Circuits et systemes de modelisation analogique de neurones ...

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Chapitre IV : mise en œuvre et applicationsLa présence d'une synapse artificielle sert la réalisation d'un réseau hybride élémentaireunidirectionnel. Concrètement il est possible de se servir du système comme d'unstimulateur.L'emploi du bus USB garantit la pérennité de l'utilisation du système (les nouveaux microordinateursne sont plus équipés de port série) mais surtout permet de réaliser l'acquisitiondirecte de données pour les tensions membranaires et courants ioniques modélisés sansavoir besoin de se servir d'un oscilloscope ou d'une carte d'acquisition.Enfin, tous les paramètres sont maintenant accessibles et programmables ce qui augmentela flexibilité de programmation du système.5. FUTUR CALCULATEUR ANALOGIQUE PROGRAMMABLE.Nous avons mis au point une nouvelle bibliothèque d'opérateurs arithmétiques analogiques(chapitre II) et conçu un ASIC, "fpca-r", basé sur cette dernière (chapitre III). Nous allonsmaintenant proposer la réalisation d'un simulateur analogique exploitant ses capacités.Nous décrivons dans ce paragraphe le projet de nouveau banc de simulation destiné à la miseen œuvre des expériences de réseaux hybrides. Il comporte, outre le simulateur, un certainnombre d'instruments périphériques qui nous semblent indispensables.Avant de réaliser un système aussi complexe, nous avons construit un simulateur"élémentaire" qui n'utilise que deux circuits "fpca-r" et a permis de valider nos choix deconception. D'autre part, nous proposons une description d'un système complet pour unefuture réalisation par notre groupe.5.1.Conception du futur banc de simulation analogique.Le principe de construction respecte celui proposé par la figure 3-30, notamment en ce quiconcerne le chaînage des différents ASICs "fpca_r". Dans ce paragraphe, nous insistonsparticulièrement sur deux points qui nous paraissent importants à considérer pour laconception de ce nouveau simulateur. Nous laissons les détails concernant la mise en œuvredes circuits "fpca-r" pour le paragraphe 5.2 où nous présentons notre prototype. Les idées quenous souhaitons développer sont les suivantes : L'expérience a montré que des instruments périphériques étaient indispensables à la miseen œuvre et l'exploitation des expériences de réseaux hybrides. Il parait judicieux de lesintégrer au simulateur dés le départ.181
Chapitre IV : mise en œuvre et applicationsL'organisation des bus analogiques des ASICs fpca-r doit être choisie avec soin afin depouvoir réaliser des réseaux neurones fortement interconnectés.5.1.1. Description du simulateur.Le nombre de paramètres mis en jeu est incompatible avec la conception d'un systèmeautonome, il est nécessaire d'utiliser un micro-ordinateur pour réaliser la saisie et lasauvegarde des modèles. Il a pour fonction minimale le chargement de la SRAM deparamètres et le démarrage des cycles de rafraîchissement.Afin de garantir la flexibilité d'utilisation, il n'est pas souhaitable d'utiliser une carted'entrée/sortie spécifique pour effectuer les transferts entre simulateur et micro-ordinateur. Ilnous faut choisir entre les différents ports plus ou moins standard qui sont disponibles : série,parallèle, SCSI, USB, IEE1394, ISA, PCI... Nous proposons l'utilisation du port USB qui estbien adapté par ses taux de transfert et sa compatibilité multi-plateformes (PC et Apple).Nous allons maintenant nous attacher à détailler les périphériques que nous souhaitons inclureau simulateur, ils sont aussi pilotés, si nécessaire, par le biais de l'interface USB (circuitproposé : PDIUSBD12 de la société de Philips).Les ASICs fonctionnent avec des alimentations 0/+5 V et un point milieu à 2,5 V, lespotentiels de membrane simulés sont décalés de 2,5 V par rapport à la terre du banchybride. Il est donc nécessaire de prévoir des étages d'interfaces assurant un décalage de2,5 V pour pouvoir connecter des instruments extérieurs, en particulier les amplificateursdes microélectrodes. Nous pourrons aussi ajouter des filtres passe-bas destinés à éliminerles couplages hautes fréquences des parties numériques.Nous proposons de réaliser un générateur arbitraire de fonction qui permet, au choix, deproduire des impulsions carrées fréquemment utilisées pour la stimulation des membranesou bien une enveloppe quelconque reproduisant par exemple l'activité pré-enregistrée d'un182
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