Cours 11 - Complexité, conscience et créativité Flashcards
Donne le niveau débutant de la définition de la complexité.
COMPLEXITÉ
La complexité, c’est quand quelque chose a beaucoup de parties différentes qui interagissent.
Donne le niveau intermédiaire de la définition de la complexité.
COMPLEXITÉ
La complexité dans un contexte scientifique ou informatique se réfère à la quantité d’éléments dans un système et à la façon dont ils interagissent.
Selon le niveau intermédiaire de la définition de la complexité = Vrai ou faux : Plus un système a d’éléments et de connexions entre eux, moins il est complexe.
COMPLEXITÉ
Faux. Plus un système a d’éléments et de connexions entre eux, plus il est complexe.
Selon le niveau intermédiaire de la définition de la complexité = Donne des exemples de la complexité peut s’appliquer à quoi.
COMPLEXITÉ
Elle peut s’appliquer aux réseaux sociaux, des écosystèmes, des systèmes biologiques (comme le cerveau), ou même des algorithmes.
Un système a 14 000 éléments et qui ont tous des connexions entre eux et un autre en a 2 qui ont des connexions entre eux. Lequel est le plus complexe?
COMPLEXITÉ
Celui qui a 14 000 éléments.
Donne le niveau avancé de la définition de la complexité.
COMPLEXITÉ
La complexité, dans des domaines tels que la théorie des systèmes, l’informatique et la physique, se rapporte à la diversité des états et à la richesse des interactions entre les composants d’un système. Elle s’intéresse à la manière dont des comportements émergents et des propriétés globales peuvent surgir de l’interaction de parties simples. La complexité est un concept clé dans l’étude des systèmes dynamiques, de la théorie du chaos et de l’informatique théorique.
Selon le niveau avancé de la définition de la complexité = Est-ce que le fait qu’il y ait de la variabilité rend le système plus ou moins complexe?
COMPLEXITÉ
Plus complexe.
Donne le niveau débutant de la définition de l’entropie (comprend un exemple).
ENTROPIE
L’entropie, c’est un peu comme le désordre ou le mélange. Si vous rangez vos jouets dans une boîte, ils sont en ordre. Si vous les jetez tous en vrac, ils sont en désordre – c’est ça, l’entropie.
Donne le niveau intermédiaire de la définition de l’entropie.
ENTROPIE
En physique et en chimie, l’entropie mesure le désordre ou le chaos dans un système. On essaie de quantifier à quel point un système est chaotique à quel point il est désordonné.
Selon le niveau intermédiaire de la définition de l’entropie = Qu’est-ce qui rend l’entropie plus élevée?
ENTROPIE
Plus un système est désordonné, plus son entropie est élevée.
Selon le niveau intermédiaire de la définition de l’entropie = L’entropie est un concept central dans quel domaine? Explique pourquoi.
ENTROPIE
L’entropie est un concept central en thermodynamique, où elle aide à comprendre comment l’énergie se transforme et se disperse dans les systèmes.
Donne le niveau avancé de la définition de l’entropie.
ENTROPIE
L’entropie, en thermodynamique et en théorie de l’information, est une mesure quantitative du degré de désordre ou de la quantité d’informations manquantes dans un système (à quel point on est capable de prédire le comportement de ce système).
Selon le niveau avancé de la définition de l’entropie = En théorie de l’information, l’entropie mesure quoi?
ENTROPIE
En théorie de l’information, l’entropie mesure l’incertitude inhérente à l’état d’un système.
Vrai ou faux : Quand on a beaucoup de désordre, c’est difficile de prédire ce qui va se passer.
ENTROPIE
Vrai.
En résumé, quelles seraient 2 façons de voir l’entropie qui seraient plus simples.
ENTROPIE
- On peut voir l’entropie comme une mesure du désordre (du chaos).
- Ou alors comme une mesure de l’incertitude du signal, justement parce qu’il est désordonné. À quel point on a de la difficulté à le prédire (+ grande entropie si moins prédictible).
Donne le niveau débutant de la définition de la criticalité (comprend un exemple).
CRITICALITÉ
La criticalité, c’est quand quelque chose est juste à la limite (un point de transition) entre deux états. Comme être sur le point de basculer d’un côté ou de l’autre d’une balançoire.
Donne le niveau intermédiaire de la définition de la criticalité (comprend un exemple).
CRITICALITÉ
En physique et dans d’autres sciences, la criticalité se réfère à un état d’équilibre instable. Un système critique est au bord d’un changement majeur, comme l’eau juste avant de geler ou de bouillir.
Selon le niveau intermédiaire de la définition de la criticalité = La criticalité est un concept important pour comprendre quoi?
CRITICALITÉ
C’est un concept important pour comprendre les transitions de phase et les points critiques dans les matériaux.
Donne le niveau avancé de la définition de la criticalité.
CRITICALITÉ
La criticalité dans les domaines de la physique et de la science des matériaux est l’état d’un système qui se trouve à la frontière entre plusieurs phases. Ce concept est crucial pour comprendre les transitions de phase, comme la transition entre un liquide et un gaz.
Selon le niveau avancé de la définition de la criticalité = À la criticalité, un système présente des comportements uniques, tels que quoi?
CRITICALITÉ
À la criticalité, un système présente des comportements uniques, tels que des fluctuations à toutes échelles et une sensibilité extrême aux variations de conditions extérieures.
Selon le niveau avancé de la définition de la criticalité = La criticalité est un concept clé dans l’étude de quoi?
CRITICALITÉ
C’est un concept clé dans l’étude des phénomènes critiques et des systèmes auto-organisés critiques (self-organized criticality).
Lorsque le cerveau est dans critique (équilibre instable), est-ce qu’il est complètement ordonné ou complètement désordonné? Ou les deux? Ou aucun des deux?
CRITICALITÉ
Aucun des deux, le cerveau est entre un état ordonné et un état désordonné.
Quand est-ce que c’est optimal pour le cerveau de traiter un stimulus? Il doit être dans quel état?
CRITICALITÉ
Une perturbation est optimalement traitée par le cerveau lorsqu’il est dans un état critique (équilibre instable).
Qu’est-ce qu’on peut analyser pour étudier l’état du cerveau?
COMPLEXITÉ EN EEG/MEG
La complexité des données EEG.
Donne un exemple où on utilise la complexité des données EEG pour étudier l’état du cerveau.
COMPLEXITÉ EN EEG/MEG
En utilisant des algorithmes pour mesurer la complexité des signaux EEG, les chercheurs peuvent différencier les états de veille, de sommeil et même identifier des anomalies comme l’épilepsie.
La complexité des signaux EEG reflète quoi?
COMPLEXITÉ EN EEG/MEG
La complexité des signaux EEG reflète la diversité et l’interconnectivité des activités neuronales dans le cerveau (+ on a des éléments = + ils intéragissent entre eux = + on a un système complexe).
Des signaux EEG plus complexes peuvent indiquer un niveau de conscience ______ élevé ou une activité cérébrale ______ riche.
Choisis entre les 2 (peut être le même 2 fois) :
- Plus
- Moins
COMPLEXITÉ EN EEG/MEG
Des signaux plus complexes peuvent indiquer un niveau de conscience plus élevé ou une activité cérébrale plus riche.
L’entropie des signaux EEG est utilisée pour quoi?
ENTROPIE EN EEG/MEG
L’entropie des signaux EEG est utilisée pour quantifier le degré de désordre ou de prévisibilité des signaux cérébraux.
Par exemple, l’entropie spectrale peut être calculée pour évaluer la régularité des signaux EEG. Si les signaux sont réguliers, on aura une entropie qui est _____ et si les signaux sont irréguliers on aura une entropie qui est _____.
- Haute
- Basse
ENTROPIE EN EEG/MEG
Si les signaux sont réguliers, on aura une entropie qui est basse et si les signaux sont irréguliers on aura une entropie qui est haute.
L’entropie est utilisée pour quoi? (2)
ENTROPIE EN EEG/MEG
- Cette approche est souvent utilisée pour analyser les états de conscience altérés, comme le coma ou l’anesthésie générale, où une entropie réduite peut indiquer une diminution de la conscience (mesure la profondeur de l’anesthésie). Quand le patient est proche de se réveiller, le signal est plus riche, mais moins chaotique.
- L’entropie peut également aider à détecter des conditions telles que l’épilepsie ou la maladie d’Alzheimer, où les modèles d’activité cérébrale diffèrent de la norme.
Que se passe-t-il au niveau de l’entropie pendant un crise d’épilepsie?
ENTROPIE EN EEG/MEG
Il y a des moments pendant la crise où c’est plus ordonné (moins entropie) et des moments où c’est plus chaotique et désordonné (plus entropie).
La notion de criticalité peut être appliquée pour quoi?
CRITICALITÉ EN EEG/MEG
Elle peut être appliquée pour examiner la dynamique des réseaux neuronaux du cerveau à travers des données EEG.
La criticalité se réfère à quel état du cerveau ?
CRITICALITÉ EN EEG/MEG
Elle se réfère à l’état du cerveau lorsqu’il est à la frontière entre la stabilité et l’instabilité.
Lorsque le cerveau est dans cet état d’équilibre, est-ce qu’il est optimal ou non optimal pour le traitement de l’information et la plasticité neuronale?
CRITICALITÉ EN EEG/MEG
Optimal.
En lien avec la criticalité, qu’est-ce que les chercheurs étudient?
CRITICALITÉ EN EEG/MEG
Les chercheurs étudient comment le cerveau maintient cet état critique pour maximiser l’efficacité de la communication neuronale.
Que se passe-t-il au niveau de la criticalité pendant un crise d’épilepsie?
Des études ont montré que lors de crises épileptiques, le cerveau s’éloigne de cet état critique (état d’équilibre instable), ce qui se traduit par des modifications dans les modèles d’activité EEG.
Lorsque le cerveau s’éloigne trop de la criticalité, il peut se retrouver dans 2 états, quels sont-ils?
- Sous-critique
- Super-critique
Voir diapo 10 pour un schéma en lien avec les états critique, sous-critique et super-critique.
Quelles sont les Métriques (mesures) de Complexité pour EEG/MEG? (4)
- Complexité de Lempel-Ziv (LZC)
- Exposant de Hurst
- Complexité de Higuchi
- Degré de Synchronisation
Explique la Complexité de Lempel-Ziv (LZC)
MÉTRIQUES DE COMPLEXITÉ
- Une mesure qui quantifie la complexité d’une séquence de données en estimant le nombre de motifs nouveaux et récurrents dans les données EEG/MEG.
- Un algorithme de compression qu’on peut utiliser pour faire des fichiers compressés.
Pour la Complexité de Lempel-Ziv (LZC), l’implosive complexity nous dit quoi?
MÉTRIQUES DE COMPLEXITÉ
- Elle nous dit à quel point un signal peut être compressé sans perdre de l’information.
- Si peut moins compresser un signal (la taille du fichier reste environ la même qu’avant qu’il soit compressé) = le signal est plus riche.
Explique l’Exposant de Hurst
MÉTRIQUES DE COMPLEXITÉ
- Utilisé pour évaluer le degré de persistance ou de mémoire à long terme dans les séries temporelles des signaux EEG/MEG.
- Un signal qui a + de mémoire = un signal qui a + de persistance, quand on bouge dans le temps, on a toujours des traces du passé (il y a des choses qui restent).
Explique la Complexité de Higuchi
MÉTRIQUES DE COMPLEXITÉ
Une technique pour mesurer la complexité fractale des données EEG/MEG, analysant la variation de la longueur des courbes en fonction de l’échelle temporelle (pas s’embêter avec les détails).
Explique le Degré de Synchronisation
MÉTRIQUES DE COMPLEXITÉ
- Mesure l’interconnexion et la complexité des interactions entre différents canaux EEG/MEG.
- un système possède des éléments interconnectés (synchronisés) = + il est complexe.
Quelles sont les Métriques (mesures) d’Entropie pour EEG/MEG? (4)
- Entropie Spectrale
- Entropie de Shannon
- Entropie de Rényi
- Entropie Multivariée
Explique l’Entropie Spectrale
MÉTRIQUES D’ENTROPIE
Mesure le désordre dans le spectre de fréquence des signaux EEG, souvent utilisée pour l’analyse des états de conscience.
Explique l’Entropie de Shannon
MÉTRIQUES D’ENTROPIE
Quantifie l’incertitude ou la variabilité dans les séquences de données EEG.
Explique l’Entropie de Rényi
MÉTRIQUES D’ENTROPIE
Une généralisation de l’entropie de Shannon qui peut être ajustée pour mettre l’accent sur différentes parties de la distribution de probabilité des signaux EEG.
Explique l’Entropie Multivariée
MÉTRIQUES D’ENTROPIE
Évalue le désordre dans des ensembles de données EEG multivariées, prenant en compte les interactions entre différents canaux.
Quelles sont les Métriques (mesures) de Criticalité pour EEG/MEG? (2)
- Exposant de Lyapunov
- Coefficient de Branchement Neuronal
Explique l’Exposant de Lyapunov
MÉTRIQUES DE CRITICALITÉ
Mesure la vitesse à laquelle les systèmes dynamiques (comme le cerveau) réagissent aux petites perturbations, indiquant un état de criticalité.
Explique le Coefficient de Branchement Neuronal
MÉTRIQUES DE CRITICALITÉ
Une mesure de l’activité neuronale en cascade, indiquant à quel point le système nerveux est proche d’un état critique.
Quels sont 2 exemples illustrant la distinction entre la complexité et l’entropie?
- État d’éveil vs sommeil profond
- États méditatifs vs crise épileptique
Explique la distinction entre la complexité et l’entropie avec l’exemple de l’état d’éveil vs sommeil profond.
En état d’éveil, les signaux EEG/MEG montrent généralement une complexité plus élevée en raison d’une activité cérébrale diversifiée et riche. Par contre, en sommeil profond, l’entropie des signaux EEG peut être plus élevée en raison de la diminution de la régularité et de la prévisibilité des signaux, reflétant un état de moindre activité consciente.
Explique la distinction entre la complexité et l’entropie avec l’exemple des états méditatifs vs crise épileptique.
Pendant la méditation, on peut observer une complexité accrue dans les signaux EEG/MEG, indiquant une activité cérébrale enrichie et intégrée. En revanche, pendant une crise épileptique, les signaux EEG/MEG peuvent présenter une entropie élevée, caractérisée par des motifs de signal imprévisibles et désordonnés.
Quel est un lien entre Complexité et Criticalité?
Le lien entre ces deux concepts se trouve dans la capacité du cerveau à maintenir un équilibre délicat entre l’ordre et le chaos. La criticalité implique que le cerveau est constamment sur le point de basculer entre ces états, permettant une grande complexité dans le traitement de l’information. Cela signifie que le cerveau n’est ni trop rigide (ordonné) ni trop chaotique, mais fonctionne de manière optimale à la frontière de ces deux extrêmes.
Lorsqu’on est au point critique, est-ce que c’est plus ou moins complexe?
Plus complexe, car on a une plus grande richesse de l’information.
Qu’est-ce que l’hypothèse du cerveau critique?
C’est lorsqu’on est en transition entre 2 états et ça peut avoir des propriétés utiles pour le cerveau (peut être optimal pour traiter un stimulus).
