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Les aires fonctionnelles du Cortex Cérébral: quelle spécialisation ?

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<strong>Les</strong> <strong>aires</strong> <strong>fonctionnelles</strong> <strong>du</strong> <strong>Cortex</strong> <strong>Cérébral</strong>: <strong>quelle</strong> <strong>spécialisation</strong> ?


Réseau spécialisé avec les organes sensoriels et moteurs


<strong>Les</strong> <strong>aires</strong> corticales: un réseau cérébral de réseaux neuronaux


Dynamique <strong>du</strong> réseau neuronal dans l’aire motrice primaire<br />

Courbes d’accord et vecteur de population


Modélisation de la Dynamique <strong>du</strong> réseau neuronal:<br />

Rotation <strong>du</strong> vecteur de population


Le réseau cérébral: les connections entre les <strong>aires</strong> corticales


Visuel<br />

Moteur Langage<br />

Le réseau cérébral: les flux de traitements


Le réseau cérébral parieto-frontal pour les relations perception-action<br />

les symmétries


1.Face Invariant<br />

2.Object Invariant<br />

3. Object New<br />

4. Motion<br />

5. BioMotion<br />

6. Imitation<br />

6. Use Object<br />

7. Watch Gesture<br />

8. See Intention<br />

9. Touch Hand<br />

10. Grasp/ Load<br />

11. Gaze Attention<br />

12. Mental Rotatio<br />

13.SMCoordinatio<br />

14 Touchsequenc<br />

16 Spatial<br />

17 Social Interact<br />

18 Coop Compet<br />

19 False Belief<br />

20 Error<br />

FUS LOC TM MT STS IPL PMv vlPF PO SPL Pmd dlPF aCin pCIN orbF<br />

Le réseau cérébral : les flux perception-action


Modélisation <strong>du</strong> réseau cérébral parieto-frontal<br />

pour les relations perception-action : propriétés combinatoires


Modélisation <strong>du</strong> réseau de réseaux parieto-frontal: relations perception-action


Modélisation <strong>du</strong> réseau de réseaux parieto-frontal: relations perception-action<br />

Implémentation sur un robot anthropomorphe


<strong>Les</strong> propriétés <strong>du</strong> réseau de réseaux parieto-frontal: les neurones mirroir


Le réseau de réseaus parieto-frontal: les neurones mirroir


<strong>Les</strong> propriétés <strong>du</strong> réseau de réseau parieto-frontal:<br />

les neurones à activité soutenue : séquences et planification


<strong>Les</strong> propriétés <strong>du</strong> réseau de réseau parieto-frontal:<br />

les neurones à activité soutenue : séquences et planification


Le réseu entre le cortex cérébral et les autres structures de contrôle moteur:<br />

Le cervelet et les ganglions de la base


Dynamique <strong>du</strong> réseau entre le cortex cérébral , le cervelet<br />

et les ganglions de la base pour un nouvel apprentissage sensorimoteur<br />

CB<br />

V<br />

V<br />

IO<br />

PC<br />

PC<br />

PA<br />

PA<br />

NC<br />

SN<br />

NC<br />

PM<br />

PM<br />

ACC<br />

ACC<br />

PF<br />

PF


Performance<br />

temps<br />

Dynamique <strong>du</strong> réseau entre le cortex cérébral , le cervelet<br />

et les ganglions de la base pour un nouvel apprentissage sensorimoteur


CB<br />

R-M1<br />

R-Par Cx<br />

SMA<br />

R-PM L-M1<br />

R-Pre-Cu<br />

L-Pre-Cu<br />

R-DLPFC<br />

L-PM L-Par Cx<br />

Cing<br />

R-Visual A.<br />

L-DLPFC<br />

R-<br />

L-Visual A.<br />

R-Put L-<br />

R-CaudN Th<br />

al Th Ant-Cereb<br />

L-C audN L-Put al<br />

R-Cereb Cx<br />

L-Cereb Cx<br />

V<br />

V<br />

IO<br />

PC<br />

PC<br />

PA<br />

PA<br />

NC<br />

SN<br />

NC<br />

PM<br />

PM<br />

ACC<br />

ACC<br />

PF<br />

PF<br />

R-PM<br />

R-M1<br />

R-Par Cx<br />

SMA<br />

L-M1<br />

R-Pre-Cu<br />

L-Pre-Cu<br />

R-DLPFC<br />

L-PM L-Par Cx<br />

Cing<br />

R-Visual A.<br />

L-DLPFC<br />

R-<br />

L-Visual A.<br />

R-Put L-<br />

R-CaudN Th<br />

Ant-Cereb<br />

al Th<br />

L-C audNL-Put<br />

al<br />

R-Cereb Cx<br />

L-Cereb Cx<br />

Dynamique <strong>du</strong> réseau entre le cortex cérébral le cervelet<br />

et les ganglions de la base pour un nouvel apprentissage sensorimoteur


Dynamique <strong>du</strong> réseau entre le cortex cérébral , le cervelet<br />

et les ganglions de la base pour un nouvel apprentissage sensorimoteur


Modélisation de l’ensemble <strong>du</strong> <strong>Cortex</strong> <strong>Cérébral</strong>


Modélisation de l’ensemble <strong>du</strong> <strong>Cortex</strong> <strong>Cérébral</strong>


Phonation<br />

Syntax<br />

Semantic<br />

Tones<br />

Words


COLOR MOTION


Le modèle de réseau cérébral décrit<br />

la cascade de traitements.


On imite les traitements génériques des réseaux neuronaux et la<br />

cascade de traitements <strong>du</strong> réseau cérébral pour mieux comprendre<br />

le traitement des flux video-audio importants pour l’homme.


Modèle <strong>du</strong><br />

Réseau Neural<br />

Implementation<br />

électronique<br />

Le modèle de réseau neural effectue des opérations génériques de<br />

traitement adaptatif et d’apprentissage qui peuvent êre simulés par des<br />

circuits électroniques


SYNAPSES<br />

CANAUX<br />

FILTRE<br />

Mémorise les<br />

caractéristiques<br />

d’un stimulus<br />

ADAPT<br />

S’adapte à la<br />

vitesse de variation<br />

<strong>du</strong> flux


FILTRE<br />

Le traitement de type « FILTRE » extraie les caractéristiques :<br />

- il donne une description de la scène,<br />

- mais il n’est pas très efficace pour extraire les mouvements fins <strong>du</strong> visage<br />

qui sont importants pour les interactions sociales .


FILTRE<br />

ADAPT<br />

Le traitement « ADAPT » qui règle à chaque instant les temps<br />

d’intégration, est très efficace pour extraire les variations fines<br />

importantes pour les interactions sociales


Le traitement « ADAPT » fournit en temps réél<br />

une description fine des expressions faciales et corporelles<br />

avec leurs composantes émotionnelles


Lorsque le traitement « ADAPT » ne fonctionne pas,<br />

l’information est trop faible ou trop forte,<br />

comme pour un appareil photo sans mécanisme de réglage d’ouverture


Réseau Synaptique<br />

Recpteur Glutamate<br />

Adaptation Canaux K+<br />

Réseau Neural Réseau <strong>Cérébral</strong> Réseau Social<br />

FILTRE spécialisé<br />

Forte prediction<br />

FILTRE avec ADAPT<br />

Bonne prediction<br />

Visuelle Flux<br />

Pariétal: Manipule<br />

Limbique: Attraction<br />

Visuelle: Flux<br />

Temporal : Reconnait<br />

Limbique: Attraction<br />

Objets<br />

Faible changement<br />

Personnes<br />

Fort Changement


Réseau Synaptique<br />

Recpteur Glutamate<br />

Adaptation Canaux K+<br />

Faible adaptation<br />

Réseau Neural Réseau <strong>Cérébral</strong> Réseau Social<br />

FILTRE spécialisé<br />

Forte prediction<br />

FILTRE avec ADAPT<br />

FILTRE sans ADAPT<br />

Bonne Prediction<br />

Faible prediction<br />

Visuelle Flux<br />

Pariétal: Manipule<br />

Limbique: Attraction<br />

Visuelle: Flux<br />

Bruité,brouillé<br />

Temporal : Reconnait<br />

Douloureux<br />

Limbique: Attraction<br />

« Evitement »<br />

Objets<br />

Faible changement<br />

Personnes<br />

Fort Changement


Réseau<br />

Moléculaire<br />

Dynamique multi-échelle <strong>du</strong> cerveau qui s’adapte et apprend<br />

Réseau<br />

Neuronal<br />

Réseau<br />

<strong>Cérébral</strong><br />

Le cerveau: un réseau de réseau<br />

Réseau<br />

Social<br />

Réseau<br />

WWW


Maths<br />

Statistics<br />

Control<br />

Dynamical<br />

systems<br />

Bifurction<br />

Attractors<br />

Hodgkin<br />

Huxley<br />

Helmoltz<br />

Machine<br />

Oscillators<br />

Stochastic<br />

resonance<br />

SOM<br />

Kohonen<br />

Recurent Nets<br />

Hopfield/ Amit<br />

Morphodynmics<br />

RBF Pattern<br />

Recognition<br />

Hebb<br />

Models<br />

BeckProp<br />

Mo<strong>du</strong>lar/<br />

Hierarchical<br />

Q-Learning<br />

Reinforcement<br />

Learning<br />

Adaptive<br />

resonance<br />

Grossberg<br />

Hidden<br />

Markov<br />

Bayesian<br />

netw orks<br />

PCA<br />

Clustering<br />

Molecular Nets Neural Nets Cerebral Nets<br />

Machine<br />

Learning<br />

SVM Vapnik<br />

Expert<br />

systems<br />

Multiscale Brain Organisation<br />

Social Nets

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