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Thèse soutenue

Modélisation physique des réseaux de neurones : étude de comportements collectifs : application au traitement de l'information

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Auteur / Autrice : Nicolas Chambet
Direction : Gilbert Chauvet
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences appliquées. Physique
Date : Soutenance en 1995
Etablissement(s) : Angers

Résumé

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Nous considérons les réseaux de neurones en tant que modèles physiques de systèmes naturels de traitement de l'information. Pour avancer dans leur modélisation, nous cherchons à inclure progressivement plus d'éléments physiques des neurones en réseaux, à analyser les propriétés résultantes, et à considérer les conséquences pour le traitement de l'information. Dans le chapitre 1, nous examinons et mettons en cohérence les éléments de base de la modélisation des réseaux de neurones, à différents niveaux de description. Nous nous efforçons aussi d'utiliser des grandeurs physiques munies d'unités et de valeurs réalistes, pour une interprétation qualitative et quantitative des résultats. Puis, nous déduisons de cette démarche un modèle non linéaire de réseau de neurones, qui décrit l'évolution des conductances membranaires gouvernant l'émission des potentiels d'action (PA). Dans le chapitre 2, nous exploitons d'abord ce modèle pour étudier les états d'activité autonomes d'un réseau. Nous montrons que leur apparition peut ici se caractériser comme une transition de phase, qu'ils peuvent se décrire par une théorie de champ moyen, et comment ils peuvent servir à mémoriser de l'information. Nous appliquons ensuite le modèle pour la comparaison des dynamiques neuronales utilisant les PA, avec celles basées directement sur les fréquences de décharge. Nous montrons les limites d'une utilisation de ces dernières à la place des PA. Dans le chapitre 3, nous étudions la résonance stochastique, dans laquelle un bruit devient utile à la transmission de signaux par certains systèmes non linéaires. Nous montrons que c'est une propriété possible pour des neurones naturellement monostables, soumis soit à une stimulation analogique, soit plus généralement à des trains de PA.