Circuits et systemes de modelisation analogique de neurones ...

Introduction généraleINTRODUCTION GENERALE.Modélisation et simulation sont devenues des outils classiques et indispensables de lamicroélectronique. Son essor, que nous pouvons constater tous les jours, n'a en effet étépossible que grâce à ces techniques qui servent quotidiennement pour la conception des"puces" électroniques. Il nous faut cependant garder à l'esprit que c'est là le résultat d'unelongue évolution et que la modélisation des composants microélectroniques reste un outilvivant et en perpétuelle amélioration.En revanche, dans le domaine de la neurophysiologie, c'est encore l'approche expérimentalequi prédomine. La modélisation de l'activité neuronale et la mise en œuvre des modèles qui ensont issus, c'est-à-dire la simulation, y sont des instruments de recherche destinés à aider à lacompréhension des phénomènes observés. Une technique expérimentale originale utilisant cesoutils est intitulée "technique des réseaux hybrides". Elle consiste à faire interagir desneurones artificiels, calculés à partir de modèles mathématiques, avec des neurones vivants.La partie artificielle est contrôlée par l'expérimentateur qui dispose ainsi d’une puissanteméthode d’étude. Une des difficultés majeure de mise en œuvre tient dans la nécessité derésoudre en temps réel les équations constituant la partie artificielle. La voie que nous avonschoisie pour la réalisation de cette tâche est de concevoir et d'utiliser des calculateursanalogiques. C'est l'objet du travail présenté dans ce manuscrit.Cette démarche constitue l'axe de recherche "Neurones Artificiels sur Silicium" développé aulaboratoire de microélectronique IXL. Actuellement, deux laboratoires de neurobiologieparticipent également à ce projet, l'unité INSERM E.9914 "Physiopathologie des RéseauxNeuronaux Médullaires" de l'institut de neurosciences François MAGENDIE à Bordeaux etl'unité UPR CNRS 2191 "neurosciences intégratives et computationnelles" de l'institut AlfredFESSARD à Gif sur Yvette.Nous sommes dans la continuité d'un thème de recherche et deux thèses ont déjà étéprésentées sur ce sujet [DUPEYRON 98], [LAFLAQUIERE 98]. Denis Dupeyron a démontréla faisabilité du projet et réalisé un premier démonstrateur opérationnel. Arnaud Laflaquière amis au point et construit un système complet, ouvrant les portes aux premières expériences7