Cours 8 : Catégorisation et traitement parallèle distribué Flashcards
1
Q
Quels sont les différents éléments de la connaissance?
A
- Mémoire sémantique :
- -> Permet de stocker les faits et les connaissances.
- Connaissance conceptuelle:
- -> Connaissance qui nous permet de reconnaître des objets et des événements et de faire des inférences sur leurs propriétés.
- Concept:
- -> Représentation mentale utilisée pour une variété de fonctions cognitives.
- Catégorisation:
- -> Processus par lequel les choses sont placées dans des groupes appelés catégories.
- -> Les catégories sont tous des exemples possibles d’un concept particulier.
- On a un bagage génétique clairement et il nous permet d’interagir avec notre environnement
- Concepts différents associés aux objets de notre environnement
- Connaissance conceptuelle : Faire des inférences, déduire les propriétés des objets qui nous entoure parce qu’on l’a appris
- Catégorisation : Cerveau va catégoriser chaque concept. Chaque concept dans une catégorie
2
Q
Quelle est l’utilité des catégories?
A
- Les connaissances que nous avons du monde sont organisées en catégories pour faciliter l’encodage, la représentation, la récupération et le raisonnement.
- Aide à comprendre les cas individuels non rencontrés précédemment.
- “Pointeurs vers la connaissance”.
- -> Les catégories fournissent une mine d’informations générales sur un objet.
- -> Nous permettent d’identifier les caractéristiques particulières d’un item particulier.
- Comment les objets sont-ils placés en catégories?
- Organisation est essentielle de manière générale pour utiliser l’information (p.ex. avoir une meilleure MDT)
3
Q
Qu’est-ce que l’approche définitionnelle de la catégorisation?
A
- Déterminer l’appartenance à une catégorie selon que l’objet répond à la définition de la catégorie.
- -> Plusieurs critères (nombre fini) qu’un membre d’une catégorie doit posséder.
- Ne fonctionne pas bien.
- -> Tous les membres des catégories quotidiennes n’ont pas les mêmes caractéristiques qui les définissent.
- Ressemblance de famille.
- -> Les choses d’une catégorie se ressemblent de plusieurs façons
- Puisqu’il y a tellement de variations à travers une catégorie, avoir une définition pour une catégorie fonctionne très mal.
- Les membres d’une catégorie n’ont pas nécessairement les mêmes caractéristiques qui les définissent mais ont une ressemblance de famille.
- Approche définitionnelle est incapable d’expliquer la ressemblance de famille entre les membres d’une catégorie
4
Q
Qu’est-ce qu’un prototype de l’approche des prototypes dans la catégorisation?
A
- Prototype = “typique”.
- Une représentation moyenne du membre “typique” d’une catégorie.
- Caractéristiques spécifiques qui décrivent les membres de ce concept.
- Une moyenne des membres de la catégorie rencontrés dans le passé.
- Différences entre un membre et la moyenne = variation au sein d’une catégorie et différences de typicalité.
- Faible et haute typicalité.
- Cerveau créé une image abstraite, un prototype de qu’est-ce qu’un oiseau p.ex. après en avoir vu quelques-uns dans sa vie, il créé un prototype
- Lorsqu’on voit un objet qu’on n’a jamais vu avant, on va comparer l’image ou la perception de l’oiseau à notre prototype et on se demande ecq ce que je vois est similaire à mon prototype?
- On calcule la variation au sein d’une catégorie, ce qui veut dire que si tous les oiseaux se ressemblent, on va avoir moins de variation au sein de la catégorie. Lorsqu’on rencontre un nouveau membre, on se demande à quel point il est typique dans la catégorie?
- Prototype se modifie avec les erreurs
5
Q
Quels sont les résultats de l’étude sur la typicalité de Rosch (1975a)?
A
- Présente aux participants des categories et 50 membres différents de cette catégorie.
- Plus le chiffre est bas, plus le membre est similaire au prototype.
- -> Haute typicalité.
- -> Grande resemblance de famille.
- Étude de la typicalité
- À quel point vous pensez que le mot que je suis en train de vous présenter est typique de la catégorie en question? 1 veut dire très typique et 7 très atypique
- Des objets proches dans leur score se ressemblent entre eux (ressemblance de famille)
6
Q
Qu’est-ce qu’une haute prototypicalité? Et une faible prototypicalité?
A
- Haute prototypicalité: le membre de la catégorie ressemble étroitement au prototype de la catégorie.
- -> Membre “typique”
- -> Pour la catégorie “oiseau” = moineau.
- Faible prototypicalité: le membre de la catégorie ne ressemble pas étroitement au prototype de la catégorie.
- -> Pour la catégorie “oiseau” = pingouin
- Prototypicalité : on fait la différence/comparaison avec un prototype
- Typicalité : on fait la différence/comparaison avec les autres membres de la catégorie
7
Q
Quelle est la relation entre prototypicalité et ressemblance de famille?
A
- Forte relation positive entre la prototypicalité et la ressemblance de famille.
- Lorsque les éléments ont une grande quantité de chevauchement avec les caractéristiques des autres éléments de la catégorie, la ressemblance de famille de ces éléments est élevée.
- Faible chevauchement = faible ressemblance de famille
- Ressemblance de famille : lorsque les éléments ont une grande quantité…
Un membre typique c’est un membre qui va ressembler aux autres membres de la catégorie, donc ils partagent des caractéristiques communes
8
Q
Qu’est-ce que l’étude sur l’effet de typicalité de Smith et al. (1974)?
A
- Effet de typicalité: les objets prototypiques sont traités préférentiellement.
- Smith et al. (1974)
- -> Technique de vérification des phrases.
- -> Objets hautement prototypiques jugés plus rapidement.
- Comment on peut mesurer? Avec comportement, spécifiquement TR
- Technique de vérification des phrases : Ecq une pomme est un fruit? Oui/non. Ecq une pomme grenade est un fruit? Oui/non. Et on vérifie TR
- Les objets typiques sont traités préférentiellement et donc vont avoir un plus faible TR et il va y avoir une corrélation entre la prototypicalité et le TR
9
Q
Quels sont les trois effets observés dans l’approche des prototypes de la catégorisation?
A
- Effet de typicalité: les objets prototypiques sont traités préférentiellement
- Les objets prototypiques sont nommés plus rapidement (appellation) (si on dit de nommer le plus de fruits possibles le plus rapidement, on risque de nommer les objets prototypiques le plus rapidement)
- Les membres de la catégorie prototypique sont plus affectés par un stimulus d’amorçage.
10
Q
Qu’est-ce que l’étude de Rosch (1975b) sur l’effet d’amorçage?
A
- Entendre “vert” amorce un “vert” hautement prototypique.
- Demande au participant si deux couleurs qui étaient présentées étaient les mêmes ou pas
- Mais juste avant de présenter les cercles de couleur, les participants entendaient une amorce (nom d’une autre couleur)
- Amorce influence notre propre comportement
- Et ce qu’on réalise c’est qu’on est plus rapide pour les objets prototypiques (donc plus rapide pour a) pcq vert est plus prototypique)
11
Q
Qu’est-ce que la ressemblance de famille et les résultats expérimentaux?
A
- Les membres d’une catégories se ressemblent de plusieurs manières.
- Évaluations plus élevées pour des items à haute prototypicalité lorsque les personnes doivent évaluer à quel point un membre d’une catégorie appartient bel et bien à celle-ci (Rosch, 1975a).
12
Q
Qu’est-ce que la typicalité et les résultats expérimentaux?
A
- Les individus répondent plus rapidement pour des membres qui sont plus typiques dans la catégorie
- Temps de réactions plus rapides pour des phrases tels que ‘un moineau est un oiseau’ (haute-prototypicalité) comparé à ‘une autruche est un oiseau’ (faible-prototypicalité) (Smith 1974)
13
Q
Qu’est-ce que l’appellation et les résultats expérimentaux?
A
- Les personnes sont plus promptes à lister certains objets plus que d’autres.
- Les items à haute-prototypicalité sont nommés en premier lorsque les individus listent des exemples d’une même catégorie (Mervis 1976).
14
Q
Qu’est-ce que l’amorçage et les résultats expérimentaux?
A
- La présentation d’une stimulation modifie les réponses à des stimulation présentées par la suite.
- Jugements plus rapides pour la discrimination couleur identique-différente pour des items à haute-prototypicalité (Rosch 1975b).
15
Q
Qu’est-ce que l’approche des exemplaires?
A
- -> Le concept est représenté par plusieurs exemples (plutôt qu’un seul prototype)
- -> Les exemples sont les membres réels de la catégorie (pas les moyennes abstraites)
- -> Pour classer, comparez le nouvel élément aux exemples stockés
- -> Similaire à la vue des prototypes : représenter une catégorie ne la définit pas
- -> Différent : la représentation n’est pas abstraite. Descriptions d’exemples spécifiques.
- -> Plus un exemple spécifique est similaire à un membre de catégorie connu, plus vite il sera catégorisé (effet de ressemblance de famille)
- -> Explique l’effet de typicalité
- -> Explique les résultats trouvés dans l’approche des prototypes
- -> Prise en compte facile des cas atypiques
- -> Traite facilement des catégories variables
- On ne se crée par une représentation abstraite moyenne d’une catégorie
- Similaire prototype car on parle encore de ressemblance de famille et on ne parle pas de définition. On ne parle pas de définition car chaque élément va aider à catégoriser
- Ici la catégorisation/ressemblance de famille n’utilise pas de prototype, n’utilise pas de moyenne
- Avantage : prise en compte plus facile des cas atypiques
- On utilise donc probablement plusieurs approches de catégorisation pour être le plus performant possible
- Approche définitionnelle ne fonctionne pas car on est capable de savoir que l’éléphant avec des petites oreilles est un éléphant malgré qu’il ne correspond pas nécessairement à la définition
16
Q
Comment est-ce que la similarité intra et inter catégorielle influence la catégorisation dans l’approche des exemplaires?
A
- Plus la similarité intra-catégorielle est forte, plus la catégorisation est rapide.
- -> Plus la similarité inter-catégorielle est faible, plus la catégorisation est rapide.
- Intra-catégorielle : au sein de la catégorie
- Inter-catégorielle : quand un élément ressemble à deux (ou plusieurs) catégories
17
Q
Qu’est-ce que les préférences pour les prototypes?
A
- Explique les effets de typicalité.
- Implique également des représentations abstraites.
- Les prototypes peuvent mieux fonctionner pour les grandes catégories
18
Q
Qu’est-ce que les préférences pour les exemplaires?
A
- Explique les effets de typicalités.
- Implique des représentations concrètes.
- Les exemples peuvent mieux fonctionner pour les petites catégories.
- N’élimine pas des informations pertinentes.
- Mieux pour les catégories plus variables.
- Plus important avec l’apprentissage.
- Probablement au début de l’apprentissage, on utilise l’approche des exemplaires et ensuite au fur et à mesure de l’apprentissage, on utilise l’approche des prototypes car devient plus efficace
19
Q
Qu’est-ce que l’organisation hiérarchique?
A
- Pour bien comprendre comment les gens catégorisent les objets, il faut considérer.
- -> Propriétés des objets.
- -> Apprentissage et expérience des percepteurs.
20
Q
Quels sont les différents niveaux dans l’organisation hiérarchique?
A
- Niveau supérieur (ex. instrument de musique) :
- -> Faible similarité intra-catégorielle;
- -> Très faible similarité inter-catégorielle
- Niveau de base (ex. guitare) :
- -> Forte similarité intra-catégorielle;
- -> Faible similarité inter-catégorielle.
- Niveau subordonné (ex. guitare électrique) :
- -> Très forte similarité intra-catégorielle;
- -> Forte similarité inter-catégorielle.
- Niveau supérieur : très grosse catégorie qui peut inclure des sous-catégories
- Niveau subordonné : guitare acoustique ressemble beaucoup à une guitare électrique (forte similarité inter)
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Q
Existe-t-il un niveau de catégorie privilégié dans l’organisation hiérarchique?
A
- Aller au-dessus du niveau de base entraine une perte importante d’information
- Aller au-dessous du niveau de base entraine peu de gain d’information
- Tanaka & Taylor (1991) :
o Les connaissances, apprentissages et expériences affecte la catégorisation autant que les caractéristiques d’un objet
o Le niveau spécifique peut être préférentiellement traité
o Le niveau de base n’est pas le même pour tout le monde, ces concepts sont flexibles. Le niveau de base des experts peut correspondre au niveau spécifique des non-experts
22
Q
Qu’est-ce que les réseaux sémantiques?
A
- Les concepts sont organisés en réseaux qui représentent la façon dont ceux-ci sont organisés dans l’esprit.
- Collins et Quillian (1969)
- -> Noeud = catégorie / concept
- -> Les concepts sont liés.
- -> Modèle qui schématise la façon dont les concepts et les propriétés sont associés dans l’esprit.
- Chaque nœud doit être capable de confirmer toutes les autres catégories
- La transmission se fait, mais plus la distance entre les concepts (nœuds) est grande, plus le TR est grand
23
Q
Qu’est-ce que le différentes caractéristiques des réseaux sémantiques?
A
- Modèle hiérarchique
- Économie cognitive:
- -> Les propriétés partagées sont uniquement stockées dans des nœuds de niveau supérieur.
- -> Les exceptions sont stockées aux nœuds inférieurs.
- Transmission:
- -> Les éléments de niveaux inférieurs partagent les propriétés des éléments de niveau supérieur.
- Propriétés cognitives : propriétés d’un nœud sont partagées avec tous les nœuds en dessous.
- D’après la structure des réseaux sémantiques en modèle hiérarchique, le temps que cela prend pour récupérer une information est déterminé par la distance qui est parcourus à travers le réseau.
24
Q
Qu’est-ce que la diffusion de l’activation des réseaux sémantiques?
A
- L’activation est le niveau d’excitation d’un nœud.
- Lorsqu’un noeud est activé, l’activité s’étend sur tous les liens connectés.
- Les concepts qui reçoivent l’activation sont amorcés et plus facilement accessibles depuis la mémoire.
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Quels sont les résultats de l'étude Meyer et Schvaneveldt (1971) sur les réseaux sémantiques?
- Tâche de décision lexicale.
- -> Les participants lisent des stimuli et sont invités à dire le plus rapidement possible si l'élément est un mot ou non.
- "Oui" si les deux chaînes sont des mots; "Non" sinon.
- Certaines paires étaient étroitement associées.
- Le temps de réaction était plus rapide pour ces paires.
- -> Diffusion de l'activation
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Quelles sont les critiques de Collins et Quillian sur les réseaux sémantiques?
- Impossible d'expliquer les effets de typicalité.
- Économie cognitive?
- Certains résultats de vérification de phrases sont problématiques pour le modèle.
- Impossible d’expliquer les effets de la typicalité : p.ex., canari et pingouin sont à la même distance de la catégorie oiseau mais on va avoir plus de facilité à catégoriser le canari comme un oiseau que le pingouin
- Certains résultats de vérification de phrases sont problématiques pour le modèle : on va être plus rapide pour dire qu’un cochon est un animal qu’un mammifère tandis que techniquement cochon est plus proche de mammifère qu’animal et donc on devrait être plus rapide pour dire qu’il s’agit d’un mammifère
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Qu'est-ce que l'approche connexionniste?
- Créer des modèles informatiques pour représenter les processus cognitifs --> Traitement distribué parallèle --> Connaissance représentée dans l’activité distribuée de nombreuses unités --> Le poids de connexion déterminent à chaque connexion à quel point un signal entrant activera l’unité suivante
- Comme ça qu’intelligence artificielle fonction en ce moment
- On distribue l’information sur plusieurs couches parallèles en même temps
- On a des unités et des couches différentes
- Distinction est que tout se fait en parallèle
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Qu'est-ce que les unités dans l'approche connexionniste?
- Unités :
- -> Unités d'entrée: activées par stimulation de l'environnement.
- -> Unités cachées: recevoir l'entrée des unités d'entrée.
- -> Unités de sortie: recevoir l'entrée des unités cachées.
- L’activation d’unités dépend de (1) le signal qui provient de l’unite d’entrée et de (2) des poids de connexions.
- Chaque sac représente une unité. - Une unité pourrait être associé à quelque chose de différents
- Ce qu’on voit va activer des unités différentes
- Cerveau est extrêmement complexe et on va activer plusieurs unités en même temps
- Chaque chose va avoir un pattern d’activation différente
- Activation de certaines unités va permettre d’activer des unités cachées. Quand on active des unités, certaines vont être plus activés que d’autres
- L’activation des unités peut être comparé au codage sporadique
- Pattern d’activité va permettre d’identifier l’objet
- Pattern d’activation va être propre à chaque élément (p.ex. une chaise)
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Quelle est la logique des modèles connexionnistes?
- Si deux neurones sont connectés par des axones très efficaces, serait représenté par des poids de connexion plus grand dans l’approche connexionniste
- Débute avec des associations au hasard
o Plus ou moins vrai dans le cerveau, mais généralement postulé dans les simulation
- Règle d’apprentissage Hebbien :
o « Deux cellules activées simultanément de façon répétée tendent à devenir « associées », de sorte que l’activité d’une cellule facilite l’activité de l’autre »
- Quand on nait, on n’a pas toutes ces associations. On doit donc les former
- Unité :
o Chaque unité a un seuil à partir duquel elle va envoyer de l’information via sa sortie
o Comme un neurone, une unité envoie de l’information ou n’en envoie pas
- Connexions entrantes et sortantes :
o Chaque unité reçoit de l’information via des flèches entrantes et en envoie via des flèches sortantes
o Chaque connexion (ou flèche) a un poids qui lui est attribué, il s’agit du poids de connexion
--> Il peut être positif (connexion excitatrice)
--> Il peut être négatif (connexion inhibitrice)
- Une unité est activée si la stimulation qui est présentée atteint le seuil de l’unité. Phénomène tout ou rien
- Dendrites et axones : un peu comme connexions entrantes et sortantes
- Chaque flèche a un poids attribué selon l’apprentissage
- Si on atteint le seuil, on peut exciter ou inhiber l’unité
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Comment se passe l'apprentissage dans l'apprentissage connexionniste?
- Le réseau répond au stimulus.
- Réponse correcte fournie.
- Modifie le pattern correspondre au pattern représentant la réponse correcte.
- Signal d’erreur :
o Différence entre l’activité réelle de chaque unité de sortie et l’activité correcte
- Propagation de retour et boucle de rétroaction :
o Signal d’erreur retransmis à travers le circuit
o Indique comment les poids de connexions doivent être modifiés pour permettre au signal de sortie de correspondre au signal correct
- Apprentissage :
o Le processus se répète jusqu’à ce que le signal d’erreur soit nul
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Qu'est-ce que le traitement parallèle des modèles connexionistes?
- Traitement parallèle :
o Fonctionnement par « cycle »
o Chaque unité « regarde » ce qui est entrant et le compare à son seuil
- Fonctionnement selon l’algèbre linéaire :
o Entrée/sortie : vecteurs
o Mémoire : matrice
- Apprentissage :
o Trouver les bons poids de connexion pour avoir une réponse du réseau qui est adéquate
- Traitement parallèle : signifie qu’on peut activer deux unités en même temps
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Qu'est-ce que l'effet d'apprentissage de l'approche connexionniste?
- Temps 0 : Les représentations des différents concepts se ressemblent.
- Après plusieurs essais les poids des différentes unités sont modifiés selon l’expérience.
- Suite à l’apprentissage, le pattern d’activation des trois concepts diffèrent, tels que le concept de la marguerite ressemble à celui de la rose, mais diffère de celui du canari.
- Après 250 essais, on commence à avoir une différenciation entre les 3 concepts
- À 2500 essais, notre algorithme est capable de performer à 90% car il est capable d’activer les unités cachés selon les différents concepts
- On réalise donc que les patterns d’activation entre deux éléments similaires sont également similaires (p.ex. marguerite et rose vs rose et canari)
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Quels sont les avantages de l'approche connexionniste?
- Le modèle connexionniste a permis de développer des systèmes ayant une certaine intelligence cognitive et reproduit le plus probablement le fonctionnement cérébral
- Dégradation gracieuse : la perturbation de la performance se produit progressivement au fur et à mesure que certaines parties du système sont endommagées
- Processus d’apprentissage lent qui crée un réseau capable de gérer un large éventail d’entrées
- L’apprentissage peut être généralisé : Peut utiliser ce qu’elle apprit pour généraliser et inférer sur un nouvel élément dans notre environnement. C’est un transfert d’apprentissage. P.ex. apprendre une nouvelle langue
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Qu'est-ce que l'apprentissage machine et catégorisation?
```
1. Ensemble d’entrainement :
o Supervisé
o Non supervisé
2. Nouvelles données
3. Extraction des caractéristiques
4. Algorithme d’apprentissage machine
5. Regroupement d’objets basé sur des caractéristiques
6. Modèle prédictif
7. Données annotées
- Algorithme va extraire les caractéristiques des différents apprentissages
```
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Qu'est-ce que l'approche sensori-fonctionnelle des représentations cérébrales?
- Différentes zones dans du cerveau peuvent être spécialisées pour traiter des informations sur différentes catégories
o Évidences des démences dues à des encéphalites
o Double dissociation pour les catégories « choses vivantes » et « choses non vivantes »
o Défaut de mémoire spécifique à une catégorie : mémoire sémantique qui distingue les attributs sensoriels et mémoire qui distingue les fonctions
o Sensori : vivant
o Fonctionnel : non-vivant
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Qu'est-ce que l'approche à facteurs multiples des représentations cérébrales?
- Regarde comment les concepts sont divisés au sein d’une catégorie (facteurs) plutôt que d’identifier des zones cérébrales spécifiques de réseaux pour différents concepts
- Quels sont les facteurs utilisés pour déterminer les ressemblances et les différences entre différents concepts ou items?
o Forme, fonction, emplacement
- Similarité :
o Lorsque différents concepts au sein d’une catégorie partagent de nombreuses propriétés plus difficiles à catégoriser pour les gens avec problèmes sémantiques
--> Par exemple, les « animaux » partagent tous des « yeux », des « jambes » et « la capacité de bouger »
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Qu'est-ce que l'approche de catégorie sémantique des représentations cérébrales?
- Plus complexe que l’approche sensori-fonctionnelle et permet d’expliquer plus de variances retrouvées dans les études portant sur les patients ayant un trouble de la mémoire
- Circuits neuronaux spécifiques dans le cerveau pour des catégories spécifiques (spécificité)
- Études sur les jumeaux monozygotes et hétérozygotes démontrent que la corrélation entre les activités retrouvées dans le cerveau pour la discrimination des visages est plus forte pour les jumeaux monozygotes
- L’activité cérébrale élicitée par les membres appartenant à une même catégorie est distribuée à travers le cortex
- Une place dans le cerveau pour chaque catégorie sémantique qui s’active selon le stimuli
- Permettrait d’expliquer plus de variances chez les gens qui ont une démence sémantique
- Selon, les catégories sémantiques sont définies par l’activation des régions du cerveau qui correspond aux éléments de la catégorie
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Qu'est-ce que "the embodied approach" des représentations cérébrales?
- Notre connaissance des concepts est basée sur la réactivation des processus sensoriels et moteurs qui se produisent lorsque nous interagissons avec l’objet
- Neurones miroirs : neurones qui se déclenchent lorsque nous faisons une tâche ou lorsque nous observons un autre faisant la même tâche
- Somatotopie sémantique : correspondance entre les mots liés à des parties spécifiques du corps et l’emplacement de l’activation cérébrale
- Notre connaissance tant au niveau sémantique qu’au niveau moteur fait en sorte que lorsqu’on interagit avec l’objet, il y a des réactivations associées à cet objet dans le cerveau
- Somatotopie : organisation dans le cerveau qui correspond lorsqu’on voit quelqu’un bouger et lorsqu’on bouge (la région activée lorsqu’on bouge nos doigts est à côté de celle lorsque bouge notre bras, etc., et ces mêmes régions sont activés lorsque regarde quelqu’un faire ces gestes)
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Qu'est-ce que le cas particulier de la démence sémantique?
- Perte de connaissance pour tous les concepts
- On peut essayer de simuler une lésion cérébrale avec TMS
- Stimulation du lobe temporal antérieur : 1er graphique. On regarde le temps nécessaire pour nommer les différentes images. Le lobe temporal antérieur semble donc important pour les deux types de catégorie
- Stimulation du lobe pariétal : 2e graphique. On voit que dans ce cas ce sont les objets qui sont particulièrement affecté, donc est particulièrement lié aux concepts sémantiques.
- Le lobe temporal antérieur serait donc un carrefour où les concepts y sont associés mais chaque concept active également une région spécifique du cerveau
- Rouge : avant stimulation
- Bleu : après stimulation
