Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Neurosciences – Éducation“

Ce travail a exploré les possibilités de développement d'un outil éducatif basé sur les neurosciences de l'éducation pour aider les élèves du GYB à comprendre et surmonter leurs difficultés d'apprentissage. En se basant sur le modèle PRESENCE et en examinant les domaines clés tels que le stress, la motivation, l'attention, la mémoire et les croyances, l'objectif était de développer un outil efficace et adapté aux besoins spécifiques des élèves. Bien que l'outil MC'GYB soit encore conceptuel, son développement potentiel offre des perspectives importantes pour une éducation plus personnalisée. Cette initiative s'inscrit dans une démarche de recherche continue visant à améliorer la compréhension du fonctionnement cérébral des adolescents et à soutenir leur réussite scolaire. L'avenir du projet repose sur son développement concret, en collaboration avec les étudiants du GYB, et sur son évaluation ultérieure pour déterminer son efficacité réelle et effectuer des ajustements en fonction des besoins des élèves. Ce travail souligne l'importance croissante de l'intégration des neurosciences de l'éducation dans la conception d'outils éducatifs adaptés aux défis spécifiques rencontrés par les élèves adolescents.

Les connaissances neuroscientifiques fournissent aujourd’hui suffisamment d'informations sur les mécanismes de l'apprentissage pour modifier les pratiques d'enseignement et de formation. La présente recherche est motivée par la nécessité de vérifier si les enseignants universitaires marocains sont informés de l’apport des neurosciences et s’ils exploitent les connaissances neuroscientifiques dans leurs pratiques pédagogiques pour favoriser les apprentissages, sachant qu’une meilleure compréhension des mécanismes cérébraux d’apprentissage pourrait faciliter la mise en application des connaissances issues de la recherche et ainsi favoriser la réussite scolaire des étudiants.. Une recherche qualitative a été menée dans ce sens. Des entretiens semi-directifs ont été réalisés auprès des enseignants-chercheurs de l’Université Cadi Ayyad. Les résultats obtenus montrent que les neurosciences restent encore boudées dans le contexte universitaire marocain.

Des concepts et méthodes sont parfois empruntés à d’autres disciplines et utilisés pour élucider certaines problématiques éducatives. Dans le cas de la « neuroéducation », cette dernière semble prétendre au statut de « science mère » dont le but est de fonder une grande part des champs de l’éducation. Tout en étant centré sur la « neurodidactique de mathématiques », cet article analysera certaines thèses explicites ou implicites formulées par la neuroéducation, afin de rendre explicite le fondement théorique qui les soutient et de délimiter la portée de certains résultats en termes d’application à l’enseignement de savoirs scolaires, en particulier les savoirs mathématiques.

The Neurodidactics of Writing, can it Solve Writing Problems for Novice Learners? ABSTRACT: In the Algerian educational context, the learner is supposed to acquire, at the end of the primary cycle, a skill that will enable him to produce written statements of twenty to thirty words, in which speech acts are carried out. It turns out that achieving this objective remains a difficult task for both the teacher and the learner. For an attempt to participate in the optimization of the learning process, we share a contribution that proposes to show the interest of the interactions that can take place between neurosciences and the didactics of written production. We assume that the rise of technology could help research in education to clarify certain pedagogical tracks. This article is in line with work on educational neuroscience. In the latter, it has been shown that it is rather more practical to start with work on the development of scriptural skills. To do this, suggestions have been made. In conclusion, it is recommended to make changes to the number of hours dedicated to learning this foreign language but also to the content of the subject's program itself, so as to allow the learner to gradually acquire knowledge, know-how and allow him to correct his representations so that he can develop his writing skills. RÉSUMÉ : En contexte éducatif algérien, l’apprenant est censé acquérir, au terme du cycle primaire, une compétence qui va lui permettre de produire des énoncés écrits de vingt à trente mots, dans lesquels se réalisent des actes de parole. Il s’avère qu’arriver à atteindre cet objectif, demeure une tâche ardue aussi bien pour l’enseignant que pour l’apprenant. Pour une tentative de participer à l’optimisation du processus de l’apprentissage, nous partageons une contribution qui se propose de montrer l’intérêt des interactions qui puissent avoir lieu entre les neurosciences et la didactique de la production écrite. Nous supposons que l’essor de la technologie pourrait aider la recherche en éducation à expliciter certaines pistes pédagogiques. Cet article se situe sur la lignée des travaux sur les neurosciences éducatives. Dans ce dernier, il a été montré qu’il est plutôt plus pratique de commencer par un travail sur le développement des compétences scripturales. Pour ce faire, des suggestions ont été présentées. En conclusion, il est recommandé d’apporter des changements au volume horaire dédié à l’apprentissage de cette langue étrangère mais aussi au contenu du programme même de la matière, de manière à permettre à l’apprenant d’acquérir graduellement des savoirs, des savoir-faire et lui permettre de corriger ses représentations pour qu’il puisse développer ses compétences scripturales.

Les évaluations internationales sur le niveau des élèves mettent régulièrement en avant les piètres performances des élèves français au regard des moyens investis, avec pour conséquence, entre autres, le lancement de réformes du système éducatif national. Et à chaque nouvelle réforme, les débats relatifs aux méthodes pédagogiques appliquées par les enseignants refont surface. Si les choses ont sans aucun doute progressé, il reste encore beaucoup à faire, d’une part pour garantir un bon niveau de connaissance aux élèves et leur permettre de s’épanouir davantage ; d’autre part pour lutter contre le poids des inégalités sociales en matière d’apprentissage. Or, comme le montre cet article, les progrès des recherches en neurosciences pourraient contribuer à améliorer le fonctionnement du système éducatif pour peu que l’on puisse y sensibiliser à la fois élèves et enseignants. Grégoire Borst rappelle les différents processus qui concourent aux inégalités éducatives, en lien notamment avec le milieu d’origine, l’environnement social, et leurs conséquences sur les conditions d’apprentissage et le développement du cerveau des enfants. Partant de là et s’appuyant sur les études de terrain menées par son laboratoire de recherche, il pointe les différentes fonctions qui, dans le cerveau, participent aux apprentissages fondamentaux chez les enfants, et souligne un certain nombre de biais, d’automatismes qui altèrent leur bon fonctionnement mais pourraient être très facilement corrigés grâce à la malléabilité du cerveau. Pour ce faire, il faudrait pouvoir sensibiliser les élèves, les familles, les équipes pédagogiques, à ces connaissances sur le cerveau et à la manière dont il fonctionne. Mieux informés et ayant conscience des possibilités offertes, ils pourraient alors adopter des stratégies plus efficaces en matière d’apprentissage, permettant de réduire les inégalités scolaires induites par l’environnement socio-économique, de surmonter leurs difficultés et de développer les talents. S.D.

La motivation est un facteur clé largement reconnu pour assurer l’engagement et la persévérance dans l’action. C’est également le cas dans le domaine des apprentissages scolaires. De nombreux modèles théoriques de la motivation, souvent complémentaires, sont disponibles dans la littérature. Cependant, les articles qui envisagent le processus motivationnel sous l’angle de la neuroéducation sont encore peu nombreux. C’est l’objectif de cet article, dans lequel la motivation à apprendre est présentée comme le résultat d’un calcul de probabilité de type couts – bénéfices. Le focus est placé sur les élèves du secondaire, avec une attention particulière aux spécificités de leur développement cérébral d’adolescents. Des pistes d’intervention sont avancées, en vue de créer des conditions propices à la motivation d’apprendre, soit en réduisant la perception des coûts de l’engagement dans l’apprentissage, soit en augmentant la perception de ses bénéfices. Mots clés : Motivation, cerveau, éducation, neuroéducation, adolescence, école, scolaire Abstract Motivation is a widely recognized key factor in ensuring commitment and perseverance in action. This is also the case in the field of school learning. Many theoretical models of motivation, often complementary, are available in the literature. Yet, articles that consider the motivational process from the neuroeducation perspective are still few. That is the purpose of this paper, in which motivation to learn is considered as the result of a cost-benefit probability calculation. The focus is on secundary level students, with particular attention to the specificities of their brain development as teenagers. Suggestions for interventions are proposed, in order to promote favourable conditions to support motivation to learn, either by reducing the perceived costs of engaging in learning, or by increasing the perception of its benefits. Keywords : Motivation, brain, education, adolescence, adolescents, school, neuroeducation

La pratique éducative et formative ne peut plus ignorer les recherches et acquis des neurosciences aujourd'hui. De nouvelles méthodes, en cours de développement, permettent d'explorer les différences interindividuelles dans l'anatomie du cerveau et dans ses modalités de fonctionnement. La naturalisation de l'esprit se poursuit, son fonctionnement devient le produit d'une activité qui s'enregistre et se voit. La psychobiologie des apprentissages et de la mémoire apporte déjà, des réponses aux nombreuses questions relatives à la cognition humaine. Dans le futur, la nouveauté des résultats qu'apporteront les techniques de neuro-imagerie sera directement conditionnée par la qualité des paradigmes cognitifs qui seront mis en oeuvre pour sonder l'esprit. Ces résultats influenceront, très certainement, la conduite des actes éducatifs et de formation.

Introduction : La lombalgie persistante est une affection multifactorielle qui représente un problème majeur de santé publique. Les programmes de réadaptations multidisciplinaires (PRM) représentent une option thérapeutique de 3e intention. Plusieurs courants éducatifs existent pour la composante éducative de ces programmes, dont l’éducation à la physiologie rachidienne et l’ergonomie (EPRE), et plus récemment l’éducation aux neurosciences de la douleur (END). Bien que certaines études suggèrent une supériorité clinique de l’END, elles comportent des biais importants et aucune n’a été réalisée au sein d’un court programme de réadaptation multidisciplinaire. De plus, les approches quantitatives ne saisissent que partiellement les facteurs psychosociaux visés par ces interventions éducatives et n'expliquent pas toujours les résultats observés. Enfin, le concept d'END reste flou et nécessite d’être clarifié.Méthode: L’étude n°1 est une revue exploratoire visant à clarifier le concept d'END et à en identifier les caractéristiques clés. Les études n°2 et n°5, respectivement des ECR et un suivi d’ECR, comparent l’efficacité de l’END à l’EPRE dans un court PRM chez des patients souffrant de lombalgie persistante invalidante, à trois mois (étude n°2) et à un an (étude n°5). Les études n°3 et n°4 sont qualitatives et visent à explorer les changements dans la compréhension et les stratégies d’adaptation des participants issus des deux groupes. Résultats: Étude n°1: L’END réfère principalement à une approche éducative, mais elle fait parfois référence à son modèle théorique et à une approche globale du soin. Elle est caractérisée par son intention d’aider le patient à changer la conception de sa douleur à l’aide de stratégies de changement conceptuel issues des sciences de la douleur. Étude n°2: Aucun effet significatif n’a été observé entre les groupes en matière d’amélioration de l’invalidité et des critères secondaires à 3 mois. Étude n°3: Un changement de conceptuel significatif est associé à des modifications importantes de stratégies de coping, mais seule la moitié des participants ont observé ce changement. Étude n°4: Les changements de stratégies de coping sont associés à des changements de vision du pronostic et de la prise en charge, mais pas du diagnostic. La majorité des participants ont connu ces changements et ont apprécié les ateliers « gestes et postures » visant à adapter le quotidien. Étude n°5: L’END est plus efficace que l’EPRE pour réduire les scores de kinésiophobie au suivi à 1 an, mais pas les autres critères d’évaluation. Discussion: Il ne semble pas y avoir d’intérêt à remplacer systématiquement l’END à l’EPRE pour réduire l’invalidité au sein d’un court PRM. Des recherches supplémentaires sont suggérées pour identifier des sous-groupes, évaluer l’intérêt médico-économique et évaluer l’intérêt d’optimiser l’approche pédagogique
Introduction: Persistent low back pain is a multifactorial condition that represents a major public health issue. Multidisciplinary rehabilitation programs (MRP) are considered a third-line therapeutic option. Several educational approaches exist for the educational component of these programs, including spinal physiology and ergonomics education (SPEE), and more recently, pain neuroscience education (PNE). Although some studies suggest clinical superiority of PNE, they remain limited, have significant biases, and none have been conducted within a short multidisciplinary rehabilitation program. Additionally, quantitative approaches only partially capture the psychosocial factors targeted by these educational interventions and do not always explain the observed outcomes. Finally, the concept of PNE remains unclear and needs further clarification.Methods: Study No. 1 is an exploratory review aimed at clarifying the concept of PNE and identifying its key characteristics. Studies No. 2 and No. 5, which are randomized controlled trials (RCTs) and a follow-up of these RCTs, compare the effectiveness of PNE with SPEE in a short MRP for patients with disabling persistent low back pain, at 3 months (Study No. 2) and at 1 year (Study No. 5). Studies No. 3 and No. 4 are qualitative and aim to explore changes in participants' understanding of pain and their coping strategies in both groups. Results: Study No. 1: PNE primarily refers to an educational approach, but it sometimes refers to its theoretical model and a holistic care approach. It is characterized by its intent to help the patient change their pain conception using conceptual change strategies derived from pain science. Study No. 2: No significant effects were observed between the groups in terms of improvement in disability and secondary outcomes at three months. Study No. 3: A significant conceptual change is associated with substantial changes in coping strategies, but only half of the participants experienced this change. Study No. 4: Changes in coping strategies are associated with changes in the outlook on prognosis and management, but not on diagnosis. The majority of participants experienced these changes and appreciated the "movements and postures" workshops aimed at adapting daily activities. Study No. 5: PNE is more effective than SPEE in reducing kinesiophobia scores at the one-year follow-up, but not for the other evaluation criteria. Discussion: There does not appear to be any benefit in systematically replacing PNE with SPEE to reduce disability within a short rehabilitation program. Further research is suggested to identify subgroups, assess the cost-effectiveness, and evaluate strategies aimed at optimizing the educational approach

Dans le cadre de cette recherche, nous nous proposons de réfléchir sur les matériels à mettre en place en vue d’un enseignement/apprentissage centré sur l’autonomie dans un contexte FOS. Les concepts en vigueur nous semblent peu adaptés à la situation des étudiants de première année universitaire (inscrits en science et technologie).L’objectif majeur de notre réflexion est d’apporter une contribution aux grands principes de l’auto-apprentissage. Nous avons voulu dépasser le stade de la théorie et nous avons réfléchi sur la faisabilité et la pratique de certaines notions qui ont permis le lien entre l’autonomie de l’apprentissage et le FOS : la centration sur l’apprentissage, l’apport des neurosciences et le cognitivisme.Nos conclusions de recherches nous ont permis de :- revoir/reconsidérer certains concepts clés de l’autonomie et de l’auto-apprentissage à la suite de l’expérimentation menée avec nos étudiants- des propositions concrètes pour une application des principes sur lesquels nous nous sommes penché
For the sake of this research, we intend to reflect upon the materials that we can establish in order to enhance autonomy in language teaching /learning within the context of FOS (Français sur objectifs spécifiques : French specific pruposes). The existing concepts do not seem to coordinate with the first year technology and sciences students’ needs.The main objective of our research is to bring a contribution to the principle of self-directed learning. We aimed to go beyond theory and to reflect upon the feasibility and the practice of the concepts that create the bound between learners autonomy and FOS ; focus on learning, contribution of neurosciences and cognitivism.The research findings have enabled us to:- review/ reconsider some key concepts of autonomy and self-directed learning through the experiment conducted with our students.- present some practical applications of the principles that we have examined

Depuis au moins trente ans, les chercheurs étudient les conceptions erronées des élèves. Ces recherches ont montré que souvent ces derniers répondent de façon inappropriée à des questions portant sur différents phénomènes naturels. Ils affirment par exemple que les objets plus lourds tombent plus rapidement, qu'un seul fil électrique est suffisant pour allumer une ampoule et qu'il fait plus chaud l'été parce que le Soleil est plus près de la Terre. Si ces conceptions erronées n'étaient pas difficiles à changer, elles ne constitueraient pas un problème. Cependant, l'une des conclusions les plus solides de ce courant de recherche est que les conceptions sont difficiles à changer, ce qui pose tout un problème à l'enseignant en sciences dont un des buts est, précisément, de faire évoluer les conceptions de ses élèves. Ce problème de la persistance des conceptions inappropriées a mené au développement d'un champ de recherche qu'on appelle le changement conceptuel. Selon ce champ, certains concepts scientifiques seraient difficiles à acquérir pour les élèves, non pas parce qu'ils sont intrinsèquement abstraits ou complexes, ni même parce qu'ils nécessitent la maîtrise d'outils mathématiques sophistiqués, mais parce qu'ils nécessitent un changement conceptuel. Aujourd'hui, même près de 30 ans après la publication du modèle du changement conceptuel de Posner, Strike, Hewson et Gertzog (1982), modèle qui a jeté les bases à ce domaine de recherche, les processus en jeu dans le changement conceptuel demeurent mal connus. Plusieurs modèles d'apprentissage des sciences basés sur l'idée de la nécessité d'un changement conceptuel ont vu le jour, mais aucun n'a su faire l'objet d'un consensus. Ainsi, en 2011, il n'existe pas moins d'une dizaine de modèles différents du changement conceptuel. Dans certains cas, ces modèles se ressemblent ou se complètent, mais souvent, ils diffèrent et même s'opposent. Ce manque de connaissance sur la nature du changement conceptuel invite à davantage de recherches et, idéalement, des recherches utilisant de nouveaux outils. La présente recherche utilise l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle dans le but d'obtenir de nouvelles connaissances sur les mécanismes cérébraux liés aux processus de changement conceptuel. Puisqu'il s'agit d'une des conceptions les plus fréquentes, cette recherche se concentre sur une conception répandue et difficile à changer selon laquelle un seul fil est suffisant pour allumer une ampoule. Pour étudier les mécanismes cérébraux liés au changement conceptuel en électricité, des experts (étudiants du baccalauréat en physique) et des novices en sciences (étudiants d'un baccalauréat en sciences humaines) ont répondu à des questions liées à des circuits électriques simples à l'intérieur d'un appareil d'IRMf. Les données permettent d'identifier quelles sont les régions cérébrales plus activées lors de la réalisation de cette tâche chez les experts et chez les novices. Comme les experts sont familiers avec ce type de questions portant sur l'électricité, on pourrait s'attendre à ce que la tâche cognitive demandée ne soit pas exigeante et ne mobilise pas de façon importante leur cerveau. On pourrait également s'attendre à ce que la tâche soit plus difficile pour les novices et mobilise davantage certaines régions cérébrales. Pourtant, les résultats obtenus ne s'accordent pas avec cette hypothèse. Lorsqu'on leur présente des circuits électriques où une ampoule liée à une pile par un seul fil s'allume, les experts en sciences activent significativement plus que les novices différentes régions de leur cerveau, dont notamment le cortex préfrontal et le cortex cingulaire antérieur. Puisque ces régions sont reconnues pour jouer un rôle dans l'inhibition, ces résultats suggèrent que cette dernière joue un rôle dans l'expertise scientifique en électricité. Si tel est le cas, il se pourrait donc que les experts en sciences n'aient pas effacé de leur cerveau les conceptions inappropriées qu'ils possédaient peut-être avant leur formation scientifique, mais aient plutôt réussi à développer leur capacité d'inhiber (c'est-à-dire contrôler ou désactiver) ces conceptions pour arriver à répondre de manière scientifiquement correcte aux questions posées. Le concept d'inhibition est actuellement peu utilisé dans les recherches en didactique des sciences et en éducation en général. Pourtant, ce concept pourrait éventuellement avoir des répercussions importantes sur l'apprentissage et l'enseignement des sciences. Par exemple, plusieurs modèles du changement conceptuel conçoivent ce dernier comme étant un processus par lequel les conceptions antérieures, ou les structures conceptuelles et épistémologiques qui les supportent, sont remplacées par de nouvelles. Nos résultats sont incompatibles avec ces modèles puisqu'il semble que le cerveau des experts conserve toujours (même après une formation scientifique poussée) la trace de ses conceptions antérieures puisqu'il doit encore les inhiber. Par contre, les résultats obtenus sont compatibles avec les modèles de changement conceptuel postulant qu'il existe une coexistence entre connaissances scientifiques et connaissances communes. Les résultats sont également compatibles avec les modèles stipulant que les conceptions scientifiques sont développées à partir de l'intégration et de la complexification d'éléments cognitifs élémentaires provenant des conceptions antérieures qui resteraient inchangées au cours du changement conceptuel. Ces conclusions ouvrent la porte à de nouvelles études visant à mieux comprendre de quelle façon l'inhibition peut être développée pour favoriser le changement conceptuel. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : changement conceptuel, cerveau, inhibition, expertise scientifique, neuroéducation

A growing body of research suggests that Virtual Reality (VR) is a valuable tool for education, as it enables the creation of realistic, highly-immersive and interactive learning environments, which can arouse more intense emotional responses. Similarly, advancements in neuroimaging favored the emergence of portable Brain-Computer Interfaces (BCI), enabling educational researchers to gain unique insights concerning brain activity in real time within authentic settings, such as monitoring the attention levels of students doing a classroom assessment. Several studies demonstrate that learning involves attention and emotion, however, there is scarce empirical evidence on the subjective evaluation of emotions using immersive VR, and on how to measure attention using objective methods based on BCI. This thesis aims to contribute to fill these gaps through the use of models for evaluating emotional responses in VR, and contributes to the development of educational neurosciences by monitoring student's attention through neurophysiological data in VR environments, as part of an educational video game. This thesis also proposes a novel method to assess attention levels using BCI data. The results suggest that the use of the proposed method to calculate the attention is promising. The results also show the advantages of integration of VR with BCI, as well as usability issues that need to be addressed. Future work should also consider the use of techniques that allow automatic detection of attentional patterns.
De plus en plus de recherches montrent que la Réalité Virtuelle (RV) est un outil précieux pour l'éducation, car elle permet la création d'environnements d'apprentissage réalistes avec un haut degré d'immersion et d'interaction, ce qui peut générer des réactions émotionnelles plus fortes. De même, les progrès dans le domaine de la neuro-imagerie ont rendu possible l'apparition d'Interfaces Cerveau-Ordinateur portables (BCI en anglais) permettant aux chercheurs en éducation de mieux comprendre l'activité du cerveau dans des contextes authentiques en temps réel, tels que l'étude de l’attention d'un groupe d'étudiants pendant un examen en salle de classe. Plusieurs études montrent que tout apprentissage implique l'émotion et l'attention, cependant, il y'a peu de preuves empiriques sur l'évaluation subjective des émotions en utilisant la RV immersive, et sur comment mesurer l'attention en utilisant des méthodes objectives avec la BCI. Cette thèse vise à aider à combler ces lacunes grâce à l'utilisation de modèles pour l'évaluation des réponses émotionnelles dans la RV; et contribue au développement de la neuro-éducation en monitorant l'attention de l'élève à travers des donnés neurophysiologiques dans des environnements RV immersifs, dans le cadre d'un jeu vidéo éducatif. Cette thèse propose également une nouvelle méthode d'évaluation des niveaux d'attention en utilisant des données BCI. Les résultats suggèrent que l'utilisation de la méthode proposée pour cette mesure de l'attention est prometteuse. Les résultats montrent également les avantages de l'intégration de la RV avec le BCI, ainsi que certains problèmes d’utilisabilité qui devraient être abordés. Les travaux futurs envisagent également l'utilisation de techniques permettant la détection automatique des modèles attentionnels.
Muitos trabalhos têm demostrado que a Realidade Virtual (RV) é uma ferramenta valiosa para a educação, já que possibilita a criação de ambientes de aprendizagem realistas com um elevado grau de imersão e interação, que podem gerar respostas emocionais mais intensas. Também os avanços no campo da neuroimagem tornaram possível o aparecimento de interfaces cérebro-computador (BCI inglês) portáteis, que permitem que investigadores em educação obtenham informações em tempo real sobre a atividade do cérebro em ambientes reais, tais como o estudo dos níveis de atenção de um grupo de estudantes que fazem um exame numa sala de aula. Vários estudos comprovam que toda a aprendizagem envolve a emoção e a atenção, no entanto, há pouca evidência empírica sobre a avaliação subjetiva das emoções usando a RV imersiva e como se pode medir a atenção, usando métodos diretos com BCI. Este trabalho pretende ajudar a preencher essas lacunas e contribuir para o desenvolvimento das neurociências educacionais, através da utilização de modelos para a avaliação das respostas emocionais na RV, e o monitoramento da atenção dos alunos medido através de dados neurofisiológicos em ambientes de RV, integrados num jogo didático. Esta tese também propõe um novo método para avaliar os níveis de atenção usando dados do BCI. Os resultados sugerem que a utilização do método proposto para calcular a atenção é promissor. Os resultados também mostram as vantagens da integração da RV com o BCI, bem como dos problemas de usabilidade que precisam ser trabalhados. Os trabalhos futuros também deverão considerar o uso de técnicas que permitam a deteção automática de padrões de atenção.
Cada vez más investigaciones sugieren que la Realidad Virtual (RV) es una herramienta valiosa para la educación, ya que tiene la capacidad de crear ambientes de aprendizaje realistas con un alto grado de inmersión e interacción, pudiendo generar respuestas emocionales más intensas. De igual manera, importantes adelantos en el campo de las neuroimágenes posibilitaron la aparición de Interfaces Cerebro-Computadora (BCI en inglés) portátiles, las cuales permiten a los investigadores en educación acceder a información privilegiada respecto a la actividad cerebral en ambientes auténticos en tiempo real, como el estudio de los niveles de atención de un grupo de estudiantes presentando un examen en el aula. Diversos estudios demuestran que todo aprendizaje supone atención y emoción, sin embargo, es muy escasa la evidencia empírica sobre la evaluación subjetiva de las emociones mediante VR inmersiva, y sobre cómo medir la atención por medio del uso de métodos objetivos basados en BCI. Esta tesis pretende contribuir a llenar dichos vacíos mediante el uso de modelos para el seguimiento de la atención de los estudiantes dentro de ambientes de RV, y contribuir al desarrollo de las neurociencias educativas mediante el monitoreo de la atención del estudiante a través de datos neurofisiológicos en entornos de realidad virtual, como parte de un videojuego educativo. Esta tesis propone también un nuevo método para evaluar los niveles de atención a partir de datos provenientes de BCI. Los resultados sugieren que el uso del método propuesto para el cálculo de atención es prometedor. Los resultados sugieren también potencialidades importantes resultado de la integración de la RV y BCI, así como algunos problemas de usabilidad que deberán ser abordados. Los trabajos futuros deberán considerar el uso de técnicas que permitan la detección automática de los patrones atencionales.

Le vieillissement normal est souvent associé à des changements cognitifs négatifs, notamment sur les performances cognitives. Cependant, des changements comportementaux et cérébraux positifs ont aussi été observés. Ces modifications indiquent l’existence d’une plasticité cérébrale dans le vieillissement normal. Ainsi, plusieurs facteurs ont été étudiés afin de mieux connaitre les modulateurs de cette plasticité dite positive. La plupart des études évaluant ce phénomène ont utilisé la technique d’imagerie par résonance magnétique alors que la technique des potentiels évoqués a été beaucoup moins utilisée. Cette technique est basée sur les enregistrements de l’activité électrique cérébrale très sensible aux changements anatomiques associés au vieillissement et permet donc d’observer de manière précise les variations du décours temporel des ondes éléctrophysiologiques lors du traitement des informations. Les travaux de cette thèse visent à étudier les modifications de plasticité cérébrale induites par des facteurs protecteurs/préventifs du vieillissement normal et notamment lors de la réalisation de tâches impliquant le contrôle attentionnel, grâce à l’analyse de signaux électroencéphalographiques en potentiels évoqués. Dans un premier temps, une description de l’analyse des données EEG en potentiels évoqués sera fournie, suivie d’une revue de littérature sur le contrôle attentionnel et les facteurs de plasticité dans le vieillissement normal (Chapitre 1). Cette revue de littérature mettra en avant, d’une part la diminution des capacités de contrôle de l’attention dans le vieillissement et d’autre part, les facteurs protecteurs du vieillissement ainsi que la plasticité cérébrale qui leur est associée. Ces facteurs sont connus pour avoir un effet positif sur le déficit lié à l’âge. La première étude de ce projet (Chapitre 2) vise à définir l’effet d’un facteur de réserve cognitive, le niveau d’éducation, sur les composantes des potentiels évoqués chez les personnes âgées. Cette étude mettra en avant une composante des potentiels évoqués, la P200, comme indice de plasticité lorsqu’elle est liée au niveau d’éducation. Cet effet sera observé sur deux tâches expérimentales faisant intervenir des processus de contrôle attentionnel. De plus, une différence d’épaisseur corticale sera observée : les personnes âgées ayant un plus haut niveau d’éducation ont un cortex cingulaire antérieur plus épais. La deuxième étude (Chapitre 3) cherche à déterminer, chez les personnes âgées, les modifications comportementales et en potentiels évoqués induites par trois entraînements cognitifs, entrainements visant l’amélioration de processus attentionnels différents : l’attention focalisée, l’attention divisée, ainsi que la modulation de l’attention. Au niveau comportemental, les entraînements induisent tous une amélioration des performances. Cependant, l’entraînement en modulation de l’attention est le seul à induire une amélioration du contrôle attentionnel. Les résultats éléctrophysiologiques indiquent la N200 comme composante sensible à la plasticité cérébrale à la suite d’entraînements cognitifs. L’entraînement en modulation de l’attention est le seul à induire une modification de cette composante dans toutes les conditions des tests. Les résultats de ces études suggèrent que les facteurs protecteurs du vieillissement permettent des changements positifs observés en potentiels évoqués. En effet, nous mettons en évidence des phénomènes de plasticité cérébrale des personnes âgées qui diffèrent selon leurs origines. L’impact de ces résultats ainsi que les limites et perspectives futures seront présentés en fin de thèse (Chapitre 4).
Normal aging usually has a negative connotation for cognitive functioning. However, positive changes have been reported in the literature concerning the elderly. Indeed positive plasticity associated with protective factors has been found to have an impact on cognition. This plasticity was observed using magnetic resonance imaging which gives precise information concerning the localization of cerebral activations, but event-related potentials have not been used to evaluate this plasticity. Certain factors have been found to induce positive changes in the elderly; cognitive reserve factors, such as education, have been found to protect against deleterious effects of aging. Additionally, training programs aiming to improve various cognitive processes, such as attentional control, have been described to increase performance in the elderly and to induce changes in cerebral activity. The following thesis describes two studies that use event-related potentials (ERP) in which we evaluate the impact of education and attentional control training on cerebral plasticity in normal aging. Based on a literature review, Chapter 1 will describe ERP techniques, attentional control in aging as well as the different protective factors in aging and their impact on plasticity. This literature review will also highlight the lack of studies using the ERP technique. To address this dearth, chapter 2 will present a study that uses ERP to evaluate the effect of educational level on cerebral plasticity in aging populations. This reserve factor was studied using two tasks involving attentional control while recording ERPs to define the plasticity associated with it. Results indicate that the P200 component of event-related potentials serves as an index of plasticity, when this plasticity is related to the level of education. Additionally, cortical thickness analyses show a thicker anterior cingulate cortex with higher education. Chapter 3 examines the impact of three attentional training formats: focused attention, divided attention and attentional modulation formats. These formats have been reported to improve performance in the elderly in different attentional processes. Before and after being assigned to one of the training formats, participants underwent an EEG recording while performing an attentional control task. Behaviorally, all groups improved, but only attentional modulation training induces changes in attentional control. Event-related potentials reveal the N200, as an index of plasticity associated with cognitive training. Changes in the N200 component after training were shown in all testing conditions only for the group having received attentional modulation training. Results confirm that positive plasticity exists in aging and that some ERP components can serve as indexes of plasticity. However, this index differs depending upon factors responsible for the plasticity. Chapter 4 discusses the impact and limitations of the findings, as well as future areas of research.