Comment les exigences cognitives et physiques interagissent lors de l’apprentissage du piano

L’apprentissage de nouvelles compétences implique des processus cérébraux complexes que les scientifiques s’efforcent encore de comprendre pleinement. Une étude récente publiée dans la revue Sciences du cerveau examine comment les personnes âgées apprennent des séquences motrices, comme jouer d’un instrument de musique, et comment leurs capacités cognitives et motrices soutiennent cet apprentissage au fil du temps. La recherche donne un aperçu des liens entre les capacités mentales et physiques et de leurs rôles dans l’apprentissage de nouvelles tâches.

Des études antérieures ont établi que l’apprentissage moteur n’est pas un processus unique. Différents types d’apprentissage moteur, comme l’apprentissage du piano, impliquent des systèmes et des étapes cérébrales distincts. Les chercheurs s’intéressent depuis longtemps à la manière dont diverses capacités cognitives contribuent à ces étapes de l’apprentissage. Des études indiquent que si certaines capacités sont cruciales au début de l’apprentissage d’une nouvelle compétence, d’autres deviennent plus importantes à mesure que l’on gagne en compétence.

« L’apprentissage de nouvelles compétences, comme lire et écrire, conduire une voiture ou maîtriser le poirier, nécessite des processus cognitifs. Nous voulions savoir si les exigences cognitives sont stables ou si elles changent lorsque les personnes âgées apprennent à jouer du piano », a déclaré l’auteur de l’étude. Florian Worschechchercheur en neurosciences cognitives à l’Institut de physiologie musicale et de médecine des musiciens et à l’Université de musique, d’art dramatique et des médias de Hanovre.

L’étude a porté sur 86 personnes âgées, d’un âge moyen de 72,5 ans, hommes et femmes. Ces participants ont été sélectionnés en fonction de leur état de santé général et de l’absence de problèmes neurologiques, psychologiques ou moteurs importants. Parmi eux, 37 avaient une certaine expérience du piano, bien que toute personne ayant plus de 4 000 heures de pratique du piano ait été exclue afin de maintenir un niveau novice parmi les matières.

Les tâches principales consistaient à apprendre des séquences motrices grâce à des essais répétés. Initialement, les participants se sont livrés à une tâche séquentielle liée au piano à l’aide d’un piano Yamaha MIDI. Cette tâche obligeait les participants à appuyer sur les touches dans un ordre spécifié, qui était affiché visuellement et devait être exécuté aussi rapidement et précisément que possible. La séquence a été conçue pour être bouclée, créant un flux de tâches continu.

Par la suite, les participants ont effectué une tâche sans rapport avec le piano sur un clavier de réponse, en appuyant sur les touches en alternance avec leurs index. Semblable à la tâche de piano, la séquence a été répétée au cours de plusieurs essais pour évaluer l’apprentissage au fil du temps.

Chaque tâche motrice consistait en 20 essais de 20 secondes chacun, avec une pause de 30 secondes entre les essais pour minimiser la fatigue. La session expérimentale entière a duré environ 100 minutes.

Les chercheurs ont découvert que les tâches liées ou non au piano présentaient des courbes d’apprentissage typiques, qui pourraient être mieux décrites par des modèles exponentiels. Ces courbes ont montré que même si les participants s’amélioraient rapidement au début, le taux d’amélioration ralentissait à mesure qu’ils continuaient à pratiquer. Cette tendance suggère un gain rapide de familiarité avec les tâches suivi d’un perfectionnement plus progressif des compétences.

« Le niveau des exigences cognitives et motrices dépend de la phase d’apprentissage », a déclaré Worschech à PsyPost. « Dans notre tâche, nous avons montré que les exigences augmentent de façon exponentielle au cours du processus d’apprentissage et s’approchent d’un plateau. »

L’une des principales conclusions était la contribution variable des différentes capacités cognitives et motrices à l’exécution des tâches. Initialement, la vitesse de traitement, la vitesse psychomotrice et la dextérité étaient fortement corrélées à la manière dont les participants exécutaient les séquences motrices. Cependant, à mesure que les participants s’entraînaient davantage, l’influence de ces capacités sur la performance diminuait, ce qui indique que d’autres facteurs commençaient à jouer un rôle plus important à mesure que les tâches devenaient plus familières.

Les chercheurs ont également examiné le comportement du regard comme indicateur de la charge cognitive et de la familiarité avec les tâches. Ils ont constaté que le nombre de déplacements du regard diminuait considérablement au cours des premiers essais. Cette diminution suggère que les participants avaient besoin de moins d’informations visuelles pour effectuer les tâches à mesure qu’ils s’habituaient davantage aux séquences, reflétant un passage d’un contrôle plus conscient et délibéré à un traitement plus automatique.

L’analyse des erreurs a fourni des informations supplémentaires sur l’efficacité de l’apprentissage. Les deux tâches ont montré une réduction des erreurs à mesure que les essais progressaient. Il est intéressant de noter que le taux de réduction des erreurs était corrélé à la dextérité, soulignant le rôle du contrôle moteur dans l’apprentissage de nouvelles séquences. Le fait que la dextérité ait continué à influencer les taux d’erreur tout au long de l’expérience suggère que la précision motrice reste cruciale même si la tâche devient plus familière.

Contrairement à certaines théories existantes qui suggèrent que les tâches bien pratiquées deviennent presque automatiques, cette étude a révélé que la difficulté des tâches et les exigences cognitives ne diminuaient pas même après de multiples répétitions. Au lieu de cela, le besoin d’engagement cognitif semblait augmenter, soulignant le défi persistant que ces tâches représentaient pour les participants. Cette découverte est particulièrement importante car elle remet en question l’idée selon laquelle la répétition conduit à l’automaticité, suggérant plutôt qu’un engagement cognitif et moteur continu est requis pour l’amélioration des performances.

« Traditionnellement, on suppose que l’exécution des compétences devient « automatique » avec une pratique croissante, avec une charge cognitive minimale », a expliqué Worschech. « Les résultats de notre étude ont été surprenants, car ils montrent que dans certaines circonstances, les exigences cognitives peuvent également augmenter au cours de la pratique. »

Dans l’ensemble, l’étude a souligné l’interaction entre les fonctions cognitives et les performances motrices au cours du processus d’apprentissage. Les résultats suggèrent que même si certaines capacités sont cruciales dans les premiers stades de l’apprentissage d’une nouvelle séquence motrice, un déplacement vers d’autres ressources cognitives se produit à mesure que les compétences augmentent. Cette compréhension nuancée de l’apprentissage des séquences motrices pourrait avoir des implications significatives pour la conception d’interventions cognitives et physiques destinées aux personnes âgées.

« Le but de ce projet était de jeter les bases du développement d’une théorie globale des processus cognitifs de la création musicale », a déclaré Worschech. « Les résultats soulignent le potentiel de l’apprentissage d’un instrument de musique pour produire des effets de transfert cognitif positifs, par exemple pour favoriser un vieillissement en bonne santé. Toutefois, les interventions doivent être suffisamment longues pour que le potentiel de transfert puisse être pleinement exploité.»

L’étude, « Que faut-il pour jouer du piano ? Fonctions cognito-motrices sous-jacentes à l’apprentissage moteur chez les personnes âgées», a été rédigé par Florian Worschech, Edoardo Passarotto, Hannah Losch, Takanori Oku, André Lee et Eckart Altenmüller.