Us et abus du concept de mémoire de travail

La mémoire de travail et les fonctions exécutives sont des fonctions cognitives qui font l’objet d’une popularité grandissante du fait de leur implication potentielle dans la réussite académique et de la possibilité mise en avant d’améliorer leur efficience. Il convient donc d’examiner attentivement les recherches qui prétendent caractériser un individu par cette efficience, comme celles qui visent à améliorer celle-ci à travers des exercices spécifiques.

Pour le psychologue qui s’intéresse aux apprentissages, chercher à départager ce qui relève du biologique de ce qui relève du contexte d’apprentissage n’a guère de sens. Le cerveau est le support du fonctionnement cognitif : nous faisons notre ce présupposé matérialiste, qui implique que la connaissance du cerveau et de son fonctionnement doit pouvoir constituer une des sources de nos connaissances sur les apprentissages. Mais ce présupposé ne conduit en rien à admettre que les activités neuronales en jeu dans le cerveau humain soient les seuls déterminants de la mise en œuvre d’un apprentissage, autrement dit que les connaissances sur le cerveau et son fonctionnement soient suffisantes pour expliquer la plus ou moins bonne réussite d’un apprentissage.

Une vision lucide sur ces questions s’est trouvée largement faussée ces dernières décennies du fait du développement des neurosciences, et plus particulièrement de l’utilisation de l’imagerie cérébrale fonctionnelle, qui permet de voir le cerveau fonctionner, et donne par là un poids considérable et exagéré à des connaissances pour lesquelles la preuve par l’image apparaît incontestable. Cette facilité de « voir » des fonctions cognitives à l’œuvre dans telle ou telle activité conduit, dans les présentations qui peuvent en être faites au non spécialiste, à une simplification outrancière de ces fonctions, mais aussi, de manière explicite ou implicite, à induire une conception biologisante des fonctions cognitives impliquées dans les apprentissages.

Nous nous proposons ici, à titre d’exemple, d’illustrer ce dévoiement à propos d’une fonction qui a fait son chemin dans les publications grand public, malgré sa grande technicité : la mémoire de travail, fonction cognitive supposée être à l’œuvre dans toutes les activités cognitives, et notamment les plus complexes. Nous y associerons les fonctions exécutives, dont la nature est tout autant difficile à cerner, et qui pourtant font aussi l’objet d’ouvrages de vulgarisation qui prétendent introduire des exercices qui en améliorent l’efficience.

La mémoire de travail : un concept central en psychologie cognitive

La mémoire de travail est un concept forgé en psychologie dans les années 60, lorsque s’est développée l’approche cognitiviste dans cette discipline. Ce concept prend en compte le fait qu’une activité cognitive n’est jamais instantanée, qu’elle se déroule dans le temps, et donc qu’elle implique de mettre en relation des éléments distincts, dont l’activation en mémoire doit perdurer le temps de réaliser la tâche en cours. Pour prendre un exemple intuitif, la compréhension d’une phrase nécessite de prendre en compte la signification de chacun des mots successifs, d’établir des relations entre ces mots, de construire progressivement une signification globale. Cela implique bien une forme de mémoire, au moins transitoire, des éléments ainsi activés et des élaborations sémantiques qui en découlent. Le raisonnement vaut tout autant pour la mise en relation de phrases successives dans un texte. On peut montrer à ce propos que la trace en mémoire de la « surface » des mots (c’est-à-dire la mémoire littérale de ces mots) est susceptible de disparaître au fur et à mesure de la construction du sens, à tel point qu’un test de reconnaissance ultérieur peut aboutir à la reconnaissance d’un synonyme en lieu et place du mot effectivement lu ou entendu. On peut ainsi comprendre que l’étude de cette forme de mémoire ait conduit à mettre en évidence deux phénomènes majeurs.

D’une part le nombre d’éléments actifs à un moment donné de la réalisation d’une activité cognitive est limité. La mesure de l’empan de mémoire est un classique dans l’évaluation des capacités cognitives d’un individu (notamment dans les mesures classiques du QI) : c’est le nombre d’éléments (mots, chiffres…) qu’un individu est capable de rappeler correctement aussitôt après leur présentation. On suppose que cette limitation, mise en évidence dans une épreuve de mémoire, vaut aussi pour la réalisation de n’importe quelle activité cognitive.

En second lieu, cette forme de mémoire est reliée à des fonctions essentielles du système cognitif : ce sont des fonctions de « gestion » de ce système, ou fonctions exécutives (l’anglais executive désigne un cadre, un dirigeant dans une entreprise). Elles incluent notamment le processus d’activation en mémoire des informations utiles à la réalisation de la tâche en cours (dans l’exemple de la compréhension de phrases : l’activation du sens des mots, de leur fonction syntaxique, etc., mais aussi de connaissances reliées au contenu du texte), l’effacement des informations devenues inutiles, la coordination des différents aspects de la tâche (dans l’exemple : les traitements lexicaux, syntaxiques, sémantiques). Pour caractériser les tâches qui impliquent typiquement les capacités exécutives d’un individu, on peut citer par exemple celle qui consiste à présenter une suite de mots continue et demander de rappeler, lorsqu’on interrompt cette présentation, uniquement les n derniers mots. Cette tâche implique à la fois de mémoriser les mots successifs, « d’oublier » ce qui n’est plus utile (les mots précédant les n derniers), et de gérer efficacement cette activité continue.

La prise en compte de ces fonctions a conduit à la conception d’évaluations de la mémoire de travail qui impliquent à la fois la mémorisation des éléments traités et la gestion de la tâche en cours : c’est ce qu’on appelle l’empan de mémoire de travail. Une manière classique de le mesurer (appelée empan de lecture) consiste à demander de lire des phrases successives, avant de répondre à une question de compréhension relative au contenu de ces phrases, puis de rappeler le dernier mot de chacune d’elles. La « taille » supposée de la mémoire de travail est estimée par le nombre de mots ainsi rappelés correctement.

Un rôle majeur dans les apprentissages scolaires ?

L’apparition de publications grand public sur ces fonctions du système cognitif doit à nos yeux constituer une alerte. Ces publications prennent en compte un fait avéré : les performances individuelles dans ces fonctions constituent un bon prédicteur de la réussite scolaire. Sur cette base, on argumente qu’améliorer sa mémoire de travail et ses fonctions exécutives doit permettre d’améliorer ses performances scolaires. L’argument prend une valeur scientifique apparemment incontestable lorsqu’on s’appuie sur des données des neurosciences qui montrent la forte implication, dans la mise en œuvre de ces fonctions, des structures corticales du lobe frontal, ce qui induit l’idée qu’il s’agit là de fonctions particulièrement cruciales dans la bonne marche de l’intelligence humaine. C’est sur cette base que sont proposés (et vendus, sous forme de livre ou d’applications numériques) des exercices qui revendiquent d’entraîner la mémoire en général, mais aussi plus spécifiquement la mémoire de travail et les fonctions exécutives.

D’un côté, on argumente donc qu’il est utile et possible d’évaluer ces capacités chez chaque individu, puisqu’on peut montrer que l’efficience de ces fonctions joue un rôle dans les performances scolaires : on peut donc caractériser l’efficience cognitive de chaque élève par ses capacités dans la mise en œuvre de ces fonctions. D’autre part, on argumente que des exercices adéquats, conçus en référence aux connaissances sur le fonctionnement du cerveau, doivent permettre d’améliorer ces capacités. Le problème, c’est que chacun de ces deux arguments peut être contesté scientifiquement.

Des capacités cognitives intangibles ?

En effet, si l’on s’intéresse strictement à l’empan de mémoire, cette capacité est loin d’être fixe pour un individu donné : elle dépend en fait fortement de la nature des éléments mémorisés^[1]Pour une revue, voir dans Daniel Gaonac’h, Quand le cerveau se cultive : Psychologie cognitive des apprentissages, Paris, Hachette Éducation, 2019.. Par exemple, pour une liste de mots, l’empan est plus élevé pour une liste de mots familiers que pour une liste de mots rares, pour une liste de mots proches sémantiquement que pour une liste de mots sans relation. Autrement dit, les connaissances de la mémoire permanente sont impliquées lorsqu’on mesure un empan de mémoire. Ce que confirment d’ailleurs des données issues des neurosciences : les structures corticales impliquées dans ce type de mémoire ne sont pas des structures spécifiques, mais celles impliquées dans le traitement perceptif des éléments mémorisés. La mémoire de travail n’est pas une petite boite dans laquelle on stocke provisoirement quelques éléments utiles à un moment donné, son fonctionnement met en jeu des fonctions permanentes liées à la nature du matériel en cours de traitement.

Qui plus est, la « taille » de la mémoire de travail d’un individu dépend aussi du contexte dans lequel la mesure est réalisée. Autin & Croizet^[2]Frédéric Autin & Jean-Claude Croizet, Improving working memory efficiency by reframing metacognitive interpretation of task difficulty, Journal of Experimental Psychology: General, 141, 2012, pp. 610-618. En ligne : https://www.apa.org/pubs/journals/releases/xge-141-4-610.pdf, par exemple, ont mesuré la capacité de mémoire de travail d’élèves de 11 ou 12 ans à travers un empan d’écoute (équivalent à l’oral de l’empan de lecture). Mais ils soumettaient auparavant à ces élèves des anagrammes difficiles, impossibles à résoudre dans le temps imparti, soit en présentant cette tâche de manière neutre (A : l’objectif est d’étudier les stratégies de résolution de problème), ce qui induit donc chez les participants un sentiment d’échec ; soit en apportant une explication à la situation d’échec (B : l’échec est normal, car ce type d’exercice doit faire l’objet d’un apprentissage). Les auteurs constataient que l’empan mesuré ensuite est en moyenne plus élevé lorsque les élèves avaient entendu le commentaire B plutôt que le commentaire A. Il n’y a donc pas de mesure « neutre » des capacités de mémoire de travail : le sentiment de réussite ou d’échec, ou plus exactement ici l’interprétation proposée pour expliquer l’échec, a un retentissement sur l’efficience d’une capacité cognitive supposée caractéristique et immuable pour un individu donné.

… et dont l’exercice n’est pas si simple

Il peut apparaître contradictoire de chercher à évaluer la taille de la mémoire de travail de chaque individu, en tant que caractéristique intangible de son système cognitif, et de prétendre qu’on peut entraîner, améliorer de manière spécifique cette forme de mémoire. C’est un peu comme si on la concevait comme un muscle, qu’on peut exercer à travers son activité mécanique. La réalité est un peu plus complexe.

Il existe effectivement quelques recherches qui démontrent qu’à travers des exercices ciblant la mémoire de travail on peut améliorer celle-ci. Mais l’immense majorité des recherches^[3]Pour une synthèse, voir par exemple Giovanni Sala & Fernand Gobet, Working memory training in typically developing children : A meta-analysis of the available evidence, Developmental Psychology, 53, 2017, pp. 671-685. En ligne : https://link.springer.com/content/pdf/10.3758/s13423-019-01681-y.pdf de ce domaine aboutit au constat qu’on peut certes améliorer les performances dans les tâches exercées (ce qui conduit d’ailleurs les utilisateurs à exprimer un haut degré de satisfaction à la suite de l’utilisation de ces outils – on tient là un argument marketing majeur…), mais que cette amélioration n’est pas attestée dans d’autres tâches supposées impliquer la mémoire de travail mais qui n’ont pas fait l’objet d’un exercice direct. Autrement dit, ce qu’on entraîne ce n’est pas « la mémoire de travail », comme s’il s’agissait d’une entité autonome, indépendante du reste du système cognitif, mais la réalisation de tâches spécifiques impliquant la mémoire de travail. L’absence d’effet de ces entraînements est particulièrement remarquable quand on prend en compte la réalisation de tâches complexes, comme la compréhension d’un texte. On peut donc émettre les plus grands doutes sur l’utilité de ces entraînements, notamment pour la réalisation de tâches scolaires, lorsqu’ils prétendent viser, de manière spécifique, une fonction supposée autonome.

Quand la psychologie cognitive rencontre la didactique

Tout cela ne doit pas conduire à mettre au panier ces concepts centraux de la psychologie cognitive. Certes, la mémoire de travail et les fonctions exécutives ne peuvent être conçues comme des entités autonomes, comme des fonctions cognitives abstraites : leur fonctionnement et leur efficience sont intrinsèquement reliés au contenu des apprentissages en jeu et au contexte de ces apprentissages. Mais s’il existe un lien causal entre ces fonctions centrales et les apprentissages, ce lien vaut dans les deux sens : la mémoire de travail est un outil essentiel pour les apprentissages ; ceux-ci constituent aussi des occasions d’exercer la mise en œuvre, dans le cadre limité de la mémoire de travail, des contenus pertinents pour une tâche donnée, ce qui implique donc des connaissances permanentes liées à ces contenus. Ce qui permet de contourner les limites de la mémoire de travail, c’est la maîtrise de ces connaissances (par exemple, pour continuer sur les exemples choisis au début de cet article : les connaissances lexicales), mais aussi, pour certaines d’entre elles, le degré d’automatisation de leur utilisation (l’exemple du calcul arithmétique serait alors le plus pertinent).

On doit ainsi recentrer le rôle qu’on peut attribuer à ces fonctions dans les apprentissages dans une perspective de conception des séquences d’enseignement, ce qui relève d’une démarche didactique. Il ne fait pas de doute en effet que les capacités cognitives de tout individu ont des limites, et prendre en considération ces limites dans la conception d’un apprentissage n’est pas porter un jugement évaluatif sur tel ou tel individu, mais tenir compte des caractéristiques du système cognitif. On trouve cette préoccupation notamment dans les recherches de Sweller^[4]Voir par exemple Lucile Chanquoy, André Tricot & John Sweller, La charge cognitive : Théorie et applications, Paris, Armand Colin, 2007., qui, à travers la notion de charge cognitive, vise à gérer, dans la conception des séquences didactiques, la quantité d’informations dont l’apprenant doit se saisir à chaque étape pour élaborer une représentation globale de ce qui est enseigné. Dans cette perspective, tout apprentissage exerce une contrainte sur la mémoire de travail, compte tenu du caractère limité de celle-ci, mais crée aussi une opportunité de réduire cette contrainte à travers l’élaboration de connaissances qui vont constituer des « outils » pour assurer le bon fonctionnement de cette forme de mémoire.

Daniel Gaonac’h
Professeur émérite
Laboratoire CeRCA – Université de Poitiers-CNRS

Bibliographie

Daniel Gaonac’h & Anne Fradet, La mémoire de travail : développement et implication dans les activités cognitives, In Michèle Kail et Michel Fayol, Les sciences cognitives et l’école, pp. 91-150, Paris, PUF, 2003.

Daniel Gaonac’h, Les élèves et la mémoire, Paris, Retz (Mythes et réalités), 2022.

Sébastien Goudeau, Comment l’école reproduit-elle les inégalités ? Grenoble, UGA Editions, 2020.

Jean-Marc Monteil & Pascale Huguet, Réussir ou échouer à l’école : une question de contexte, Grenoble, PUG, 2002.