Langage, Développement moteur et Dyslexie Le cadre d’apprentissage procédural

Copyright Rod Nicolson 20091

Langage, Développement moteur et Dyslexie:Le cadre d’apprentissage procédural

Rod Nicolson, Université de SheffieldRod Nicolson, Université de Sheffield

Communication PATACommunication PATAColloque DijonColloque Dijon

Décembre 2009Décembre 2009

Remerciements: Angela Fawcett


Plan global

1. 5 défis pour la dyslexie2. Théorie de la dyslexie

Dyslexie et apprentissageDyslexie et cervelet

3. Comorbidités4. Dyslexie et systèmes neuraux

Troubles de l’apprentissage procédural5. Conclusions


Historique: état des lieux en1989


Définition traditionnelle : la dyslexie développementale« affection touchant des enfants qui, bien que ne

rencontrant aucune difficulté scolaire particulière, ne parviennent pas à acquérir les compétences linguistiques de la lecture, de l’écriture et de l’orthographe correspondant à leurs capacités intellectuelles. » World Federation of Neurology (1968)

Dénominations:« Specific Learning Difficulties » - Difficultés d’

apprentissage spécifiques« Learning Disability » - Troubles de

l’apprentissage« Reading Disability » - Troubles de la lecture


Compétence motrice et dyslexieAnnées 30, Samuel Orton. « Bien que ce phénomène ait

déjà été décrit, il n’a pas été correctement étudié et demeure mystérieux. D’autant plus mystérieux que nombreux sont ces enfants malhabiles [dyslexiques] qui parviennent à réussir dans des domaines requérant un haut degré de dextérité manuelle. »

Années 70 et début des années 80. Denckla, 1985 « La Dr. Rudel et moi-même en sommes arrivés à la

conclusion que l’explication la plus concise [des difficultés de coordination] est la suivante: la partie de «l’ analyseur moteur » qui dépend de l’hémisphère gauche, dont on sait qu’il participe aux mouvements séquentiels planifiés, se révèle défaillante durant les dix premières années de la vie de ce groupe d’ enfants que nous désignons sous le nom de dyslexiques. »


Langage et dyslexieL’ hypothèse du déficit

phonologique

Les difficultés de lecture peuvent être attribuées à des problèmes de traitements phonologiques, à savoir difficultés à décomposer les différents sons constituants d’un mot. Ces difficultés perturbent les capacités de segmentation du son et de fusion des mots qui sont centrales à l’acquisition de la lecture et de l’écriture.

1.Lundberg, Olofsson & Wall (1980); Bradley et Bryant (1983), Lundberg & Høien (1989); Vellutino (1979)

• Les enfants de maternelle présentant peu de conscience phonologique développent par la suite des difficultés de lecture.

• Un soutien de la conscience phonologique [en particulier] en maternelle réduit la fréquence des difficultés de lecture subséquentes.


Neuroanatomie du cerveau dyslexique(Galaburda)

1 mm

Données d’autopsie de dyslexiques. Histoire familiale sur 5 cas. Dysplasies ectopiques et tuméfactions cérébrales: Incidence — bilatérale – majoritairement à gauche.

Cause postulée: traumatisme du cerveau antérieur durant la migration des cellules [semaines de gestation 20-24]

Anomalies en tous points du cortex mais surtout dans l’ hémisphère gauche et autour de la scissure périsylvienne.


Paradoxes de la Dyslexie

1. Le paradoxe du développement moteurPourquoi existe-t-il des problèmes de développement moteur?

2. Le paradoxe de la phonologiePourquoi existe-t-il des déficits phonologiques?

3. Le paradoxe de l’ apprentissageComment peut-on avoir un trouble général de l’apprentissage malgré un bon QI?

4. Le paradoxe de la comorbiditéPourquoi la dyslexie recouvre-t-elle d’autres troubles du développement?

5. Le paradoxe du soutienPourquoi n’y a-t-il pas de consensus sur les méthodes de soutien?


Phase 1: Apprentissage - Cognition


La dyslexie comme trouble de l’apprentissage

La description «correcte» de la dyslexie est la suivante: «difficultés d’ apprentissage spécifiques» ou «trouble de l’ apprentissage {spécifique}»

La dyslexie est une [forme indéfinie] de déficit général de l’apprentissage

• Les enfants dyslexiques ont du mal à devenir «très performants» dans une tâche, sans que l’on n’en sache la raison

• ………………...qu’il s’agisse d’une tâche moteur ou cognitive. L’hypothèse du déficit d’automatisation (Nicolson & Fawcett, 1990)

• Les enfants dyslexiques ont des difficultés à rendre leurs compétences automatiques et ont donc besoin de «compenser consciemment», même pour des compétences simples.


La théorie de Nicolson & Fawcett : Phase 1

Logique• Il y a plusieurs théories de la dyslexie. Elles visent

à expliquer les difficultés de lecture. Par conséquent, les tests liés à la lecture ne permettent pas de distinguer entre les théories.

• Nécessité d’un test dans un domaine où certaines théories ne prédisent pas de déficit: voir le principe de réfutabilité de Karl Popper pour ces approches.

Nous avons testé les compétences motrices. • Elles sont bien inférieures à la normale, même en

ce qui concerne une compétence aussi pratiquée que l’équilibre.


Etude 1: Equilibre et DyslexieNicolson & Fawcett: Cognition (1990)

En conditions optimales, les enfants dyslexiques s’équilibrent aussi bien que les enfants témoins. Les enfants témoins s’équilibrent automatiquement.Les enfants dyslexiques ne s’équilibrent pas automatiquement. Il y a des problèmes d’automatisation même pour l’équilibre!

dyslexiques

Équilibre seul Equilibre +calculs

témoins

OSC

ILLA

TIO

NS


Bilan après 20 ans…

•Environ 50% des enfants dyslexiques présentent des problèmes d’équilibre.

•Environ 20-30% des adultes dyslexiques présentent des problèmes d’équilibre n’apparaissant qu’à l’issue de tests relativement sophistiqués.

•Le degré des difficultés d’équilibre est sans corrélation avec le degré des difficultés de lecture.


Etude 2: Compétences primitives & Dyslexie

1. Biais de vérification dans la littérature. • Les théoriciens n’entreprennent des expériences que pour

voir s’il y a des problèmes dans leur propre domaine de recherche.

• Tous découvrent qu’il existe en effet des problèmes et en concluent que leur théorie est juste…

2. Echantillonnage complet de compétences • Série programmatique d’études contrôlées générant des

données systématiques solides.3. Comparaison de la sévérité des déficits sur l’ensemble des

tâches. • Le schéma de sévérité peut indiquer la ou les causes sous-

jacentes.


Résultats transversaux

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Bilan de l’analyse des compétences primitives

1.En un sens toutes les équipes des recherche avaient raison!• Il existe des déficits sévères des compétences

phonologiques, de la vitesse de traitement et de la coordination motrice.

2.Fondamentalement, aucune théorie n’est confirmée indépendamment.

• Les déficits ne se limitent pas à un domaine spécifique, tel que les compétences phonologiques, la vitesse de traitement de l’information, ou les compétences motrices. La majorité des enfants présentait des difficultés pour la plupart des tâches!

3.Du point de vue théorique, ceci est déconcertant: quelle(s) cause(s) peut sous-tendre un tel éventail de difficultés différentes?


AC

B

Apprentissage et Ogive

DOgive

Où les principales difficultés résident-elles?

Début

Milie

uFin…

Combinaison

AC


Etude 3: apprentissage procédural (1992/2000)Combinaison de compétences primitives

(i) Problèmes de combinaison initiale(ii) Erreurs additionnelles(iii) Performances finales plus lentes(iv) Apprentissage plus lentt = 53.9 n–0.07 (dys) t = 39.4 n–0.14 (témoins)[t est le temps nécessaire, n est le nombre d’essais] T réaction simple T réactions choix

effectuées

témoinsdyslexiques

Late

nce

(cs)


Où les difficultés résident-elles?

Les problèmes à l’asymptote sont cohérents avec un déficit d’automatisation, mais cela n’explique pas les problèmes du début, ni pourquoi, en particulier, le taux d’apprentissage est plus faible.Règle de « la racine carrée »:Le temps supplémentaire nécessaire à un enfant dyslexique pour maîtriser une tâche est proportionnel à la racine carrée du temps nécessaire à un enfant non dyslexique. Extrêmement déconcertant si globalement vrai – la règle des 1000 heures- mais explique les difficultés de remédiation en lecture.

FinMilieuDébut


Phase 2: Apprentissage - Neuroscience


Théorie – Le cervelet

1.Chez les humains, 10-15% du poids du cerveau, 40% de la surface du cerveau, 50% des neurones du cerveau..2.Le ‘cerveau postérieur’. Dextérité, automaticité.3.« … les connexions à double voie reliant le cervelet à l’aire de Broca lui permettent d’améliorer la dextérité linguistique qui combine compétences motrices et mentales. »


Apprentissage des séquences motrices Nicolson, Fawcett, Berry, Jenkins, Dean & Brooks (1999)

Avec quatre doigts, doit apprendre une séquence simple de huit pressions- signal d’erreur

Le cervelet (ainsi que les autres sphères du cerveau) est activé à la fois à l’exécution d’un tâche préalablement apprise et à l’apprentissage d’une séquence nouvelle.

(i) Le matin du test, apprentissage préalable, jusqu’à l’automatisme complet, d’une séquence de huit pressions

(ii) Tests au scanner de la séquence pré-apprise ET de la l’apprentissage de la séquence nouvelle


Résultats TEP: Pré-appris vs ReposÈres de FSCR (rCBF) significativement plus importantes

p<.01 corrigé pour comparaison multiple<.05). 12mm Témoins Dyslexiques Témoins VS Dyslexiques


Résultats: Témoins vs Dyslexiques

Item nouveau vs Repos (8 mm)

1. TEP SPM96 données superposées sur une image RM standard centrée sur le point d’activation maximum (p<.01 corrigé pour comparaisons multiples).

2. Notez ici que sur cette analyse plus fine le vermis cérébelleux présente des différences significatives d’activation.

3. Il est frappant de constater qu’à ce très haut degré de signifiance, la seule ère de différence significative est le cortex cérébelleux ainsi que le vermis.


Convergences sur le cervelet

ThéorieNeurosciences

Théoriecognitive

Données neurosciencesImagerie cérébraleNeuroanatomie

Données comportementales EquilibreCompétencesClinique

Donnéespraticien

Données discriminantesTonicité musculaire distingue dyslexie/troublesd’apprentissage généraux


Dyslexie: une chaine causale ontogénétique

Naissance 5 ans 8 ans

Altérationcérébelleuse

Bouclecortico-

cérébelleuse

Altération motrice Écriture manuelle

Compétencearticulatoire

Consciencephonologique

Problèmes d’automatisationdes compétences

et des connaissances

Mouvements des yeux

Traductiongraphème-phonème

Module dereconnaissance

des mots

Lecture

Orthographe

Altération de l’équilibre


Réponses nouvelles à d’anciennes questions

Q1. Quelle est la cause sous-jacente?Altération cérébelleuse remontant normalement à la gestation.

Egalement peut-être dans d’autres parties de la boucle cérébelleuse/corticale.

Q2. Pourquoi cela semble-il spécifique à la lecture?La lecture et l’orthographe posent des problèmes très sérieux car elles requièrent à la fois de bonnes compétences phonologiques et une bonne automatisation – double malédiction!

Q3. Pourquoi certains enfants dyslexiques sont-ils intelligents?

Les tests de QI sont fondés sur l’apprentissage déclaratif, et les enfants dyslexiques n’ont pas de trouble de l’apprentissage déclaratif et parfois même y excellent.


Phase 3: systèmes neuraux

Taxonomie des systèmes de la mémoire à long terme ainsi que des structures cérébrales spécifiques impliquées dans chaque système

Squire L, Zola S PNAS 1996;93:13515-13522

©1996 by The National Academy of Sciences of the USA

Mémoire à long-terme

Non-déclarative(implicite)

Procédurale(compétences&habitudes)

AmorçageConditionnementsimple

classique

Apprentissage non-associatif

Réactionsémotionnelles

Musculaturestriée

Déclarative(explicit)

Faits Evénements

Lobe temporal médianDiencephale

StriatumNeocortexAmygdale Cervelet VoieréflexeCervelet


Apprentissage procédural et cerveau(Doyon & Benali, 2005)

1. Etape immédiate nombreuses régions du cerveau2. Pratique cervelet, striatum, cortex moteur,

cortex pariétal3. Consolidation se répartit en 2 voies, striatale et

(dans la nuit) cérébelleuse. Cortex pariétal et moteur

4. Automaticité les voies striatale et cérébelleuse (semaines) divergent davantage. Toutes deux impliquent cortex pariétal et moteur

• Circuit cortico-cérébelleux Adaptation motrice• Circuit cortico-striatal Apprentissage moteur


Langage et systèmes de Mémoire Procédurale/Mémoire Déclarative (Ullman, 2004)1.« Le modèle déclaratif/procédural (DP) affirme que le

lexique mental des connaissances mémorisées de mots spécifiques dépend des substrats des lobes temporaux de la mémoire déclarative, qui sous-tend le stockage et la mobilisation des connaissances des faits et des événements.

2.La grammaire mentale, qui favorise la combinaison régulée en représentations complexes des items lexicaux, dépend d’un système neural distinct. Ce système, qui est composé d’un réseau de structures frontales spécifiques, de ganglions de la base et de structures pariétales et cérébelleuses, sous-tend la mémoire procédurale qui régit l’apprentissage et l’exécution des compétences motrices et cognitives, en particulier celles qui comportent des séquences.»

3.Le modèle DP avance également l’hypothèse que les 2 systèmes sont à la fois en partenariat et en compétition, de façon à optimiser le résultat final.


Systèmes de la mémoire procédurale (PM) et de la mémoire déclarative (DM) (par ex. Squire, 1989; Ullman, 2004)

DM

DMDM

DM

PMPM

PMPM

PMPM

PMPM


Niveaux d’explication: Introduction au niveau du système neural

1.Cause ou causesinconnue(s)

2. Déficit cérébelleux, possiblement autres parties, en particulier, cortex préfrontal inf.

3. système d’ apprentissage procédural

4.Difficultés cognitives• Déficit d’automaticité• Phonologie, mémoire de travail, vitesse

5.Pauvreté de l’ apprentissage procédural• Importance excessive du traitement

contrôlé• Possibilité de symptômes secondaires

Neural Systems

GeneticsGénétique

Biologique

Cognitif

comportemental

Systèmesneuraux


Apprentissage procédural spécifique Hypothèse du déficit

1. La difficulté centrale de la dyslexie concerne la composante langagière du système d’apprentissage procédural

2. Le système d’apprentissage déclaratif fonctionne aux niveaux normaux ou supérieurs

3. D’autres composantes du système d’apprentissage procédural (et d’autres systèmes neuraux) peuvent être affectés (mais pas nécessairement).


Phase 4: réunifier les troubles de

l’apprentissage!?


Réunifier les troubles de l’apprentissage!?

1. Années 70 – approches unifiéesDysfonctionnement cérébral minimal Signes développementaux légers

2. A partir des années 80 – DifférentiationChaque trouble engendre la création de sociétés, de groupes de soutien, de méthodes diagnostiques et de financement par des lobbies propres. Succès remarquable dans presque tous les domaines.

3. MaisFragmentation des savoirsSilos de Babel

4. -> Temps (consacré à la recherche) pour envisager les points communs aussi bien que les différences.


Comorbidities

Diagnosis is exclusive…Summary of comorbidity estimates1.Dyslexia <--> ADHD (20-50%)2.Dyslexia <--> Specific Language Impairment (15-

75%)3.Dyslexia <--> Dyspraxia (25-50%)4.Dyslexia <--> General Learning Problems (?)


Hypothèse du Déficit d’Apprentissage Procédural (DAP)

1. De nombreux troubles du développement sont imputables à un fonctionnement anormal du système de la mémoire procédurale

Nous le nommons système d’apprentissage procédural pour mettre en lumière son rôle tant dans la plasticité que dans la mémoire.Il y a deux systèmes d’apprentissage procédural, le système d’AP moteur et le système d’AP linguistique.

2. Pour la dyslexie, nous observons une difficulté d’apprentissage procédural spécifique, spécifique au cervelet du langage, mais impliquant d’autres composantes d’AP à un degré plus ou moins important.


Développement des troubles de l’apprentissage

App.Proc.moteur

App. Proc.Ling.

SystèmeApp.

naissance 5 ans 8 ans

Compétencemotrice

{Phonologie}

Parole

Dyslexie

Altérationling. spécifique

Dyspraxie

Trouble app. général


Conclusions théoriques


Paradoxes de la Dyslexie2. Le paradoxe de la phonologie

Pourquoi y a-t-il des déficits phonologiques?• Parce que les déficits phonologiques dérivent à la fois des

processus de l’apprentissage déclaratif et de l’apprentissage procédural

3. Le paradoxe de l’apprentissage Comment peut-il y avoir un trouble de l’apprentissage général malgré un bon QI?

• Parce qu’un bon QI dépend de la mémoire déclarative alors que la lecture dépend également de la mémoire procédurale

4. Le paradoxe des comorbidités Pourquoi y a-t-il une tendance à la co-occurrence des difficultés

d’apprentissage?• Parce qu’il y a de multiples sous-systèmes sous-jacents qui ne

correspondent pas uniquement aux symptômes primaires 5. Le paradoxe du soutien

• Parce que les éducateurs n’ont pas pris en compte les profils individuels des aptitudes et des inaptitudes d’apprentissage, les progrès à ce jour restent décevants


Le paradoxe des compétences motrices

1.Pourquoi y a-t-il des problèmes de compétences motrices?• Parce que les problèmes de compétences

motrices sont associés à la branche motrice du système d’apprentissage procédural

• Ceux-ci ne sont pas directement associés à des troubles de la lecture (parce que ces derniers sont imputables à la branche linguistique)

• Mais le cerveau n’est pas conçu pour la lecture. Il est probable que des problèmes au stade de la migration neurale aient des répercussions sur l’ensemble du cerveau, et il est donc probable (mais pas inévitable) que s’il y a un problème dans une branche, il y en aura dans une autre, ou dans plusieurs autres


Conclusions théoriques

1. Il est important d’étudier comment les troubles d’apprentissage évoluent dans le temps

2. L’analyse de l’ apprentissage sous ses différentes formes et à différentes échelles de temps peut fournir une méthode théorique et pratique

3. Il est important de ne pas sous-estimer les points communs entre les différents troubles. Ces symptômes secondaires peuvent être la clef permettant de les différencier au niveau cérébral

4. Le niveau des systèmes neuraux ouvre des perspectives de clarification prometteuses permettant une intégration nécessaire à l’avancée des travaux

Il reste donc beaucoup à faire!


Références

1. Nicolson, R.I. et Fawcett, A.J. (1990). Automaticity: a new framework for dyslexia research? Cognition, 30, 159-182.

2. Nicolson, R. I., Fawcett, A. J., & Dean, P. (2001). Developmental dyslexia: the cerebellar deficit hypothesis. Trends in Neurosciences, 24(9), 508-511.

3. Nicolson, R.I. et Fawcett, A.J. (2007). Procedural Learning Difficulties: Re-uniting the Developmental Disorders!? Trends in Neurosciences, 30(4), 135-141.

4. Nicolson, R.I. et Fawcett, A.J. (2008). Dyslexia, Learning and the Brain. MIT PressContactRod Nicolson, Dept. of Psychology, University of Sheffield,

Sheffield S10 2TP, UKEmail: [email protected] +44 114 2226546

45

Fin de la communication

5

Target Causal Analysis

‘Secondary’ symptoms may provide key indicators of the underlying cause(s).

Influenza

Cause Symptoms Treatment

Dyslexia1Poor

ReadingSymptoms

S1

Reading support1

Fever QuinineMalaria

Symptoms S2

?Cause1

?Cause2Dyslexia2 Reading support2

Paroxysms

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Langage, Développement moteur et Dyslexie Le cadre d’apprentissage procédural