Soutenance de thèse du 14/12/17 à 10h30 Flora Schwartz

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La soutenance aura lieu dans l'amphithéâtre

"Raisonnement transitif et dyscalculie: étude par IRMf chez l'enfant"

La dyscalculie se caractérise par d’importantes difficultés d’apprentissage des mathématiques, malgré une scolarisation adéquate et des capacités intellectuelles dans la norme. Même si ce trouble affecte 3 à 7% des enfants d’âge scolaire, ses causes restent encore peu connues. Il a été proposé que la dyscalculie consiste en un déficit spécifique de représentation des quantités numériques, causé par des anomalies cérébrales au niveau du sillon intra-pariétal (IPS). Cependant, des études récentes suggèrent que la dyscalculie serait plutôt caractérisée par des déficits dans certaines fonctions cognitives générales, comme le raisonnement déductif. Cette thèse s’est intéressée au lien entre apprentissage des mathématiques et une forme de raisonnement déductif qui implique l’IPS, à savoir le raisonnement transitif (A>B, B>C donc A>C). Dans une première étude en Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle (IRMf), nous avons comparé l’activité cérébrale d’enfants dyscalculiques de 9 à 12 ans à celle d’enfants neurotypiques de même âge pendant l’écoute d’histoires comprenant des relations transitives. Cette étude a montré l’activation de l’IPS gauche lors de l’intégration de relations transitives chez les enfants neurotypiques, mais pas chez les dyscalculiques. Ces derniers faisaient également plus d’erreurs que les enfants neurotypiques dans la tâche de raisonnement transitif. Par ailleurs, les capacités de mémoire de travail des participants étaient corrélées à la performance et à l’activité de l’IPS lors du raisonnement transitif. Ceci suggère que des déficits de mémoire de travail pourraient expliquer l’absence d’activation de l’IPS et les performances inférieures des enfants dyscalculiques. Dans une seconde étude, nous avons suivi longitudinalement les enfants neurotypiques et avons mesuré leurs progrès en mathématiques sur une période de 1,5 an après la session IRMf. Nous avons déterminé si les mesures cérébrales associées au raisonnement transitif pouvaient prédire l’amélioration en mathématiques. Cette étude a montré que l’activité cérébrale de l’IPS pendant le traitement des relations transitives prédisait de façon significative les progrès en mathématiques. Ces résultats soulignent l’importance du raisonnement transitif pour l’apprentissage des mathématiques et suggèrent qu’un déficit de traitement des relations transitives dans l’IPS pourrait contribuer à la dyscalculie.

Abstract

Children who struggle to learn math despite normal intelligence and adequate schooling may suffer from dyscalculia. Although this learning disability is thought to affect 3 to 7% of children worldwide, its causes remain poorly understood. Previous research has suggested that dyscalculia is due to a domain-specific deficit in the processing of numerical magnitudes that results from neural anomalies to the Intraparietal Sulcus (IPS). However, recent studies have suggested that dyscalculia might rather be associated with deficits in domain-general functions, such as deductive reasoning. The goal of the present thesis was to investigate the neural relationship between math learning and a type of deductive reasoning that relies on the IPS, namely transitive reasoning (A>B, B>C, therefore A>C). In a first study, we used functional Magnetic Reasonance Imaging (fMRI) to measure brain activity in both typically developing (TD) children and chidren with dyscalculia while they listened to stories that included transitive relations. We found that the processing of transitive relations was associated with enhanced activity in the left IPS in TD children, but not in children with dyscalculia. We also found that children with dyscalculia made more errors when processing transitive relations than TD peers. Finally, IPS activity and behavioral performance was correlated with working-memory skill across all participants, suggesting that working memory impairments contribute to impaired transitive reasoning skills. In a second study, we followed TD children longitudinally to test whether brain measures of transitive reasoning could predict their progress in math over the course of 1.5 years. We found that math gain in TD children was predicted by IPS activity during the processing of transitive relations. Overall, the present findings suggest that transitive reasoning contributes to math achievement in children. Our results further suggest that impaired neural processing of transitive relations in the IPS may contribute to math difficulties in dyscalculia.