Circuits et systemes de modelisation analogique de neurones ...

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Chapitre IV : mise en œuvre et applications1. INTRODUCTION.Ce chapitre présente les différents systèmes que nous avons mis au point, leur évolution etleurs applications. Ils sont conçus en collaboration avec leurs utilisateurs immédiats, leséquipes des chercheurs en neurobiologie Gwendal Le Masson de l'institut de neurosciencesFrançois MAGENDIE (Unité INSERM E.9914) à Bordeaux et Thierry Bal de l'institut AlfredFESSARD à Gif sur Yvette (UPR CNRS 2191).Au cours des deux précédents chapitres nous avons présenté différents circuits électroniquesanalogiques qui simulent l'activité électrophysiologique de neurones biologiques. Afin qu'ilsne restent pas de simples curiosités de laboratoire (d'électronique), il est nécessaire deconcevoir un ensemble d'outils matériel et logiciel permettant leur exploitation : "Vortex" est un banc de simulation analogique issu des travaux antérieurs de notre groupe,il est utilisé pour la réalisation de réseaux hybrides. "Microneurone" est un simulateur portable que nous avons conçu pour utiliser les ASICs"susie" et "calvin", il est plus particulièrement destiné à des applications pédagogiques. Enfin, un simulateur basique est réalisé avec les circuits "fpca-r" permettant de lescaractériser mais aussi de démontrer leurs capacités pour la conception d'un futur banc desimulation analogique.2. "VORTEX" : BANC DE SIMULATION ANALOGIQUE.Le banc de simulation analogique "vortex" est un système modulaire développé pour recevoirles ASICs de calcul analogique. Il autorise notamment, la programmation par le biais d'unmicro-ordinateur des paramètres de ces ASICs. Conçu par Denis Dupeyron[DUPEYRON 98], déjà présenté par Arnaud Laflaquière [LAFLAQUIERE 98], il anéanmoins sa place dans ce manuscrit car nous avons continué à le faire évoluer et à l'utiliser.Notre principale contribution a consisté à la mise au propre du système par la constructiond'un ensemble complet et autonome (notamment grâce à l'apport d'alimentations intégrées)afin d'en faciliter l'utilisation hors d'un laboratoire d'électronique [DOUENCE 99].Concrètement nous avons reconstruit et mis en coffret la carte mère, et nous avons mis à jourle logiciel permettant son pilotage ainsi que l'acquisition de donnée. Les photographies de lafigure 4-1 présentent le système dans son état actuel.141
Chapitre IV : mise en œuvre et applicationsFigure 4-1 : photographies du banc de simulation "vortex" analogique dans son état actuel,A) face avant, B) face arrière et C) vue d'ensemble avec deux cartes "ernest".2.1.Principe.Ce système a été pensé pour être modulaire et évolutif. Il est composé d'une carte mère danslaquelle s'enfichent des cartes filles. Ce sont elles qui reçoivent les différents ASICs de calculanalogique. Ainsi lors de la conception d'un nouveau circuit, il suffit de réaliser une nouvellecarte fille qui trouvera sa place dans le système existant.Bien que la version présentée dans ce manuscrit ait été développée pour recevoir les cartesfilles réalisées par Arnaud Laflaquière, elle reste conforme au protocole initialement défini parDenis Dupeyron. Elle comporte cependant quelques signaux supplémentaires qui permettrontde répondre à de probables évolutions (par exemple l’utilisation de mémoires analogiques).2.1.1. La carte mère.Elle est essentiellement composée d'un bus fond de panier (8 connecteurs encartables de 50broches) mixte analogique/numérique et de l'électronique des circuits d’alimentation. En effet,les protocoles de communications sont entièrement gérés sur les cartes filles, ce qui permet degarantir les possibilités d'évolution.La carte mère est pilotée par une carte d'entrée/sortie de type PCI1200 fabriquée par la sociétéNational Instrument. C'est une carte encartable au format PCI, donc compatible avec lesmicro-ordinateurs Apple et PC (le fabricant fournit les pilotes logiciels pour ces deux types demachine). Elle comporte, entre autre, trois ports numériques de 8 bits, 8 lignes d'entréesanalogiques qui sont multiplexées vers un convertisseur analogique-numérique et deux sortiesanalogiques.142
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