« Codage neuronal » : différence entre les versions

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Modification suivante →
Contenu supprimé Contenu ajouté
VisuelWikicode
Nico.sigh (discuter | contributions)
33 modifications
Créé en traduisant la page « Neural coding »
(Aucune différence)

Version du 16 juillet 2019 à 10:28

Le codage neuronal est un domaine neuroscientifique qui vise à caractériser la relation hypothétique entre le stimulus et les réponses neuronales individuelles ou globales, et la relation entre l'activité électrique des neurones dans leur ensemble [1] [2]. Basé sur la théorie selon laquelle les informations, sensorielles et autres, sont représentées dans le cerveau par des réseaux de neurones, les neurones pourraient coder à la fois des informations numériques et analogiques [3].

Vue d'ensemble

Les neurones sont remarquables parmi les cellules du corps par leur capacité à propager rapidement des signaux sur de grandes distances. Pour ce faire, ils génèrent des impulsions électriques caractéristiques appelées potentiels d'action : des pointes de tension pouvant se déplacer dans les axones. Les neurones sensoriels modifient leurs activités en déclenchant des séquences de potentiels d'action selon différents schémas temporels, en présence de stimuli sensoriels externes, tels que la lumière, le son, le goût, l' odorat et le toucher . Ces informations sur le stimulus sont codées en un schéma de potentiels d’action et transmises dans et autour du cerveau.

Bien que les potentiels d'action puissent varier quelque peu en termes de durée, d' amplitude et de forme, ils sont généralement traités comme des événements stéréotypés identiques dans les études de codage neuronal. Si la courte durée d'un potentiel d'action (environ 1 ms) est ignorée, une séquence de potentiel d'action, ou train de pics, peut être caractérisée simplement par une série d'événements ponctuels tout ou rien dans le temps. [4] Les longueurs des intervalles entre deux pics successifs dans un train de pics varient souvent, apparemment au hasard. [5] L'étude du codage neuronal consiste à mesurer et à caractériser la manière dont les attributs de stimulus, tels que l'intensité lumineuse ou sonore, ou les actions motrices, telles que la direction d'un mouvement de bras, sont représentés par des potentiels d'action ou des pics de neurones. Afin de décrire et d’analyser le déclenchement neuronal, des méthodes statistiques et des méthodes de la théorie des probabilités et des processus ponctuels stochastiques ont été largement appliqués.

Avec le développement de technologies d'enregistrement neuronaux et de décodage neuronaux à grande échelle, les chercheurs ont commencé à déchiffrer le code neuronal et ont déjà fourni le premier aperçu du code neural en temps réel, la mémoire étant formée et rappelée dans l'hippocampe, région du cerveau être central pour la formation de la mémoire. [6] [7] [8] neuroscientifiques ont lancé plusieurs projets de décodage cérébral à grande échelle. [9] [10]

Encodage et décodage

Le lien entre stimulus et réponse peut être étudié de deux points de vue opposés. Le codage neuronal fait référence au chemin allant du stimulus à la réponse. L'objectif principal est de comprendre comment les neurones répondent à une grande variété de stimuli et de construire des modèles qui tentent de prédire les réponses à d'autres types de stimuli. Le décodage neuronal fait référence au chemin inverse, de la réponse au stimulus, le défi consistant à reconstruire un stimulus, ou certains aspects de ce stimulus, à partir des séquences de pics qu'il évoque.

Schémas de codage hypothétiques

Une séquence ou "train" de pics peut contenir des informations basées sur différents schémas de codage. Dans les motoneurones, par exemple, la force à laquelle un muscle innervé est contracté dépend uniquement du "taux de déclenchement", c'est-à-dire du nombre moyen de pointes par unité de temps. À l’autre extrémité, un « code temporel » complexe est basé sur le minutage précis de pics uniques. Ils peuvent être verrouillés par un stimulus externe, comme dans le système visuel [11] et auditif, ou être générés intrinsèquement par les circuits neuronaux. [12]

Que les neurones utilisent le codage en nombre de pics par unité de temps ou le codage temporel est un sujet de débat intense au sein de la communauté des neurosciences, même s'il n'existe pas de définition claire de la signification de ces termes. Dans une théorie appelée "neuroélectrodynamique", les schémas de codage suivants sont tous considérés comme des épiphénomènes, remplacés par des changements moléculaires reflétant la distribution spatiale des champs électriques dans les neurones à la suite du large spectre électromagnétique de potentiels d'action comme directivité en pointe . [13] [14] [15] [16] [17]

Voir également

Références

  1. ↑ « Multiple neural spike train data analysis: state-of-the-art and future challenges », Nat. Neurosci., vol. 7, no 5,‎ , p. 456–61 (PMID 15114358, DOI 10.1038/nn1228)
  2. ↑ Johnson, « Neural coding », Neuron, vol. 26, no 3,‎ , p. 563–566 (ISSN 0896-6273, PMID 10896153, DOI 10.1016/S0896-6273(00)81193-9)
  3. ↑ S.J. Thorpe, Parallel processing in neural systems and computers, North-Holland, , 91–94 p., PDF (ISBN 978-0-444-88390-2, lire en ligne), « Spike arrival times: A highly efficient coding scheme for neural networks »
  4. ↑ Wulfram Gerstner et Werner M. Kistler, Spiking Neuron Models: Single Neurons, Populations, Plasticity, Cambridge University Press, (ISBN 978-0-521-89079-3, lire en ligne)
  5. ↑ « Neuronal variability: noise or part of the signal? », Nat. Rev. Neurosci., vol. 6, no 5,‎ , p. 389–97 (PMID 15861181, DOI 10.1038/nrn1668)
  6. ↑ The Memory Code. http://www.scientificamerican.com/article/the-memory-code/
  7. ↑ Chen, Wang et Tsien, « Neural population-level memory traces in the mouse hippocampus », PLOS ONE, vol. 4, no 12,‎ , e8256 (PMID 20016843, PMCID 2788416, DOI 10.1371/journal.pone.0008256, Bibcode 2009PLoSO...4.8256C)
  8. ↑ Zhang, Chen, Kuang et Tsien, « Mapping and deciphering neural codes of NMDA receptor-dependent fear memory engrams in the hippocampus », PLOS ONE, vol. 8, no 11,‎ , e79454 (PMID 24302990, PMCID 3841182, DOI 10.1371/journal.pone.0079454, Bibcode 2013PLoSO...879454Z)
  9. ↑ Brain Decoding Project. http://braindecodingproject.org/
  10. ↑ The Simons Collaboration on the Global Brain. https://www.simonsfoundation.org/life-sciences/simons-collaboration-global-brain/
  11. ↑ Burcas G.T & Albright T.D. Gauging sensory representations in the brain. http://www.vcl.salk.edu/Publications/PDF/Buracas_Albright_1999_TINS.pdf
  12. ↑ « Neural codes: firing rates and beyond », Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., vol. 94, no 24,‎ , p. 12740–1 (PMID 9398065, PMCID 34168, DOI 10.1073/pnas.94.24.12740, Bibcode 1997PNAS...9412740G)
  13. ↑ Aur D., Jog, MS., 2010 Neuroelectrodynamics: Understanding the brain language, IOS Press, 2010, DOI 10.3233/978-1-60750-473-3-i
  14. ↑ Aur, Connolly et Jog, « Computing spike directivity with tetrodes », J. Neurosci., vol. 149, no 1,‎ , p. 57–63 (PMID 15978667, DOI 10.1016/j.jneumeth.2005.05.006)
  15. ↑ Aur et Jog, « Reading the Neural Code: What do Spikes Mean for Behavior? », Nature Precedings,‎ (DOI 10.1038/npre.2007.61.1)
  16. ↑ Fraser et Frey, « Electromagnetic emission at micron wavelengths from active nerves », Biophysical Journal, vol. 8, no 6,‎ , p. 731–734 (PMID 5699805, PMCID 1367349, DOI 10.1016/s0006-3495(68)86517-8, Bibcode 1968BpJ.....8..731F)
  17. ↑ Aur, « A comparative analysis of integrating visual information in local neuronal ensembles », Journal of Neuroscience Methods, vol. 207, no 1,‎ , p. 23–30 (PMID 22480985, PMCID 3636996, DOI 10.1016/j.jneumeth.2012.03.008)

Lectures complémentaires

Ce document provient de « https://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Codage_neuronal&oldid=160945293 ».