La thèse propose une approche de l'apprentissage temporel par des mécanismes d'auto-organisation à grain fin. Le manuscrit situe dans un premier temps le travail dans la perspective de contribuer à promouvoir une informatique cellulaire. Il s'agit d'une informatique où les calculs se répartissent en un grand nombre de calculs élémentaires, exécutés en parallèle, échangeant de l'information entre eux. Le caractère cellulaire tient à ce qu'en plus d’être à grain fin, une telle architecture assure que les connexions entre calculateurs respectent une topologie spatiale, en accord avec les contraintes des évolutions technologiques futures des matériels. Dans le manuscrit, la plupart des architectures informatiques distribuées sont examinées suivant cette perspective, pour conclure que peu d'entre elles relèvent strictement du paradigme cellulaire.Nous nous sommes intéressé à la capacité d'apprentissage de ces architectures, du fait de l'importance de cette notion dans le domaine connexe des réseaux de neurones par exemple, sans oublier toutefois que les systèmes cellulaires sont par construction des systèmes complexes dynamiques. Cette composante dynamique incontournable a motivé notre focalisation sur l'apprentissage temporel, dont nous avons passé en revue les déclinaisons dans les domaines des réseaux de neurones supervisés et des cartes auto-organisatrices.Nous avons finalement proposé une architecture qui contribue à la promotion du calcul cellulaire en ce sens qu'elle exhibe des propriétés d'auto-organisation pour l'extraction de la représentation des états du système dynamique qui lui fournit ses entrées, même si ces dernières sont ambiguës et ne reflètent que partiellement cet état. Du fait de la présence d'un cluster pour nos simulations, nous avons pu mettre en œuvre une architecture complexe, et voir émerger des phénomènes nouveaux. Sur la base de ces résultats, nous développons une critique qui ouvre des perspectives sur la suite à donner à nos travaux. / The thesis proposes a sequence learning approach that uses the mechanism of fine grain self-organization. The manuscript initially starts by situating this effort in the perspective of contributing to the promotion of cellular computing paradigm in computer science. Computation within this paradigm is divided into a large number of elementary calculations carried out in parallel by computing cells, with information exchange between them.In addition to their fine grain nature, the cellular nature of such architectures lies in the spatial topology of the connections between cells that complies with to the constraints of the technological evolution of hardware in the future. In the manuscript, most of the distributed architecture known in computer science are examined following this perspective, to find that very few of them fall within the cellular paradigm.We are interested in the learning capacity of these architectures, because of the importance of this notion in the related domain of neural networks for example, without forgetting, however, that cellular systems are complex dynamical systems by construction.This inevitable dynamical component has motivated our focus on the learning of temporal sequences, for which we reviewed the different models in the domains of neural networks and self-organization maps.At the end, we proposed an architecture that contributes to the promotion of cellular computing in the sense that it exhibits self-organization properties employed in the extraction of a representation of a dynamical system states that provides the architecture with its entries, even if the latter are ambiguous such that they partially reflect the system state. We profited from an existing supercomputer to simulate complex architecture, that indeed exhibited a new emergent behavior. Based on these results we pursued a critical study that sets the perspective for future work.

Un des enjeux majeurs de la Psychologie Cognitive est de décrire les grandes fonctions mentales, notamment chez l’humain. Du point de vue neuroscientifique, il s’agit de modéliser l’activité cérébrale pour en extraire les éléments et mécanismes spatio-temporels susceptibles d’être mis en correspondance avec les opérations cognitives. Le travail de cette thèse a consisté à définir et mettre en œuvre des stratégies originales permettant de confronter les modèles cognitifs existants à des données issues d’enregistrements neurophysiologiques chez l’humain. Dans une première étude nous avons démontré que la distinction entre les organisations classiques de la dénomination de dessin sériel-parallèle, doit être adressée au niveau des essais uniques et non sur la moyenne des signaux. Nous avons conçu et mené l’analyse des signaux SEEG de 15 patients pour montrer que l’organisation temporelle de la dénomination de dessin n’est pas, au sens strict, parallèle. Dans une deuxième étude nous avons combiné trois techniques d’enregistrements : SEEG, EEG et MEG pour clarifier l’organisation spatiale des sources d’activité neuronales. Nous avons établi la faisabilité de l’enregistrement sur un patient qui exécute une tâche de perception visuelle. Au delà des corrélations entre les signaux moyens des trois techniques, cette analyse a révélé des corrélations au niveau des essais uniques. À travers deux approches expérimentales, cette thèse propose de nombreux développements méthodologiques et conceptuels originaux et pertinents. Ces contributions ouvrent de nouvelles perspectives à partir desquelles les signaux neurophysiologiques pourront informer les théories des Neurosciences Cognitives. / A major issue in Cognitive Psychology is to describe human cognitive functions. From the Neuroscientific perceptive, measurements of brain activity are collected and processed in order to grasp, at their best resolution, the relevant spatio-temporal features of the signal that can be linked with cognitive operations. The work of this thesis consisted in designing and implementing strategies in order to overcome spatial and temporal limitations of signal processing procedures used to address cognitive issues. In a first study we demonstrated that the distinction between picture naming classical temporal organizations serial-parallel, should be addressed at the level of single trials and not on the averaged signals. We designed and conducted the analysis of SEEG signals from 5 patients to show that the temporal organization of picture naming involves a parallel processing architecture to a limited degree only. In a second study, we combined SEEG, EEG and MEG into a simultaneous trimodal recording session. A patient was presented with a visual stimulation paradigm while the three types of signals were simultaneously recorded. Averaged activities at the sensor level were shown to be consistent across the three techniques. More importantly a fine-grained coupling between the amplitudes of the three recording techniques is detected at the level of single evoked responses. This thesis proposes various relevant methodological and conceptual developments. It opens up several perspectives in which neurophysiological signals shall better inform Cognitive Neuroscientific theories.

L’objectif principal de ce travail était de montrer empiriquement l’influence des contraintes culturelles sur la motricité humaine grâce à la mise en œuvre d’une expérience standardisée dans différents contextes culturels. L’exemple choisi est le tournage de poterie. Il s’agit d’une habileté artisanale ancienne qui est encore pratiquée dans différentes sociétés. En nous appuyant sur le cadre théorique de la psychologie écologique, nous avons étudié comment, à partir d’environnements culturels distincts —en France et dans deux communautés différentes en Inde— une même tâche (le tournage) est réalisée. La tâche expérimentale consistait à reproduire quatre formes dans deux masses. Deux expériences d’interversion ont également permis d’approfondir les résultats. En étudiant les stratégies d’action et le résultat final à partir des productions, on a pu mettre en évidence un ensemble de traits invariants dans les différents groupes. Ces invariants peuvent être interprétés comme une réponse aux contraintes de la tâche. Ainsi, quel que soit l’environnement culturel dans lequel le potier a appris le tournage, ce sont les principes du tournage qui ont été appris, indépendamment des conditions spécifiques d’exécution. En même temps, les résultats ont aussi montré des modulations culturelles dans la géométrie des productions et dans l’organisation temporelle de l’action. Il est possible d’interpréter ces variations comme des adaptations aux contraintes culturelles (matérielles et sociales) spécifiques à chaque groupe. En outre, nous avons observé que l’influence des contraintes sociales était aussi prégnante que celle des contraintes matérielles. Cette dernière observation nous a amené à proposer un projet de recherche postdoctorale ayant pour but d’analyser l’influence des modèles d’action (véhiculés par l’environnement social lors de l’apprentissage) sur les stratégies d’action du potier. / The main goal of our study was to provide an empirical demonstration of the influence of cultural constraints on motor performance. We focused on wheel throwing, an ancient craft skill that is still practiced in many societies. Inspired by the theoretical framework of the ecological approach to perception and action, we studied how a same task (throwing ceramic vessels on a wheel) was realised in different cultural environments in France and in two distinct communities in India. This study was made possible by the application of a standardised experimental approach within the different cultural contexts. The task consisted in reproducing four forms in two masses. The results were further developed by crossing experimental conditions between the two Indian populations. By analysing the action strategies and the vessels produced we were able to highlight a set of invariant characteristics. These invariants are interpreted as potters’ responses to the task constraints related of throwing a vessel. We suggest that all potters studied have acquired the principles underlying wheel throwing, independent of the (cultural) specifics of the conditions in which they evolve. At the same time, our results also revealed cultural modulations in the geometry of the vessels thrown and in the temporal organisation of the throwing activity. Such variations are interpreted as adaptations to the operative (material and social) cultural constraints specific to each group. Interestingly, social constraints were found to be as influential as material constraints (such as the type of wheel used). This latter observation led us to propose a post-doctoral research programme designed to analyse the influence of social action models (promulgated by the social environment during learning) on potter’s action strategies.