Preuves comportementales longitudinales et ERP d’un déficit de la mémoire de travail général chez des enfants en difficulté mathématique

Pourquoi certains enfants ont du mal avec les nombres

Beaucoup d’enfants trouvent les mathématiques difficiles, mais pour une minorité non négligeable la difficulté est si profonde qu’elle affecte la scolarité, la confiance en soi et la vie quotidienne. Cette étude a suivi des centaines d’enfants de la maternelle jusqu’aux premières années d’école pour poser une question simple mais importante : les problèmes en mathématiques tiennent-ils surtout aux nombres eux-mêmes, ou à des compétences cognitives plus larges qui nous aident à retenir et utiliser l’information en mémoire — ce que les psychologues appellent la mémoire de travail ?

Regarder au-delà des seules compétences mathématiques

Les chercheurs ont commencé par recruter 500 enfants d’âge préscolaire en Iran et leur ont fait passer un large éventail de tests. Ceux-ci comprenaient des énigmes mesurant l’intelligence générale, des contrôles d’attention, et des enregistrements cérébraux pendant que les enfants effectuaient des tâches de mémoire. Les familles et les enseignants ont également renseigné les apprentissages et le comportement des enfants. Après environ neuf mois de scolarité, l’équipe a évalué les compétences mathématiques précoces des enfants et utilisé des critères stricts pour identifier ceux ayant des difficultés d’apprentissage en mathématiques marquées et spécifiques, tout en écartant des problèmes de lecture, d’intelligence générale ou des troubles psychologiques majeurs. Au final, ils ont comparé 27 enfants présentant des difficultés mathématiques marquées à 27 camarades étroitement appariés ayant des performances mathématiques typiques.

Un test de la mémoire avec et sans nombres

Pour sonder la mémoire de travail, les scientifiques ont conçu une tâche ludique en deux versions : l’une utilisant des objets du quotidien et l’autre utilisant de petits nombres de points. À chaque essai, les enfants voyaient deux éléments dans une grille de quatre cases et devaient se souvenir à la fois de ce qu’ils avaient vu et de l’endroit où cela apparaissait. Après un bref « bruit » visuel et sonore destiné à effacer les traces à court terme, on leur présentait une nouvelle paire d’éléments et on leur demandait si cette paire finale correspondait exactement à l’original en contenu et en position. Parfois les éléments étaient identiques (jeu « positif »), et parfois un ou les deux éléments, ou leurs positions, avaient changé (jeu « négatif »). Le bloc avec nombres fonctionnait de la même façon, mais avec des motifs de points au lieu d’images, permettant à l’équipe de comparer la mémoire pour les nombres et pour des informations non numériques en utilisant la même structure.

Indices comportementaux issus des réussites et des fausses alertes

Les performances à la tâche ont révélé des différences nettes. Les enfants en difficulté avec les mathématiques donnaient moins de réponses correctes lorsque l’affichage final correspondait réellement à l’original et émettaient davantage de « fausses alertes », déclarant à tort que des affichages modifiés étaient identiques. Un score combiné appelé sensibilité (d′), qui mesure la capacité à séparer le signal du bruit, était également plus faible dans le groupe en difficulté mathématique. Fait intéressant, ces faiblesses apparaissaient dans les versions avec images et avec nombres de la tâche, et ne dépendaient pas de l’état d’égalité ou de différence de l’affichage final. Les temps de réaction avaient tendance à être plus lents chez les enfants en difficulté, mais pas suffisamment pour atteindre une signification statistique stricte. Dans l’ensemble, ces profils indiquent des processus de mémoire de travail et de décision globalement moins efficaces, et pas seulement une difficulté à manipuler les nombres.

Ce que les signaux cérébraux ont révélé

Pendant que les enfants réalisaient la tâche, leur activité cérébrale était enregistrée à l’aide d’électrodes sur le cuir chevelu, ce qui a permis aux chercheurs d’examiner les potentiels évoqués — de brefs motifs électriques liés aux étapes de la pensée. Ils se sont concentrés sur un signal appelé négativité postérieure tardive (LPN), qui apparaît à l’arrière de la tête quelques centaines de millisecondes après un stimulus et qui est pensé refléter l’effort de récupération et de vérification des informations en mémoire. Dans les deux blocs, images et nombres, les enfants en difficulté mathématique présentaient une LPN clairement réduite par rapport à leurs pairs, ce qui suggère que leur cerveau consacrait moins de ressources ou des ressources moins efficaces à cette phase de récupération et de vérification. Un modèle statistique combinant la mesure comportementale (d′ de la tâche avec nombres) et la mesure cérébrale (taille de la LPN du bloc non numérique) pouvait classer correctement environ 70 % des enfants comme présentant ou non des difficultés mathématiques, laissant entrevoir un outil d’alerte précoce potentiellement utile.

Pourquoi cela importe pour aider les enfants

Le tableau d’ensemble qui se dégage est que les difficultés mathématiques sévères chez les jeunes enfants ne tiennent pas seulement à un sens numérique faible ou à des compétences de comptage déficientes. Beaucoup de ces enfants semblent plutôt présenter une faiblesse plus générale de la mémoire de travail qui affecte leur capacité à maintenir, actualiser et vérifier l’information, que celle-ci concerne des nombres ou des objets du quotidien. Cette vision domain-générale aide à expliquer pourquoi certains élèves s’appuient sur des stratégies de comptage lentes et sujettes à l’erreur et peinent à mémoriser des faits de base. Elle suggère aussi que le soutien efficace ne devrait pas se limiter à des entraînements mathématiques supplémentaires, mais pourrait nécessiter de renforcer les processus généraux de mémoire et d’attention. En combinant des mesures cérébrales avec des tâches soigneusement conçues, des études comme celle-ci pourraient permettre à terme d’identifier plus tôt et plus précisément les enfants à risque, ouvrant la voie à des interventions ciblées avant que les difficultés mathématiques ne deviennent profondément ancrées.

Citation: Safakheil, H., Nazari, M.A., Rezaeian, M. et al. Longitudinal behavioral and ERP evidence for domain-general working memory deficits in children with mathematical difficulties. Sci Rep 16, 7516 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38919-4

Mots-clés: difficultés en mathématiques, mémoire de travail, enfants, EEG, troubles des apprentissages