Mécanismes numériques et distribués de l’anticipation motrice

Numerical and distributed mechanisms of motor anticipation

• Auteur / Autrice : Jérémy Fix
• Direction : Frédéric Alexandre, Nicolas Rougier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 30/10/2008
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Ecole(s) doctorale(s) : IAEM Lorraine
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LORIA
• Jury : Président / Présidente : Sylvain Contassot-Vivier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sylvain Contassot-Vivier, Arnaud Revel, Guillaume Masson, Jean Lorenceau, Nicolas Rougier, Frédéric Alexandre
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Arnaud Revel, Guillaume Masson

Mots clés

Mots clés contrôlés

Connexionnisme

Réseaux neuronaux (physiologie)

Oeil -- Mouvements

Perception visuelle

Attention

Sciences cognitives

Mots clés libres

Neurosciences computationnelles

Résumé

Cette thèse s’inscrit dans le domaine des neurosciences computationnelles dont le but est de modéliser des fonctions cognitives complexes par le biais de simu¬lations informatiques et numériques en s’inspirant du fonctionnement cérébral. Les modèles et simulations proposées reposent sur le paradigme des champs neuronaux, que nous exploitons pour étudier dans quelle mesure des capacités cognitives complexes peuvent être le résultat émergeant de l’interaction de cel¬lules élémentaires simples. Nous nous intéressons dans cette thèse à la modélisation de l’attention vi-suelle, avec ou sans mouvement oculaire. Pour guider le développement de nos modèles, nous proposons dans une première partie une revue de données psychologiques et physiologiques sur l’attention visuelle avant de proposer un modèle computationnel de l’attention visuelle sans saccade oculaire. Puis, nous nous intéressons dans une seconde partie à la manière dont on peut intégrer les saccades oculaires dans nos modèles en s’inspirant des données anatomiques et physiologiques sur le contrôle des saccades oculaires chez le primate. Les per¬formances des différents mécanismes proposés sont évalués en simulation en les appliquant à des tâches de recherche visuelle. Nos travaux de thèse permettent également d’étudier un paradigme de calcul original qui repose sur des calculs locaux, numériques, distribués et adaptatifs qui permettent d’envisager le déploiement des mécanismes proposés dans ce cadre sur des supports de calculs parallèles.

This thesis belongs to the computational neuroscience domain in which we aim at understanding complex cognitive functions with computer simulations built on the current knowledge of the brain. The proposed models and simula¬tions are built on the paradigm of dynamic neural ?elds, that we use in order to study in which way complex congitive capabilities can be the emergent result of the interaction of elementary units. In this thesis, we are interested in the modelisation of visual attention, with and without eye movements. To guide the development of these models, we propose in the ?rst part a review of the current psychological and physiologi¬cal data on visual attention, before proposing a computational model of visual attention without saccadic eye movement. Then, we study in the second part the way we can integrate saccadic eye movements in our models based on the current anatomical and physiological data on the oculomotor control in the pri-mate. The performances of the different proposed mechanisms are evaluated by simulating visual search tasks with saccadic eye movements. This work also makes us able to study a computational paradigm that relies on distributed, asynchronous, numerical and adaptive computation which per¬mits to consider further developments of the proposed mechanisms on parallel architectures.