Comment les oiseaux apprennent

Les enfants apprennent constamment de nouvelles choses. Mais généraliser ce qu'ils ont appris et l'appliquer dans des situations inconnues leur est plus ou moins facile selon leur mode d'apprentissage. Il en va de même pour les oiseaux chanteurs. Eux aussi doivent apprendre beaucoup de choses au cours des premiers mois de leur vie, par exemple le chant caractéristique de leurs congénères. Tout comme l'homme, les oiseaux ont recours à différents modes d'apprentissage. Des scientifiques dirigés par Richard Hahnloser, professeur à l'ETH Zurich et à l'Université de Zurich, ont étudié chez les pinsons zébrés l'impact de ces méthodes sur la capacité à généraliser.

Lors d'expériences (voir encadré), les chercheurs ont pu montrer que les pinsons zébrés peuvent apprendre en observant un congénère. Les oiseaux ont dû apprendre, par tâtonnement et feedback, à distinguer les variantes de chants d'oiseaux en deux classes selon leur longueur. Sans préparation spéciale, les oiseaux ont maîtrisé la tâche en moyenne après 4700 répétitions. En revanche, si les pinsons avaient pu observer auparavant leurs congénères en train d'apprendre cette tâche, ils n'ont eu besoin que de 900 répétitions. Etant donné que, pour des raisons statistiques, 800 répétitions sont nécessaires dans ce dispositif expérimental pour évaluer les capacités des animaux, cela signifie que les oiseaux qui observaient auparavant la tâche la maîtrisaient pratiquement dès le début.

Mieux généraliser

Les chercheurs ont ensuite testé la capacité des oiseaux à résoudre une deuxième tâche similaire. Les pinsons zébrés devaient distinguer un autre ensemble de variantes de chant, également en fonction de leur longueur. Il s'est avéré que les oiseaux qui avaient appris la première tâche dès le début en faisant des essais et en donnant un feedback étaient capables de réaliser la deuxième tâche pratiquement dès le début, après une moyenne de 800 passages. Les congénères qui ont appris la première tâche principalement par l'observation ont en revanche eu besoin de 3600 passages en moyenne pour la deuxième tâche.

"Chez les pinsons zébrés, l'apprentissage par tâtonnement est donc la méthode d'apprentissage la plus robuste", résume Hahnloser. "Les oiseaux qui ont appris une compétence par tâtonnement sont plus à même de la généraliser et de l'adapter à de nouvelles situations que ceux qui ont appris cette compétence par observation".

Les deux méthodes d'apprentissage ont leurs avantages

Gagan Narula, postdoctorant dans le groupe de Hahnloser et premier auteur de l'étude, souligne les parallèles avec l'apprentissage des enfants et des adolescents : "L'enseignement orienté vers l'action, qui met l'accent sur le tâtonnement et l'expérimentation, s'impose de plus en plus dans les écoles également. De plus en plus, même les mathématiques sont enseignées à l'école secondaire à l'aide d'expériences".

"Les deux méthodes d'apprentissage ont toutefois leurs avantages", explique Hahnloser. "L'apprentissage par l'observation est plus rapide". Il fait remarquer que notre système éducatif utilise délibérément les deux méthodes d'apprentissage : D'une part, l'enseignement frontal et l'observation, d'autre part, les expériences, les exercices et les devoirs à domicile.

Cerveau impliqué différemment

Des modèles informatiques neuronaux ont aidé les scientifiques à interpréter leurs résultats. Sur la base des modèles de calcul, les chercheurs partent du principe que de nombreuses synapses de cellules nerveuses sont impliquées dans le cerveau des oiseaux lors de l'observation, mais qu'elles sont relativement faibles. En revanche, lors de l'expérimentation, seules quelques synapses sont impliquées, mais celles-ci sont particulièrement fortes, ce qui se traduit par une plus grande capacité de généralisation. Hahnloser l'exprime ainsi : "En observant, les oiseaux se souviennent de nombreux détails du chant, dont beaucoup ne sont pas pertinents pour la résolution du problème d'apprentissage. En revanche, en essayant, les oiseaux en retiennent moins. Ils se concentrent sur les caractéristiques les plus marquantes du chant, comme la longueur".

Il resterait à étudier si les différentes méthodes d'apprentissage ont également un impact sur le cerveau des enfants et des adolescents. "Par le passé, la recherche sur les pinsons zèbres a toujours fourni des indications et des hypothèses importantes pour l'étude des processus neurobiologiques, y compris sur la manière dont les humains apprennent leur langue", explique Hahnloser. "Nos dernières découvertes chez les pinsons conduisent également à des hypothèses qui pourraient être étudiées de manière appropriée chez les humains afin de mieux comprendre les processus d'apprentissage".