et déjà intégré celui des

neurobiologistes ....

5· POUR INTRODUIRE LE DEBAT; QUELQUES TRACES DES MODELES CEREBRAUX ET COMPORTEMENTAUX DANS LES PRATIQUES SCOLAIRES.

Le plan détaillé qui suit énumère quelques expressions ou représentations - conceptions

parmi les plus courantes à l'école, en essayant de les rattacher à certains des modèles

présentés plus haut.

5.1. Modèles relatifs à l'Indépendance pensée-cerveau

Tüul ce qui a trait à l'éducation religieuse, bien que classiquement rejeté par l'école

publique, imprègne notre civilisation actuelle : l'âme, l'esprit, les comportements où

l'intelligence est pensée sans support biologique (Clément 1984) etc...

Mais aussi tout l'animisme, "le lutin dans la tête" ou "la mauvaise conscience "ou"mon

cerveau a sommeil" el toutes les expressions où le cerveau décide el non l'individu .

5.2. Modèles relatifs

a

une méconnaissance du fonctionnement du cerveau

5.2.1. Modèle hydraulique : cerveau éponge . s'imbiber - connaissances qui se diluent - ça boue dans ma tête· ça fume· tête comme une marmite ...

5.2.2. Modèle digeslil : digérer, régugiter, assimiler, nourrir... (Clément et al 1981). 5.2.3. Modèle musculaire: la gym du cerveau - le faire travailler ...

5.2.4. Modéle "à tiroirs" : ouvrez le tiroir X - cerveau bien rangé, ordonné...

5.3. Le cerveau-crâne à remplir

5.3.1. HéréLlitarisme issu de la crâniologie : grosse tête, petite tête, tête de linotte, etc... 5.3.2. Héréditarisme issu de la phrénologie : bosse des maths....

(16)

5.3.3. La pédagogie du remplissage : tête bien pleine, creuse, vide· la tête est un récipient

à remplir : niveaux intellectuels, niveaux d'information etc...

5.3.4. L'ontogenèse du volume: lête d'enfanl, jardin d'enfant (analogie avec la croissance des plantes).

5.4. Autres modèles hérédilarlstes : doués· sous·doués . surdoués ....Quel âne 1

5.4.1. Les dons de naissance : tout est présent à la naissance : il suffit de faire pousser (jardin d'enfants).

5.4.2. La latéralisalion de naissance: gauchers contrariés ...

5.5. Cerveaux-machines

lIlachine mécanique : les rouages grincent, ça rouille ... machine électronique : calculateurs prorliges...

. machine chimique et synaptique : ml1S synapses travaillent· ça décharge . anesthésie· drogues . excitants . tranquillisants.

5.6. Modèles béhavioristes

La pratique scolaire est surtout fondée sur ce modèle d'apprentissage : récompenses et

punitions; les motivations essentielles, les rétroactions essenlielles, sont, en situation

d'apprentissage scolairti, dans la relation maÎtre·élève.

Ce primat de la relalion S·R, et du renforcement, s'ancre dans le sensualisme, qui ressurgil dans certaines "pédagogies" : tout ne serait que dans la perception ...

5.7. Modèles constructivistes

Le rôle essentiel de l'action dans l'apprentissage est mis en oeuvre dans les pédagogies

actives ("activité d'éveil", éducation sportive, travaux pratiques, écoles Freinet, écoles nouvelles et parallèles ... ).

L'hisloire individuelle de chacun, avec ses propres rythmes d'apprentissage cognitif, et se~

propres motivalions, ne commence à être valorisée que d<Jlls quelques pratiques marginales

groupes de niveau avtiC soutien particulier à ceux qui en ont le plus besoin. pour une

pédagogie différenciée, personnalisée (Nol, 1979 ;Mérieu, 1986).

5.8. Modèles synthétiques

Ils s'articulent très souvent sur les modèles contructivistes.

5.8.1. Emergence d'une réflexion sur la didactique, avec le triangle classique: conlenu de

disciplin", apprenant, enseignanl, mais les retombées de ces recherclles sont encore balbutiantes (changer les situations el contrats didactiques .... ).

5.8.2. En parliculier, prise en compte de ce qui existait avant l'apprentissage. Reprèsentations/col\l'"ptiolls : recherches INRP, Genève, Lyon ...

Molivations et autres aspects psychologiques chez l'enfant : c'est encore au niveau des

voeux ... sauf dans les cas les plus extrêmes, de non·adaptation totale à la structure

scolaire, où un psychologue suit parfois un enfant.

Dimensions affectives dans la relation apprenanls . étudiants.

On navigueà vue' on sait pourtant que l'effet Pygmalion existe ...

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