Cours 2 : Neuroscience cognitive Flashcards
En quoi consiste le paradigme du connexionisme ?
C’est un paradigme basé sur l’associationnisme, mais qui inclus l’étude des représentations mentales.
En gros, avec l’apprentrissage + entraînement avec rétroaction, les réseaux peuvent apprendre.
Compare le paradigme du connexionnisme avec le paradigme du traitement de l’information (7)
Postulats du connexionnisme
- L’esprit = le cerveau (vs TA où l’esprit = ordinateur)
- Pas besoin de chercher le programme (série d’opérations) pour étudier la cognition (vs TA où le but est de le chercher)
- Traitement en parallèle (vs sériel pour TA, pcq sinon traitement trop long dans le cerveau)
- Toute connaissance est faite en formant des associations entre les neurones (codage distribué : chaque unité dans le réseau n’a aucune signification, c’est l’ensemble du réseau qui en a une)
- Un seul ensemble de règles générales (vs TA chercher règles pour toutes les tâches)
- Simulation débute avec associations entre neurones au HASARD (tabula rasa)
- Règle d’apprentissage Hebbienne pour créer apprentissage dans le réseau
Quel est l’avantage des réseaux connexionnistes VS les modèles basés sur le traitement d’information ? (3)
-
Plus plausible biologiquement
- Vu que la définition des réseaux est basée sur la biologie (architecture des neurones), ça rend les réseaux plausibles biologique). Mais c’est une sur-simplification de la manière dont les réseaux neuronaux fonctionnent réellement. - Apprentissage autonome
-
Certains types d’apprentissages plus faciles à expliquer (ex : reconnaissance de patrons)
- On peut partir de la stimulation avec peu d’informations et faire apprendre des tâches grâce aux règles mathématiques
Comment peut-on fournit une explication plus complète des processus mentaux ?
En proposant des modèles hybrides (traitement de l’information + connexionnisme).
- Connexionnisme = bas niveau (sensation/perception)
- Traitement de l’information = haut niveau (planification, attention, mémoire)
Deux autre paradigmes sont apparus dans les années 80 et sont toujours utilisés aujourd’hui.
- Quels sont-ils ?
- Décrit les
- Compare les
SCIENCE COGNITIVE
- Étude multidisciplinaire de l’esprit (collaboration de plusieurs domaines pour résoudre de nouveaux genres de problèmes)
NEUROSCIENCE COGNITIVE
- Branche de la neuroscience impliquant l’étude des mécanismes neuronaux de la cognition
- Mesures béhaviorales (taux d’erreur, TR, etc) + mesure neurologiques (IRM/IRMf/TEP) pour proposer des théories à propos de l’esprit (permet de localiser des fonctions cognitives et trouver des dissociations)
NEUROSCIENCE COGNITIVE VS SCIENCE COGNITIVE
- Science cognitive : On veut comprendre l’esprit
- Neuroscience cognitive : On veut comprendre comment les processus mentaux se déroulent dans le cerveau (plus précis)
En neurosciences cognitive, la recherche en cognition est étudiée sur plusieurs niveaux d’analyse :
1. Étude des neurones uniques 2. Étude des aires cérébrales spécialisées 3. Études sur la manière dont les images sont représentées au niveau des neurones (3 hypothèses d’encodage) :
Pour chaque niveau, indique 3 sous-divisions de ce niveau.
1. Étude des neurones uniques
- Détecteurs de caractéristiques
- Neurones complexes
2. Étude des aires cérébrales spécialisées
- FFA (spécifique aux visages)
- PPA (spécifique aux endroits)
- EBA (spécifique aux parties du corps)
3. Études sur la manière dont les images sont représentées au niveau des neurones
- Encodage spécifique
- Encodage distribué
- Encodage semi-distribué (ex: neurone miroirs)
Étude d’Hubel et Wiesel (1959+)
Méthode
Expérience sur les chats où on implante des microélectrodes dans le cerveau pour mesurer les taux d’activation des neurones uniques face à certains stimuli visuels. On présente un segment de lumière dans différents angles et on regarde quels neurones vont s’activer.
- Cette étude permet d’étudier quel type de neurone unique ?
- Quel est le résultat de cette étude ?
- Détecteurs de caractéristiques
-
Résultats
- Chaque neurone dans le système visuel répond à un type de stimulation spécifique dans une petite partie de la rétine.
- Découverte de deux types de détecteurs de caractéristique :
a. Cellules simples : Activation à une orientation spécifique (activation dimimue quand elle change)
b. Cellules complexes : Activation à une orientation + mouvement spécifique
Le traitement est hiérarchique dans le système visuel. Ça veut dire quoi ?
Plus on va haut dans le système (aires primaires aux aires plus complexes visuelles), plus les neurones traitent de caractéristiques complexes
(Lumière frappe l’objet => Image de l’objet imprimé à l’envers sur la rétine => Image éclatée en caractéristiques => Activation des détecteurs de caractéristiques simples (aires primaires) aux détecteurs de caractéristiques complexes (aires visuelles complexes)=> Création de l’objet dans l’esprit)
Étude de Gross et al. (1972)
Méthode
Expérience sur les macaques où on implante des microélectrodes dans le cerveau dans le but de reproduire l’étude d’Hubel et Wiesel, mais avec une autre partie du cortex (cortex inférotemporal)
- Quelles sont les résultats de cette étude ?
- Ça ne fonctionnait pas dans cette partie du cortex jusqu’à que quelqu’un passe sa main dans le projecteur => Découverte des neurones complexes qui sont sensibles aux stimuli d’objets spécifiques (ici : stimulus complexe = main de singe)
- Alors, on montre plusieurs objets qui vont de plus en plus ressemblant à une main de singe => Neurone complexe de plus en plus activés vers la droite
Étude Rolls et Tovee (1995)
* Méthode
Expérience sur des macaques où on implante des microélectrodes dans le cerveau dans le but de voir comment le cortex temporel visuel se comporte avec des stimuli de visages. Présentation de plusieurs visages (humains et singes) et d’images aléatoires et on mesure le taux d’activation de neurones uniques.
- Quel type de stimuli a été étudié ?
- Quel est le résultat de cette étude ?
- Stimuli complexes spécialisés
- Ils ont trouvé des neurones qui répondent seulement aux visages (humain et singes).
- Définit ce que c’est des neurones miroirs et ils sont impliqués dans quoi.
- Quelles sont ses 3 caractéristiques ?
-
Définition :
Ce sont des neurones qui s’activent lorsqu’un humain (ou animal) agit ET lorsqu’il observe la même action. Ils sont répartis dans tout le cerveau dans un réseau appelé : système de neurones miroirs. Ces types de neurones sont impliqués dans la détermination de l’intention derrière une action. -
CARACTÉRISTIQUES
- Multisensoriels : Répondent à des gestes vus, mais aussi aux sons entendus qui sontproduits par ces actions
- Localisation imprécise, ce ne sont pas des neurones uniques.
- Empathie : Régions activées lorsqu’on ressent une émotion ou voit quelqu’un d’autre en faire l’expérience. Plus une personne a de l’empathie, plus ce système est activé
Je serais en partie responsable du processus adaptatif qui prédisposerait à l’apprentissage par imitation (serait impliqué dans l’apprentissage du langage, car près de la région du langage dans le cerveau)
Neurones miroirs
Est-ce que la réponse des neurones miroirs peut être influencée par différentes intentions ? (Mario acoboni et al – 2005)
[Méthode]
Ils ont conduit une expérience où ils ont mesuré l’activité neuronale de participants pendant qu’ils regardaient des courts-métrages. Il y avait trois versions de ce film, qui montrent tous le même mouvement de main qui prend une tasse :
Version 1 : La tasse de café est pleine sur une table bien dressée Version 2 : La tasse de café est vide sur une table en désordre Version 3: La tasse est isolée.
- Version 1 : Spectateur amené à déduire que la personne qui ramasse la tasse a l’intention d’y boire
- Version 2 : Spectateur amené à déduire que la personne est en train de nettoyer
- Version 3: Mène aucune conclusion particulière
a. Quelles sont les résultats de cette étude ?
b. Que peut-on conclure par rapport aux neurones miroirs ?
a. Les films intentionnels provoquaient une activité plus importante (version 1 et 2) que le film non-intentionnel (version 3) dans les zones du cerveau connues pour avoir des propriétés de neurones miroirs. Activation la plus élevé à plus faible : version 1 > version 2 > version 3 (très faible)
b. La région des neurones miroirs est impliquée dans la compréhension des intentions derrière les actions montrées dans les films. Les neurones miroirs, codent le « pourquoi » des actions et répondent différemment aux différentes intentions.
C’est quoi une aire cérébrale spécialisée ?
C’est une aire cérébrale qui est sensible à des stimulations spécifiques (ex: FFA sensible spécifiquement aux stimulations des visages)
Voici 3 hypothèses sur comment l’encodage est fait :
* Encodage spécifique
* Encodage distribué
* Encodage semi-distribué
- Définit les.
- Laquelle est la plus plausible ?
ENCODAGE SPÉCIFIQUE : Chaque neurone est activé par un stimulus spécifique
ENCODAGE DISTRIBUÉ: Un grand ensemble commun de neurones sont activés à différents degrés pour différents objets
ENCODAGE SEMI-DISTRIBUÉ: Ensemble limité de neurones activées à différents degrés pour des objets différents
=> La plus plausible
L’encodage spécifique est l’hypothèse la moins probable sur l’encodage et comporte plusieurs limites ? Quelles sont-elles ? (4)
- Petite capacité de représentation : il y a une infinité d’objets, donc impossible qu’ils soient tous associés à un objet
- Problème d’invariance : On ne voit pas tout le temps les objets de la même manière dépendant de son angle. Selon cette hypothèse, il faudrait aussi avoir un neurone pour tous les angles possibles.
- Aucune généralisation : Parfois quand je vois un objet ça me fait penser à un autre (tel ressemble à lui)… cette hypothèse ne permet pas d’expliquer que plusieurs neurones peuvent coder pour le même objet
- Mort d’un neurone ? : Des neurones meurent tous les jours. Si ma neurone qui représente ma grand-mère meurt, je ne vais plus la reconnaître ? (Ça fait pas de sens, sinon on oublierait un paquet d’informations d’un coup)