Study of the effects of inhibitory control training on cognitive development and school learning in children : a behavioural and MRI study
Étude des effets de l'entraînement du contrôle inhibiteur sur le développement cognitif et les apprentissages scolaires chez l'enfant : étude comportementale et en IRM
Résumé
Every day, to choose an action while adapting flexibly to our environment we have to use high-level cognitive processes called executive functions. There are three main executive functions: inhibitory control, working memory and cognitive flexibility. These executive functions are involved in all cognitive activities and social interactions. They are also a predictor of academic and professional success. These executive functions develop from childhood to adulthood in relation to the cerebral maturation of the prefrontal cortex. Given their role in cognitive development and school learning, many studies have attempted to determine (a) the extent to which training improve the executive abilities of children, adolescents, and young adults, and (b) to what extent improving executive abilities is beneficial for other cognitive abilities (far transfer). While some studies have demonstrated that working memory, inhibitory control or cognitive flexibility training produce near and far transfers, there are still a limited number of studies that investigated the behavioral effects of training inhibitory control in school-aged children and the neuroplasticity mechanisms that underlie potential improvements in inhibitory control abilities. In our study, we used an experimental method classically used in educational psychology to evaluate the effects on behavioral and on the brain structure (cortical thickness, surface area, gyrification) of a 5 weeks inhibition training on tablet. Sixty children from 9 to 10 years of age participated in a pretest (cognitive assessment-1 and MRI-1), followed by a 5-week training, 15 minutes a day, 5 days a week at home (on tablet), and to an immediate post-test (at the end of the training, Cognitive Assessment-2 and MRI-2). We compared two groups of children: a group in which inhibitory control was trained (experimental group: Stroop and stop-signal) and a group that was trained to answer vocabulary and general knowledge questions (active control group). We analyzed (1) the effects of near and far transfer induced by the cognitive training in both groups of children, (2) the receptivity to training, that is to say: the rate of progression and the influence of the motivation throughout the training on the transfer effects, and finally (3) the macroscopic changes observed at the anatomical level following these trainings.
Quotidiennement, pour choisir une action tout en s'adaptant de manière flexible à notre environnement nous devons utiliser des processus cognitifs de haut niveau appelés : les fonctions exécutives. Il existe trois fonctions exécutives principales : le contrôle inhibiteur, la mémoire de travail et la flexibilité cognitive. Ces fonctions exécutives sont impliquées dans toutes les activités cognitives et dans toutes les interactions sociales. Elles constituent également un prédicteur dans la réussite scolaire et professionnelle. Ces fonctions exécutives se développent de l'enfance jusqu'à l'âge adulte en lien avec la maturation cérébrale du cortex préfrontal. Étant donné leur rôle dans le développement cognitif et les apprentissages scolaires de nombreuses études ont tenté de déterminer (a) dans quelle mesure des entrainements permettent d'améliorer les capacités exécutives des enfants, des adolescents et des jeunes adultes et (b) dans quelle mesure améliorer les capacités exécutives à des effets bénéfiques pour d'autres capacités cognitives (transfert lointain). Si certaines études ont démontré des effets d'entrainements ciblés à la mémoire de travail, au contrôle inhibiteur ou à la flexibilité cognitive et des transferts potentiels dans des tâches non entrainées, il existe encore peu d'études sur les effets comportementaux d'un entrainement au contrôle inhibiteur chez les enfants d'âge scolaire et sur les mécanismes de neuroplasticité qui sous-tendent les améliorations potentielles des capacités d'inhibition. Dans cette thèse nous avons adopté une méthodologie expérimentale classique en psychologie des apprentissages pour évaluer les effets comportementaux et les effets sur la structure cérébrale (épaisseur corticale, surface, gyrification) d'un entrainement à l'inhibition de 5 semaines sur tablette. Soixante enfants de 9 à 10 ans ont donc participé à un prétest (Évaluation cognitive-1 et IRM-1), ont suivi un entrainement de 5 semaines, 15 minutes par jour, 5 jours par semaine à la maison (sur tablette tactile), et un posttest immédiat (à la fin de l'entrainement, Évaluation cognitive-2 et IRM-2). Nous avons comparé deux groupes d'enfants: un groupe entrainé au contrôle inhibiteur (groupe expérimental : Stroop et stop-signal) et un groupe entraîné à répondre à des questions de vocabulaire et de culture générale (groupe contrôle actif). Nous avons analysé (1) les effets de transfert proche et lointain induit par l'entrainement cognitif dans les deux groupes d'enfants, (2) la réceptivité à l'entrainement, c'est-à-dire : le taux de progression et l'influence de la motivation tout au long de l'entrainement sur les effets de transfert, et enfin (3) les changements macroscopiques observés au niveau anatomique chez les enfants suite à ces entrainements.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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