Trois études scientifiques jettent un nouvel éclairage sur les processus d'apprentissage précoce

Si vous entretenez une relation étroite avec un enfant, le vôtre ou celui d'une autre personne, vous avez peut-être créé des liens personnels avec lui, lui avez appris le nom des objets, l'avez aidé à lire et, en fin de compte, à grandir. Lorsque vous passez du temps avec un enfant, vous découvrez les histoires et les chansons qu'il aime, les animaux qu'il préfère et le type d'environnement qui l'aide à s'endormir, et ce bien avant qu'il n'ait atteint le stade de la communication verbale.

Ces sentiments sont souvent le résultat de nombreuses heures d'observation consciente et inconsciente, le genre de proximité que les parents développent et qui les aide à nourrir et à favoriser le développement et l'apprentissage de leurs enfants. Notre capacité innée à apprendre est un élément essentiel de la vie, car elle a un impact direct sur notre qualité de vie. C'est pourquoi les scientifiques ont consacré énormément de temps et d'efforts de recherche à l'approfondissement de notre compréhension des processus d'apprentissage chez l'enfant, dans l'espoir d'identifier et de résoudre les difficultés à un stade précoce et de mettre au point des solutions d'apprentissage innovantes et inclusives.

Malheureusement, l'observation manuelle est au mieux subjective, coûteuse et non systématique. En outre, les jeunes bébés et les nourrissons n'ont pas encore acquis les compétences nécessaires pour exprimer avec précision leurs pensées et leurs sentiments, ce qui complique l'étude systématique des processus d'apprentissage précoce.

C'est là que les solutions d'informatique de l'attention entrent en jeu. Cette technologie permet de mesurer avec précision les gestes - même les mouvements microscopiques des yeux et les clignements de paupières - sans envahir notre environnement naturel. Dans ce billet, nous présentons trois études distinctes sur des nourrissons qui ont utilisé l'informatique de l'attention pour jeter un nouvel éclairage sur le développement de la petite enfance.

1. Les bébés développent leur capacité à s'occuper d'autrui en fixant votre visage

Vous avez probablement remarqué que les bébés ont tendance à regarder fixement - même les étrangers. Lorsque vous êtes assis dans un bus ou que vous faites la queue, vous avez peut-être capté l'imagination d'un jeune bébé qui vous fixera pendant une durée qui peut parfois sembler inconfortable - certainement plus longue que ce qui est considéré comme approprié dans de nombreuses cultures.

Qu'est-ce qui pousse les bébés à agir de la sorte ? Essaient-ils simplement d'assimiler l'image qu'ils ont sous les yeux, ou s'agit-il d'une activité plus profonde ? La plupart des parents diront instinctivement qu'ils peuvent sentir l'intensité de l'esprit de leur enfant et le développement qui s'opère lorsqu'il regarde fixement. Des recherches récentes montrent que le regard d'un bébé ne se limite pas à déterminer si la personne qu'il regarde est heureuse ou triste.

Nous le savons parce qu'un groupe de chercheurs finlandais (Mikko J. Peltola , Santeri Yrttiaho et Jukka M. Leppänen) s'est donné pour mission de mesurer le biais d'attention des bébés pour les visages afin de déterminer s'il existe une corrélation entre ce biais et les comportements d'attention développés au cours de la petite enfance. Les chercheurs ont suivi un groupe d'enfants pendant les premières années de l'enfance, en utilisant le calcul de l'attention pour mesurer le biais d'attention aux visages chez les bébés d'environ sept mois.

Les bulles indiquent les fixations - plus la bulle est grande, plus la fixation est longue. Cette image est une version simplifiée des mouvements oculaires typiques (elle n'est pas scientifiquement exacte ni basée sur des données réelles).

Les chercheurs ont d'abord découvert que les bébés possèdent un biais d'attention distinct pour les visages, en particulier lorsqu'ils sont confrontés à des expressions de peur. L'étude a également montré que ce biais varie d'un enfant à l'autre et diminue au fur et à mesure de leur développement. Enfin, ils ont découvert une corrélation entre un fort biais d'attention pour les visages et des réponses d'aide plus profondes à deux ans, ainsi qu'une diminution des traits d'insensibilité à quatre ans.

Ainsi, la prochaine fois que vous vous retrouverez face à un bébé de six mois, souriez et pensez à la façon dont vous aidez cet enfant à se développer.

Pour en savoir plus sur cette recherche, financée par l'Académie de Finlande et le Conseil européen de la recherche, cliquez ici.

2. Les enfants apprennent facilement de nouveaux noms d'animaux s'ils aiment les animaux.

Quelle que soit leur langue maternelle, il semble que les enfants du monde entier utilisent des processus similaires pour apprendre et mémoriser les mots, avec un développement comparable du vocabulaire. Cependant, les termes qu'un enfant apprend - tels que chat, chien ou pâtes - varient considérablement d'un enfant à l'autre. Nous avons justifié cette variation en supposant que les enfants sont exposés aux mots à différents moments de leur développement. Mais de nouvelles recherches nous conduisent dans une autre direction : l'intérêt de l'enfant pour la catégorie d'objet détermine sa capacité à apprendre de nouveaux mots. Ainsi, par exemple, les enfants qui aiment les animaux auront plus de facilité à apprendre de nouveaux noms d'animaux que des objets appartenant à une catégorie qui ne les intéresse pas, comme les fleurs ou les véhicules.

Cette nouvelle étude a été menée sur un groupe d'enfants germanophones monolingues âgés de 30 mois, nés à terme et dotés d'une audition et d'une vision normales. Pour établir une base de référence, les chercheurs ont utilisé l'informatique de l'attention afin d'évaluer le niveau d'intérêt de chaque enfant pour différents types d'objets - animaux, vêtements, boissons et véhicules. En montrant aux enfants des cartes d'association mot-objet, la solution informatique de l'attention a pu évaluer leur intérêt sur la base des mesures de dilatation de la pupille.

Dans un second test, les chercheurs ont exposé les enfants à une autre série de cartes mots-objets, ce qui leur a permis d'évaluer la capacité de chaque enfant à apprendre et à se souvenir de nouveaux mots. Ils ont constaté que les enfants apprennent mieux s'ils s'intéressent à la catégorie d'objet et que la passion personnelle et l'enthousiasme favorisent l'apprentissage.

L'article complet des chercheurs Lena Ackermann (Université de Goettingen), Robert Hepach (Université de Leipzig) et Nivedita Mani (Université de Leipzig) est disponible ici.

3. Les enfants apprennent plus rapidement lorsque la tâche implique une interaction sociale

Pour la plupart des parents et des soignants, il est logique que l'interaction sociale favorise l'apprentissage des enfants. Grâce à l'informatique de l'attention, des recherches récentes (financées par l'université de Leipzig et la société Max Planck pour l'avancement de la science) ont montré que c'était bien le cas. Il est intéressant de noter que l'étude renforce notre conviction que le fait de passer du temps en tête-à-tête avec les enfants les aide à se développer. Mais elle a également révélé que les situations où les gens se regardent pour communiquer stimulent l'apprentissage.

La solution de calcul de l'attention utilisée dans l'étude a révélé un rythme saccadique plus rapide et des déplacements du regard plus prédictifs - des mouvements qui indiquent un niveau d'apprentissage intense - dans des scénarios qui incluaient une interaction sociale en face-à-face.

L'article complet de Maleen Thiele , Robert Hepach , Christine Michel , Gustaf Gredebäck et Daniel B. M. Haun est disponible ici.

L'informatique de l'attention - est la convergence des technologies des capteurs qui permettent aux personnes et aux machines de communiquer de la même manière que les humains interagissent entre eux. Il s'agit d'un niveau avancé d'interaction entre l'homme et l'ordinateur, qui augmente les méthodes d'entrée traditionnelles basées sur les appareils, comme les souris, les claviers et les écrans tactiles, avec la voix, les gestes, les expressions faciales et les mouvements. Elle s'appuie sur la vision artificielle, l'apprentissage automatique et le traitement du langage naturel pour traduire les réactions humaines en états d'attention de haut niveau tels que la charge cognitive, la zone de concentration, l'ouverture des yeux et la dilatation des pupilles. Une application peut utiliser ces informations pour décoder ce qui capte l'attention d'une personne (et ce qui ne le fait pas) ainsi que son intention. L'informatique de l'attention vise à supprimer les barrières entre les personnes et les machines, à rendre la technologie accessible à tous et à promouvoir la démocratisation des services.

Parents ou technologie - qui sait le mieux ?

Si nous admettons que les personnes qui passent beaucoup de temps avec un enfant ont une bonne idée de ce dont l'enfant a besoin pour grandir, l'exploitation de cette connaissance nous aidera à développer des solutions d'apprentissage innovantes et inclusives qui s'adaptent à l'échelle. Les trois études présentées dans ce billet montrent que l'informatique de l'attention peut aider les chercheurs en développement à atteindre cet objectif. Comprendre les enfants - en particulier ceux qui n'ont pas encore développé leurs compétences verbales - sans s'immiscer dans leur environnement ni affecter leur comportement.

Ainsi, si les parents savent probablement ce qui convient le mieux à leurs enfants, la technologie permet aux chercheurs de recueillir ces connaissances de manière systématique et de les rendre utiles à tous.

C'est ce qu'a fait BrainLeap, une startup technologique californienne qui s'est donné pour mission de libérer le potentiel de plus d'un million d'enfants souffrant de troubles de l'attention chaque année. Elle a mis au point une solution qui tire parti de ses propres recherches sur la corrélation entre le mouvement des yeux et l'attention, en créant un jeu d'entraînement à l'attention qui a prouvé qu'il améliorait les capacités d'attention et avait un impact positif sur les capacités d'apprentissage globales des jeunes enfants.