Modélisation, Systèmes Intégrés et réseaux neuronaux

Cet enseignement prolonge l’EC « Mécanismes centraux et périphériques de la performance » en proposant une formalisation des dynamiques neuronales à partir d’approches computationnelles et d’outils d’imagerie avancée. À partir des bases neurophysiologiques étudiées au premier semestre (transmission synaptique, plasticité, organisation hiérarchique et boucles perception-action), cet EC introduit les méthodes permettant de modéliser l’organisation structurelle et fonctionnelle des réseaux cérébraux. L’accent sera mis sur :

-       La modélisation structurelle (anatomique) des réseaux neuronaux ;

-       L’analyse fonctionnelle et multivariée des patterns d’activité ;

-       L’étude des interactions dynamiques entre régions cérébrales au sein de systèmes intégrés ;

-       La distinction entre connectivité structurelle, fonctionnelle et effective.

L’objectif est d’intégrer les différentes échelles d’analyse (microcircuit, réseau, système) afin de comprendre comment les architectures cérébrales implémentent des modèles internes génératifs fondés sur une inférence bayésienne hiérarchique, où les flux sensoriels, les prédictions descendantes et les signaux d’erreur de prédiction organisent le couplage perception–action et la minimisation de l’incertitude.

À l’issue de cet enseignement, l’étudiant devra être capable de :

-          Analyser et Interpréter l’organisation structurelle des réseaux cérébraux à partir des données d’imagerie de diffusion ;

-          Identifier des patterns distribués d’activité cérébrale à l’aide d’approches multivariées ;

-          Formaliser les interactions ascendantes et descendantes au sein d’architectures hiérarchiques ;

-          Relier les modèles computationnels aux mécanismes neurophysiologiques étudiés au semestre précédent.

Cet EC assure ainsi la continuité entre compréhension biologique des mécanismes neuronaux et modélisation intégrée des systèmes cérébraux.

---------------- SESSION 1 ----------------

REGIME STANDARD / DEROGATOIRE

·         Evaluation terminale (semaine d’examens)

Devoir sur table. Durée 2h (hors tiers temps)

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REGIME STANDARD / DEROGATOIRE

Oral - 45 min max

BAC+4

Cet enseignement permet de développer la capacité à :

-       Traduire des mécanismes neurophysiologiques en modèles formalisés décrivant l’organisation et la dynamique des réseaux neuronaux.

-       Distinguer et articuler les notions de connectivité structurelle, fonctionnelle et connectivité effective au sein d’un système cérébral intégré.

-       Analyser et interpréter des données issues de l’imagerie cérébrale avancée (par exemple DTI, MVPA, théorie des graphes).

-       Identifier et analyser des patterns distribués d’activité cérébrale en lien avec des fonctions motrices et cognitives.

-       Comprendre les principes de modélisation hiérarchique et d’interactions ascendantes et descendantes au sein des architectures neuronales.

-       Relier les approches computationnelles aux bases neurobiologiques étudiées dans l’EC « Mécanismes centraux et périphériques de la performance ».

Ces compétences visent à permettre une analyse intégrée des systèmes neuronaux, depuis leur organisation structurelle jusqu’à leurs dynamiques fonctionnelles et interactionnelles.

Support de cours, articles scientifiques et livres.

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