RÉSEAUX DE NEURONES (biologie)
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Dans la recherche neurobiologique contemporaine, on assigne de plus en plus fréquemment à de petits groupes de quelques dizaines de neurones interconnectés des fonctions critiques dans l’élaboration d’un mouvement, d’une perception, ou d’un apprentissage. Ces petits ensembles matériels et fonctionnels de cellules sont nommés réseaux de neurones – à ne pas confondre avec les architectures informatiques appelées de la même manière. Le recours explicatif aux réseaux de neurones constitue un changement épistémologique dans la manière de se représenter l’exécution d’une tâche spécifique par le système nerveux. Cela implique d’en examiner le contenu et les limites.
Les réseaux de neurones, une construction historique
Le concept de réseau de neurones ne peut se définir aussi explicitement que ceux de fibre nerveuse ou de neurone. Longtemps, la fibre nerveuse constitua le concept clé de toutes les recherches sur le système nerveux se fondant sur l’étude des nerfs et de leurs composantes unitaires, les fibres, dont on découvre à la fin du xixe siècle qu’elles sont des axones, un prolongement émanant généralement des corps cellulaires des neurones. Ce paradigme nerveux qui regroupe l’organisation du système nerveux en voies nerveuses gouvernant les réflexes est remplacé progressivement, d’abord en histologie, puis en neurophysiologie, à partir de la fin des années 1920, par un paradigme neuronal dans lequel le neurone devient central : on étudie alors les propriétés individuelles des neurones, leurs connexions en réseaux, et leurs affections dans les pathologies, par exemple les « maladies du neurone moteur » au tournant du xxe siècle. Néanmoins, ces deux paradigmes se recouvrent en partie jusqu’aux années 1930 et jusqu’aux années 1950 dans une bien moindre mesure.
Il est possible de définir parallèlement un « paradigme des réseaux », qui tend à devenir dominant depuis quelques décennies, et dont l’hi [...]
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Écrit par :
- Jean-Gaël BARBARA : chargé de recherche de première classe au CNRS
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RÉSEAUX DE NEURONES
Un réseau de neurones formel, couramment appelé réseau de neurones, est un calcul (ou algorithme), généralement réalisé à l'aide d'un ordinateur, dont le résultat reproduit ou prévoit aussi fidèlement que possible, le comportement de n'importe quel processus en fonction des facteurs qui déterminent ce comportement. On entend par « processus » tout système, naturel ou artificiel, et par « facteur » […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/reseaux-de-neurones-formels/
ANTHROPOLOGIE COGNITIVE
Dans le chapitre « Le connexionnisme » : […] L’émergence des modèles connexionnistes dans le courant des années 1980 est venu renforcer la réalité psychologique des schémas et modèles culturels en leur conférant une réalité neurophysiologique. Très succinctement, les modèles connexionnistes décrivent les phénomènes mentaux et comportementaux comme le produit émergeant d’activation et de création de réseaux de neurones. Ils se distinguent ai […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/anthropologie-cognitive/#i_95392
APPRENTISSAGE PROFOND ou DEEP LEARNING
Dans le chapitre « Différents types d’apprentissage machine » : […] On distingue usuellement au moins trois types d’apprentissage machine : l’apprentissage par renforcement, l’apprentissage supervisé et l’apprentissage non supervisé. L’apprentissage par renforcement suppose que, lors de ses pérégrinations, un agent (entité qui agit de façon autonome) reçoit des récompenses ou des punitions en fonction des actions qu’il exécute. Il s’agit alors d’établir automatiq […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/apprentissage-profond-deep-learning/#i_95392
AUTOMATISATION
Dans le chapitre « Réseaux de neurones » : […] Alors que l'automatique linéaire traite efficacement des processus dynamiques linéaires que l'on peut décrire notamment par des équations différentielles, alors que la logique floue est dédiée aux processus que l'on ne sait décrire que par une expertise linguistique imprécise, les réseaux de neurones ont pour objectif la modélisation et la commande de processus dynamiques non linéaires. En pratiqu […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/automatisation/#i_95392
AUTO-ORGANISATION
Dans le chapitre « Auto-organisation au sens faible » : […] Des exemples d'auto-organisation au sens faible sont fournis par la plupart des applications du calcul par réseaux neuronaux aux techniques d' intelligence artificielle destinées à fabriquer des machines à apprendre et à mémoire distributive (cf. F. Fogelman-Soulié, 1991 ; T. Kohonen). Ce calcul est effectué en parallèle par un grand nombre d'unités, dites neurones formels, qui effectuent chacun […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/auto-organisation/#i_95392
CERVEAU ET BILINGUISME
Dans le chapitre « Représentation des langues dans le cerveau bilingue » : […] D’une manière générale, les études actuelles suggèrent que la première et la seconde langue (L 1 et L 2) partagent un réseau neuronal commun à environ 80 p. 100. Ce recouvrement s’applique particulièrement au cas de sujets bilingues naturels, c’est-à-dire ceux qui ont appris les deux langues dans la petite enfance, lorsque les deux langues sont morphologiquement proches. Mais, d’autres cas de fig […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/cerveau-et-bilinguisme/#i_95392
CERVEAU ET MUSIQUE
Identifier les zones du cerveau qui traitent la musique et préciser leur rôle respectif dans la perception, la mémoire, les émotions et la pratique musicale font l’objet de nombreux travaux en neuroscience de la musique. C’est à partir de l’observation des patients présentant des lésions cérébrales et des études en neuro-imagerie que les scientifiques ont réussi à apporter des preuves solides con […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/cerveau-et-musique/#i_95392
COGNITIVES SCIENCES
Dans le chapitre « Le connexionnisme » : […] Le connexionnisme se présente quant à lui comme un ensemble de méthodes de modélisation et de simulation de toute une variété de processus cognitifs ; et c'est en cherchant à dégager les traits communs à ces méthodes, et les avantages qu'elles présentent sur les méthodes classiques, que les connexionnistes ont commencé à élaborer une doctrine. À cet égard, leur parcours n'est pas sans rappeler c […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/sciences-cognitives/#i_95392
INTELLIGENCE ARTIFICIELLE (IA)
Dans le chapitre « Les précurseurs » : […] Cette discipline scientifique qu’est l’intelligence artificielle ne surgit pas de nulle part. Elle a emboîté le pas à la cybernétique, science des systèmes complexes et de leur commande, fondée dans les années 1940 et particulièrement active au début des années 1950. Celle-ci aspirait à modéliser la régulation des systèmes biologiques, psychiques, politiques ou sociaux avec des flux d’information […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/intelligence-artificielle-ia/#i_95392
ACQUISITION DU LANGAGE CHEZ LES MALENTENDANTS
Dans le chapitre « Composantes amodales du traitement cérébral et plasticité neuronale » : […] Depuis la fin des années 1990, une série d’études a montré que la modalité (signée ou parlée) a relativement peu d’impact sur les systèmes neuraux qui soutiennent les traitements phonologique, sémantique et syntaxique. La mise en évidence de réseaux neuronaux similaires dans une tâche de jugement phonologique en LP (juger si les noms de deux dessins riment) et en LS (juger si les signes correspon […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/acquisition-du-langage-chez-les-malentendants/#i_95392
MÉMOIRE CHEZ L'ENFANT
Dans le chapitre « Mémoire épisodique, mémoire événementielle et amnésie infantile » : […] L’étude de la mémoire chez le tout-petit se heurte à l’absence de langage, ce qui limite les outils d’investigation. Différents travaux révèlent des compétences d’apprentissage et de mémoire implicite. Les systèmes mnésiques sous-tendant ces compétences (mémoire procédurale, mémoires perceptives) se développent très tôt, en lien avec la maturation précoce des structures cérébrales sous-jacentes […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/memoire-chez-l-enfant/#i_95392
MINSKY MARVIN LEE (1927-2016)
Le scientifique américain Marvin Minsky fut un pionnier de l’intelligence artificielle (IA). Il contribua également à l’étude de la psychologie cognitive, des réseaux neuronaux et des mathématiques symboliques. Né le 9 août 1927 à New York, Marvin Lee Minsky sert dans la marine américaine (US Navy) en 1944-1945 avant d’étudier la physique, la neurophysiologie et la psychologie à l’université de Ha […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/marvin-lee-minsky/#i_95392
NEUROSCIENCES COGNITIVES ET SOMMEIL
Le sommeil est souvent perçu comme un arrêt nécessaire de nos activités d’éveil, mettant le corps et le cerveau au repos. L’analogie au mode de veille passif d’un ordinateur est toutefois erronée. En effet, ce qui caractérise le cerveau « endormi » est avant tout un changement de son mode opératoire avec la mise en place de réseaux d’activité qui diffèrent des profils observés à l’état de veille, […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/neurosciences-cognitives-et-sommeil/#i_95392
NEUROSCIENCES COGNITIVES ET DOULEUR
Dans le chapitre « Un système spécifique ou non spécifique ? » : […] S’il existe un système de codage et de transport spécifique pour la nociception, soit le double système d’afférence associé aux fibres nerveuses Aδ et C, l’existence d’un système spécifique de transformation de l’information nociceptive en douleur au niveau du cortex cérébral est largement débattue. À ce niveau, le message nerveux issu de l’activation des récepteurs et fibres nociceptives est pro […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/neurosciences-cognitives-et-douleur/#i_95392
NUMÉRIQUE ART
Dans le chapitre « Nouvelles tendances : vers l'autonomie » : […] Les chercheurs qui désirent doter leurs personnages de synthèse de plus en plus d'autonomie reviennent aux premières idées – simuler l'intelligence –, mais avec les ressources des sciences de la vie et de l'intelligence artificielle, qui se sont beaucoup développées depuis. Sans vouloir percer les secrets de la création, comme au début de l'art numérique, ils cherchent cependant à développer l'aut […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/art-numerique/#i_95392
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Dans le chapitre « Attention et perception » : […] Nos surfaces sensorielles ne sont pas homogènes : par exemple, dans la rétine de l’œil il y a une toute petite partie centrale, la fovéa, qui est bien plus sensible que la périphérie rétinienne. Quand nous voyons quelque chose à la périphérie de notre champ visuel, nous avons besoin de bouger nos yeux pour centrer l’image sur cette région à haute résolution et reconnaître l’objet correspondant. U […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/perception/#i_95392
ROBOTIQUE ET PSYCHOLOGIE
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TRAITEMENT AUTOMATIQUE DES LANGUES
Dans le chapitre « Approches cognitives » : […] Même si on n'a pas construit des avions en imitant le vol des oiseaux, il peut être tentant, pour le T.A.L., de s'inspirer des comportement langagier. Dans cette optique, le T.A.L. appartient au domaine des sciences cognitives, et il s'agit souvent moins de réaliser les meilleures applications pratiques que de modéliser et tester sur machine des hypothèses sur le fonctionnement humain. En liaison […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/traitement-automatique-des-langues/#i_95392
VIEILLISSEMENT DE LA MÉMOIRE
Dans le chapitre « L’approche neuropsychologique du vieillissement » : […] Le principe central de l’approche neuropsychologique est que le dysfonctionnement de certaines structures cérébrales est responsable des modifications cognitives observées au cours du vieillissement. Un rapprochement est effectué entre ce qui est observé chez les sujets âgés et chez les patients atteints de lésions frontales. En effet, si ces patients n’ont pas de véritable syndrome amnésique, il […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/vieillissement-de-la-memoire/#i_95392
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Dans le chapitre « Imagerie par magnétométrie » : […] Durant les années 1980, d’autres techniques de visualisation des activités du cerveau furent développées selon des lignes de recherche antérieures, mais en s’affranchissant des contraintes liées à l’usage de la radioactivité. À la fin des années 1960, l’une d’entre elles consistait à exploiter la mesure de l’effet magnétique de faible intensité produit par l’activité électrique des neurones pour p […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/visualisation-de-l-activite-du-cerveau/#i_95392
Voir aussi
Pour citer l’article
Jean-Gaël BARBARA, « RÉSEAUX DE NEURONES (biologie) », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 09 décembre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/reseaux-de-neurones-biologie/