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Ce document regroupe les transparents présentés lors du cours de janvier 2009. Du fait notamment de votre participation, dont je vous remercie vraiment,

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1 Ce document regroupe les transparents présentés lors du cours de janvier Du fait notamment de votre participation, dont je vous remercie vraiment, mais également dun manque de contrôle de ma part il y a certaine parties que je nai pas pu vous présenter. Elles sont présentes ici sous forme de transparents de rajout. Ces transparents ne font donc pas partie du cours en tant que tel, mais leur lecture pourrait vous permettre davoir un éclairage supplémentaire sur celui-ci. A ladresse : Vous trouverez un certain nombre darticles reliés au cours, larticle de Rousset 2000, date très certainement, mais pourrait encore constituer un complément utile à lire. Les autres sont présents pour vos intérêts annexes les plus débridés… ( voir également Versace et Al (2008). The contents of long-term memory and the emergenceof knowledge. European Journal of Cognitive Psychology. que je ne peux pas vous transmettre en pdf… )

2 Conceptions unitaires et non-abstractive de la mémoire Stéphane Rousset- LPNC Grenoble But : Présenter les conceptions Non Abstractive de la mémoire Structure des modèle Abstractifs (représentationnels) Présentation des modèles multi-traces et de l'utilisation non-abstractive de l'outil connexionniste En transversal : Redéfinition de la mémorisation Interroger la notion de stock mnésiques multiples (Sans pour autant nier l'existence de comportements distincts)

3 Les deux sens de représentation Au sens faible : Correspondance régulière entre létat physique (neurones ou groupes de neurones) dun système en fonctionnement et les événements quil traite. Au sens fort : Structure physique (neurones ou groupes de neurones) dun système qui correspond de manière permanente à un élément du monde extérieur.

4 Deux Conceptions de la Mémoire représentations Abstractive : la mémoire est un stock de représentations Créer les représentations (Encodage) Les placer en mémoire (Stockage) Pouvoir les atteindre (Récupération)

5 Modèle classique consensuel

6 Tulving & mémoire Épisodique Deux approches Conceptuelle / Tulving (83) Tulving (02) Capacité à voyager (espace/temps) dans son passé (self) Indéniable et de toute évidence un phénomène à expliquer Introspection L'amnésie existe ! Théorique-modélisation / Tulving (83) Tulving (95) Modèle GAPS (1983) Un système distinct avec un mécanisme spécifique Notion de trace épisodique / ecphorie synergetique Modèle SPI (1995) … Apogée de l'approche structurale Prise en compte des processus (1995… 2001…2006) Influence de l'imagerie (HERA …). Nouvelle approche théorique ( ?)

7 Métaphore spatiale et systèmes multiples Alorigine une considération sur les niveaux de complexité et de conscience anoëtique noëtique autonoëtiqueÉvolution une conception en stocks mnésiques différents et enchâssés [ procédurale, sémantique, épisodique ] ] ]

8 TULVING (1972) il existe 3 systèmes distincts mais emboîtés * La Mémoire Procédurale * La Mémoire Sémantique agnosie * La Mémoire Episodique amnésie MPMS ME

9 Métaphore spatiale et systèmes multiples Alorigine une considération sur les niveaux de complexité et de conscience anoëtique noëtique autonoëtiqueÉvolution une conception en stocks mnésiques différents et enchâssés [ procédurale, sémantique, épisodique ] ] ] ymbolique comme seule constitutive du sens : Si un épisode a du sens, il ne peut être constitué que dun assemblage de composantes sémantiques élémentaires (représentation symbolique) « Encoding of information into the episodic system is contingent upon succesfull processing of information through the semantic system »

10 Exemple Mémoire Episodique Squire & Alvarez (95), Mc Clelland & Al. (95), Murre (96), Nadel & Moscowitch (97)… Variation autour d'un même thème… 1) Une trace épisodique est apprise très rapidement 2) Les traces épisodique servent ensuite de professeur interne pour le système cortical ('sémantique') afin qu'il apprenne lentement la structure de cooccurrence des différents éléments dans les épisodes vécus par le sujet Création d'une sémantique E.G. Bière…. Louvain….Plaisir Bière…. Bruxelle….Plaisir Bière….Grenoble…Plaisir

11 Schéma Global…

12 Nadel & Moscowitch (1997)… HIPPOCAMPAL COMPLEX NEOCORTICALS MODULES …/Episodic Attributes Semantic Features External episode

13 Début de liaisons entre traits sémantiques ( ) embryon de création de lorganisation sémantique Perception d'un épisode A Création instantanée d'une trace épisodique (cellules de l'hippocampe & ) HIPPOCAMPAL COMPLEX NEOCORTICALS MODULES

14 Renforcement ( ) et début de liaisons entre traits sémantiques ) vers la création de lorganisation sémantique Perception d'un épisode B Création instantanée d'une trace épisodique (cellules de l'hippocampe & ) NEOCORTICALS MODULES HIPPOCAMPAL COMPLEX

15 Re-évocation de l'épisode A Pour tous les modèles : renforcement de la sémantique HIPPOCAMPAL COMPLEX NEOCORTICALS MODULES

16 Révocation de l'épisode A Pour tous les modèles : Consolidation de l'épisode au niveau cortical ( corollairement renforcement de la sémantique) Pour Nadel & Moscowitch Création d'une nouvelle trace Episodique HIPPOCAMPAL COMPLEX NEOCORTICALS MODULES

17 Modèles fondés sur des unités de sens Abstractifs La mémoire sémantique est un ensemble organisé de représentations (nécessairement abstraites) La mémoire épisodique est un enregistrement des unités sémantiques co- activées pendant lépisode Pré-taitements s perceptifs Construction de codes abstraits Représentations sémantiques Enregistrement des sens co-activés Perception MS ME Actualisation Construction & Récupération (PRS- systèmes de représentation perceptive) SYNOPSIS : UNE QUESTION DE SENS

18 Deux Conceptions de la Mémoire représentations Abstractive : la mémoire est un stock de représentations Non Abstractive : La mémoire est la capacité à re-créer des expériences passées Créer les représentations (Encodage) Les placer en mémoire (Stockage) Pouvoir les atteindre (Récupération) Trouver un système qui puisse assurer cette re-création après avoir été confronté à des exemples dapprentissage Les systèmes multi-traces ainsi quune certaine utilisation de l outil connexionniste permetent d implémenter ce fonctionnement Trouver une des configurations d'efficience «synaptique » qui permet de réaliser la fonction de re-création correspondant aux exemples appris

19 Schéma de principe Les contenus mnésique sont périphériques et transitoires Recréer la perception Précablés, totalement indépendants de tout processus dabstraction (e.g., séparation fréquentielle, séparation couleurs) Le but du traitement est quen couche périphérique, la sortie des filtrages perceptifs soit égale au retour de la boucle corticale : Auto-association par adaptation des connexions corticales filtrages perceptifs Rétine Couche(s) periphérique Autres modalités Boucle Corticale

20 Quelques conceptions de références … Modèle neurologique : -e.g. Damasio, A.R. (1989) Time-locked multiregional retroactivation: a systems-level proposal for the neural substrates of recall and recognition. Cognition, Nov;33(1- 2): Cognition incarnée : -e.g. Barsalou, L.W. (2008). Grounded cognition. Annual Review of Psychology, 59, Formalisation des Mécanismes: -Réseaux de Neurones Parallèles et Distribués -Hintzman, D. L. (1984). MINERVA 2: A simulation model of human memory. Behavior Research Methods, Instruments & Computers. Vol 16(2).

21 Un modèle multi-traces : Minerva II (Hintznan 84) La MEMOIRE est un ensemble de traces épisodiques stockées Enregistrement à chaque instant des stimulations primaires dans toutes les modalités Aucune abstraction à lencodage – apprentissage définit Aucune organisation : uniquement colonne détats de capteurs Couche(s) periphérique Boucle Corticale filtrages perceptifs Rétine

22 Couche(s) periphérique Boucle Corticale filtrages perceptifs Rétine

23 Couche(s) periphérique Boucle Corticale filtrages perceptifs Rétine

24 Couche(s) periphérique Boucle Corticale filtrages perceptifs Rétine

25 Un modèle multi-traces : Minerva II (Hintznan 84) Létat actuel dans l ensemble des modalités (i.e. valeurs dactivation/inhibition des cellules) constitue une SONDE avant d être stockée Calcul en deux étapes : I : Activation des traces en fonction de leurs similarités à la sonde En parallèle pour chaque trace i

26 Un modèle multi-traces : Minerva II (Hintznan 84) Létat actuel dans lensemble des modalités (i.e. valeurs d activation/inhibition des cellules) constitue une SONDE avant d être stockée Calcul en deux étapes : I : Activation des traces en fonction de leurs similarités à la sonde II : Détermination de lECHO comme moyenne de toute les traces pondérées par leurs activations Un coefficient acc fort permet d augmenter la contribution des traces les plus activées En parallèle pour chaque trace i En parallèle pour chaque composante j de lécho

27 ….. Fourchette/Assiette/Salade…. ….. Fourchette/……….….………. ….. ???????????/???????/????….. Echo Mem Sonde Approche (très) intuitive des propriétés des modèles multi-traces Attention : Ces propriétés ne prennent sens que pour des stimulations élémentaires issues des différentes modalités

28 ….. Fourchette/Assiette/Salade…. ….. Fourchette/Assiette/Pâtes…. ….. Fourchette/……….….………. ….. ???????????/???????/????….. Echo Mem Sonde ….. Fourchette/Assiette/Salade…. ….. Fourchette/……….….………. ….. ???????????/???????/????….. Echo Mem Sonde Approche (très) intuitive des propriétés des modèles multi-traces Attention : Ces propriétés ne prennent sens que pour des stimulations élémentaires issues des différentes modalités

29 ….. Fourchette/Assiette/Salade…. ….. Fourchette/Assiette/Pâtes…. ….. Fourchette/……….….………. ….. ???????????/???????/????….. Echo Mem Sonde ….. Fourchette/Assiette/Salade…. ….. Fourchette/Assiette/Pâtes…. ….. Fourchette/……….….………. ….. ???????????/???????/????….. Echo Mem Sonde ….. Fourchette/Assiette/Salade…. ….. Fourchette/……….….………. ….. ???????????/???????/????….. Echo Mem Sonde Approche (très) intuitive des propriétés des modèles multi-traces Attention : Ces propriétés ne prennent sens que pour des stimulations élémentaires issues des différentes modalités

30 Un modèle multi-traces : Minerva II (Hintznan 84) Létat actuel dans l ensemble des modalités (i.e. valeurs d activation/inhibition des cellules) constitue une SONDE avant d être stockée Calcul en deux étapes : I : Activation des traces en fonction de leurs similarités à la sonde II : Détermination de lECHO comme moyenne de toute les traces pondérées par leurs activations Un coefficient acc fort permet d augmenter la contribution des traces les plus activées En parallèle pour chaque trace i En parallèle pour chaque composante j de lécho

31 Acc=1 Acc=3 Trace Trace Le coefficient daccélération permet daugmenter, dans lécho, la contribution des traces les plus activées (donc les plus semblables à la sonde) au dépend des traces les moins activées. Il sagit dun coefficient global, à un moment donné le calcul seffectue pour toutes les traces avec un même niveau daccélération. Rajout : Le rôle de laccélération (1) Exemple : la trace 2 qui est deux fois plus activée que la trace 1 contribuera 8 fois plus à lécho que la trace 1 si laccélération est égale à 3 (au lieu de 2 fois plus si laccélération reste à 1) Le coefficient daccélération peut être vus comme un paramètre dattention concentration global : - Lorsquil a une valeur forte (e.g. 15) il permet de favoriser fortement les traces très ressemblantes à la sonde. Pour ces valeurs fortes il favorise donc lémergence dans lécho dun souvenir épisodique principalement déterminé par quelques, voire une, traces

32 Rajout : Le rôle de laccélération (2) -Lorsquil a une valeur faible (e.g 3) Lensemble des traces ressemblant quelque peu à la sonde participent pleinement à lécho, il favorise donc lémergence de connaissances sémantiques En résumé laccélération est un paramètre global (nombre impair positif pour garder le signe de lactivation) qui permet de favoriser soit des évocations sémantiques soit des évocations épisodiques à partir dun même système. En plus du rôle des indices de récupérations (transparent suivant) il permet de montrer quun même système peut produire les deux types de mémoire Note pour ceux qui ont suivit loption neuromimetique : Avec une accélération de 1, le système Minerva II produit strictement les mêmes comportements quun auto-associateur fonctionnant avec une règle dapprentissage Hebbienne. Cependant à ma connaissance il nexiste pas actuellement de moyen dimplémenter laccélération dans un réseau Hebbien. Avec une accélération de 1 le modèle Minerva II possède donc les mêmes limites que celles que nous avons mises en avant pour les réseaux hebbien.

33 ….. Fourchette/Assiette/Salade…. ….. Fourchette/Assiette/Pâtes…. ….. Fourchette/……….….………. ….. ???????????/???????/????….. Echo Mem Sonde ….. Fourchette/Assiette/../Faim…. ….. Fourchette/ Ecran /../Peur…. ….. Fourchette/ Ecran …………… ….. ???????????/???????/../???….. Echo Mem Sonde ….. Fourchette/Assiette/Salade…. ….. Fourchette/Assiette/Pâtes…. ….. Fourchette/……….….………. ….. ???????????/???????/????….. Echo Mem Sonde ….. Fourchette/Assiette/Salade…. ….. Fourchette/……….….………. ….. ???????????/???????/????….. Echo Mem Sonde Approche (très) intuitive des propriétés des modèles multi-traces Attention : Ces propriétés ne prennent sens que pour des stimulations élémentaires issues des différentes modalités

34 1) ….. Chien /aboie…./.os….../jardin…. 2) ….. Chien /aboie…./.patée/cuisine…. 3) ….. Chien / pleure /.os……/rue…. 4) ….. Chien /………../.os……/salon…. 5) ….. Chien /aboie. /.patée./montagne. 6)....Canari./.chante /graine./cuisine….. ………..Chien / ……… …………… ….. Chien / aboie …/. os./ …. Echo Mémoire Episode courant Évocation de propriétés générales/ évocation dépisode : rôle de la situation de récupération 1) ….. Chien /aboie…./.os….../jardin…. 2) ….. Chien /aboie…./.patée /cuisine…. 3) ….. Chien / pleure /.os……/rue…. 4) ….. Chien /………../.os….../salon…. 5) ….. Chien /aboie. /.patée./montagne 6)....Canari./.chante /graine./cuisine….. ………..Chien / ……… /………/rue ….. Chien / pleure …/. os./ rue …. Echo Mémoire Episode courant Ici lindice de récupération est similaire à lensemble des cinq traces. Lécho contient donc les propriétés générales correspondant à lindice de récupération. Le fonctionnement favorise ici l'évocation du sens du stimulus. Ici lépisode courant contient deux indices spécifiquement associés dans une trace. Lactivation relative de cette trace étant alors plus forte, lécho reflétera préférentiellement son contenu. Le fonctionnement favorise ici l'évocation d'un épisode particulier.

35 modèles multi-traces Synthèse des propriétés Rendent compte du rappel et de la familiarité (somme des activations ou comparaison sonde/écho) donc également de la reconnaissance doccurrence. Proposent une sémantique - Flexible en fonction des indices de récupérations - Déterminée en ligne, à la récupération, par lensemble des expériences passées. La spécificité des indices de récupérations et la valeur daccélération déterminent des évocations génériques (sémantiques) ou liées principalement à quelques traces (épisodiques)

36 modèles multi-traces et réinjections Limites du fonctionnement feed-forward (1) La sonde calculée est généralement mal définie (trop prototypique) surtout pour des mémoire de grande taille. [permettrait, de fait, que des identifications très catégorielle] (2) Le fonctionnement cognitif est complètement déterminé par la stimulation actuelle.. Pour (1) il est possible de jouer sur laccélération mais …. L évocation est restreinte aux traces contenant lindice et « la connaissance évoquée à partir du mot prononcés Catherine Deneuve peut elle être restreinte aux quelques traces correspondant aux instants ou nous avons entendu le son Catherine Deneuve ?» Lécho peut devenir une sonde car il est de même format (REINJECTION) Alors pour lexemple : 1er écho ébauche dévocations de la forme du visage, de la forme écrite du nom, de la voix etc Ces indices, une fois réinjectés, permettrons progressivement dactiver les traces qui permettent dévoquer, au fil des réinjections, le sens de la personne.

37 1).. Chien /aboie…./.os….../jardin…. 2).. Chien /aboie…./.patée/cuisine…. 3).. Chien / pleure /.os……/rue…. 4).. ……. /………../.os……/niche…. 5).. Chien /aboie. /.patée./montagne 6)..Canari./.chante /graine./cuisine….. ……………/ ………/ …………/niche… ….. …….…/……….. / os …../ niche. Echo Mémoire Episode courant 1) ….. Chien /aboie…./.os….../jardin…. 2) ….. Chien /aboie…./.patée/cuisine…. 3) ….. Chien / pleure /.os……/rue…. 4) ….. Chien /………../.os……/niche…. 5) ….. Chien /aboie. /.patée./montagne. 6)..Canari./.chante /graine./cuisine….. …………….. / ………/os …/niche…… ….. Chien / …. …/. os./ niche Echo Mémoire Episode réinjecté La réinjection de cet écho permet dobtenir une évocation qui reflète la structure de la connaissance correspondant à lensemble des traces présentes en mémoire Evocation initiale : lindice de récupération permet la récupération déléments associés dans les traces le contenant. Rôle des réinjections dans lévocation des propriétés générales Dans un modèle muti-traces doté de réinjections, les évocations ne sont pas un simple résumé statistique des traces contenant lindice de récupération. Ces réinjections permettent au système mnésique dêtre sensible à la structure sous jacente à lensemble des traces stockées en mémoire. La structure sémantique nest pas stockée en mémoire, mais est recrée, lors de la récupération et en fonction des indices fournis.

38 Exemple avec le cas E.C. (Charnallet, 93; Carbonnel et col, 97) Agnosie visuelle massive et aucune image mentale, sans trouble perceptifs, et déficit catégorie spécifique à partir d'une entrée verbale : A fréquence contrôlée, à partir dune entrée verbale le patient ne peut donner que des informations très parcellaires sur les animaux alors que sa connaissance des objets est relativement préservée. Interprétation abstractive : - Perte du stock visuel (explique lagnosie visuelle) - Preuve de l'organisation catégorielle en mémoire sémantique. Comme les connaissances sémantiques peuvent être touchées spécifiquement pour les animaux cest donc que le stock sémantique est organisé (puisque lon peut léser spécifiquement la partie correspondant au représentations sémantiques des animaux). -> Lésion des représentations visuelles stockées et dune sous partie spécifique du stock sémantique correspondant aux animaux But : Montrer quun même déficit peut être vus de manières totalement différentes suivant le modèle de référence Organisation sémantique et modèles multi-traces indices neuropsychologiques (1) Rajout : Organisation sémantique et modèles multi-traces indices neuropsychologiques (1)

39 Exemple avec le cas E.C. (Charnallet, 93; Carbonnel et col, 97) Agnosie visuelle massive et aucune image mentale, sans trouble perceptifs, et déficit catégorie spécifique à partir d'une entrée verbale : A fréquence contrôlée, à partir dune entrée verbale le patient ne peut donner que des informations très parcellaires sur les animaux alors que sa connaissance des objets est relativement préservée. Interprétation non abstractive : Prise en compte du fait que nos épisodes de rencontre avec les animaux ont quasiment toujours principalement une composant visuelle (aux exception prés, par exemple pour les cavaliers..) alors que pour les objets il existe également une composante liée au geste. Dans un système non lésé : Pour les animaux, à partir du nom, la sonde vas être similaire avec les quelques traces contenant le nom, donc dans lécho nous retrouverons les quelques propriétés communes à ces quelques trace. Mais une de ces propriétés sera lébauche de la forme visuelle, lors des réinjections cette ébauche vas permettre dactiver toutes les traces contenant la forme visuelle de lanimal. Elle permettra donc dobtenir, à lissu des réinjections, les propriétés communes à tous nos épisodes de rencontre avec cet animal. Pour les objets cest exactement le même processus, à la différence prés que nombre de traces contiennent également des indices liés au geste. Donc, lors des reinjections, la similarité se jouera à la fois sur les composantes visuelles évoquées lors de la première injection mais également sur ces composantes proprioceptives évoquées. Participerons donc à lécho lensemble des traces comportant ces composantes proprioceptives et visuelles. Organisation sémantique et modèles multi-traces indices neuropsychologiques (2) Rajout : Organisation sémantique et modèles multi-traces indices neuropsychologiques (2)

40 Si on lèse les enregistrements des valeurs correspondant aux capteurs visuels dans les traces mnésiques : - A partir de la sonde aucune similarité ne peu plus se jouer sur les composantes visuelles : Donc à partir dune entrée visuelle il ne peux plus y avoir dévocation sémantique quel que soit le stimulus (animal ou objet) -> agnosie visuelle massive - A partir dinformations verbales, lécho ne contiendra pas de forme visuelle Donc pour les animaux les évocations resterons restreintes aux informations présentes dans les traces contenant le mot (peux de traces, connaissance plutôt encyclopédiques) même après réinjections. Pour les objets en revanches la réinjection des composantes correspondants au geste permettra dactiver un grand nombre de traces -> déficit catégorie spécifique sur entrée verbale sans pour autant quil existe une organisation dun stock sémantique en catégories. -> Ici une seule lésion est responsable des deux déficits. -> Linterprétation permet de rendre compte des exceptions (e.g. connaissance préservée sur le lapin… mais en tant que plat). Conclusion : Cet exemple est destiné à vous montrer que le modèle de référence à des conséquences importantes sur le type dexplication donné et ce que lon vas ensuite rechercher au niveau anatomique ou lors de lexploration neuropsychologique. Le but ici nest pas de prétendre, dans le cas de cet exemple, quun type de modèle est meilleur que lautre mais juste de donner une idée des enjeux. Ceux qui sont intéressés par cet exemple en tant que tel trouverons larticle de base en bibliographie (Carbonnel et col, 1997). Organisation sémantique et modèles multi-traces indices neuropsychologiques (3) Rajout : Organisation sémantique et modèles multi-traces indices neuropsychologiques (3)


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