Le cerveau des adolescents est extrêmement agile… mais pas tout le temps

La capacité de se fixer un objectif et de le poursuivre sans se faire dérailler par les tentations ou les distractions est essentielle à presque tout ce que nous faisons dans la vie, de la finition des devoirs à la conduite en toute sécurité dans la circulation. Il impose également des exigences complexes au cerveau, nécessitant des compétences telles que la mémoire de travail - la capacité de garder à l'esprit de petites quantités d'informations pour effectuer une tâche - ainsi que le contrôle des impulsions et la capacité de s'adapter rapidement lorsque les règles ou les circonstances changent.

Pris ensemble, ces éléments s'ajoutent à ce que les chercheurs appellent la fonction exécutive. Nous avons tous parfois des difficultés avec les fonctions exécutives, par exemple lorsque nous sommes stressés ou que nous ne dormons pas assez. Mais chez les adolescents, ces pouvoirs sont encore un travail en cours, contribuant à certains des comportements contradictoires et des erreurs de jugement – "Mon étudiant au tableau d'honneur a fait quoi sur TikTok?" – qui déconcertent de nombreux parents.

 Ce contrôle erratique peut être dangereux, surtout lorsque les adolescents font des choix impulsifs. Mais cela ne signifie pas que le cerveau de l'adolescent est brisé, explique Beatriz Luna, neuroscientifique cognitive du développement à l'Université de Pittsburgh et coauteur d'une étude sur la maturation d'un aspect de la fonction exécutive, appelé contrôle cognitif, dans l'Annual Review of Neurosciences 2015. 

Les adolescents ont tous les circuits neuronaux de base nécessaires à la fonction exécutive et au contrôle cognitif, dit Luna. En fait, ils ont plus que ce dont ils ont besoin - ce qui manque, c'est l'expérience, qui au fil du temps renforcera certaines voies neuronales et en affaiblira ou en éliminera d'autres. Ce vannage sert un objectif important : il adapte le cerveau pour aider les adolescents à gérer les exigences de leur environnement unique en constante évolution et à naviguer dans des situations que leurs parents n'ont peut-être jamais rencontrées. Les recherches de Luna suggèrent que le contrôle cognitif incohérent des adolescents est essentiel pour devenir indépendant, car il les encourage à rechercher et à apprendre des expériences qui vont au-delà de ce qui leur a été activement enseigné.

Knowable Magazine a demandé à Beatriz Luna, spécialiste des neurosciences cognitives du développement au sein de l'Université de Pittsburgh, de partager ce qu'elle a appris sur le développement du système de contrôle exécutif du cerveau - et pourquoi nous ne voudrions peut-être pas précipiter le processus, même si nous le pouvions. Cette conversation a été modifiée pour plus de clarté et de longueur. 

Il semble que la fonction exécutive ne soit pas qu'une chose - c'est plus complexe que cela. Comment le définissez-vous ? Et quelle est la différence entre la fonction exécutive et le contrôle cognitif ?

La fonction exécutive et le contrôle cognitif se chevauchent et font parfois référence à la même chose. Une façon de le comprendre est que si certains de nos comportements sont générés de l'extérieur - quelque chose comme un stimulus visuel ou, disons, quelqu'un qui vous crie dessus - et que vous réagissez, le reste de nos comportements est dicté par l'intérieur. Cela signifie qu'il y a un plan et un objectif, et que vous devez engager des systèmes particuliers dans le cerveau pour générer votre comportement, tout en ignorant les distracteurs externes. Ces systèmes sont à peu près ce qu'est la fonction exécutive. 

Le contrôle cognitif souligne un aspect très important de la fonction exécutive, qui est la capacité des régions cérébrales comme le cortex préfrontal à exercer un contrôle sur des parties plus réactives du cerveau comme le striatum ventral, qui est actif lorsque nous faisons quelque chose de gratifiant ou agréable, ou pensez même à faire quelque chose de gratifiant.

Comment étudiez-vous le contrôle cognitif dans votre propre laboratoire ?

C'est une neuroscience très basique : nous disons : "Voici une lumière, ne la regardez pas."

Quelle chose simple, non? Mais c'est un moyen très élégant et puissant de sonder les parties du cerveau qui remplissent les fonctions exécutives, et plus particulièrement le contrôle cognitif. Quand il y a une lumière, tout votre cerveau veut la regarder - mais vous avez cette instruction : ne la regardez pas. Pour ce faire, vous devez invoquer le contrôle cognitif et dire : "Je ne vais pas le regarder, je vais regarder de l'autre côté." 

Cela a été une façon très importante d'envisager le développement, en particulier pendant l'adolescence. Les adolescents et les enfants, ils sont vraiment intelligents. Sur de nombreux types de tests neuropsychologiques typiques, ils semblent être au niveau adulte. Mais vous ne pouvez pas tromper le système de mouvement des yeux qui répond, ou non, à la commande expérimentale de ne pas regarder une lumière. Et nous voyons, maintes et maintes fois, que les adolescents ne sont toujours pas performants au niveau des adultes.

Les compétences qui composent la fonction exécutive reposent sur de nombreuses parties différentes du cerveau, y compris celles représentées ici en bleu. La mémoire de travail implique le cortex préfrontal dorsolatéral (DLPFC) et le cortex préfrontal ventrolatéral (VLPFC), par exemple, tandis que le contrôle inhibiteur engage la zone motrice pré-supplémentaire (pré-SMA), suggèrent des études de neuroimagerie. Toutes ces régions sont présentes au moment où un enfant atteint l'adolescence, mais les liens entre elles sont encore affinés par l'expérience, se renforcent avec l'usage ou s'affaiblissent avec la désuétude. Les scientifiques pensent que ce processus de renforcement et de réduction des connexions cérébrales est essentiel pour aider les adolescents à s'adapter à leur environnement unique à mesure qu'ils deviennent indépendants.

Les chercheurs constatent-ils des différences similaires dans d'autres types de tests ? Quand la fonction exécutive, ou le contrôle cognitif, atteint-il les niveaux adultes ?

Nous avons un article qui sortira bientôt dans lequel nous avons pris des données comportementales à partir de référentiels de données volumineuses, nous avons donc des dizaines de milliers d'individus, et nous avons appliqué des analyses de très haut niveau pour répondre à cette question. Et nous avons constaté que peu importe la façon dont vous évaluez la fonction exécutive, vous vous améliorez de plus en plus tout au long de l'enfance et de l'adolescence jusqu'à environ 18 à 20 ans. À ce stade, le nombre d'erreurs que vous faites dans chaque test se stabilise.

Il y a deux choses qui se passent ici : premièrement, il y a beaucoup de variabilité entre les adolescents, donc différents enfants se développent différemment. Mais il y a aussi beaucoup de variabilité au sein de chaque enfant. Dans certains essais, les adolescents montrent des réponses d'adultes, et dans d'autres essais, ce n'est pas le cas. Les adultes, en revanche, ont tendance à avoir des performances à peu près au même niveau sur de nombreux essais différents. De plus, les taux d'erreur des adultes sont toujours stables lorsque nous les testons 18 mois plus tard.

Cela nous dit quelques choses. Premièrement, cela signifie que les circuits dont vous avez besoin pour produire une réponse exécutive sont déjà là à l'adolescence. Deuxièmement, ce qui change au cours du développement, c'est la capacité d'accéder à ces systèmes de manière durable et fiable. Cela ne se produit que grâce à la maturation des circuits cérébraux qui, à mesure que vous vous développez, fonctionnent de manière plus cohérente mais moins flexible. 

Comment les systèmes cérébraux nécessaires aux fonctions exécutives se développent-ils au cours de la vie ? Y a-t-il certains âges clés où ils se construisent dans le cerveau ?

Pendant l'enfance, le cerveau et le comportement sont principalement dictés par un processus d'accumulation. Vous apprenez de nouvelles choses - comment marcher, comment parler. Vous apprenez à exploiter toutes ces capacités cognitives. Votre cerveau grandit.

Au moment où vous atteignez l'adolescence, tout est là. Maintenant que vous avez l'architecture neuronale de base, il y a une inversion de l'accumulation à la spécialisation, basée sur l'expérience. C'est un moment où l'élagage synaptique - l'élimination des connexions entre les neurones - dans le cortex préfrontal se produit. Et les connexions entre les régions commencent à diminuer, à mesure que le cerveau se spécialise, et certaines connexions se renforcent.

Nous pensons que ce qui se passe, c'est que le cerveau de l'adolescent explore activement son environnement : « Laissez-moi essayer de cette façon. Oh, maintenant laissez-moi essayer de cette façon. Oh, attendez une minute, je pense que ça marchait mieux ici. Finalement, après beaucoup d'expérience, le cerveau dit : « OK. Vous savez quoi, c'est le moyen optimal, donc nous allons myéliniser ce circuit. C'est comme isoler les voies, donc les signaux vont plus vite, et vous ne perdez pas autant de signal en cours de route. Mais c'est aussi le cimenter, l'empêcher de changer. C'est ce qui fournit la stabilité et la fiabilité de pouvoir engager la fonction exécutive.

Quelles parties du cerveau sont importantes pour la fonction exécutive ? Nous entendons beaucoup parler du cortex préfrontal - une partie de la couche ridée à l'avant du cerveau. Est-ce la région la plus importante ou la seule?

Oui, nous avons le cortex préfrontal juste ici, derrière votre front. Mais le cortex préfrontal ne peut rien faire tout seul. Ce n'est pas son rôle. Son rôle est d'être un chef d'orchestre.

Une façon dont je l'explique est que, dans mon laboratoire, je suis le cortex préfrontal. Je ne fais pas les analyses. Au lieu de cela, tout le monde vient me voir et me dit : « C'est ce que nous avons trouvé. Je mets tout cela ensemble et j'écris des subventions et je propose des modèles théoriques et ainsi de suite.

C'est ce que fait le cortex préfrontal : il écoute, organise et dit à diverses régions du cerveau : "Hé, j'ai besoin de plus de toi, et j'ai besoin de moins de toi." Il parle au reste du cerveau. Le contrôle cognitif est vraiment la capacité du cortex préfrontal à s'engager avec toutes les parties du cerveau - des circuits de récompense au cortex pariétal, qui a à voir avec l'attention, aux zones sensorimotrices qui contrôlent des choses comme le mouvement des yeux - tout ce qui est nécessaire.

Y a-t-il des moments où les adolescents ont un meilleur contrôle cognitif que les adultes ?

Dans n'importe quel laboratoire, y compris le nôtre, nous trouvons toujours le même résultat : les adolescents ne sont tout simplement pas aussi bons que les adultes en matière de contrôle cognitif - sauf dans les études où nous disons, si vous faites cet essai correctement, nous allons vous donner des points supplémentaires pour plus d'argent. Et, miraculeusement, les adolescents peuvent alors le faire comme des adultes.

Comment est-ce possible? Ce que nous avons découvert à partir de différentes études, c'est qu'à la minute où ils voient qu'il y a une récompense à court terme en jeu, ils poussent leur système, et même à un niveau supérieur à celui des adultes. Lorsque nous avons examiné la dopamine dans le cerveau, un neurotransmetteur impliqué dans la récompense, nous avons découvert que les enfants ayant des niveaux plus élevés de dopamine dans les neurones des ganglions de la base sont ceux qui bénéficient vraiment de cette poussée supplémentaire.

Bien que les systèmes cérébraux nécessaires à la fonction exécutive et au contrôle cognitif (en bleu) soient opérationnels chez les adolescents, les recherches de Beatriz Luna, Ashley Parr et leurs collègues suggèrent que les systèmes de récompense du cerveau – impliqués dans les émotions positives et négatives – dominent toujours ( indiqué en rouge). Cela correspond à une augmentation précoce des niveaux de dopamine – un neurotransmetteur associé à la récompense et à la motivation – qui diminue à mesure que les adolescents vieillissent.

Existe-t-il d'autres types de récompenses qui affectent la performance des adolescents dans ce type de tâches ?

Cela soulève une question importante : lorsque vous êtes adolescent, quelles sont les récompenses qui comptent ? Il y a l'incitation monétaire. Mais les pairs sont un autre élément important, car vous avez toutes ces hormones qui disent à votre cerveau qu'il est temps pour vous de commencer à créer un réseau de pairs pour survivre, avec l'intention de trouver un partenaire et de vous reproduire.

Il y a une étude du laboratoire de mon collègue que je trouve excellente, où ils ont examiné la conduite simulée. Dans le test, la lumière devient rouge et si vous ne vous arrêtez pas, vous perdez. Ce qu'ils ont découvert, c'est que les adolescents se comportaient comme des adultes, sauf lorsque leurs pairs étaient présents - puis, tout d'un coup, ils sont devenus beaucoup plus risqués et l'activité dans la partie du cerveau liée à la récompense a augmenté.

Cela suggère que dans certaines circonstances, la sensibilité à la récompense aide au contrôle cognitif, mais dans d'autres circonstances, elle peut être préjudiciable : ne pas gagner au jeu. 

Comment ces types de tests comportementaux sont-ils liés à la façon dont les adolescents s'en sortent dans la vie de tous les jours ?

Dans la vraie vie, les comportements comme bien réussir à l'école sont très complexes. Mais à la base, même les comportements complexes impliquent ces processus cérébraux : contrôle inhibiteur, mémoire de travail, changement de tâche. Si vous êtes inquiet - dites "Qu'est-ce qui ne va pas avec ce gamin?" - vous devez vous concentrer sur chacun de ces processus individuellement, pour comprendre ce qui ne fonctionne pas. Si un composant central n'est pas optimal, alors les comportements complexes qui impliquent ces composants ne seront pas non plus optimaux.

Comment définissez-vous la fonction exécutive « normale » ou typique ?

C'est une excellente question. Notre intérêt principal est de cartographier les trajectoires typiques de développement, avec l'objectif à long terme d'avoir une courbe de croissance pédiatrique pour la fonction exécutive. Je suis dans un service de psychiatrie, il est donc important pour nous de comprendre l'émergence des maladies mentales majeures, dont beaucoup apparaissent à l'adolescence et impliquent des déficits des fonctions exécutives. L'une des idées de cette courbe de croissance pédiatrique est d'identifier les risques, puis de trouver des moyens de fortifier les faiblesses de la fonction exécutive. 

Comment le bagage génétique d'une personne affecte-t-il sa fonction exécutive et comment cela est-il lié à son risque de maladie mentale?

Le développement pendant l'enfance est deux choses - la génétique et l'environnement - qui essaient de travailler ensemble. Lorsque vous atteignez l'adolescence, le cerveau dit OK, vous avez eu beaucoup de temps, maintenant nous devons commencer à prendre des décisions sur les circuits qui vont prédominer. Cela se produit à travers le système que le psychologue Donald Hebb a décrit dans les années 1940, où les connexions neuronales qui sont plus utilisées deviennent plus fortes et les connexions qui ne sont pas utilisées s'affaiblissent. 

Le cerveau ne sait pas ce qui est bon ou mauvais. Si vous avez des expériences de tristesse à plusieurs reprises, par exemple, le cerveau se dit : « Oh, vous utilisez beaucoup ce circuit, nous allons en faire un circuit prédominant. Quand vient le temps d'un renforcement physique supplémentaire, ce circuit va être myélinisé parce que vous l'avez tellement utilisé, comme un muscle qui se renforce avec l'usage.

Ainsi, par exemple, vous pourriez avoir une prédisposition génétique à la dépression et vivre dans un ménage où un parent souffre de dépression. Vous êtes quotidiennement exposé à des effets négatifs, de sorte que les circuits sont beaucoup utilisés, ce qui pourrait vous amener, par le biais d'un processus hebbien, à développer également une dépression. Mais hypothétiquement, peut-être à l'école ou par le biais d'une thérapie, ce même individu acquiert des expériences de contrôle cognitif, renforçant d'autres circuits. Nous ressentons tous des affects négatifs, de sorte que les circuits existent pour nous tous. C'est une question d'importance du rôle qu'il joue.

Lorsque vous parlez de choses comme le trouble bipolaire ou la schizophrénie, il peut y avoir une très forte prédisposition héréditaire. Mais il y a une bonne raison pour laquelle le diagnostic de ces troubles n'est pas fait avant l'âge adulte. C'est parce que le cerveau n'a pas encore décidé. Par exemple, si vous souffrez de TDAH lorsque vous êtes jeune, selon votre environnement et votre expérience, cela pourrait se transformer en un cerveau typique ou en un large éventail de choses différentes, comme la consommation de substances ou même le trouble bipolaire.

Alors oui, c'est une période de risque, mais aussi une période d'opportunité pour renforcer des systèmes alternatifs et utiles comme le contrôle cognitif. 

Y a-t-il des choses que nous pouvons faire pendant l'adolescence qui peuvent réduire le risque de maladie mentale?

Je ne suis pas clinicien, donc ce n'est pas mon domaine d'expertise, mais l'idée est que si vous faites quelque chose comme la thérapie cognitivo-comportementale, la TCC, qui vous entraîne à commencer à observer vos réactions émotionnelles et à amener votre système exécutif préfrontal à engagez-vous, votre contrôle deviendra plus fort. Cela peut aider à renforcer la résilience et les moyens de faire face, même si vous avez une prédisposition génétique à la maladie mentale.

Devrions-nous essayer d'accélérer le développement des fonctions exécutives chez les enfants ?

Certains collègues ont proposé, sur la base de certains types de formation, que vous puissiez peut-être obtenir la fonction exécutive plus tôt. Mais mon point de vue est, pourquoi? Pourquoi voudrions-nous que cela se produise plus tôt? Il est important de ne pas toujours avoir la fonction exécutive au premier plan, en particulier lorsque vous devez expérimenter et essayer tous vos circuits, afin que vous puissiez avoir un cerveau très bien informé lorsqu'il prend ses décisions sur les circuits qu'il doit renforcer et lesquels il n'y a pas. Donc, je ne suis pas convaincu que vous puissiez vraiment pousser la fonction exécutive, mais même si vous le faisiez, ce serait la bonne chose à faire.

Si le cerveau se développe encore au-delà de 18 ans, comme vous le dites, qu'est-ce que cela signifie pour la part de responsabilité que les adolescents et les jeunes adultes ont pour leurs actions et leurs décisions ?

Il y a des nuances importantes. Dans le système de justice pour mineurs, l'un des arguments contre les peines sévères pour les jeunes délinquants est que nous ne savons pas qui est cet enfant - ce qu'il a fait à l'époque n'est peut-être pas ce qu'il va vraiment devenir. Donc, obtenir une peine à perpétuité ne semble pas très utile parce que cela aurait pu faire partie de la prise de risque et, oui, nous gardons un œil sur eux, mais nous ne les mettons pas là-dedans pendant 60 ou 70 ans.

C'est une partie de l'histoire. Une autre partie de l'histoire qui passionne mes étudiants est la législation sur les soins affirmant le genre. Certaines personnes ont utilisé le travail que mes collègues et moi avons fait pour dire : "Hé, écoutez, le cerveau n'est pas terminé avant les années 20, donc les adolescents ne peuvent pas prendre ce genre de décisions." Mais nous soutenons que lorsque les adolescents ont le temps de délibérer - lorsqu'ils sont entourés non pas de pairs qui sont plus motivés par la récompense, mais d'adultes qui ont un accès plus stable au contrôle cognitif - nous pensons que les adolescents peuvent prendre ce genre de décisions à long terme. . Ce n'est pas facile, mais c'est faisable.

Nous pensons que la décision de rechercher des soins affirmant le genre est un bon modèle de ce que les adolescents peuvent faire avec le soutien d'un adulte, car c'est quelque chose qui prend des mois, voire des années, à planifier et à délibérer. Pour de nombreux adolescents, c'est quelque chose qu'ils connaissent depuis leur plus jeune âge. Nous convenons que nous devons aider les adolescents à éviter de prendre des décisions impulsives concernant la thérapie d'affirmation de genre - mais il y a beaucoup de choses qui la distinguent du comportement délinquant chez les adolescents, qui concerne généralement la prise de décision impulsive. Donc, il y a toutes ces subtilités sur ce que pourraient être les implications.

Je pense que nous connaissons tous des personnes qui, à l'âge adulte, sont plus à l'aise pour prendre des risques ou plus facilement distraites que d'autres. Cela signifie-t-il que leur fonction exécutive est déficiente ou qu'ils sont en quelque sorte moins « matures » ?

C'est un point vraiment intéressant. J'étais un adolescent fou qui prenait des risques. Je pense que ce qui s'est passé au cours du développement, c'est que je suis toujours un preneur de risques, mais maintenant je le fais en science. J'étais aussi celui qui pouvait être très distrait. Comme, pour moi, ma plus grande peur était l'ennui, et ça l'est toujours. Lorsque j'écris une subvention, je ne vais pas écrire la prochaine étape logique. Je veux être risqué. Je veux faire avancer la science par grands sauts, pas par petits pas. 

J'ai donc l'impression que ma prise de risque est restée, mais elle s'est transformée.

Traduit et publié avec l'aimable autorisation de Knowable Magazine. L'article original est à retrouver ICI.