Circuits et systemes de modelisation analogique de neurones ...

More documents

Recommendations

Info

Chapitre IV : mise en œuvre et applicationsdes caractéristiques qui étaient auparavant inaccessibles. Plusieurs configurations sontimaginables, par exemple : Modification d'un neurone biologique par ajout de canaux ioniques artificiels. Ajout ou modification des connexions synaptiques artificielles entre neurones d’un réseaubiologique. Remplacement d'un neurone ou d'un groupe de neurones volontairement supprimé oudétruit lors de la préparation, par un équivalent artificiel. Ajout à un réseau d'un neurone ou un groupe de neurones supplémentaires, ou aucontraire, intégration d'un neurone réel isolé dans un réseau artificielHistoriquement, le premier système hybride interconnectant un dispositif électronique et descellules biologiques est rapporté par [YAROM 91], la technique à cependant été généralisée etsystématisée au sein d'une autre équipe, celle de Eve Marder a l'Université de Brandeis,Massachusetts [MARDER 94].Dans un premier temps il s'agissait uniquement d'établir des connexions entre neurones enréalisant des synapses artificielles ou d'altérer le fonctionnement d'une cellule en lui ajoutantune ou plusieurs conductances. La connexion de cellules artificielles complètes, et donc laréalisation de réseaux hybrides biologique-artificiel, a aussi été réalisée par cette mêmeéquipe.Cette dernière approche a été baptisée "technique des réseaux hybrides"[RENAUD-LE MASSON 93], tandis que la première, plus restrictive, été nommée "dynamicclamp" par référence à la technique classique de "voltage clamp" [SHARP 93].Gwendal Le Masson a ensuite continué à développer la méthode au sein du laboratoire LNPCde neurobiologie et physiologie comparées à Arcachon (CNRS URA 1126 alors dirigé par leProfesseur M. Moulins). Il utilisait un système à base de processeur spécifique (DSP : DigitalSignal Processing) pour pouvoir répondre à la puissance de calcul nécessaire à la simulationde la partie artificielle du réseau [LE MASSON 95], [LE MASSON 98a].Conjointement, notre équipe du laboratoire de microélectronique IXL a commencé à mettre aupoint des simulateurs analogiques intégrés permettant, entre autre, de résoudre les problèmesde puissance de calcul. Actuellement nous travaillons en collaboration avec l'institut deneurosciences François MAGENDIE (Unité INSERM E.9914) à Bordeaux et l'institut Alfred157
Chapitre IV : mise en œuvre et applicationsFESSARD (UPR CNRS 2191 Unité de Neuroscience intrégatives et computationnelles) à Gifsur Yvette. Plusieurs études utilisant les réseaux hybrides ont été déjà été menées ou sont encours de réalisation [LAFLAQUIERE 97a], [LAFLAQUIERE 97b], [LE MASSON 98b],[LE MASSON 99b], [LE MASSON 00]. Nous décrivons des exemples d'expériences dans lasuite de ce paragraphe.Mis à part les projets de ces différents groupes, il existe très peu d'exemples de réalisation deréseaux hybrides.L'équipe du professeur Abarbanel (Université de San Diego, Californie) a présenté des travauxutilisant pour la partie biologique des ganglions stomatogastriques de crustacés, préparationssimilaires à celles utilisées par Marder ou Le Masson, et, pour la partie artificielle, soit unmodèle numérique [ELSON 98] soit un modèle analogique réalisé en composants discrets[SZUCS 00].Steve Potter, de l'institut de technologie de Californie présente un projet nommé animat (pour"artificial animal"). Il prévoit "l'interfaçage de cultures de neurones (corticaux de rat) à unmonde virtuel généré par ordinateur". L'enregistrement et la stimulation devant ce faire parune matrice de microélectrodes (voir paragraphe 3.2.2) il semble probable que la partieartificielle de ce réseau n'utilisera pas de modèles biologiquement plausibles, mais plutôt desalgorithmes de traitement de données et de classification des potentiels d'actions enregistrés[POTTER 97], [DEMARSE 00].3.2.Interface artificiel-biologique.Pour construire un réseau hybride, il faut pouvoir mesurer en temps réel l'activité des cellulesbiologiques pour la transmettre aux neurones artificiels par le biais d'une synapse, et,éventuellement, en retour réinjecter le courant synaptique d'une synapse réciproque. Notonsque les synapses sont aussi artificielles.Pour réaliser cette interface nous avons, jusqu'à présent, utilisé des microélectrodesintracellulaires habituellement utilisées en neurophysiologie pour l'enregistrement et lastimulation de cellules nerveuses. Nous présentons dans ce paragraphe les principes defonctionnement de différents types d'électrodes. Nous allons voir que des deux méthodesclassiques à électrode simple, extracellulaire ou intracellulaire, seule cette dernière esteffectivement adaptée pour la réalisation de réseaux hybrides utilisant le niveau de description158
Page 1 and 2:
N° d’ordre : 2324THESEPRESENTEE
Page 3 and 4:
Table des matières2.3.1. Suite log
Page 5 and 6:
Table des matières5.2. Conception
Page 7 and 8:
6Table des matières
Page 9 and 10:
Introduction généralehybrides. No
Page 11 and 12:
10Introduction générale
Page 13 and 14:
12Chapitre I : éléments de neurob
Page 15 and 16:
Chapitre I : éléments de neurobio
Page 17 and 18:
Page 19 and 20:
Page 21 and 22:
Page 23 and 24:
Page 25 and 26:
Page 27 and 28:
Page 29 and 30:
Page 31 and 32:
Page 33 and 34:
Page 35 and 36:
Page 37 and 38:
36Chapitre I : éléments de neurob
Page 39 and 40:
Chapitre II : circuits analogiques
Page 41 and 42:
Page 43 and 44:
Page 45 and 46:
Page 47 and 48:
Page 49 and 50:
Page 51 and 52:
Page 53 and 54:
Page 55 and 56:
Page 57 and 58:
Page 59 and 60:
Page 61 and 62:
Page 63 and 64:
Page 65 and 66:
Page 67 and 68:
Page 69 and 70:
Page 71 and 72:
Page 73 and 74:
Page 75 and 76:
Page 77 and 78:
Page 79 and 80:
Page 81 and 82:
Page 83 and 84:
Page 85 and 86:
Page 87 and 88:
Page 89 and 90:
88Chapitre II : circuits analogique
Page 91 and 92:
Chapitre III : circuits intégrés
Page 93 and 94:
Page 95 and 96:
Page 97 and 98:
Page 99 and 100:
Page 101 and 102:
Page 103 and 104:
Référence.[OHSAKI 94]Méthoded'in
Page 105 and 106:
Page 107 and 108: Chapitre III : circuits intégrés
Page 139 and 140: 138Chapitre III : circuits intégr
Page 141 and 142: Chapitre IV : mise en œuvre et app
Page 157: Chapitre IV : mise en œuvre et app
Page 167 and 168: -+-Chapitre IV : mise en œuvre et
Page 195 and 196: 194Chapitre IV : mise en œuvre et
Page 197 and 198: Conclusions et perspectives.Les tec
Page 199 and 200: Références bibliographiques.[BUCH
Page 201 and 202: Références bibliographiques.Behav
Page 203 and 204: Références bibliographiques.[KOCH
Page 205 and 206: Références bibliographiques.[MANN
Page 207 and 208: Références bibliographiques.[SARP
Page 209 and 210:
208Références bibliographiques.
Page 211 and 212:
210Annexes
Page 213 and 214:
Annexe A : procédé de fabrication
Page 215 and 216:
Annexe B : organisation de la RAM d
Page 217 and 218:
Annexe C : brochages des différent
Page 219 and 220:
218Annexe D : brochages des connect
Page 221 and 222:
IIIIIIII220Ernest JuniorErnest 1Ern
Page 223 and 224:
Annexe E : carte "ernest"Les figure
Page 225 and 226:
Annexe E : carte "ernest"Les foncti
Page 227:
RésuméCircuits et systèmes de mo
show all

Circuits et systemes de modelisation analogique de neurones ...

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?