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Talking Numbers - Influences du langage sur le traitement des nombres tout au long de la vie

L'acquisition des noms de nombres (« mots-nombres ») est cruciale pour le développement de bonnes compétences numériques. Les irrégularités linguistiques des systèmes de dénomination des nombres (par exemple, le mot pour 92 est "quatre-vingt-douze") affectent les compétences numériques et leur développement. Les différences de syntaxe des mots de nombres et leur transparence peuvent également compromettre le discours scientifique et le transfert des résultats d’études d’un pays à l’autre.
TALKNUM adopte une approche interlinguistique pour spécifier l'association du langage et du traitement des nombres en français et en allemand. Ces deux langues sont particulièrement adaptées car elles couvrent différents niveaux de complexité de la syntaxe des mots-nombres. Nous capitalisons sur ces différences de complexité pour étudier les influences de la langue sur les différents niveaux de traitement de la valeur de place, tant au niveau comportemental que neurofonctionnel (IRMf/FNIRS) chez les adultes et les enfants.
Le projet fait partie d'un consortium internationale, impliquant l'Université des Sciences Appliquées de Trèves (S. Jung) et l'Université de Tübingen (H.-O. Karnath). Notre partenaire de Trèves se concentrera sur l'influence des troubles du développement du langage sur le traitement des nombres, tandis que notre partenaire de Tübingen examinera les patients neurologiques en tant que modèle pathologique pour comprendre les influences du langage sur le traitement des nombres.

L'intuition sonore : Implications en termes de développement, de formation et de neurones

Pendant des siècles, le raisonnement sain a été conçu comme un processus dans lequel les gens doivent s'engager dans une délibération laborieuse pour corriger des intuitions erronées. Cette idée influente a eu des répercussions considérables sur notre vision du développement du raisonnement, de la remédiation et de la base neuronale du raisonnement. Dans ce projet, nous testerons une conceptualisation alternative récente qui suggère que les bons raisonneurs n'ont pas besoin de délibérer mais génèrent plutôt des réponses correctes de manière intuitive. Nous testons les prédictions de la théorie de "l'intuition saine" en nous concentrant sur des domaines d'application clés (développement, intervention et prédictions neuronales) dans le cadre de trois modules de travail. Le projet a le potentiel de conduire à des avancées fondamentales dans la recherche sur la pensée humaine et dans notre conceptualisation pratique du développement du raisonnement, de sa formation et de son instanciation neuronale.

Corrélats neurocognitifs de l'influence de la syntaxe des mots-nombres sur le traitement de la magnitude

Les irrégularités linguistiques des systèmes de dénomination des nombres, telles que l’inversion des noms de nombres (par exemple, le mot allemand pour 32 se traduit par "deux et trente"), affectent le traitement des chiffres arabes. Cependant, à ce jour, les études se sont principalement concentrées sur les effets de l'inversion sur la performance dans le traitement des nombres. Les effets neurocognitifs du traitement syntaxique des nombres dans des systèmes de mots numériques non inversés mais toujours non transparents tels que le français n'ont pas encore été explorés dans une même mesure, bien que le système de mots numériques français puisse être particulièrement adapté à l'étude des corrélats neuraux du traitement syntaxique des noms de nombres.
Dans ce projet, nous étudions le développement de l'effet de compatibilité unité-dizaine (UDCE) dans la comparaison de la magnitude des nombres chez les adultes et les enfants en utilisant une combinaison de données comportementales et de neuro-imagerie (IRMf), parce que l'UDCE est connu pour être sensible aux irrégularités linguistiques. Cela nous permettra de mettre en perspective les corrélats neuro-cognitifs du traitement syntaxique des noms de nombres et leurs trajectoires développementales. Ainsi, le projet proposé contribuera à la connaissance du traitement de la syntaxe des noms de nombres dans le cerveau en développement et ouvrira la voie à de meilleurs concepts de remédiation ou de formation.

Conditions limites des espaces conceptuels.

La structure topographique qui sous-tend les représentations des connaissances conceptuelles fait l'objet d'un vif débat. On peut distinguer deux approches principales : l’approche spatiale et l’approche non-spatiale. Nous faisons l'hypothèse que les facteurs contextuels déterminent la structure topographique au niveau cognitif et neuronal. Cette proposition vise à délimiter les conditions qui définissent la topographie de la connaissance conceptuelle. Deux questions majeures seront abordées :
Quel est l'impact des facteurs contextuels sur l'architecture de la connaissance conceptuelle et son expression comportementale et neuronale ?
Quel rôle jouent les autres facteurs limites potentiels tels que l'expertise et la familiarité avec les concepts dans la construction des représentations conceptuelles ?
Nous allons manipuler la transitivité d’une série d’éléments ainsi que flexibilité de l’architecture lors de l’apprentissage et de la combinaison de plusieurs séries dans des expériences comportementales ainsi qu’en utilisant de l’imagerie fonctionnelle.
Le projet fait partie d'un consortium internationale, impliquant l'Université de York (S. Goebel & T. Hartley) et l'Université de Potsdam (M. Fischer). Notre partenaire à York se concentrera sur les aspects développementaux tandis que notre partenaire à Potsdam se concentrera sur la question de savoir si les principes organisationnels de la connaissance conceptuelle transgressent au niveau moteur.

Détection de fausses informations de l'adolescence à l'age adulte : de la compréhension des processus psychologiques impliqués à l'évaluation d'une intervention pédagogique en classe

La diffusion des fausses informations sur les réseaux sociaux est une menace majeure pour la société humaine et la démocratie. La capacité à raisonner logiquement semble être critique pour identifier les fausses informations y compris quand celles-ci sont en accord avec nos croyances. Le fact-checking est la méthode la plus utilisée pour aider à identifier les fausses informations mais son efficacité fait débat. La capacité à identifier des fausses informations a été essentiellement étudiée dans le domaine politique dans un seul système électoral et médiatique et il n’existe aucune étude sur le développement de cette capacité à l’adolescence quand nous commençons être massivement exposés aux informations sur les réseaux sociaux. Le projet FakeAd a pour objectif de déterminer (a) les aptitudes cognitives impliquées dans la capacité à identifier des fausses informations dans différents systèmes politiques et médiatiques (partenariat Ipsos), (b) le développement de cette capacité pendant l’adolescence et l’effet du contexte social sur ce développement et (c) l’effet d’une intervention sur l’amélioration de cette capacité chez les adolescents (partenariat Nathan).

Sur les principes cognitifs qui sous-tendent les biais opérationnels dans le domaine temporel.

L'espace, le temps et le nombre sont des dimensions entremêlées au niveau cognitif et neuronal. Des données récentes suggèrent que les informations numériques et temporelles sont projetées sur une dimension conceptuelle organisée dans l'espace (c'est-à-dire un espace conceptuel). L'effet de momentum opérationnel (OME) est une conséquence du caractère spatial de cette représentation mentale et décrit la tendance à surestimer le résultat des additions et à sous-estimer le résultat des soustractions. Un effet analogue a été décrit dans le domaine temporel (Bonato, Fias & Zorzi, 2021). Par rapport à une condition de base sans combinaison arithmétique, les participants surestiment la durée des additions et sous-estiment la durée des soustractions (Temporal Momentum Effect, TME). Le projet actuel caractérise davantage les principes fonctionnels sous-jacents du TME dans un certain nombre d'expériences psychophysiques avec des adultes en bonne santé. Les résultats fourniront des informations importantes sur la généralisation de l'EMC et permettront enfin de comprendre comment les humains codent et opèrent sur les informations temporelles.

De nombreuses études ont examiné comment les émotions pouvaient influencer la volonté des adultes à adopter des comportements pro-environnementaux, mais étonnamment, il existe à ce jour peu d’études qui ont chercher à savoir si ces effets changent avec l'âge au cours de l'adolescence. Ce manque de connaissances est surprenant étant donné que les effets négatifs des activités humaines sur l'environnement sont de plus en plus visibles et demandent des actions concrètes. En outre, des recherches récentes montrent que l'adolescence est une période développementale spécifique au cours de laquelle la réactivité émotionnelle semble être particulièrement importante. Cette dernière pourrait être un facteur fondamentale pour expliquer le développement des comportements pro-sociaux à cet âge. Par conséquent, l'objectif du projet Ad-Eco sera de déterminer dans quelle mesure des procédures d'induction émotionnelle positive (eg, joie, fierté) ou négative (eg, tristesse, culpabilité) peuvent stimuler la volonté des adolescents de s'engager dans des pratiques plus écoresponsables. De façon critique, le projet dépassera le simple recueil de leurs intentions d'agir en examinant leur décision de participer à des ateliers de conception mis en place à l'école et visant à explorer des solutions originales pour résoudre des problèmes écologiques.

Effet du statut socio-économique sur la plasticité cérébrale lors des apprentissages

L'apprentissage et le développement sont des mécanismes complexes et interdépendants qui font intervenir divers facteurs, notamment des facteurs environnementaux, comme le statut socio-économique (SSE), et des facteurs neurobiologiques, comme la plasticité cérébrale. Différentes fonctions cognitives impliquées dans les apprentissages dépendent du SSE et des résultats très récents en imagerie cérébrale suggèrent que le SSE influence le développement du cerveau via son effet sur la plasticité du cerveau. Dans ce contexte, l'objectif de ce projet est d'examiner si l'effet du SSE sur la neuroplasticité pourrait également également expliquer l'effet du SSE sur les apprentissages. Ce projet s’intègre dans la problématique générale des inégalités éducatives, un défi sociétal majeur.

Utilisation des Sciences Cognitives pour créer un outil numérique capable d’évaluer les capacités langagières des enfants francophones de 3 à 7 ans

Le langage est un outil essentiel pour plusieurs apprentissages de la vie et il est un élément clé du développement cognitif de l’enfant, de son éducation, et de sa réussite scolaire. Mais comment identifier les enfants qui ont des difficultés à comprendre le langage ? Ceci est très important car un enfant qui ne comprend pas le langage efficacement a des difficultés dans plusieurs aspects de la vie, à l’intérieur et à l’extérieur de l’école (ex., pour parler, lire, écrire, raisonner, interagir avec d’autres personnes, comprendre les instructions et intentions d’autrui, etc.). Le but de ce projet est de créer un outil numérique basé sur les plus récentes découvertes scientifiques qui sera capable d’identifier les jeunes enfants ayant des difficultés de compréhension du langage, dès le début de leur scolarisation. L’intérêt d’identifier les enfants en difficulté le plus tôt possible est de pouvoir leur fournir l’aide dont ils ont besoin avant qu’ils ne commencent à être dramatiquement affectés par ces difficultés, comme par exemple lors qu’ils vont devoir commencer à apprendre à lire à l’école.

Études des liens entre la compréhension du langage parlé et le contrôle cognitif dans la compréhension en lecture chez les enfants

Le projet LANGCOG vise à mieux comprendre les relations entre la compréhension du langage parlé et écrit chez les enfants et définir les capacités de contrôle cognitif qui les soutiennent. Nous mettons en relation la capacité des enfants à comprendre les phrases parlées et écrites (en enregistrant leurs mouvements oculaires) avec leur capacité à contrôler leurs pensées dans des tâches non linguistiques. Notre objectif est d'identifier, chez les mêmes enfants, les points communs et les différences dans les capacités de traitement du langage parlé et écrit, et d'identifier les capacités de contrôle cognitif plus générales qui soutiennent ces capacités. Nous croyons qu'en identifiant les facteurs qui expliquent les différences entre les enfants dans la façon dont ils comprennent le langage parlé et écrit, nous pouvons développer de nouvelles façons d'améliorer leur capacité à lire et comprendre les phrases qu'ils lisent. Les questions étudiées dans ce projet sont alors d’une importance vitale pour l’éducation car elles nous permettent d’identifier les facteurs qui impactent la compréhension en lecture et la réussite scolaire des enfants.

Apprentissage en mathématiques, stress et plasticité cérébrale chez les enfants d’âges scolaire.

Les capacités en mathématiques sont cruciales à la réussite scolaire et professionnelle, ainsi que dans de nombreuses situations de notre vie quotidienne telles que faire les courses, gérer un agenda, compter les points de notre équipe sportive préférée, ou bien même jouer à des jeux de société avec des cartes/dés.
Il existe d'énormes différences individuelles dans les habiletés mathématiques, et ce dès les premières années scolaires. Mais pourquoi certains enfants sont-ils bons en maths, tandis que d'autres sont laissés pour compte? Et comment pouvons-nous trouver des moyens efficaces d'aider ceux qui luttent?

Plusieurs facteurs peuvent influencer – et interagir – avec le développement des compétences en mathématiques. Par exemple, nos émotions positives (ou négatives) envers la matière peuvent jouer un rôle important dans le développement de systèmes cérébraux dédiés à son apprentissage. Nos habitudes et nos horaires de sommeil peuvent également influencer l'apprentissage des mathématiques en agissant sur les mécanismes de plasticité cérébrale importants pour la consolidation de règles, et de la mémoire.

StrApMat vise à élucider comment ces facteurs – et d'autres – peuvent façonner les mécanismes de plasticité cérébrale pour l'apprentissage des compétences mathématiques, pendant les premières années scolaires. A plus long terme, nous espérons que ces connaissances pourraient nous apporter des clefs pour réduire les inégalités scolaires en mathématiques.

Machine learning et biomarqueurs des APprentissages Scolaires

Les progrès de l'imagerie par résonance magnétiques (IRM) fonctionnelle et structurale et la constitution de grandes bases de données longitudinales (enfants et adolescents suivis pendant plusieurs années) permettent pour la première fois d'identifier les biomarqueurs non seulement de certaines pathologies mais également de certaines difficultés d'acquisition d'outils culturels (lecture, mathématiques, raisonnement, pensée critique) dans la population au développement typique. Ces recherches nécessitent une collaboration étroite entre la psychologie du développement et les neurosciences cognitives de l'éducation qui constituent et analysent ces bases de données et les mathématiques appliquées à même de développer les algorithmes de traitement automatique de ces bases de données, en particulier l’analyse de données multi-échelle (gène-cerveau-comportement) et la mise au point de classificateur pour des analyses au niveau individuel.

Que pouvons-nous apprendre des lésions cérébrales sur les processus numériques dans le cerveau non affecté ? C'est la question centrale de ce projet.
Deux processus de base sont différenciés dans la cognition numérique : le traitement de la magnitude numérique et la récupération des faits arithmétiques. La distinction entre ces processus et leurs corrélats neurocognitifs est encore controversée. Dans ce projet, les corrélats neurocognitifs des deux processus sont étudiés chez des patients victimes d'un accident vasculaire cérébral et des témoins sains par le biais d'études (d'entraînement) transversales et longitudinales parallélisées. La conception expérimentale parallélisée nous permet d'aborder les mêmes questions concernant le traitement des amplitudes et la récupération des faits chez les patients victimes d'un AVC et les témoins sains. L'analyse des patients victimes d'un AVC au moyen d'une analyse multivariée des lésions et d'analyses de (dis)connectivité permet d'identifier les relations causales entre la récupération des faits et ses corrélats neuronaux. Les associations spatio-numériques (par exemple dans la négligence) sont examinées en tant que modèle pathologique pour le traitement non altéré de l'amplitude. En même temps, des expériences parallélisées sur des témoins sains sur la récupération des faits et la magnitude numérique excluent l'influence d'une interférence pathologique. L'objectif du projet est de faire progresser notre compréhension du traitement des nombres (non) altéré, et de permettre des implications pour le diagnostic et les interventions des déficiences numériques chez les personnes acalculiques et dyscalculiques.

L’objectif de ce projet sera de mieux caractériser les processus cognitifs impliqués dans le dépassement des blocages cognitifs existant dans la créativité sociale, et d’examiner s’il est possible de développer des logiques d’apprentissage permettant à un leader créatif de pousser ses équipes à surmonter ces blocages. Ce projet se propose d’atteindre 3 objectifs principaux : 1) Enrichir la compréhension des processus cognitifs impliqués dans la détection et l’identification des catégories de solutions conduisant à des effets de fixation dans la génération d’idées créatives individuelle. 2) Faire le pont entre la psychologie cognitive expérimentale et le management de la créativité en concevant des apprentissages visant à renforcer le processus de détection de la fixation chez un leader créatif. 3) Concevoir des outils de formation ayant pour objectif de renforcer les capacités de détection des effets de fixation et la stimulation d’idées nouvelles dans des contextes industriels.

Contribution des fonctions ‘domaine-générales’ au développement de la cognition numérique

Le projet a pour but d'identifier les contributions respectives de facteurs "domaine-généraux" (i.e. inhibition et attention) et
"domaine-spécifiques" du développement des compétences numériques (e.g. calcul mental) chez le nourrisson et l'enfant. Sur trois
années consécutives, nous étudierons quatre groupes de nourrissons et d'enfants âgés initialement de un an à 7 ans. Nous
mesurerons les capacités domaine-générales et domaine-spécifiques par des tests standardisés et des protocoles expérimentaux
ciblés. Nous mesurerons également les substrats neuronaux de l'arithmétique, des capacités d'inhibition et d'attention par
l'utilisation d'imagerie par résonance magnétique pour mieux comprendre le développement neural sous-jacent aux performances
comportementales. En quatrième année du projet, nous comparerons les effets de deux méthodes d'apprentissage centrées
respectivement sur les capacités domaine-générales et domaine spécifiques, dans le cadre du calcul mental en école primaire.

Malgré nos capacités uniques de raisonnement, notre jugement est souvent biaisé par des intuitions erronées. Sur le plan éducatif et sociétal, ce biais est un problème majeur que les cognitivistes se sont efforcés d’identifier. Cependant, les études se sont focalisées sur le raisonneur “moyen” et n’ont pas permis de diagnostiquer pourquoi un individu X ou Y est biaisé, ce qui est primordial pour optimiser des programmes éducatifs de prévention des biais. Nous proposons une combinaison ambitieuse d’études comportementales, neuroscientifiques et développementales à grande échelle pour palier ce défaut. En co-enregistrant des mesures différentes de détection du biais, le projet permettra de caractériser les différences individuelles dans la vulnérabilité au biais chez l’enfant et l’adulte. Cette recherche fondamentale fera avancer notre connaissance sur la nature du biais de raisonnement et aboutira à un outil diagnostique qui optimisera l’efficacité des programmes éducatifs.

L’objectif du projet APEX (« APprentissages EXécutifs et cerveau chez les enfants d’âge scolaire », financé par l’ANR pour 5 ans) est simple et innovant : tester chez des enfants volontaires sains d’âge scolaire (9-10 ans, CM1 ET CM2), de façon comparable et équilibrée, avec les technologies d’imagerie cérébrale les plus adaptées dont on dispose aujourd’hui (l’Imagerie par Résonance Magnétique : IRM), l’impact de deux types d’apprentissage exécutif ciblés sur deux processus-clés du cortex préfrontal - le Contrôle Inhibiteur (CI) et la Mémoire de Travail (MT) - et d’un apprentissage métacognitif pur (MC) plus général – pleine conscience (ou mindfulness en anglais). Par construction, le projet APEX vise, en un premier temps, à mettre au point des situations informatisées d’apprentissage ─ Contrôle Inhibiteur, Mémoire de Travail, MétaCognitif (pleine conscience) et Contrôle Actif ─ sur tablette numérique tactile utilisable de façon ludique et écologique par les enfants à la maison. En un second temps, il s’agit d’en tester précisément l’effet au niveau cérébral, anatomique (IRMa), de diffusion (IRMd) et fonctionnel (IRMf), en relation avec le polymorphisme de certains gènes d’intérêts et une série de performances cognitives et scolaires afin de prescrire, au final, des interventions pédagogiques ciblées.

L’objectif général de ce projet sera d’identifier les processus cognitifs clés impliqués dans la génération d’idées créatives, et d’examiner dans quelle mesure il est possible de penser et de développer des classes d’outils de gestion permettant de dépasser ces effets de fixation dans un contexte industriel. Nous examinerons les bases neurales des effets de fixation dans une recherche en neurosciences cognitives impliquant des expérimentations en électro-encéphalogramme (EEG) afin d’identifier la dynamique neurocognitive des fonctions exécutives d’inhibition et d’exploration dans la créativité. Nous développerons et testerons ensuite expérimentalement un protocole d’apprentissage basé sur les résultats comportementaux et cérébraux de la première étape, visant à développer les capacités d’inhibition et d’exploration.

Les travaux de psychologie du raisonnement et de la prise de décision de ces dernières décennies ont souligné que le jugement humain pouvait être biaisé par des heuristiques intuitives. Plus récemment certaines études portant sur la détection de conflit suggèrent indiquent qu’en dépit des solutions biaisées qu’ils proposent, les adultes détectent que leurs réponses ne sont pas parfaitement fiables et entrent en compétition avec des considérations logiques. Cette sensibilité au conflit suggère que les biais observés chez l’adulte résultent davantage d’une difficulté à maitriser des réponses intuitives que d’une absence de compétence logique. Ces résultats ont d’importantes implications non seulement pour notre vision de la rationalité humaine mais également pour concevoir des programmes d’intervention adaptés afin de « de-biaisé » nos jugements.