Théorie et simulations d'un nouveau type de codage impulsionnel pour le traitement visuel rapide : le codage par l'ordre d'activation

A new coding scheme for rapid visual processing : spike order coding. theoritical aspects and computer simulations

• Auteur / Autrice : Jacques Gautrais
• Direction : Simon Thorpe
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences cognitives
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris, EHESS

Mots clés

Mots clés contrôlés

Codage

Neurotransmetteurs -- Récepteurs

Perception visuelle

Traitement de l'information (psychologie)

Résumé

Le systeme visuel des primates est trop performant pour que les modeles de reseaux de neurones actuels, inspires du pdp, soient valides. Par exemple, nous localisons et identifions un visage a une vitesse telle et avec une telle precision que la lenteur des modeles actuels rend leurs fondements douteux. Et en effet, le decours temporel du traitement visuel montre que, d'une part, le processus estsi rapide qu'on ne peut guere envisager qu'une propagation a sens unique de l'information (feedforward), d'autre part, qu'il est bien trop rapide pour que la frequence de decharge des neurones, meme les mieux actives, puisse servir de support a l'information, puisque ceux-ci ont a peine le temps d'integrer une seule impulsion en provenance de chacun de leurs afferents avant de commencer eux-memesa emettre une information, precise, et ceci en cascade le long de la voie temporale. Un transfert aussi rapide de l'information ne peut reposer que sur un code bien plus efficace que le traditionnel codage frequentiel. Nous proposons un nouveau type de code qui pourrait expliquer cette performance : l'asynchronie. En effet, le systeme est asynchrone : la latence de reponse des cellules ganglionaires de la retine, des neurones du lgn, et de certains neurones de v1 varie avec les proprietes locales du stimulus (luminance, contraste, frequence spatiale, orientation) selon le principe : un neurone decharge plus tot quand ces proprietes correspondent mieux a son ''champ recepteur''. Donc l'ordre des impulsions a la sortie d'une couche reflete les proprietes du stimulus et d'une facon bien plus efficace que les frequences de decharge. Nous proposons donc, apres la revue des resultats experimentaux qui remettent en cause le primat de la frequence de decharge comme support de l'information, un nouveau type de modele de reseau de neurones, impulsionnels, organises en hierarchie de couches, et dans lequel l'information est portee par l'ordre d'activation des neurones dans une couche. Nous illustrons les capacites de ce principe par des simulations de reconnaissance de visages, ou chaque unite ne decharge qu'une seule fois pour un traitement donne. Precisons, pour finir, que l'efficacite computationnelle de l'asynchronie conduit naturellement a un programme de simulation, spikenet, lui-meme tres rapide.