Thèse soutenue

Emergence de fonctions sensorimotrices sur un substrat neuronal numérique distribué

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Auteur / Autrice : Julien Vitay
Direction : Frédéric Alexandre
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Informatique
Date : Soutenance en 2006
Etablissement(s) : Nancy 1
Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques

Résumé

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Cette thèse s'inscrit dans le domaine des neurosciences computationnelles dont le but est de modéliser des fonctions cognitives complexes par le biais de simulations informatiques et numériques en s'inspirant du fonctionnement cérébral. Contrairement à une approche descendante nécessitant de connaître une expression analytique de la fonction à simuler, l'approche ascendante retenue permet d'observer l'émergence d'une fonction grâce à l'interaction de populations de neurones artificiels sans qu'elle soit connue à l'avance. Dans un premier temps, nous présentons un modèle de réseau de neurones particulier, les champs neuronaux, dont les propriétés dynamiques de résistance au bruit et de continuité spatio-temporelle permettent cette émergence. Afin de guider l'émergence de transformations sensorimotrices sur ce substrat, nous présentons ensuite l'architecture des systèmes visuel et moteur pour mettre en évidence le rôle central de l'attention visuelle dans la réalisation de ces fonctions par le cerveau. Nous proposons ensuite un schéma fonctionnel des transformations sensorimotrices dans lequel la préparation d'une saccade oculaire guide l'attention vers une région de l'espace visuel et permet la programmation du mouvement. Nous décrivons enfin un modèle computationnel de déplacement du point d'attention qui, en utilisant une mémoire de travail spatiale dynamique, permet la recherche séquentielle d'une cible dans une scène visuelle grâce au phénomène d'inhibition de retour. Les performances de ce modèle (résistance au bruit, au mouvement des objets et à l'exécution de saccades) sont analysées en simulation et sur une plate-forme robotique.