Une question simple:
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1- A travers l'exemple simple d'un son perçu par le système auditif de fréquence 1000 Hz comment un réseau de neurones réels (cad non formel) représente-t-il cette information?
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2- A partir de l'énoncé "son de 1000 Hz et amplitude de 10dB" comment le cerveau encode t-il cette information.
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3- Comment est codée l'association de ces 2 informations.
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Bonjour,Envoyé par mariposa
l'encodage ne se fait-il pas dans l'oreille ?
Un texte sur les mécanismes d'analyse des fréquences sonores :
http://www.college-de-france.fr/medi...s0304petit.pdf
Extrait, p. 5 :
Il semble que dès le niveau de la cochlée on ait décomposition spectrale avec prise en compte du volume sonore. Les neurones qui suivent, ne feront alors qu'enregistrer cette décomposition, chaque réseau neuronal correspondant à une fréquence et l'intensité de la réponse au volume sonore correspondant.La compréhension du rôle de la membrane basilaire dans la sélectivité fréquentielle de la réponse cochléaire a grandement progressé lorsque des techniques utilisant l'effet Mössbauer et l'interférométrie laser ont permis de procéder à des analyses de ces déplacements in vivo.
Des déplacements de 0.1 nm au seuil de réponse sont observés (pour des mouvements de la membrane tympanique dont l'amplitude est de 0.01 nm). Des enregistrements de la réponse de la membrane basilaire à différentes fréquences ont été effectués en différents points le long de son axe longitudinal, points pour lesquels la fréquence caractéristique (FC) des fibres nerveuses innervant les cellules sensorielles situées immédiatement en regard avait été établie.
La dynamique de la membrane basilaire s'est alors révélée très différente de celle observée auparavant, tant en ce qui concerne le seuil de la réponse que la pente du pic de la réponse (déplacement de la membrane basilaire/intensité sonore).
L'intensité sonore minimale qui crée un déplacement de la membrane basilaire est observée pour un son de fréquence identique à la FC des fibres nerveuses innervant les cellules sensorielles situées à l'emplacement de la membrane basilaire que l'on étudie : un déplacement de 0.3 nm de la membrane basilaire est observé pour un son de 1 dB à ce point de FC (FCempl), tandis qu'à distance de ce point, un déplacement ne sera décelé que pour des intensités de 40 à 60 dB. Quelle que soit l'intensité du son incident, le déplacement de la membrane basilaire est maximal au FCempl.
Alors que le déplacement de la membrane basilaire par dB, à distance de FCempl, est constant quelle que soit l'intensité sonore, à l'inverse, au FCempl, il varie considérablement avec l'intensité sonore.
Jusqu'à 20-30 dB, au FCempl, la relation déplacement de la membrane basilaire par dB en fontion de l'intensité sonore exprimé en dB est linéaire, avec une valeur de pente légèrement plus faible qu'à distance du FCempl (0.8 vs 1). Le rapport du déplacement de la membrane basilaire par dB au FCempl et à distance peut atteindre une valeur de 500 voire plus pour certains auteurs.
Au-delà de 60 dB, au contraire, le déplacement de la membrane basilaire par dB, devient plus faible au FCempl qu'à distance (pente d'environ 0.3 vs 1) ; il y a "compression" de la réponse.
Au FCempl, le rapport des valeurs du déplacement de la membrane basilaire par dB, entre 20 et 30 dB d'une part, et entre 90 et 100 dB d'autre part, est de l'ordre de 2000. Aussi la courbe d'accord en fréquence du déplacement de la membrane baislaire à un emplacement donné comporte un pic, centré sur la FC, dont l'étroitesse est comparable à celle du pic de la courbe d'accord en fréquence de la réponse des neurones auditifs à ce même emplacement.
La non-linéarité de la réponse disparît lorsque la cochlée est dévitalisée, d'où l'hypothèse selon laquelle la cochlée abrite un amplificateur de la stimulation mécanique dela membrane basilaire, qui met en jeu des processus actifs. Disparaît aussi, dans la cochlée dévitalisée, une autre porpriété de la réponse à la fréquence caractéristique : à la FC, l'onde qui parcourt la membrane basilaire (analysée sous les cellules ciliées externes) présente un décalage de phase de 180° par rapport à l'onde sonore qui frappe le tympan ; cette valeur est constante quelle que soit l'intensité sonore. En revanche, pour les fréquences voisines de la FC, le décalage de phase varie avec l'intensité sonore : le sens de la variation (avance ou retard) s'inverse pour les fréquences immédiatement inférieures et immédiatement supérieures à la FC.
Ethica, IV, 43 : Titillatio excessum habere potest et mala esse.
Spinoza
Vi, à condition de préciser oreille interne. L'oreille moyenne sert à amplifier le son, et l'oreille externe... à pas grand chose en fait.
Pas mal du toutPlus vulgarisé (mais moins poussé) ici.
C'est ça (voir ici pour une animation sympa), même si en toute rigueur les deux paramètres ne sont pas complêtement séparés: pour une même fréquence une intensité sonore plus élevée va recruter des neurones répondant à des fréquences différentes (mais proches), et pas uniquement à augmenter le taux de décharge des neurones spécifiques à cette fréquence.
Au passage, si tu as des données sur le codage et l'enregistrement des durées, ça m'intéresse.
Par exemple, comment un musicien code-t-il et stocke-t-il la durée des notes ? Comment ensuite ressort-il l'information ?
Structuration de réseau qui crée des latences ? Phénomène de charge biochimique genre condensateur mais avec une quantité de protéine produite pendant la stimulation des neurones ?
Ethica, IV, 43 : Titillatio excessum habere potest et mala esse.
Spinoza
Ce serait plutôt un codage... en durée (tant que l'info est là, la perception du son est là), avec pour le maintien en mémoire une boucle réverbérante (boucle phonologique) passant par une série d'aires corticales plus ou moins connues.
L'explication est certainement un peu grossière, car le sujet musique&cerveau est très peu exploré à comparer de la tonotopie. Par contre sur le sujet il y a une équipe (genre real de madrid) qui s'est constituée à Montréal il y a quelques années. En fouillant à partir de leur site on tombe sur des petits bijoux à télécharger:
http://www.brams.org/brams.html
http://www.brams.umontreal.ca/peretz/index.html (aller dans la liste des publi en cliquant en haut à gauche)
http://www.zlab.mcgill.ca/publicatio...ubs_intro.html
Dernière modification par Jiav ; 19/04/2006 à 03h28.
D'abord merci à tous les deux de cette abondance d'informations.
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premier constant: Dieu est un bricoleur de Génie puique ça marche!
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Plus sérieusement, si j'ai bien compris, l'idée de base est q'une onde fluide de fréquence déterminée se propage dans le canal cochléaire dont la forme est telle que l'excitation est maximale en point de la membrane basilaire. On a ainsi une transformation directe fréquence temporelle vers point spatial qui permet d'attaquer une entrée d'un réseau de neurones. Ceci en première approximation j'imagine que c'est certainement plus compliqué.
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Question: a t-on effectuer une modélisation de microdynamique des fluides pour vérifier que ceci est compatible avec les lois de la mécanique des fluides. Je pose cette question car cela ne me parait pas évident qu'une onde de fluide puisse exciter sélectivement un point d'une membrane.
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Autre question: On signal que l'on observe des déplacements de la membrane basilaire de 0.01 nm. le plus petit atome est H qui "mesure" 0.053 nm. Il y a quelquechose de suspecte car 0.01 nm est une dimension sous atomique
La vrai question est de savoir comment le cerveau fait pour localiser a la fois frequence et temps...
Je m'explique: lorsqu'on ecoute de la musique (disons pour simplifier que nous ecoutons un solo de piano), comment savons-nous qu'a l'instant t c'est une frequence f qui est jouee ? Car comme vous le savez, normalement plus on est precis dans le temps, moins nous le sommes en frequence et inversement...
C'est quelque chose qui parait tres simple comme ca, mais la modelisation mathematique de ce phenomene s'avere plutot complexe. Dans un premier temps, la transformee de fourrier a fenetre a ete utilisee, maintenant il semblerait que les ondelettes soient capables d'une approche meilleure...
Mon psychiatre, pour quinze mille francs, il m'a débarrassé de ce que j'avais : quinze mille francs
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Bien sur, mais je cherche à comprendre comment le cerveau encode l'information sonore à partir de la physiologie du système auditif et du système neuronal. C'est pourquoi il faut commencer par une question la plus simple possible. Après on peut compliquer.
.C'est quelque chose qui parait tres simple comme ca, mais la modelisation mathematique de ce phenomene s'avere plutot complexe. Dans un premier temps, la transformee de fourrier a fenetre a ete utilisee, maintenant il semblerait que les ondelettes soient capables d'une approche meilleure...
effectivement la representation en ondelettes pour un signal borné dans le temps est bien meilleure que la transformée de Fourier. Seulement l'évolution biologique ignore complétement la transformée de Fourier autant que la transformée en ondelettes. Donc la reponse est ailleurs.
Oui mais non. Le nature ne connait pas les maths, ce qui n'empeche pas d'elaborer des modeles precis. Je parlais aussi de la transformee de fourier a fenetre, pas celle sans fenetre...
De recentes etudes ont montre que la vision humaine (et des mamifere en general) utilise une representation qui est capable de preserver a la fois les informations globales et locales. C'est suite a ces observations que nous pouvons dire que les ondelettes sont efficace pour modeliser ce systeme.
Mon psychiatre, pour quinze mille francs, il m'a débarrassé de ce que j'avais : quinze mille francs
Bonjour,
J'ai trouvé de l'information là-dessus à l'adresse http://fr.wikipedia.org/wiki/Oreille
Ce semble être un phénomène analogue au phénomène de résonance: certaines cellules impliquées dans l'audition sont chacune sensible à une certaine fréquence. Evidemment, dans un tel contexte, il faut qu'un son dure un "certain temps" pour que l'on puisse y être sensible.
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il y une grosse ambiguité dans ta phrase:
"une representation qui est capable de preserver a la fois les informations globales et locales"
. Je m'explique:
Si tu t'interesses au mouvement de rotation de la terre autour du soleil, tu peux représenter celui-ci en coordonnées sphériques, cartésiennes, toroïdales ou autre. toutes ces representations contiennent la même information. Néanmoins la representation sphérique est la plus pertinente.
Pour un signal quelconque, c'est la même chose. Un signal est un invariant qui admet une infinité de representations qui contiennent toutes la description du signal. Cependant il y a certainement une representation plus pertinente qu'une autre (ce peut-être la représentation en ondelettes).
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On revient au problème du codage du son:
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Supposons que l'on a une note de musique bornée sur un intervalle de temps. Quand celle-ci est traduite en onde de fluide elle exerce une interaction sur la membrane basilaire. Hors selon les articles cités plus haut (voir l'animation) La distribution spatiale des excitations le long de la membrane se fait selon la fréquence de l'onde. dans ce sens l'organe "effectue" une transformée de Fourier. c'est ce que disent les articles. J'avoue que sur un plan purement mécanique des fluides cela n'a rien évident.
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Maintenant, pour aller dans ton sens, En faisant un modèle physique de microfluide, on pourrait constater que la distribution des interactions le lond de la membrane basilaire represente une décomposition en ondelettes de la composante temporelle de l'onde fluide.
Là tu pourrais dire que le système auditif est un processeur spécialisé qui décompose un signal temporel en ses composantes d'ondelettes elles même répartient sur l'espace. Pourquoi pas, mais dans les articles cités je n'ai rien vu de tel. Ma lecture a été trop rapide, car noyé par la quantité d'informations que je ne peux pas assimiler dans l'état actuel de mes connaissances.
merci pour ta référence:
L'essentiel pour notre discussion extrait de cet article c'est:
Une propriété de base de l'organe de Corti est qu'il effectue une analyse en fréquence des stimulations sonores. En réponse à une fréquence donnée, les différentes portions de l'organe le long de la cochlée vibrent avec des amplitudes différentes. Les régions basales répondent aux fréquences élevées (dans les aigus), tandis que les régions proches de l'apex répondent aux basses fréquences (dans les graves). Il y a une gradation continue de la fréquence de réponse de la base vers l'apex; c'est ainsi la position d'une cellule ciliée le long de la cochlée qui détermine la fréquence à laquelle cette cellule montre une sensibilité maximale. On parle de l'« organisation tonotopique » de la cochlée.
En terme de representation du signal la cochlée effectue une conversion fréquence temporelle/espace et excitation des fibres nerveuses.
Néanmoins cet article est très léger par rapport aux articles proposés par Jiav et Bardamu. les choses sont beaucoup plus compliquées que çà.
C'est tout à fait vrai.
Néanmoins, ça me semblait suffisant pour apporter un début de réponse à la question :
On ne prend pas un avion pour simplement traverser la rue...
Peut-être que ça existe, mais je me souviens pas en avoir vu passer. En fait l'approche qui a été utilisée est plus directe: on envoie des sons et on remarque que la cochlée vibre plus fort (c'est certainement pas précis au point de n'exiter qu'un point!), et aussi que les fibres innervant la cochlée sont sélectives à la fréquence selon le même gradiant. Cerise sur le sunday: le petit mélange qui reste entre les paramètres fréquence et intensité correspond à ce qu'on peut constater en perceptif (un son aigu parait plus fort à même dB qu'un son grave).
Moi aussi ça me chagrine. J'imagine que l'explication est qu'il ne s'agit pas vraiment d'un point.
Mathématiquement les ondelettes sont effectivement meilleurs que les fourrier à fenêtres, néanmoins le problème que tu soulèves est ailleurs àmha. Toute représentation temporelle peut être transformée en fréquence ou en temps/fréquence, avec un accent choisi sur la précision en temps ou la précision en fréquence (dans les ondeletes, ça dépend du "m"). Cependant il n'y a pas de solution magique pour choisir le compris entre précision en temps et précision en fréquence: toutes les représentations sont également exactes et également imprécise, on ne fait que choisir le paramètre sur lequel on met le plus de précision.
Je pense qu'on peut dire ça effectivement. Ca n'est pas très surprenant que ça n'apparaîsse pas dans les papiers cités, car les ondelettes sont encore très peu utilisées en neurosciences (exception faite d'une minorité de lab en EEG ou MEG, et un peu pour certaines applications d'IRMf).
Salut,
Les ondelettes ont beaucoup moins d'interet si on regarde une seule echelle "m". Je connais moins le processus pour l'ouie en particulier, par contre le connais mieux celui de l'image. Il semblerait que le cerveau humain interprette l'image plusieurs fois selon plusieurs "echelle". Dans sa globalite (ceci est un mur), puis de plus en plus precis (il y a un tapisserie, les motifs etant des blablabla, le tout sans oublier ce qu'on a vu a l'echelle precedente). C'est exactement le principe des ondelettes.
Ref:
B. Julesz, "A theory of preattentive texture discrimination based on first-order statistics of textons", Biol. Cybern., vol. 29, pp. 336 - 357, 1983
R. De Valois and K. De Valois, Spatial Vision, New York: Oxford, 1988
S. Marcelja, "Mathematical description of the responses of simple cortical cells", J. Opt. Soc. Amer., vol. 70, no. 11, pp. 1297 - 1300, Nov. 1980
J. Beck, A. Sutter and R. Ivry, "Spatial frequency channels and perceptual grouping in texture segregation", Comput. Vision, Graph., Image Processing, vol. 37, pp. 299 - 325, 1987
Mon psychiatre, pour quinze mille francs, il m'a débarrassé de ce que j'avais : quinze mille francs
J'ai failli dire "non non" mais en fait "oui oui"Non si on parle de décomposition temps/fréquence dans le cas d'un signal évoluant avec le temps (comme un son), auquel cas le m est un moyen de rêgler la précision selon qu'on veut plus de détails en fréquence ou en temps. Mais oui dans le cas d'une image statique, où en fait il s'agit d'une décomposition à travers l'espace. Dans ce cas le m rêgle effectivement la sensibilité en fonction de l'échelle tu as raison
Je suis assez fana d'ondelette, mais je ne crois pas qu'on puisse aujourd'hui dire que c'est la meilleur façon de se représenter le traitement de l'image. Disons que c'est une façon (nouvelle: la technique est hyper jeune!), intéressante mais à creuser encore.
Parmi les questions que je me poserais:
-où diable passe la phase dans les modèles proposées?
-pourquoi un traitement spatial et pas un traitement temporel ou un mixte des deux?
-est-ce qu'on s'attend à ce que certaines aires fassent une décomposition spatiale (eg V1) et d'autres une décomposition temporelle (eg V5), et si oui est-ce qu'on pourrait trouver des conséquences observables (genre des fréquences particulières en EEG/MEG) ?
Ton avis?
Salut,Parmi les questions que je me poserais:
-où diable passe la phase dans les modèles proposées?
-pourquoi un traitement spatial et pas un traitement temporel ou un mixte des deux?
-est-ce qu'on s'attend à ce que certaines aires fassent une décomposition spatiale (eg V1) et d'autres une décomposition temporelle (eg V5), et si oui est-ce qu'on pourrait trouver des conséquences observables (genre des fréquences particulières en EEG/MEG) ?
Ton avis?
De ce que j'ai pu voir (c'est-à-dire presqu'éxclusivement avec des images statiques), basiquement, le cerveau humain traite les informations sur plusieurs echelles, les met en relation puis les classifie.
Pour le son, il me semble que ca peut tout a fait etre applique, me cette fois ce ne sont plus les variations d'intensite / couleur le long d'axes spatiaux qui nous interessent, mais de frequences / amplitude au long du temps.
Pour des images dynamiques, on rajoute une dimension, mais ca complique un peu les choses car on observe une serie d'image fixe (avec ce que ca implique) a travers le temps.
Pour venir a tes questions:
- Je suis pas sur d'avoir bien saisi ta premiere question... Par phase, entend du frequence ? Si c'est le cas, les ondelettes modelisent les frequences. Concretement, cela signifie que si on regarde une image tres peu de temps, nous n'avons qu'une approximation grossiere de l'image, sans les details. En math, c'est faire un filtrage passe-bas. En regardant plus longuement l'image, en plus des objets evidents, on affine de plus en plus les details. Il faut donc un certain temps au cerveau pour passer de l'image grossiere a l'image fine. Ce qui est important, c'est que pour reconnaitre ce qu'il y a sur l'image, toutes ces echelles doivent etre consideres a la fois.
- Il y a peut etre des regions dedicacees chacune a un traitement precis de l'information. Peut-etre une pour les informations spatiales et l'autre pour la frequence... Difficile de dire.
- Suite a 2 articles que j'ai lu, une idée me vient:
le 1er mesurait le taille de l'hypocampus chez les chauffeurs de taxi londoniens. Les resultats ont montres que la taille moyenne etait proportionnelle au nombre d'annees d'experience => l'hypocampus intervient donc dans leur métier (hors, nous savons que l'hypocampus sert plus ou moins a stocker la memoire).
Le 2eme regarde la correlation de l'epaisseur corticale entre les differentes zones du cerveau. Sans entrer dans les details (j'ai oublié le nom des zones en particulier, mais des lundi je vous les indiques), le resultats ont montré une forte correlation entre 2 zones dont on supsonnait une interaction.
L'idée serait d'établir une correlation (par exemple l'epaisseur cortical) chez des "Normal Control" NC et chez des gens spécialement entrainés pour reconnaitre rapidement les details d'une image (par exemple des pilotes de chasse). Ca pourrait etre interessant de voir ce que ca donne.
On peut aussi surement élaborer une telle experience en fMRI...
++
Mon psychiatre, pour quinze mille francs, il m'a débarrassé de ce que j'avais : quinze mille francs
Non.. phase
Oui c'est assez exitant ces nouvelles approches
Pour contraster le local/global? Intéressant... ce serait quoi tes prédictions?
