Deductive reasoning and dyscalculia : an fMRI study in children
Raisonnement transitif et dyscalculie : étude par IRMf chez l’enfant
Résumé
Children who struggle to learn math despite normal intelligence and adequate schooling may suffer from dyscalculia. Although this learning disability may affect 3-7% of children worldwide, its causes remain poorly understood. Previous research has suggested that dyscalculia was due to a specific deficit in the processing of numerical magnitude that results from neural anomalies to the Intraparietal Sulcus (IPS). However, a growing body of studies has highlighted the domain-general deficits exhibited by children with dyscalculia. The goal of the present thesis was to investigate the neural relationship between math learning and a type of deductive reasoning, 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. In a second study, we followed TD children longitudinally and to test whether brain measures of transitive reasoning could predict math improvement. First, the processing of transitive relations was associated with enhanced activity in the left IPS in TD children, but not in children with dyscalculia. Second, children with dyscalculia made more errors when processing transitive relations than TD peers. Third, 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. Fourth, math gain in TD children was predicted by brain activity around the IPS during the processing of transitive relations. Therefore, the present findings show that measures of transitive reasoning are associated with math achievement. Our results further suggest that impaired neural processing of transitive relations in the IPS may contribute to math difficulties in dyscalculia
Les dyscalculie se caractérise par d’importantes difficultés d’apprentissage des maths, malgré une scolarisation adéquat 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, de plus en plus d’études suggèrent que la dyscalculie serait dûe à des atteintes cognitives générales. Cette thèse s’est intéressée au lien entre apprentissage des maths et une forme de raisonnement déductif, 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 problèmes transitifs. Dans une seconde étude, nous avons évalué l’amélioration en maths des enfants neurotypiques 1,5 an après la session IRMf. Nous avons déterminé si les mesures cérébrales associées au raisonnement transitif pouvaient prédire l’amélioration en maths. Nous avons mis en évidence l’implication de l’IPS gauche dans le raisonnement transitif chez les enfants neurotypiques mais pas chez les dyscalculiques, qui étaient moins précis pour évaluer les problèmes transitifs. Par ailleurs, les capacités de mémoire de travail étaient corrélées à la performance et à l’activité de l’IPS lors du raisonnement transitif. Enfin, l’activité cérébrale de l’IPS pendant le traitement des problèmes transitifs prédisait l’amélioration en maths chez les enfants neurotypiques. Ces résultats soulignent l’importance du raisonnement transitif pour l’apprentissage des maths et suggèrent qu’un déficit de traitement des problèmes transitifs dans l’IPS pourrait contribuer à la dyscalculie
Origine : Version validée par le jury (STAR)