Bases neurobiologiques Flashcards
(36) Présentez le principe de l’accumulateur et expliquez comment on peut concevoir sa mise en oeuvre dans
le cerveau
Systèmes nerveux fait des impulsions : quand durée : ouvre et ferme quand terminer. Nombre : s ouvre et ferme àpres chaque élément = enregistre nur d’éléments .
Dehaene et Changeux ont développé une théorie neuronale de l’accumulateur pour expliquer la façon dont on peut extraire une quantité numérique à partir de stimulations visuelles non symboliques (des points, …). Passe par différentes étapes =
Exemple avec 2 points dans le champ visuel.
1. Représentations sensorielles
Représentation de ces points sur la rétine. Les récepteurs vont coder le fait de voir ces points appartenant à des régions différentes du champ visuel. Les points, de taille différente, vont générer une activité proportionnelle à leur taille. L’information est transmise au cortex visuel.
2. Location map
L’information visuelle brute va être traduite en une carte de localisation. Cette transposition permet ainsi une normalisation, de manière à utiliser une activité et un nombre de neurones similaires pour chaque point malgré leur différence de taille. On veut en effet que chaque point ait une activité similaire (sans perdre d’info) pour correspondre aux unités dans le principe de l’accumulateur.
3. Summation cluster
On va sommer l’activité de ces points. Leur addition va former une sorte d’échelle de sorte à ce que le nombre de neurones actifs correspondent à la quantité présentée (ici 2 points). Ils sont spécifiques dans le sens où leur seuil d’activation varie, certains s’activeront donc uniquement à partir d’une certaine quantité. Ce passage de la location map à l’échelle représente le principe d’accumulateur.
4. Numerosity cluster
Pour deux objets, les neurones 1 et 2 du summation cluster, l’acculutaeur, vont s’activer. Ils vont activer chacun les neurones de la numerosity cluster où se trouve des détecteurs pour un, deux, trois, … objets. Ceci permet d’extraire la numérosité précise. Les détecteurs un et deux sont donc activés, mais le neurone 2 de l’accumulateur va inhiber le détecteur un. Cette activation n’est cependant pas très précise et souffre d’un certain « bruit », d’où l’augmentation de l’erreur avec la magnitude. On peut ainsi avoir un nombre correspondant à la quantité de stimulation visuelles présentées.
(37) Que sait-on de la base neurobiologique de l’appréhension des quantités numériques chez l’animal ?
- Chez les animaux
Nieder et al ont montré chez les primates l’existence de neurones réagissant à une certaine numérosité dans le cortex préfrontal. On présentait des écrans successifs dont le premier était un point de fixation durant 500ms puis un exemplaire d’une certaine quantité (sample) pendant 800ms qui disparaissait après un certain délai (delay) qui durait 1000ms. L’animal devait mémoriser le nombre de points
(ici : 3). Après le délai il y avait 3 possibilités : soit la figure correspond au nombre de points (match), l’animal doit donc lever le levier ; soit la figure ne correspond pas au nombre de point (non-match), dans ce cas l’animal ne doit pas lever le levier jusqu’à ce que la bonne image apparaisse (une situation en surnombre et une autre en sous-nombre). On fait de l’apprentissage en renforçant les réponses correctes et on s’arrange pour que les propriétés physiques des stimuli varient de toutes les manières possibles (taille, position, disposition, etc.) d’un essai à l’autre ou entre le sample et le match. L’animal voit donc le stimulus et doit en extraire la numérosité et la retenir puis prendre une décision (même ou différent). Les réponses montrent que la précision décroit avec la magnitude (plus précis pour 1 ou 2 que pour 4 ou 5). Mais c’est un phénomène général. Donc les animaux réussissent relativement bien cette tâche jusqu’à 3.
Les auteurs ont inséré une plaquette de micro électrodes dans le cortex des animaux : single cell recording (attention : ne dit pas qu’il n’y a pas aussi une activité en dehors du cortex préfrontal). Les auteurs ont trouvé certains neurones qui réagissent spécifiquement à une numérosité de 1 à 5, pendant l’évaluation ou dans la phase d’attente.
Plus récemment, des auteurs ont fait la même tâche mais en présentant les points séquentiellement afin d’évaluer si c’était bien le nombre et non la surface qui était prise en compte. Ils ont observé des neurones différents activés selon si la séquence comprenait 2 ou 4 items. Séquence nouvelle de 3 items réponse correcte et nouveau neurone activé.
On remarque que les neurones réagissent de plus en plus jusqu’à une certaine numérosité. On ne peut cependant rien dire sur la localisation (on a exploré que le préfrontal) et la spécificité (on ne peut pas dire que le neurone 4 ne réagit QUE à la présentation de 4 items et pas dans d’autres cas). Un très long apprentissage a également été utilisé.
Une autre étude étude a observé la même chose dans le cortex pariétal dans une tâche de production (tourner 5x puis tirer, …), les neurones réagissaient au nombre tandis que d’autres réagissent au nombre d’actions effectuées pour se repérer dans la séquence.
Même étude avec discrimination implicite, certains neurones intrapariétaux préfèrent les grandes numérosités et d’autres les petites.
(38) Quelles données empiriques indiquent l’existence d’une base neurale spécifique pour la représentation
des quantités chez l’humain ?
Piazza et al se sont basés sur le principe d’habituation neuronale. Quand on regarde une ou des images par exemple de mouvement, les neurones vont se fatigués de plus en plus. Si on a après une image fixe, on aura l’impression que ça bouge dans l’autre sens (les neurones sont fatigués et donc seuls les neurones correspondant au mouvement opposé sont activés. On peut ainsi localiser des détecteurs spécifiques à une catégorie.
Ils ont fatigué les neurones correspondant à une certaine numérosité, par exemple 16 points, en présentant les points sous différentes configurations. De temps en temps, des déviants plus ou moins éloignés apparaissaient (8 ou 32). Dans la dernière condition on changeait aussi la forme des points.
Résultats : Les résultats rejoignent évidemment ceux précédent concernant le coefficient de variation. Mais au scan irmf, on a pu montrer une activité dans les sillon intrapariétaux gauche et droite reflétant les effets d’adaptation de l’expérience (pour 16 et pour les numérosités proches.
+ Recherches de la question 43
