L'architecture modulaire est une caractéristique distinctive des circuits cérébraux. En particulier, il a été observé l'existence de connexions réciproques entre des zones fonctionnellement interconnectées dans le cortex, et qui par ailleurs sont hiérarchiquement organisées. De plus, le développement évolutif est une autre caractéristique distinctive des espèces vivantes ; même les virus sont capables d'adaptation pour mieux répondre à de nouvelles conditions environnementales. En tenant compte de ces deux importants aspects, nous avons construit un nouvel et unique outil de simulation permettant de modéliser et d'étudier l'évolution des circuits multi-modulaires hiérarchiques. Dans ce modèle, chaque module est représenté par des réseaux de neurones impulsionels et caractérisé à la fois par des changements d'activités neurales imbriquées et par la plasticité synaptique. La morte cellulaire, la plasticité synaptique et l'apoptose intégrés dans le modèle créent des liens auto-associatifs au sein des modules. Ces liens peuvent générer une activité zonale qui reflète l'évolution de la connectivité fonctionnelle à l'intérieur comme à l'extérieur des modules, et donc entre les plusieurs modules neuronaux. L'activité bioélectrique de chaque module est enregistrée au moyen des électrodes virtuelles. Les signaux, electrochipogrammes (EChG), sont analysés par les méthodes fréquentiels et les méthodes de potentiels évoqués afin de trouver des généralités dans le comportement émergeant. En plus de ces méthodes conventionnelles, nous proposons une nouvelle approche de régression non-linéaire structurelle afin de fournir des outils plus puissants et mieux adaptés aux données habituellement analysées dans ce domaine. Nous avons donc testé l'effet d'un stimulus externe sur le développement de liens fonctionnels d'un réseau neuronaux. Le circuit est structuré hiérarchiquement avec un unique module sensoriel et d'autres modules constitués de deux voies parallèles organisées aussi de façon hiérarchique. Nos résultats montrent que les circuits modélisés manifestent un comportement similaire que les circuits biologiques réels. En particulier, tous les éléments du circuit peuvent traiter et maintenir des patterns d'activité liés à la disparition du stimulus. Les résultats obtenus dans nos expériences apportent un éclairage sur les processus émergents et coordonnés de l'activité électrique enregistrée par des EEG de circuits inter-corticaux hiérarchiques et évolutifs qui sont artificiels ou réels. Plus généralement, notre approche concernant les signaux EEG pourrait être étendue à la modélisation d'une vaste variété des processus cognitifs et comportementaux.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:CCSD/oai:tel.archives-ouvertes.fr:tel-00685211 |
| Date | 12 September 2011 |
| Creators | Shaposhnyk, Vladyslav, Shaposhnyk, Vladyslav |
| Publisher | Université de Grenoble |
| Source Sets | CCSD theses-EN-ligne, France |
| Language | fra |
| Detected Language | French |
| Type | PhD thesis |
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