Contrairement à bien des idées reçues, le Lean s’apprend par la pratique, tout comme nombre de métiers. Ma spécialité étant le Lean, les restitutions de mes lectures et formations en neurosciences et sciences cognitives ont de facto une couleur Lean. Comprendre le cerveau pour aider à apprendre est, à mon sens, essentiel si l’on veut transmettre un savoir durable et réutilisable.
Je n’ai pas la prétention d’expliquer en détail le fonctionnement du cerveau en phase d’apprentissage ; pour cela il y a une multitude de livres et de formations (quelques références en bas de page).
Cela peut sembler paradoxale, mais l’apprentissage consiste, en partie, à éliminer des synapses, voire des neurones tout entiers. »
Source : La plus belle histoire de l’intelligence, S. Dehaene, Y. Le Gun, J. Girardon, Robert Laffont, 2018
Neuromythes
Avant d’entrer dans le vif du sujet, tuons quelques neuromythes qui ont la vie dure. Je n’en cite que 3, mais il y en a bien d’autres.
Cerveau droit, cerveau gauche
Le « cerveau droit » et le « cerveau gauche » sont en réalité les composants d’un système cognitif plus vaste comprenant des structures corticales et sous-corticales, lesquelles interagissent pour produire une unité de pensée et d’action. Le cerveau est bien asymétrique dans la réalisation de certaines fonctions, mais il n’est pas pour autant latéralisé ! (source : Cortex-Mag)
Le cerveau des femmes est différent de celui des hommes
Il y a autant de cerveaux différents que d’êtres humains sur Terre, et chacun se modifie au cours des expériences et des vécus. Ce qui fait donc environ 8 milliards de cerveaux uniques ! (source : Cortex-Mag)
L’intelligence dépend de la taille du cerveau
Il ne subsiste aucun doute sur le fait que l’intelligence ne peut être définie en fonction de la taille du cerveau d’une espèce, et encore moins d’un individu. (source : Cortex-Mag)
Le cerveau d’Einstein pesait 1,23 kg alors que le poids moyen d’un cerveau humain adulte est de 1,35 kg. Surprenant, non ?
Préambule
Notre cerveau contient quatre-vingts (ou quatre-vingt-cinq, selon les auteurs) milliards de neurones et environ cent mille milliards de synapses. Un neurone possède en général dix mille synapses lui permettant de se connecter à autant de neurones. Sachant qu’une pensée met en oeuvre plusieurs milliers de neurones, je vous laisse imaginer ce que cela représente.
Depuis une trentaine d’années, les connaissances sur le cerveau ont beaucoup progressé. Grâce aux avancées de l’imagerie cérébrale et des recherches en neurosciences, nous connaissons de mieux en mieux comment le cerveau fonctionne et rend possible l’apprentissage. Plus intéressant encore, nous connaissons maintenant plusieurs facteurs qui facilitent, ou compliquent, l’apprentissage et les modifications cérébrales qui en découlent. »
Source : Activer ses neurones, Steve Masson, Odile Jacob, 2020
La curiosité détermine la profondeur de la mémoire
La curiosité est un facteur-clé dans l’apprentissage.
La curiosité est l’envie d’explorer des choses inconnues. Elle est liée à un circuit émotionnel, le circuit de la dopamine, qui nous récompense à chaque fois que nous apprenons quelque chose de nouveau. »
Source : La plus belle histoire de l’intelligence, S. Dehaene, Y. Le Gun, J. Girardon, Robert Laffont, 2018
Comme l’écrit Stanislas Dehaene [2], « la découverte d’une information inconnue porte en elle-même sa propre récompense : elle active le circuit de la dopamine. » C’est le circuit de réponse à la nourriture, à la drogue ou au sexe.
Il ajoute que « certains neurones dopaminergiques signalent la quantité d’information à venir, comme si un surcroît d’informations nouvelles apportait sa propre gratification. »
Mais « le circuit de la récompense est une source intrinsèque d’instabilité pour l’attention, et son influence est si forte qu’il peut facilement faire dévier nos actions, de cycle en cycle, loin de ce que nous avions l’intention de faire initialement. » [5]
Comme nous l’apprenons dans les formations délivrées par Brain Modus Operandi de Guillaume Attias pour comprendre et maîtriser les processus décisionnels, notre cerveau passe son temps à se demander si ce qui arrive est bon pour lui ou pas, via le système limbique, les mémoires et l’insula.
Si la réponse à cette question inconsciente est positive on rentre dans le circuit de la dopamine, neurotransmetteur de la récompense, de la satisfaction et du plaisir avec des impacts sur différents organes du corps (division parasympathique du système nerveux autonome). Il s’active dans plusieurs cas comme l’atteinte d’un objectif, la nouveauté, l’optimisation des ressources pour atteindre l’objectif…
Si la réponse est négative, notre cerveau génèrera de la noradrénaline et du cortisol déclenchant un stress dont la finalité est la fuite ou le combat. Il y a également des effets sur les organes (division sympathique du système nerveux autonome) comme l’augmentation du rythme cardiaque, dilatation des bronches, inhibition de la digestion… Il paraît donc important de créer l’environnement favorisant la curiosité plutôt que le stress.
J’ai lu et entendu plusieurs fois que pour engager des personnes dans une transformation, il est nécessaire de créer un sentiment d’urgence « à changer ». Contrairement à ce qu’on pense, nous n’avons pas peur du changement (partir en vacances est un changement). Notre cerveau déclenche de la noradrénaline et du cortisol – donc du stress – pour certains changements, car il anticipe la perte des situations qui génèrent de la satisfaction (au travers du cocktail de dopamine, ocytocine, sérotonine et endorphine).
À ce titre, Stanislas Dehaene [2] précise :
Les neurosciences de la motivation sont extrêmement claires : pour avoir envie de faire une action, il faut anticiper qu’elle conduira à une récompense, laquelle peut être directe (nourriture, sexe, confort) ou cognitive (un gain d’information). »
Source : Apprendre !, Stanislas Dehaene, Odile Jacob, 2018
La curiosité nous permet de nous engager, d’être actif. La non-motivation réduira notre attention et notre cerveau accrochera plus facilement tout ce qui peut nous distraire.
W. James, J. Piaget, D. Hebb (psychologue tous les trois) se sont intéressés aux déclencheurs de la curiosité : « Elle se déclencherait chaque fois que notre cerveau détecte un décalage entre ce que nous connaissons déjà et ce que nous pourrions savoir – une zone d’apprentissage potentiel. » [2]
Notre curiosité nous amène naturellement vers des domaines nouveaux et accessibles. Toutefois, il ne faut pas négliger qu’elle s’adapte en permanence à ce que l’on a appris. Ainsi, un sujet inconnu va potentiellement attirer notre curiosité et moins une fois qu’on l’aura défriché.
Mais la curiosité n’existe que si nous sommes capables de savoir ce que nous ne savons pas. C’est la métacognition qui nous permet d’évaluer en permanence ce que savons et ce que nous ignorons.
Gaston Bachelard écrivait dans La formation de l’esprit scientifique en 1934 [10] : « Il vient un temps où l’esprit aime mieux ce qui confirme son savoir que ce qui le contredit, où il aime mieux les réponses que les questions. »
Note : cela me renvoie directement à une des difficultés que nous rencontrons en coaching Lean : faire prendre conscience aux personnes qu’elles ont des idées fausses et qu’elles ne savent pas tout. Ou encore les écarts de connaissance entre ce que je sais et ce que je dois apprendre pour réaliser correctement le bon produit / service. La métacognition étant, je suppose, inconsciente, il est fort probable que conscientiser qu’on ne sait pas doit être difficile (en plus de l’ego qui en prend un coup).
Stanislas Dehaene [2] indique qu’une des manières de tuer cette curiosité est la punition de la curiosité, qui se manifeste « en sanctionnant chaque tentative d’exploration par une punition. » Il donne un exemple avec des enfants en milieu scolaire, mais c’est exactement la même chose au sein des entreprises. Un collaborateur propose de tester une solution ou une idée d’amélioration et se fait rabrouer par son manageur ! Il tentera peut-être une deuxième fois, mais certainement pas une troisième…
L’attention et la concentration
Avant d’évoquer la concentration, quelques mots sur l’attention. Pour Guillaume Attias, « L’attention est le processus qui est au cœur de la création d’existence de toute chose. Sans attention… absolument rien n’existe ! Nous n’existons que parce que l’attention “d’un autre” s’est portée sur nous, sur notre message, sur ce que nous lui donnons à vivre, ce que nous lui donnons à percevoir pour qu’il puisse nous intégrer à son univers cognitif. Et l’empreinte mnésique définira ce temps d’existence. » [9]
Dans Le cerveau funambule [5], Jean-Philippe Lachaux écrit
Apprendre à mieux maîtriser son attention, c’est se donner la possibilité de reprendre le contrôle de sa vie pour accorder son énergie à ce qui est précieux , à chaque instant. »
Source : Le Cerveau funambule, Jean-Philippe Lachaux, Odile Jacob, 2015
Tout comme la curiosité, la concentration est essentielle dans l’apprentissage.
En situation de “double tâche”, c’est-à-dire lorsqu’on demande de réaliser plusieurs opérations cognitives sous le contrôle de l’attention, l’une des opérations au moins est ralentie ou abolie. »
Source : Apprendre !, Stanislas Dehaene, Odile Jacob, 2018
Comme l’écrit Stanislas Dehaene [2], « Apprendre requiert d’accorder la priorité à une tâche précise. » Steve Masson [1] précise que des « études montrent que contrairement à la croyance populaire, il n’est pas possible de faire du multitâche, c’est-à-dire d’accomplir en parallèle plus d’une tâche à la fois. Dès qu’on fait plus d’une chose en même temps, les performances diminuent, et c’est très probablement ce qui explique la sous-performance des étudiants utilisant leur ordinateur en classe. »
La plasticité neuronale
Dans notre mémoire collective, nous pensons presque tous que notre cerveau ne fait que perdre des neurones à partir d’une vingtaine d’année. Dans le livre Votre cerveau n’a pas fini de vous étonner [8], nous découvrons que depuis 1992 nous savons que le striatum (une zone sous-corticale) des souris contient des cellules souches de neurones. En 1998, c’est dans l’hippocampe des singes adultes que l’on découvre que de nouveaux neurones sont engendrés. Toujours en 1998, ce même phénomène est mis en évidence dans le cerveau humain.
En schématisant à l’extrême, les auteurs indiquent :
On a aujourd’hui la preuve que quasiment n’importe quelle zone du cerveau est modelable, au prix d’efforts puissants mais accessibles, et que les zones corticales « spécialisées » dans telle ou telle fonction sensorielle (toucher, vision, audition…) ou motrice (commandant nos centaines de muscles…) peuvent se remplacer les unes les autres. Une plasticité vertigineuse. »
Source : Votre cerveau n’a pas fini de vous étonner, P. Van Eersel, J-M Oughourlian, B Cyrulnik, P. Bustany, C. André, T. Janssen, Albin Michel, 2012
Ils insistent sur l’importance de notre goût pour le nouveau et notre capacité à l’empathie pour développer cette élasticité.
L’apprentissage
Selon les auteurs de la 2e édition du livre Cours de neurosciences [6], « l’apprentissage est la fonction qui permet l’acquisition d’informations, de connaissances, de savoirs et de savoir-faire dont la finalité est l’adaptation au milieu. »
Pour Stanilas Dehaene [2], apprendre, « c’est saisir par la pensée : emporter en soi une parcelle de réalité, un modèle de la structure du monde. » Il cite également Demis Hassabis (fondateur de la société DeepMind) : « apprendre consiste à transformer les informations qui nous parviennent en un jeu de connaissances utiles et exploitables. »
Pour les auteurs de La plus belle histoire de l’intelligence [3], si l’on regarde « au niveau microscopique, apprendre consiste à augmenter ou à diminuer la force des interactions entre les neurones dans le cerveau. Apprendre, cela consiste, en quelques sortes, à créer des liens entre les informations. »
Steve Masson [1] indique que le cerveau doit changer ses connexions cérébrales pour apprendre en activant les neurones liés à l’apprentissage ciblé. Selon le modèle de Hebb, les neurones qui s’activent ensemble se connectent ensemble pour renforcer leur connexion. C’est ce renforcement qui augmente la probabilité que ces neurones s’activent de nouveau ensemble.
Il ajoute que puisque nous apprenons toujours dans un certain contexte (un environnement spécifique : dans une classe ayant une certaine odeur, assis sur une chaîne, avec une certaine émotion…), « les neurones “de contexte” auront tendance à se connecter aux neurones de l’apprentissage à réaliser. » Ce fonctionnement peut rendre plus difficile la réactivation des connaissances dans un autre contexte.
Les 7 principes de l’apprentissage
Steve Masson [1] propose 7 principes pour mieux apprendre et enseigner :
Je ne vais pas détailler ces 7 principes ; je vous laisse lire l’excellent livre de Steve Masson [1] dans lequel vous découvrirez pour chacun des principes les raisons et les stratégies pour les mettre en oeuvre.
Le schéma ci-après montre les interactions entre le cerveau et les 7 principes. C’est la compréhension des mécanismes du cerveau et de leurs sollicitations par les 7 principes qui vous permettront de mieux apprendre, de conserver la connaissance plus longtemps et de mieux la restituer. Vous pourrez également aider les personnes à mieux apprendre.
Activer ses neurones
Activer son cerveau, c’est bien. L’activer correctement c’est mieux ! Il est nécessaire de réduire les sources de distraction, mais également de ne pas activer les idées ou des stratégies « pouvant mener à l’activation de neurones [de contexte] qui n’ont rien à voir avec l’apprentissage visé. »
Nombre d’auteurs préconisent d’être actif pendant les phases l’apprentissage. Bien que certaines phases passives soient nécessaires (théorie…), il convient de maîtriser notre attention pendant celles-ci. Nous pouvons prendre l’exemple de la lecture passive : combien de fois vous est-il arrivé de devoir relire un passage d’un livre, car vous n’étiez pas concentré ? Pour le dire autrement, parce que vous pensiez à autre chose ?
À plusieurs reprises
Activer les mêmes groupes de neurones de manière répétée renforce les connexions neuronales. L’effet secondaire de ce renforcement est la diminution de l’activité du cortex préfrontal et donc de la surcharge mentale. Il contribue également à la diminution de l’oubli.
Il est important de comprendre que l’activité du cortex préfrontal diminue (moins de charge mentale) suite à l’activation répétée des neurones pendant l’apprentissage. Il y a une forme de transfert vers des régions plus postérieures. Pour exemple, « l’activité du cortex préfrontal lors de la lecture diminue entre 7 et 18 ans » pendant que « le cortex occipito-temporal augmente son activité » dans la même période.
Note : cela nous renvoie à la répétition des gestes (kata) que l’on peut voir chez Toyota. Une fois le geste maîtrisé (transféré du cortex préfrontal aux zones plus postérieures), il pourra être réalisé sans surcharge mentale.
Rappelez-vous votre passage à l’auto-école : au début, vous décomposiez tous les gestes d’embrayage, débrayage dans votre tête pour un résultat pas toujours satisfaisant. Plusieurs mois, voire années après, vous n’y pensiez même plus.
Les auteurs du livre Les nouveaux chemins de la mémoire [7] nous apprennent que « selon la conception des niveaux de traitement proposée par Fergus Craik et Robert Lockhart en 1972, la persistance de la trace mnésique est fonction de la profondeur de traitement, les niveaux de traitement profond étant associés à des traces mnésiques plus élaborées et plus résistantes dans le temps. »
Ils abondent dans le sens de la répétition qui est « importante pour soutenir la formation de nouvelles connaissances : répétition en mémoire de travail, mais aussi répétition des épisodes d’apprentissage eux-mêmes. »
La consolidation et l’automatisation des apprentissages qu’apporte l’activation répétée jouent un rôle déterminant dans la capacité d’accomplir des tâches complexes. »
Source : Activer ses neurones pour mieux apprendre et enseigner, Steve Masson, Odile Jacob, 2020
Il ne faut cependant pas se tromper sur la fréquence de la répétition : « Le cerveau se désactive généralement lorsque les activations sont trop rapprochées pendant trop longtemps : c’est ce qu’on appelle la repetition suppression, c’est-à-dire la réduction progressive de l’activité cérébrale d’un groupe de neurones impliqué dans une tâche à cause de l’activation répétée du même groupe de neurones. »
En récupérant en mémoire
On peut lire dans Les nouveaux chemins de la mémoire [7] que « la réactivation régulière des connaissances améliore leur maintien à long terme, et c’est dans ce cadre que l’apprentissage distribué présente toute son importance. Ainsi, l’apprentissage de connaissances sur plusieurs épisodes, intercalés de périodes de repos, est plus efficace et durable que l’apprentissage massé sur une seule période. »
Plusieurs raisons selon Steve Masson [1] :
- chaque récupération en mémoire est en fait une réactivation des neurones concernés ;
- activer plus souvent des régions cérébrales dans l’apprentissage comme l’hippocampe et le cortex préfrontal ventro-latéral qui sont associées à une plus grande rétention de l’information ;
- l’entraînement à la récupération en mémoire améliore significativement l’apprentissage.
En élaborant des explications
Le questionnement est une bonne pratique de récupération en mémoire pour renforcer la connaissance dans le cerveau, comme vue au paragraphe précédent. Pour que ce soit encore plus efficace, il convient de « mettre en relation ce qui est récupéré avec d’autres connaissances » pour « stimuler l’élaboration d’explications » mettant en lien plusieurs connaissances.
L’usage de questions du type Pourquoi ceci est vrai et pas cela ? ou Comment ceci se produit ? facilitent l’élaboration d’explications établissant des liens entre des connaissances.
L’auto-explication (à voix haute ou dans sa tête) pendant les phases d’apprentissage est également une bonne stratégie de renforcement de la connaissance, car elle contribue à renforcer les connexions neuronales. Cependant, elle nécessite déjà un bon niveau de connaissances autres que celle en cours d’apprentissage pour construire les liens entre elles.
Pour éviter de construire une explication erronée – et donc éviter de créer une empreinte mnésique renforçant une croyance erronée – parce qu’on n’a pas la bonne connaissance préalable, il est important de partager celle-ci avec une personne qui pourra en évaluer l’exactitude. Si l’explication est fausse, elle est corrigée très rapidement par cette personne.
De façon espacée
Pour faire simple, il est préférable d’espacer l’activation des neurones pour maintenir l’activité cérébrale tout au long des périodes d’apprentissage. Cela permet également de profiter du sommeil, qui fait son travail de réactivation neuronale spontanée.
Un paragraphe de Stanislas Dehaene [2] sur la mémoire m’a interpelé :
Nous nous trompons tous sur le rôle de la mémoire : c’est un système tourné vers le futur et non vers le passé. Le rôle de la mémoire n’est pas de regarder en arrière, mais au contraire d’envoyer une information dans l’avenir, parce que nous estimons qu’elle nous y sera utile. »
Source : Apprendre !, Stanislas Dehaene, Odile Jacob, 2018
Avec ce rôle de la mémoire en tête, nous comprenons mieux les travaux de Hal Pashler [2] qui « montrent que l’intervalle optimal » entre 2 réactivations « dépend de la durée de rétention en mémoire que l’on souhaite obtenir. »
Une réactivation quotidienne permet de se souvenir d’une information pendant quelques jours / semaines. Pour conserver une information plusieurs mois ou plusieurs années, il est nécessaire d’allonger l’intervalle de réactivation en proportion. Pour garder l’information le plus longtemps possible, on augmentera progressivement l’intervalle en passant de tous les jours, à une semaine, un mois, un an.
Le dessin ci-après [1] donne une image de l’activité cérébrale lorsque les périodes d’apprentissage sont regroupées ou espacées.
Nous avons évoqué le sommeil au début de ce paragraphe. Pendant notre sommeil, notre cerveau rejoue ce que nous avons vécu pendant notre période d’éveil, que ce soit une journée de travail, une partie de carte ou nos apprentissages. En rejouant ce que nous avons appris, notre cerveau réactive inconsciemment nos neurones liés aux apprentissages. Le modèle de Hebb (les neurones qui s’activent ensemble se connectent ensemble) est valable que l’on soit endormi ou non. C’est une réactivation gratuite et sans effort (en tout cas visible).
Maximiser la rétroaction
Steve Masson [1] nous dit que « le retour d’information survenant à la suite d’une action est non seulement utile pour aider le cerveau à changer ses connexions neuronales, mais aussi pour assurer que ces changements sont pertinents et utiles. »
On trouve la même information dans Les nouveaux chemins de la mémoire [7] : « Certains travaux menés chez l’adulte montrent qu’un feedback réalisé sur une évaluation est mieux retenu que des préconisations fournies pour améliorer ses performances à venir. Aussi, faire le point régulièrement sur ce que l’on sait et ce qu’il reste à apprendre permet d’ajuster ses stratégies de mémorisation et juger plus précisément nos performances de rappel. »
On notera que la dopamine (circuit de la récompense) entre dans le mécanisme de rétroaction (feedback en anglais) : « La rétroaction peut stimuler l’activation des mécanismes cérébraux de renforcement et augmenter la quantité de dopamine dans le cerveau, ce qui peut contribuer au renforcement des connexions neuronales efficaces et utiles. »
En cas d’erreur, la rétroaction négative permet au cerveau de sortir de son mode intuitif, spontané et automatique (le système 1 de Daniel Kahneman [11]). C’est parfois difficile à accepter, c’est plus coûteux en énergie, mais tellement bénéfique pour ajuster ses connexions neuronales pour éviter les erreurs.
Note : dans certaines entreprises on trouve une culture du feedback essentiellement positive. Cela me perturbe, car c’est laisser croire aux personnes qu’elles n’ont rien à changer, qu’elles n’ont rien à apprendre… Ce n’est pas les aider à grandir et on pourrait croire qu’on vit dans un monde de bisounours. Pour ma part, je travaille beaucoup plus sur les principes de Toyota Kata pour mes feedbacks (lire The Toyota Kata Practice Guide de Mike Rother).
Cultiver un état d’esprit dynamique
« Apprendre, c’est changer », pour reprendre la phrase de Steve Masson [1]. Gaston Bachelard avait-il déjà cette idée quand il écrivait en 1934 [10] « Il s’agit, non pas d’acquérir une culture expérimentale, mais bien de changer de culture expérimentale, de renverser les obstacles déjà amoncelés par la vie quotidienne » ?
Pour changer, encore faut-il croire en notre capacité à améliorer nos compétences. Un état d’esprit dynamique stimule la motivation et favorise l’apprentissage. En effet, si nous n’avons pas cette motivation, faire des efforts pour apprendre et recevoir des rétroactions négatives suite à nos erreurs n’ont aucun intérêt.
Des études [1] montrent que selon notre état d’esprit (dynamique ou non) la valeur accordée à l’erreur (activation cérébrale) est différente. Avec un état d’esprit dynamique, les erreurs commises « sont perçues comme une indication qu’il est nécessaire de se concentrer davantage et qu’il reste du travail à accomplir pour se perfectionner et s’améliorer. » Avec un esprit fixe, les erreurs sont plutôt perçues « comme une confirmation de son incapacité à accomplir une tâche. »
Mon changement
Je profite au quotidien de ces nouvelles connaissances pour changer à la fois ma façon d’apprendre et ma manière de transmettre mes connaissances. Par exemple, l’usage de questionnaires ludiques changent profondément l’implication des apprenants et facilite la réactivation neuronales et les rétroactions (positives et négatives).
Si j’ai réussi à toucher votre curiosité et votre envie de comprendre le cerveau pour aider à apprendre, alors je vous invite à lire les livres cités en référence (ou d’autres).
Livres / articles cités :
- Activer ses neurones pour mieux apprendre et enseigner, Steve Masson, Odile Jacob, 2020
- Apprendre !, Stanislas Dehaene, Odile Jacob, 2018
- La plus belle histoire de l’intelligence, S. Dehaene, Y. Le Gun, J. Girardon, Robert Laffont, 2018
- Brain Modus Operandi, Guillaume Attias
- Le Cerveau funambule, Jean-Philippe Lachaux, Odile Jacob, 2015
- Cours de neurosciences Licence 3, Master, Santé, D. Richard, Y. Gionni, M. Gauthier, JF. Camps, D. Eugène, Dunod, 2021
- Les nouveaux chemins de la mémoire, B. Desgranges, F. Eustache, E. Tulving, Humensis, 2020
- Votre cerveau n’a pas fini de vous étonner, P. Van Eersel, J-M Oughourlian, B Cyrulnik, P. Bustany, C. André, T. Janssen, Albin Michel, 2012
- L’attention, Guillaume Attias, BMO, 2022
- La formation de l’esprit scientifique, Gaston Bachelard, 1934
- Système 1 / Système 2 Les deux vitesses de la pensée, Daniel Kahneman, Flammarion, 2012
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