Il existe trois parties du cerveau qui sont les plus importantes pour l’apprentissage kinesthésique et l’apprentissage des compétences. Les ganglions de la base, le cortex cérébral et le cervelet jouent tous des rôles d’égale importance dans la capacité à apprendre de nouvelles compétences et à les maîtriser.
Les ganglions de la base sont un ensemble de ganglions (groupes de neurones) qui se trouvent à la base du cerveau antérieur. Les ganglions de la base reçoivent des informations d’autres parties du cerveau, comme l’hippocampe et les zones corticales, qui envoient des messages sur le monde extérieur. La plupart de ces messages sont sensoriels, c’est-à-dire qu’il s’agit de ce qu’une personne ressent physiquement. Les ganglions de la base interprètent ensuite ces informations et les envoient vers le thalamus et le tronc cérébral, qui jouent tous deux un rôle important dans le mouvement physique. Par conséquent, les ganglions de la base constituent le début du processus permettant à une personne qui apprend par la pratique de répondre viscéralement aux stimuli qui l’entourent. Une fois qu’une compétence est acquise, il est important de la pratiquer. Cela peut modifier la façon dont les circuits des ganglions de la base participent à l’exécution de cette compétence et la plasticité synaptique est un mécanisme neuronal de base permettant de tels changements. Plus une personne s’exerce, plus elle développe de plasticité.
Le cortex cérébral est le tissu cérébral qui recouvre le haut et les côtés du cerveau chez la plupart des vertébrés. Il est impliqué dans le stockage et le traitement des entrées sensorielles et des sorties motrices. Dans le cerveau humain, le cortex cérébral est en fait une feuille de tissu neuronal d’environ 1/8e de pouce d’épaisseur. Cette feuille est pliée de manière à pouvoir être insérée dans le crâne. Les circuits neuronaux de cette zone du cerveau se développent avec la pratique d’une activité, tout comme la plasticité synaptique se développe avec la pratique. La clarification de certains des mécanismes d’apprentissage par les neurosciences a été favorisée, en partie, par l’avènement de technologies d’imagerie non invasives, telles que la tomographie par émission de positons (TEP) et l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMF). Ces technologies ont permis aux chercheurs d’observer directement les processus d’apprentissage humains. Grâce à ces types de technologies, nous sommes désormais en mesure de voir et d’étudier ce qui se passe dans le processus d’apprentissage. Lors de différents tests, le cerveau imagé a montré une plus grande circulation sanguine et une plus grande activation de la zone du cerveau stimulée par différentes activités telles que le tapotement des doigts dans une séquence spécifique. Il a été révélé que le processus d’apprentissage d’une nouvelle compétence se déroule rapidement au début, puis ralentit pour atteindre presque un plateau. Ce processus peut également être appelé « la loi de l’apprentissage ». L’IRMF a montré que l’apprentissage à long terme se produisait dans le cortex cérébral, ce qui suggère que les changements structurels dans le cortex reflètent l’amélioration de la mémoire des compétences au cours des étapes ultérieures de la formation. Lorsqu’une personne étudie une compétence pendant une durée plus longue, mais dans un laps de temps plus court, elle apprend rapidement, mais ne retient l’information que dans sa mémoire à court terme. Comme pour l’étude d’un examen, si un étudiant essaie de tout apprendre la veille, il ne retiendra rien à long terme. Si une personne étudie une compétence pendant une période plus courte, mais plus fréquemment et à long terme, son cerveau retiendra cette information beaucoup plus longtemps, car elle est stockée dans la mémoire à long terme. Des études fonctionnelles et structurelles du cerveau ont révélé une vaste interconnectivité entre diverses régions du cortex cérébral. Par exemple, un grand nombre d’axones interconnectent les zones sensorielles postérieures servant à la vision, à l’audition et au toucher avec les régions motrices antérieures. La communication constante entre la sensation et le mouvement est logique, car pour exécuter un mouvement fluide dans l’environnement, le mouvement doit être intégré en permanence aux connaissances sur l’environnement obtenues par la perception sensorielle. Le cortex cérébral joue un rôle en permettant aux humains de faire cela.
Le cervelet est essentiel à la capacité pour un humain ou un animal de pouvoir réguler le mouvement. Cette zone du cerveau s’enroule autour du tronc cérébral et est très dense en neurones et en connexions neuronales. Cette partie du cerveau est impliquée dans la synchronisation ainsi que dans le mouvement. Elle aide à prévoir les événements, en particulier dans la formation, l’exécution et la synchronisation des réponses conditionnées. Le cervelet joue un rôle très important dans toutes les formes d’apprentissage kinesthésique et de fonction motrice. Pour une ballerine, il est important d’être capable de contrôler ses mouvements et de les synchroniser exactement comme il faut pour sa routine. Pour un joueur de football, il est important de pouvoir réguler le mouvement lorsqu’il court en lançant, et d’être capable de contrôler où va la balle ainsi que le timing de celle-ci.
Ces trois systèmes importants du cerveau fonctionnent ensemble comme une équipe, l’un n’étant pas plus important que l’autre. Ils travaillent ensemble pour permettre de répondre aux événements sensoriels, de chronométrer, de contrôler les actions physiques, et plus encore. Cependant, il est important de se rappeler que si une personne ne s’entraîne pas activement, ces parties du cerveau ne l’aideront pas à atteindre son plein potentiel. Les altérations du cerveau qui se produisent pendant l’apprentissage semblent rendre les cellules nerveuses plus efficaces ou plus puissantes. Des études ont montré que les animaux élevés dans des environnements complexes ont un plus grand volume de capillaires par cellule nerveuse – et donc un plus grand apport de sang au cerveau – que les animaux en cage, que ces derniers vivent seuls ou avec des compagnons. Dans l’ensemble, ces études dépeignent un modèle orchestré d’augmentation des capacités du cerveau qui dépend de l’expérience.