Université de Tel-Aviv : 3 flashs de 10 s aussi efficaces que l'apprentissage par cœur

[:fr]Deux étudiantes chercheuses, Rony Laor-Maayany et Rotem Amar-Halpert, sous la direction du Dr Nitzan Censor à l’Université de Tel-Aviv ont identifié un mécanisme cérébral d’apprentissage rapide et efficace qui pourra dans l’avenir nous dispenser des fastidieux  processus de mémorisation « par cœur ». D’après elles, plusieurs expositions à des flashs courts à plusieurs jours d’intervalle ont les mêmes effets sur la mémoire que des heures de répétition. Selon les chercheuses, l’étude pourra avoir des implications de grande envergure pour l’ensemble du domaine des stratégies d’apprentissage.

« Nos résultats remettent en question toutes les approches et théories reconnues d’apprentissage et de mémorisation », explique le Dr Censor, de l’École des sciences psychologiques et de l’École des neurosciences de l’Université de Tel-Aviv. « Nous avons tous été habitués depuis l’enfance à l’idée que pour apprendre une certaine matière, comme l’algèbre, ou acquérir une certaine technique, par exemple jouer du piano, il faut mémoriser, ou s’entrainer et pratiquer de manière répétée, car c’est en forgeant qu’on devient forgeron. Notre étude a révélé un autre mécanisme d’apprentissage beaucoup plus rapide et tout aussi efficace ».

Trois fois dix secondes devant l’écran

L’étude est partie d’un test visuel couramment utilisé dans le monde dans les laboratoires. 70 participants en bonne santé de plus de 18 ans ont été exposés à une variété de stimuli visuels affichés sur écran sous forme de flashs de quelques millisecondes. Ils ont ensuite été questionnés sur ce qu’ils ont vu : les lignes étaient-elles droites ou inclinées ? Quelle lettre avez-vous distingué ? Et ainsi de suite. Au cours du test, qui a duré environ une heure, le souvenir de la tâche s’est encodé dans leur cerveau. Question : quel est le moyen le plus efficace d’améliorer la performance des participants ou, en d’autres termes, de renforcer leur perception visuelle ?

Dr Nitzan Censor

« Dans la plupart des études qui utilisent ce test, les participants viennent au laboratoire jour après jour, afin de pratiquer de manière répétée, des centaines voire des milliers de fois; et après un certain temps, on vérifie leurs performances », explique le Dr Censor. « Nous avons procédé différemment. Après la rencontre initiale, pendant laquelle le souvenir s’est encodé dans leur cerveau, nous avons invité les sujets à trois reprises, à quelques jours d’intervalle; à chaque visite nous les avons exposés à cinq flashes d’une durée de quelques millisecondes chacun, de sorte qu’ils n’ont ne sont resté devant l’écran que pendant environ 10 secondes à chaque fois ». L’hypothèse des chercheurs, basée sur des études antérieures menées sur des animaux, étaient que les flashes courts réactivaient le mécanisme de la mémoire dans le cerveau, produisant ainsi un apprentissage sans pratique longue et fastidieuse. En outre, dans la mesure où l’exposition avait lieu à plusieurs jours d’intervalle, le cerveau aura eu le temps d’assimiler l’apprentissage, y compris pendant le sommeil.

Pour les étudiants et pour traiter les lésions cérébrales

Pour vérifier leur hypothèse, ils ont effectué un test de synthèse examinant les « progrès » des participants dans l’exécution de la tâche. Les résultats ont été surprenants : la courbe d’apprentissage et les performances des sujets exposés uniquement à des flashs courts à plusieurs jours d’intervalle n’ont été aucunement inférieures à celles des participants qui ont pratiqué cette même tâche pendant des heures, jour après jour. Dans les deux cas, la performance s’est améliorée d’environ 20% à 30%.

« Nos résultats pourront avoir des implications de grande envergure pour l’ensemble du domaine des stratégies d’apprentissage », conclut le Dr. Censor. Si de courtes stimulations de la mémoire suffisent à activer et à améliorer l’ensemble du réseau mémoriel qui a été encodé dans le cerveau, il sera possible de développer dans l’avenir des stratégies d’apprentissage beaucoup plus économiques et efficaces que celles couramment employées aujourd’hui, et ce à des fins très différentes : d’une part pour des personnes en bonne santé, comme les étudiants qui fréquentent le système éducatif, et de l’autre pour réhabiliter les fonctions des personnes atteintes de lésions cérébrales. Après cette étude qui traitait de tâches visuelles, nous menons actuellement une recherche similaire sur la mémoire motrice pour découvrir les mécanismes cérébraux responsables de ce type d’apprentissage.

Publication dans Nature Neuroscience, 28 août 2017

Auteur : Auteur, Sivan Cohen-Wiesenfeld, PhD, Rédactrice en chef de la newsletter Université de Tel-Aviv/AFAUTA[:en]A new Tel Aviv University study finds that brief memory reactivations can replace repeated extensive practice and training — commonly known as « practice makes perfect » — as a basis of procedural learning.

« Instead of bombarding our brain with repeated practice and training, people can utilize our new framework and improve learning with only several brief but highly efficient reactivations of a learned memory, » said Dr. Nitzan Censor of TAU’s School of Psychological Sciences. « In our study, instead of repeating a computer-based visual recognition task hundreds of times, participants were briefly exposed to just five trials — each lasting only a few milliseconds.

« Our results can facilitate the development of strategies geared to substantially reduce the amount of practice needed for efficient learning, both in the healthy brain and in the case of neurological damage or disease. »

The research was spearheaded by Dr. Censor’s students Rony Laor-Maayany and Rotem Amar-Halpert, and published in Nature Neuroscience.

In procedural learning, individuals repeat a complex activity over and over again until all relevant neural systems work together to automatically produce the activity. It is essential for the development of any motor skill or cognitive activity.

The researchers hypothesized that brief periods of memory reactivation would be sufficient to improve basic visual perception and yield a full normal learning curve, supporting a new paradigm of human learning dynamics. They based their hypothesis on knowledge accumulated from studies in animal models.

For the study, 70 participants performed a visual discrimination computer-based task, in which visual stimuli flashed on a screen for several milliseconds. Afterwards, participants were required to learn to discriminate between features within a visual stimulus (for example to report whether the orientation of lines was vertical or horizontal). Such discrimination performance constitutes a common measure of human visual perception. The results revealed that subjects who underwent exposure of several seconds to a learned task later demonstrated the completion of an entire learning curve.

« After we conducted this basic and common visual discrimination task, participants returned for a session in which the visual memory was briefly reactivated and the task performed for only several seconds, » said Dr. Censor. « A memory of the task was created and encoded in the participants’ brains as they performed the task. »

Dr Nitzan Censor

The subjects then participated in three additional sessions spread over three days, in which the memory of the initial visual task was briefly reactivated five times, the visual stimuli flashing for several milliseconds. On a separate day, the participants’ performance rate was measured and compared to that of control subjects who had undergone a standard training protocol.

« Additional control experiments were carried out, » said Dr. Censor. « These all suggested that we can leverage a new form of learning — reactivation-induced learning. Accordingly, brief ‘ignitions’ of the memory are sufficient to activate and improve the memory network encoded in our brains. This efficiently yields a full typical learning curve and challenges the ‘practice-makes-perfect’ basis of procedural learning. »

The researchers are currently studying the neural mechanisms underlying this novel reactivation-induced learning.

Publication in Nature Neuroscience, August 28th 2017[:]