Faire des maths active des « codes neuronaux » similaires chez les parents et enfants d'une même famille

Chaque parent sait à quel point il est frappant de retrouver chez son enfant des traits qui lui ressemblent. Cela concerne les ressemblances physiques bien sûr, mais aussi le caractère, les attitudes, et même les facilités ou difficultés d'apprentissage. Ainsi, il est bien établi que les troubles d'apprentissage qui touchent la lecture ou les mathématiques (souvent appelés dyslexie et dyscalculie) ont tendance à se transmettre dans les familles. La recherche a montré que cette transmission familiale résulte d'une combinaison de facteurs génétiques et environnementaux, les deux s'influençant mutuellement. Cependant, on ne connaît pas encore bien les mécanismes cérébraux qui pourraient expliquer ces ressemblances familiales dans les apprentissages. 

Des zones cérébrales communes pour le calcul mental chez les enfants et les mères

C'est dans ce contexte que des scientifiques ont mené une étude, publiée dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences, visant à identifier les réseaux cérébraux impliqués dans le calcul arithmétique simple auprès d'un échantillon de 37 familles composées d'enfants de 8 ans et de leur mère. Dans un scanner d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), les enfants et leur mère devaient résoudre des additions et des soustractions à un chiffre.

Dans un premier temps, les scientifiques ont cherché à voir si les régions cérébrales activées lors du calcul arithmétique étaient organisées de façon similaire entre le groupe des mères et le groupe des enfants, indépendamment du lien familial. Ces analyses ont permis de montrer une importante similarité d'activité cérébrale entre les deux groupes dans plusieurs régions du cortex pariétal, du cortex frontal, et de l'insula. Cela suggère que le calcul arithmétique mobilise des réseaux neuronaux relativement similaires d'une génération à l'autre.

Un « code neuronal » similaire entre mère et enfant d’une même famille

Mais l'objectif principal de l'étude était de voir si la façon dont les régions du cerveau traitaient l'information lors du calcul mental, en quelque sorte le « code neuronal » de chaque individu, pouvait être davantage semblable entre mères et enfants d'une même famille qu'entre mères et enfants de familles différentes. Pour cela, les chercheurs ont comparé les vraies familles à des "familles artificielles" créées en associant aléatoirement des mères et des enfants de familles différentes. De façon tout à fait remarquable, cette similarité de « code neuronal » familial a été retrouvée dans trois zones du cerveau : l'insula antérieure gauche et droite ainsi que le gyrus précentral gauche. Ces régions sont particulièrement importantes pour le calcul arithmétique car elles gèrent des fonctions comme l'attention ou la mémoire de travail, c'est-à-dire notre capacité à retenir et utiliser des informations pendant que nous réfléchissons.

Vers un dépistage précoce des troubles de l’apprentissage ?

Ces résultats suggèrent donc que l'organisation de certaines régions cérébrales en lien avec le calcul arithmétique pourrait se transmettre de parent à enfant. Ils pourraient ouvrir des perspectives pour repérer si un enfant ayant un parent atteint d'un trouble de l'apprentissage présenterait aussi un risque de développer ce même trouble, sur la base d'une similarité entre « codes » neuronaux familiaux. Même s'il est encore trop tôt pour affirmer que cela puisse être le cas, il y a des raisons d'être optimistes. Ainsi, les scientifiques montrent que plus le « code neuronal » d'une région spécifique (l'insula droite) est similaire entre mère et enfant, plus leurs compétences en arithmétique se ressemblent. Cet effet est particulièrement marqué lorsque les mères ont le plus de difficultés dans la tâche.

Cette étude pourrait donc contribuer au développement futur d'outils de dépistage précoce de troubles d'apprentissage se transmettant dans les familles, comme la dyscalculie ou la dyslexie.

Figure : Mères et enfants devaient résoudre des problèmes arithmétiques simples alors que leurs activités cérébrales étaient mesurées grâce à l’IRMf (à gauche). La correspondance entre les « codes neuronaux » des mères et des enfants d’une même famille était ensuite recherchée dans toutes les régions du cerveau (au milieu). Cette correspondance a été retrouvée dans l’insula antérieure et le gyrus précentral (à droite).

En savoir plus : Constant-Varlet C, Nakai T, Longo L, Bouchet H, Prado J. Familial transmission of neural representations for mental arithmetic across two generations. Proc Natl Acad Sci U S A. 2025 Aug 19;122(33):e2421528122. doi: 10.1073/pnas.2421528122. Epub 2025 Aug 11. PMID: 40789033.