Influence of the writing mode (handwritten or keyboard) on the learning of Arabic letters in beginning students and cerebral correlates of handwriting Arabic and Latin letters in biscriptual adults.
Influence du mode d’écriture (manuscrit ou clavier) sur l’apprentissage des lettres arabes chez l’élève débutant et corrélats cérébraux de l’écriture des lettres arabes et latines chez l’adulte bigraphe.
Résumé
There is an increase in the use of digital tools in schools. These tools are mostly used with a keyboard, leading to a change in the way children write. What are the consequences of such a change? Some studies have shown that learning letters by hand allows for better recognition than learning them with a keyboard, probably because the sensori-motor coding created by handwriting could strengthen the mental representation of letters. However, these studies are scarce, sometimes contradictory, and were conducted during a short learning period and in non-ecological conditions.
In this thesis, we investigated the learning of a new writing system, Arabic, either by hand or keyboard, in French students in grade7, by observing them during two school years. In parallel, we investigated whether the motor characteristics of French and Arabic influence the organization of the brain network underlying written language, by analyzing motor characteristics (kinematics, production direction...) and brain activity (in fMRI) in a task of copying Arabic and French letters by expert bigraphers.
The first longitudinal study in middle school showed that keyboarding could lead to a better knowledge of letters at the beginning of learning, but that this advantage was not maintained over time. We also observed an advantage of handwriting on visual form quality (orientation and allographic association). These results extend the previous findings to a longer learning process and to a school context. They confirm that sensori-motor representations acquired through handwriting play a role in letter learning, while showing that keyboard learning can also promote certain learning processes.
The second study in French/Arabic adults confirmed that motor patterns differed in writing Arabic and Latin letters. Univariate analysis of fMRI data collected while participants were writing these letters showed that writing the two languages shared a common brain network, but that Arabic resulted in stronger activation of bilateral superior parietal regions and the right cerebellum. Multi-Voxel Pattern Analysis (MVPA) confirmed that the encoding of the two writing systems differed in the superior parietal cortices but also in several regions of the two hemispheres, notably in the left somesthetic, right premotor and bilateral visual regions. These data confirm that learning two distinct writing systems has consequences on the sensori-motor brain networks involved in the expert.
All these results show the role of sensori-motricity on the cognitive and cerebral representation of alphabetic characters, and the possible impact of digital tools. The cerebral modifications induced by the learning of a written language with its graphomotor particularities highlighted in the present work lead us to consider the importance of the sensori-motor component in the representation in memory and thus during its learning.
Les outils numériques sont de plus en plus présents dans les établissements scolaires. Ces outils sont majoritairement utilisés avec un clavier, entrainant un changement dans la façon d'écrire des élèves. Quelles sont les conséquences d’un tel changement ? Des études ont montré qu’apprendre les lettres en les écrivant à la main permettait de mieux les reconnaitre que lorsqu’elles sont apprises au clavier, car le codage sensori-moteur créé par l’apprentissage manuscrit pourrait permettre de renforcer la représentation en mémoire des lettres. Mais ces études sont peu nombreuses, parfois contradictoires, et ont été conduites pendant une courte durée d’apprentissage et dans des conditions peu écologiques.
Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés à l’apprentissage d’un nouveau système d’écriture, l’arabe, à la main ou au clavier, chez des élèves français en classe de 6ème, en les suivant pendant deux années scolaires. Parallèlement, nous nous sommes demandés si les caractéristiques motrices du français et de l’arabe influençaient l’organisation du réseau cérébral sous-tendant le langage écrit, en analysant les particularités motrices (cinématique, sens de production…) et l’activité cérébrale (en IRMf) dans une tâche de copie de lettres arabes et françaises par des bigraphes experts.
La première étude longitudinale au collège a montré que l’écriture au clavier pouvait conduire à une meilleure connaissance des lettres en début d’apprentissage, mais que cet avantage ne se maintenait pas dans le temps. Nous avons également observé un avantage de l’écriture manuscrite sur la qualité de la forme visuelle (orientation et association allographique). Ces résultats étendent les résultats précédents à un apprentissage plus long et réalisé en contexte scolaire. Ils confirment que les représentations sensori-motrices acquises grâce à l’écriture manuscrite jouent un rôle dans l’apprentissage des lettres, tout en montrant que l’apprentissage par le clavier peut aussi favoriser certains processus d’apprentissage.
La seconde étude chez l’adulte bigraphe a confirmé que les patterns moteurs différaient dans l’écriture des lettres arabes et latines. L’analyse univariée des données IRMf recueillies pendant que les participants écrivaient ces lettres a montré que l’écriture des deux langues partageait un réseau cérébral commun, mais que l’arabe entrainait une plus forte activation des régions pariétales supérieures bilatérales et du cervelet droit. L’analyse en ‘Multi-Voxel Pattern Analysis’ (MVPA) a confirmé que le codage des deux systèmes d’écriture différait dans les cortex pariétaux supérieur mais également dans plusieurs régions des deux hémisphères, notamment dans les régions somesthésiques gauches, les régions prémotrices droites et visuelles bilatérales. Ces données confirment que l’apprentissage de deux systèmes d’écriture distincts a des conséquences sur les réseaux cérébraux sensori-moteurs mis en jeu chez l’expert.
L’ensemble de ces résultats montre le rôle de la sensori-motricité sur la représentation cognitive et cérébrale des caractères alphabétiques, et l’impact possible des outils numériques. Les modifications cérébrales induites par l’apprentissage d’une langue écrite avec ses particularités graphomotrices mises en évidence dans le présent travail conduisent à considérer l’importance de la composante sensori-motrice dans la représentation en mémoire et donc pendant son apprentissage.
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