Circuits et systemes de modelisation analogique de neurones ...

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Chapitre IV : mise en œuvre et applicationsde masse importante qui produit les déformations observées sur les courbes : distorsion parrapport à la forme sigmoïdale, décalage du point de demi-activation. Les fonctionsd'activations de I Ca et I KCa sont élevées, respectivement, à la puissance 3 et 4 alors que lafonction d'inactivation de I Ca ne comporte pas d'exposant. Les variations de courants de massesont proportionnelles au nombre d'étage de multiplication utilisé, les effets sont donc moinsimportants pour la fonction d'inactivation.Un exemple possible d'exploitation de ces résultats serait de pratiquer sur ces données uneanalyse de régression avec une fonction sigmoïdale afin d'extraire le paramètre Pente et d'envérifier l'évolution en fonction de la tension de commande Vpente. Dans notre cas lefonctionnement est trop altéré pour réaliser cette exploitation.140120100I KCa (A)180160140120I Ca (A)8010060804020V seuil (mV)604020V seuil (mV)00A)-1000 -500 0 500 1000B)-1000 -500 0 500 1000C)180I Ca (A)16014012010080604020V seuil (mV)0-1000 -500 0 500 1000Figure 4-22 : sigmoïdes des conductances ioniques Ca et KCa. A) activation de Ca, B)activation de KCa et C) inactivation de KCa.Un autre exemple de caractérisation est le relevé du courant maximal en fonction desparamètres V gmax de chaque conductance (figure 4-23). Les courbes relevées correspondent àla fonction de transfert d'une paire différentielle MOS (voir paragraphe 2.3.4 et 2.3.5), et nousobservons bien un gain de l'ordre de 10 entre les deux groupes de conductances ioniques I Na ,I K et I Ca I KCa . Sans analyser les effets de la résistance du plot de masse sur les variations entre177
Chapitre IV : mise en œuvre et applicationsles différentes conductances, nous pouvons constater que la tendance observée est conformeaux simulations théoriques. Les conductances ioniques I Na et I Ca ont des expressions pluscomplexes que I K et I KCa (équations 3.1 à 3.4). Leurs implémentations électroniquescomportent donc plus d'opérateurs élémentaires ce qui se traduit par une plus grandefluctuation de polarisation qui a pour effet d'augmenter le courant de sortie.Na900g ion (S)800700K600500400300Ca200100V gmax (mV)KCa0-1000 -500 0 500 1000Figure 4-23 : évolution du courant de sortie des quatre conductances ioniques pourdifférentes valeurs des tensions de commandes V gmax .En conclusion, "microneurone" permet donc d'obtenir les mesures nécessaires à l'étalonnagedes ASICs de calcul analogique. Il peut aussi, a priori, être utilisé pour réaliser desexpériences de "voltage clamp" avec du matériel de neurophysiologie, remplaçantavantageusement les neurones vivants, par exemple, pour l'apprentissage de l'utilisation de cetype de matériel. Compte tenu du défaut de l'ASIC "susie" nous n'avons pas réalisé cesmanipulations, mais elles font partie intégrante des objectifs éducatifs de "microneurone" etont déjà été entreprises avec succès par notre groupe avec d'autres calculateurs analogiques(voir [DUPEYRON 98]).Les distorsions que produit la présence du plot de masse protégé sont sans douteincompatibles avec une simulation précise et c'est pour cette raison que nous avons préparé unASIC de remplacement. Cependant, ce défaut n'empêche pas d'observer l'activité de modèlesrelativement "robustes" dont le comportement dynamique est faiblement perturbé. Ellesillustrent les (futures) possibilités de "microneurone" quand il sera équipé de son nouvel ASIC"calvin".178
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