thesis

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entrée
sens (perception)
périphériques
d’entrée
traitement de
l’information
cerveau
ordinateur
sortie
muscles (action)
périphériques
de sortie
Figure 1 – Analogie systémique ordinateur/cerveau. Cette analogie simpliste, bien que
parfois utile, par exemple en psychologie cognitive, cache de profondes différences.
des ordinateurs au niveau arithmétique est incomparablement supérieure à celle
du cerveau humain, tandis que c’est exactement l’inverse pour des tâches mentales
comme la perception, le raisonnement ou le langage.
Neurosciences computationnelles
Les neurosciences computationnelles forment une discipline de recherche
qui est née de ces travaux précurseurs sur les liens entre cerveau et informatique.
Il y a essentiellement deux problématiques. La première concerne la manière dont
les neurones et les réseaux de neurones implémentent des calculs, et cherche donc
à préciser l’analogie entre le fonctionnement d’un ordinateur et celui du cerveau
(tout en admettant évidemment des différences profondes). La seconde problématique
est celle de l’utilisation de l’ordinateur pour comprendre le fonctionnement
neuronal ou cérébral, et fait essentiellement intervenir la simulation numérique.
Ces deux problématiques sont bien sûr étroitement liées, et l’étude de la computation
neuronale peut faire intervenir, entre autres, la simulation numérique comme
un outil parmi d’autres 5 .
Problématique de la thèse
Le caractère distribué des neurones nécessite que ces cellules spécialisées puissent
communiquer efficacement. Ce sont ces interactions qui sont à l’origine de
l’émergence des fonctions mentales dans ce système complexe. La compréhension
de la coordination dynamique des neurones constitue le sujet de cette thèse. Plus
précisément, nous nous intéressons à un phénomène particulier de la coordination
neuronale : la synchronisation, et plus généralement les corrélations. Ces termes
font référence à la décharge simultanée (à une certaine précision temporelle) de
plusieurs neurones. Ces corrélations sont observées expérimentalement depuis plusieurs
décennies et dans de très nombreuses situations différentes, sans que leurs
rôles computationnels éventuels ne soient parfaitement établis. Les objectifs de
5. Les autres outils comprennent, par exemple, la modélisation mathématique ou les enregistrements
électrophysiologiques.