Modèle informatique du coapprentissage des ganglions de la base et du cortex : l'apprentissage par renforcement et le développement de représentations

Tout au long de la vie, le cerveau développe des représentations de son environnement permettant à l’individu d’en tirer meilleur profit. Comment ces représentations se développent-elles pendant la quête de récompenses demeure un mystère. Il est raisonnable de penser que le cortex est le siège de ces représentations et que les ganglions de la base jouent un rôle important dans la maximisation des récompenses. En particulier, les neurones dopaminergiques semblent coder un signal d’erreur de prédiction de récompense. Cette thèse étudie le problème en construisant, à l’aide de l’apprentissage machine, un modèle informatique intégrant de nombreuses évidences neurologiques. Après une introduction au cadre mathématique et à quelques algorithmes de l’apprentissage machine, un survol de l’apprentissage en psychologie et en neuroscience et une revue des modèles de l’apprentissage dans les ganglions de la base, la thèse comporte trois articles. Le premier montre qu’il est possible d’apprendre à maximiser ses récompenses tout en développant de meilleures représentations des entrées. Le second article porte sur l'important problème toujours non résolu de la représentation du temps. Il démontre qu’une représentation du temps peut être acquise automatiquement dans un réseau de neurones artificiels faisant office de mémoire de travail. La représentation développée par le modèle ressemble beaucoup à l’activité de neurones corticaux dans des tâches similaires. De plus, le modèle montre que l’utilisation du signal d’erreur de récompense peut accélérer la construction de ces représentations temporelles. Finalement, il montre qu’une telle représentation acquise automatiquement dans le cortex peut fournir l’information nécessaire aux ganglions de la base pour expliquer le signal dopaminergique. Enfin, le troisième article évalue le pouvoir explicatif et prédictif du modèle sur différentes situations comme la présence ou l’absence d’un stimulus (conditionnement classique ou de trace) pendant l’attente de la récompense. En plus de faire des prédictions très intéressantes en lien avec la littérature sur les intervalles de temps, l’article révèle certaines lacunes du modèle qui devront être améliorées. Bref, cette thèse étend les modèles actuels de l’apprentissage des ganglions de la base et du système dopaminergique au développement concurrent de représentations temporelles dans le cortex et aux interactions de ces deux structures.

Alternative Time Representation in Dopamine Models

Groupe de recherche sur le système nerveux central, Département d'informatique et de recherche opérationnelle, Département de physiologie.

La question de la traduction dans les pensées herméneutiques de Gadamer et de Ricœur.

Les pensées herméneutiques de Gadamer et de Ricœur reconnaissent toutes deux une importance centrale, mais trop peu remarquée, au phénomène de la traduction. Elles lui attribuent même une valeur de modèle philosophique, mais l’abordent dans des perspectives différentes. Notre mémoire tâchera de présenter ces deux conceptions de la traduction et d’insister autant sur leurs similitudes que sur leurs divergences. Nous verrons que si pour Gadamer, la traduction sert surtout à mettre en évidence l’universalité de l’élément langagier, Ricœur s’intéresse, pour sa part, davantage à ses implications éthiques, qui restent seulement implicites dans la pensée gadamérienne.

Les théories implicites des agresseurs sexuelles d'enfants

Objectif: Ce mémoire avait pour objectif d’examiner le contenu cognitif du discours d’agresseurs sexuels d’enfants dans un échantillon d’hommes francophones afin de déterminer s’il est possible de reproduire les catégories de théories implicites telles que proposées par Ward et Keenan (1999). Le but était également d’investiguer la possibilité de retrouver de nouvelles théories implicites. Méthode: 20 entrevues semi-structurées ont été réalisées auprès d’un échantillon d’agresseurs sexuels d’enfants judiciarisés (Centre hospitalier Robert-Giffard, Établissement Montée St-François). À partir de ces entrevues, 2 juges indépendants ont sélectionné le contenu cognitif du discours des agresseurs sexuels. Ce contenu a ensuite été classé thématiquement. Chacun des thèmes émergents a fait l’objet d’une analyse indépendante afin de déterminer si les catégories permettaient une classification optimale des distorsions cognitives. Les juges ont donc repris 3 entrevues et ont recodifié les données afin de comparer la codification. Les données ont été analysées à l’aide de NVivo, un logiciel d’analyse de données qualitatives. Les résultats ont été discutés et comparés aux résultats de Ward et Keenan (1999). Résultats: Les analyses ont permis de trouver 6 théories implicites. Les théories Le droit d’agir à sa guise, Le monde est incontrôlable et L’agression ne cause pas de tort aux enfants étaient identiques à leur version originale. La théorie Le monde est dangereux variait de sa version originale car aucun lien causal n’a été trouvé entre la perception des adultes et des enfants. Deux visions uniques et indépendantes l’une de l’autre ont plutôt été observées. Aussi, les résultats ont montré que les agresseurs partageaient une image dichotomique de la femme. D’ailleurs, ce résultat est consistant avec la théorie implicite Les femmes sont dangereuses de Polaschek et Ward (2004). La théorie Les enfants sont des êtres sexuels variait de sa version originale quant à sa conceptualisation. Les enfants sont des partenaires de vie est une nouvelle théorie implicite n’ayant pas été discutée par Ward et Keenan. Ce résultat est consistant avec les recherches de Wilson (1999) sur la congruence émotionnelle envers les enfants des agresseurs sexuels.

Technologies de prescription informatisée et transformation du rôle des pharmaciens communautaires

L’amélioration de la qualité de l’utilisation des médicaments dans les soins primaires est devenue un enjeu crucial. Les pharmaciens communautaires se présentent comme des acteurs centraux dans l’atteinte de cet objectif, en réclamant une extension de leur rôle. L’objectif principal de cette thèse est de mieux comprendre comment les technologies de prescription informatisée (eRx) influencent la transformation du rôle des pharmaciens communautaires. Le premier article présente les résultats d’une étude de cas qui aborde la transformation du rôle des pharmaciens communautaires à partir du concept de professionnalisation. Elle propose un modèle logique des influences d’une technologie de eRx sur cette professionnalisation, élaboré à partir de la typologie de Davenport. Ce modèle logique a été validé en interviewant douze pharmaciens communautaires participant à un projet pilote typique de technologie de eRx. A partir des perceptions des pharmaciens communautaires, nous avons établi que la technologie était susceptible de soutenir la professionnalisation des pharmaciens en passant par cinq mécanismes : la capacité analytique, l’élimination des intermédiaires, l’intégration, l’automatisation et la diffusion des connaissances. Le deuxième article analyse les perturbations induites par les différentes fonctions des technologies de eRx sur la stabilité de la juridiction des pharmaciens communautaires, en se basant sur un cadre de référence adapté d’Abbott. À partir de trente-trois entrevues, avec des praticiens (médecins et pharmaciens) et des élites, cette étude de cas a permis de décrire en détail les influences des différentes fonctions sur les modalités d’action des professionnels, ainsi que les enjeux soulevés par ces possibilités. La perturbation principale est liée aux changements dans la distribution des informations, ce qui influence les activités de diagnostic et d’inférence des professionnels. La technologie peut redistribuer les informations relatives à la gestion des médicaments autant au bénéfice des médecins qu’au bénéfice des pharmaciens, ce qui suscite des tensions entre les médecins et les pharmaciens, mais aussi parmi les pharmaciens. Le troisième article présente une revue systématique visant à faire une synthèse des études ayant évalué les effets des technologies de eRx de deuxième génération sur la gestion des médicaments dans les soins primaires. Cette revue regroupe dix-neuf études menées avec des méthodes observationnelles. Les résultats rapportés révèlent que les technologies sont très hétérogènes, le plus souvent immatures, et que les effets ont été peu étudiés au-delà des perceptions des utilisateurs, qui sont mitigées. Le seul effet positif démontré est une amélioration de la qualité du profil pharmacologique accessible aux professionnels, alors que des effets négatifs ont été démontrés au niveau de l’exécution des prescriptions, tels que l’augmentation du nombre d’appels de clarification du pharmacien au prescripteur. Il semble donc que l’on en connaisse peu sur les effets des technologies de eRx de deuxième génération. Ces trois études permettent de constater que les nouvelles technologies de eRx peuvent effectivement influencer la transformation du rôle du pharmacien communautaire en perturbant les caractéristiques des prescriptions, et surtout, l’information et sa distribution. Ces perturbations génèrent des possibilités pour une extension du rôle des pharmaciens communautaires, tout en soulignant les défis intra et interprofessionnels associés à l’actualisation de ces possibilités. Dans l’ensemble, nos résultats soulignent que les perturbations associées aux technologies de eRx dépassent les éléments techniques du travail des utilisateurs, pour englober de multiples perturbations quant à la nature même du travail et du rôle des professionnels. Les décideurs et acteurs impliqués dans le déploiement des technologies de eRx auraient avantage à prendre en compte l’ensemble de ces considérations pour rapprocher les effets observés des bénéfices promis de ces technologies.

Le droit à l'information au cœur des impératifs commerciaux du développement durable : le précédent de l'agriculture biologique

L'agriculture biologique est issue d'une longue lutte du consommateur et du citoyen pour connaître et contrôler la qualité de son alimentation. Sa popularité montante confirme que la disponibilité de l'information sur l'offre joue un rôle économique et social central auprès de la demande. Cette tendance appuie l'émergence d'un nouvel élément au sein du corpus des droits de la personne : le droit à l'information. Cette étude aborde les étapes de sa formation et prend pour exemple la filière agroalimentaire biologique. Elle représente un modèle avant-gardiste de l'hybridation entre le droit privé et le droit public. Nous examinons en premier lieu comment l'activité des secteurs agroalimentaires civils et privés a contribué à fomenter le désir d'information du consommateur, pour ensuite le mettre en péril. Parallèlement à cela, nous proposons d'analyser les effets et l'influence du corpus de droits et de principes du développement durable sur la filière biologique, mais surtout sur la reconnaissance du besoin d'information pour le consommateur. Enfin, nous faisons un tour d'horizon de la réglementation publique de l'appellation biologique, de son label et de son étiquette. Pour cela, nous évaluons les mesures en place selon les critères de la véracité, de l'accessibilité et de l'exhaustivité de l'information divulguée au consommateur. À la lumière de notre analyse, le consommateur peut tirer ses propres conclusions sur les meilleures réponses normatives à ses besoins. Quelles mesures entre le droit transnational, le droit international et le droit national offrent le meilleur résultat? Laquelle de ces formes juridiques s'avère en mesure de promouvoir une consommation responsable où le consommateur ne fait plus face aux obstacles à son choix éclairé?

Construction d'une échelle décrivant les niveaux de compétence de collaboration, à partir d'indicateurs validés par des enseignants cliniciens en médecine

La collaboration est une compétence essentielle que les futurs médecins doivent développer. La détermination des niveaux de compétence est cruciale dans la planification de cet apprentissage. Les échelles descriptives suscitent un intérêt croissant, car elles décrivent en termes qualitatifs les performances attendues. Nous inspirant de la méthodologie mixte de Blais, Laurier, & Rousseau (2009), nous avons construit en cinq étapes une échelle de niveau de compétence de collaboration: 1) formulation d’une liste d’indicateurs situés à quatre niveaux de la formation médicale (préclinique, externat, résidence junior et sénior) par les chercheurs (n= 3) et un groupe d’éducateurs (n=7), leaders pédagogiques possédant une expertise pour la compétence de collaboration; 2) sondage en ligne comprenant quatre questionnaires portant sur les niveaux de 118 indicateurs, auprès d’enseignants cliniciens représentant les différentes spécialités (n=277); 3) analyse, avec le modèle partial credit de Rasch, des réponses aux questionnaires appariés par calibration concurrente; 4) détermination des niveaux des indicateurs par les éducateurs et les chercheurs; et 5) rédaction de l’échelle à partir des indicateurs de chaque niveau. L’analyse itérative des réponses montre une adéquation au modèle de Rasch et répartit les indicateurs sur l’échelle linéaire aux quatre niveaux. Les éducateurs déterminent le niveau des 111 indicateurs retenus en tenant compte des résultats du sondage et de la cohérence avec le curriculum. L’échelle comporte un paragraphe descriptif par niveau, selon trois capacités : 1) participer au fonctionnement d’une équipe; 2) prévenir et gérer les conflits; et 3) planifier, coordonner et dispenser les soins en équipe. Cette échelle rend explicites les comportements collaboratifs attendus à la fin de chaque niveau et est utile à la planification de l’apprentissage et de l’évaluation de cette compétence. La discordance entre les niveaux choisis par les éducateurs et ceux issus de l’analyse des réponses des enseignants cliniciens est principalement due au faible choix de réponse du niveau préclinique par les enseignants et aux problèmes d’adéquation pour les indicateurs décrivant la gestion des conflits. Cette recherche marque une avan- cée dans la compréhension de la compétence de collaboration et démontre l’efficacité de la méthodologie de Blais (2009) dans un contexte de compétence transversale, en sciences de la santé. Cette méthodologie pourrait aider à approfondir les trajectoires de développement d’autres compétences.

L’influence de la mobilité sur la construction du sentiment d’appartenance territoriale : le cas de l’arrondissement Plateau-Mont-Royal

Ce mémoire porte sur l’étude du développement d’un sentiment d’appartenance à l’échelle d’un quartier dans un contexte de croissance de la mobilité des individus. À travers ce travail, il s’agit d’observer les formes que prend ce sentiment alors que les limites du territoire quotidien ne cessent d’être repoussées et que les individus sont de moins en moins ancrés de façon permanente sur un territoire. Dès lors, la pertinence du quartier est remise en cause. L’étude a pris pour cadre d’analyse l’arrondissement Plateau-Mont-Royal en raison de son caractère atypique et exemplaire en matière de forte mobilité de ses résidants et de la perception d’un sentiment d’appartenance territoriale marqué. Afin d’alimenter la réflexion, des entretiens ont été réalisés auprès de dix résidants de l’arrondissement recrutés lors d’un rendez-vous citoyen. Ces rencontres ont permis de comprendre que la mobilité des résidants ne répond pas à la tangente de la croissance observée. La flexibilité et la liberté d’avoir le choix de quitter son lieu de résidence sont des aptitudes valorisées, mais l’ancrage demeure prisé. Cette divergence s’inscrit dans une démarche particulière; celle de vivre selon un mode de vie où l’espace du quartier est priorisé à travers la mobilité quotidienne. Dans ce contexte, le sentiment d’appartenance se développe en direction d’un mode de vie, honorant un ensemble de valeurs, plutôt qu’à un territoire. Selon cette approche, l’arrondissement Plateau-Mont-Royal joue le second rôle; il représente le catalyseur et la vitrine de ce mode de vie, facilitant ainsi le regroupement des individus sous des valeurs communes.

Le chaos régulé : une approche épistémique de l’intervention humanitaire

L’objectif de cette recherche est de comparer deux modes d’intervention internationale (étatique et non-étatique) qui ont une optique de maintien ou de rétablissement de l’ordre et de la paix, de développement économique et social, pour des raisons humanitaires. De fait, la frontière est aujourd’hui floue entre les interventions étatiques et non-étatiques. Pour éviter une confusion conceptuelle, l’objet de l’étude est la comparaison de trois moments historiques d’intervention américaine en Haïti. L’étude se déroule en deux temps. D’abord elle servira à comprendre la logique d’action de l’État américain lors des interventions passées et présente afin de relever les objectifs implicites et explicites de ces interventions. Dans un deuxième temps elle se concentrera sur la biopolitique dans l’intervention humanitaire et l’application de la théorie de régulation du chaos. Celle-ci impliquant des conditions variées, elle propose un modèle théorique qui vise à comprendre l’intervention contemporaine en tant que nouveau cadre épistémique d’action politique, celle du ‘chaos régulé’ (‘Regulated Chaos’: McFalls, Pandolfi, Nguyen). Cette recherche transpose donc l’emphase sur la nécessité effective de l’intervention vers les propriétés de l’intervention. Elle est une tentative de comprendre les expériences sociales de pouvoir dans une zone humanitaire comme Port-au-Prince.

Modélisation de réseaux d'interactions des microARN et analyse et validation expérimentale de leurs boucles minimales avec des facteurs de transcription

Les microARN (miARN) sont de petits ARN non-codants qui répriment la traduction de leurs gènes cibles par hybridation à leur ARN messager (ARNm). L'identification de cibles biologiquement actives de miARN est cruciale afin de mieux comprendre leurs rôles. Ce problème est cependant difficile parce que leurs sites ne sont définis que par sept nucléotides. Dans cette thèse je montre qu'il est possible de modéliser certains aspects des miARN afin d'identifier leurs cibles biologiquement actives à travers deux modélisations d'un aspect des miARN. La première modélisation s'intéresse aux aspects de la régulation des miARN par l'identification de boucles de régulation entre des miARN et des facteurs de transcription (FT). Cette modélisation a permis, notamment, d'identifier plus de 700 boucles de régulation miARN/FT, conservées entre l'humain et la souris. Les résultats de cette modélisation ont permis, en particulier, d'identifier deux boucles d'auto-régulation entre LMO2 et les miARN miR-223 et miR-363. Des expériences de transplantation de cellules souches hématopoïétiques et de progéniteurs hématopoïétiques ont ensuite permis d'assigner à ces deux miARN un rôle dans la détermination du destin cellulaire hématopoïétique. La deuxième modélisation s'intéresse directement aux interactions des miARN avec les ARNm afin de déterminer les cibles des miARN. Ces travaux ont permis la mise au point d'une méthode simple de prédiction de cibles de miARN dont les performances sont meilleures que les outils courant. Cette modélisation a aussi permis de mettre en lumière certaines conséquences insoupçonnées de l'effet des miARN, telle que la spécificité des cibles de miARN au contexte cellulaire et l'effet de saturation de certains ARNm par les miARN. Cette méthode peut également être utilisée pour identifier des ARNm dont la surexpression fait augmenter un autre ARNm par l'entremise de miARN partagés et dont les effets sur les ARNm non ciblés seraient minimaux.

Document de travail : Modèle de fournisseur de services de dépôt électronique

Ce texte se veut un document de présentation visant familiariser les différents auteurs ayant participé à l’étude « Étude de faisabilité : Modèle de fournisseur de services de dépôt électronique », commandée par le Bureau du Registraire de la Cour suprême du Canada en septembre 2002 avec la notion de dépôt électronique telle qu’envisagée par le gouvernement canadien. Il fait l’état d’un modèle conceptuel de marché de fournisseur de services de dépôt électronique (FSDE) normatif géré par le secteur privé afin de fournir des services de dépôt électronique sûrs et peu coûteux aux praticiens du droit au Canada. Ce modèle envisagé par les responsables du projet pourra, grâce à l’utilisation de la norme juridique XML Court Filing 1.0, fournir une plate-forme commune de dépôt électronique et de gestion des documents offrant une interface avec les systèmes de gestion des instances et de gestion des documents de chaque tribunal. Ces travaux ne constituent pas pour autant un endossement du modèle FSDE, mais plutôt un engagement d’étudier de façon complète et systématique une solution de rechange au dépôt électronique afin d’améliorer notre connaissance collective dans ce domaine.

Estimation du modèle GARCH à changement de régimes et son utilité pour quantifier le risque de modèle dans les applications financières en actuariat

Le modèle GARCH à changement de régimes est le fondement de cette thèse. Ce modèle offre de riches dynamiques pour modéliser les données financières en combinant une structure GARCH avec des paramètres qui varient dans le temps. Cette flexibilité donne malheureusement lieu à un problème de path dependence, qui a empêché l'estimation du modèle par le maximum de vraisemblance depuis son introduction, il y a déjà près de 20 ans. La première moitié de cette thèse procure une solution à ce problème en développant deux méthodologies permettant de calculer l'estimateur du maximum de vraisemblance du modèle GARCH à changement de régimes. La première technique d'estimation proposée est basée sur l'algorithme Monte Carlo EM et sur l'échantillonnage préférentiel, tandis que la deuxième consiste en la généralisation des approximations du modèle introduites dans les deux dernières décennies, connues sous le nom de collapsing procedures. Cette généralisation permet d'établir un lien méthodologique entre ces approximations et le filtre particulaire. La découverte de cette relation est importante, car elle permet de justifier la validité de l'approche dite par collapsing pour estimer le modèle GARCH à changement de régimes. La deuxième moitié de cette thèse tire sa motivation de la crise financière de la fin des années 2000 pendant laquelle une mauvaise évaluation des risques au sein de plusieurs compagnies financières a entraîné de nombreux échecs institutionnels. À l'aide d'un large éventail de 78 modèles économétriques, dont plusieurs généralisations du modèle GARCH à changement de régimes, il est démontré que le risque de modèle joue un rôle très important dans l'évaluation et la gestion du risque d'investissement à long terme dans le cadre des fonds distincts. Bien que la littérature financière a dévoué beaucoup de recherche pour faire progresser les modèles économétriques dans le but d'améliorer la tarification et la couverture des produits financiers, les approches permettant de mesurer l'efficacité d'une stratégie de couverture dynamique ont peu évolué. Cette thèse offre une contribution méthodologique dans ce domaine en proposant un cadre statistique, basé sur la régression, permettant de mieux mesurer cette efficacité.

Deep learning of representations and its application to computer vision

L’objectif de cette thèse par articles est de présenter modestement quelques étapes du parcours qui mènera (on espère) à une solution générale du problème de l’intelligence artificielle. Cette thèse contient quatre articles qui présentent chacun une différente nouvelle méthode d’inférence perceptive en utilisant l’apprentissage machine et, plus particulièrement, les réseaux neuronaux profonds. Chacun de ces documents met en évidence l’utilité de sa méthode proposée dans le cadre d’une tâche de vision par ordinateur. Ces méthodes sont applicables dans un contexte plus général, et dans certains cas elles on tété appliquées ailleurs, mais ceci ne sera pas abordé dans le contexte de cette de thèse. Dans le premier article, nous présentons deux nouveaux algorithmes d’inférence variationelle pour le modèle génératif d’images appelé codage parcimonieux “spike- and-slab” (CPSS). Ces méthodes d’inférence plus rapides nous permettent d’utiliser des modèles CPSS de tailles beaucoup plus grandes qu’auparavant. Nous démontrons qu’elles sont meilleures pour extraire des détecteur de caractéristiques quand très peu d’exemples étiquetés sont disponibles pour l’entraînement. Partant d’un modèle CPSS, nous construisons ensuite une architecture profonde, la machine de Boltzmann profonde partiellement dirigée (MBP-PD). Ce modèle a été conçu de manière à simplifier d’entraînement des machines de Boltzmann profondes qui nécessitent normalement une phase de pré-entraînement glouton pour chaque couche. Ce problème est réglé dans une certaine mesure, mais le coût d’inférence dans le nouveau modèle est relativement trop élevé pour permettre de l’utiliser de manière pratique. Dans le deuxième article, nous revenons au problème d’entraînement joint de machines de Boltzmann profondes. Cette fois, au lieu de changer de famille de modèles, nous introduisons un nouveau critère d’entraînement qui donne naissance aux machines de Boltzmann profondes à multiples prédictions (MBP-MP). Les MBP-MP sont entraînables en une seule étape et ont un meilleur taux de succès en classification que les MBP classiques. Elles s’entraînent aussi avec des méthodes variationelles standard au lieu de nécessiter un classificateur discriminant pour obtenir un bon taux de succès en classification. Par contre, un des inconvénients de tels modèles est leur incapacité de générer deséchantillons, mais ceci n’est pas trop grave puisque la performance de classification des machines de Boltzmann profondes n’est plus une priorité étant donné les dernières avancées en apprentissage supervisé. Malgré cela, les MBP-MP demeurent intéressantes parce qu’elles sont capable d’accomplir certaines tâches que des modèles purement supervisés ne peuvent pas faire, telles que celle de classifier des données incomplètes ou encore celle de combler intelligemment l’information manquante dans ces données incomplètes. Le travail présenté dans cette thèse s’est déroulé au milieu d’une période de transformations importantes du domaine de l’apprentissage à réseaux neuronaux profonds qui a été déclenchée par la découverte de l’algorithme de “dropout” par Geoffrey Hinton. Dropout rend possible un entraînement purement supervisé d’architectures de propagation unidirectionnel sans être exposé au danger de sur- entraînement. Le troisième article présenté dans cette thèse introduit une nouvelle fonction d’activation spécialement con ̧cue pour aller avec l’algorithme de Dropout. Cette fonction d’activation, appelée maxout, permet l’utilisation de aggrégation multi-canal dans un contexte d’apprentissage purement supervisé. Nous démontrons comment plusieurs tâches de reconnaissance d’objets sont mieux accomplies par l’utilisation de maxout. Pour terminer, sont présentons un vrai cas d’utilisation dans l’industrie pour la transcription d’adresses de maisons à plusieurs chiffres. En combinant maxout avec une nouvelle sorte de couche de sortie pour des réseaux neuronaux de convolution, nous démontrons qu’il est possible d’atteindre un taux de succès comparable à celui des humains sur un ensemble de données coriace constitué de photos prises par les voitures de Google. Ce système a été déployé avec succès chez Google pour lire environ cent million d’adresses de maisons.

A theoretical and experimental dissociation of two models of decision‐making

La prise de décision est un processus computationnel fondamental dans de nombreux aspects du comportement animal. Le modèle le plus souvent rencontré dans les études portant sur la prise de décision est appelé modèle de diffusion. Depuis longtemps, il explique une grande variété de données comportementales et neurophysiologiques dans ce domaine. Cependant, un autre modèle, le modèle d’urgence, explique tout aussi bien ces mêmes données et ce de façon parcimonieuse et davantage encrée sur la théorie. Dans ce travail, nous aborderons tout d’abord les origines et le développement du modèle de diffusion et nous verrons comment il a été établi en tant que cadre de travail pour l’interprétation de la plupart des données expérimentales liées à la prise de décision. Ce faisant, nous relèveront ses points forts afin de le comparer ensuite de manière objective et rigoureuse à des modèles alternatifs. Nous réexaminerons un nombre d’assomptions implicites et explicites faites par ce modèle et nous mettrons alors l’accent sur certains de ses défauts. Cette analyse servira de cadre à notre introduction et notre discussion du modèle d’urgence. Enfin, nous présenterons une expérience dont la méthodologie permet de dissocier les deux modèles, et dont les résultats illustrent les limites empiriques et théoriques du modèle de diffusion et démontrent en revanche clairement la validité du modèle d'urgence. Nous terminerons en discutant l'apport potentiel du modèle d'urgence pour l'étude de certaines pathologies cérébrales, en mettant l'accent sur de nouvelles perspectives de recherche.

Mécanismes psychophysiques et neuronaux de la compensation dynamique de multiples champs de force : facilitation et anticipation liée à des indices de couleur

Dans cette thèse, nous abordons le contrôle moteur du mouvement du coude à travers deux approches expérimentales : une première étude psychophysique a été effectuée chez les sujets humains, et une seconde implique des enregistrements neurophysiologiques chez le singe. Nous avons recensé plusieurs aspects non résolus jusqu’à présent dans l’apprentissage moteur, particulièrement concernant l’interférence survenant lors de l’adaptation à deux ou plusieurs champs de force anti-corrélés. Nous avons conçu un paradigme où des stimuli de couleur aident les sujets à prédire la nature du champ de force externe actuel avant qu’ils ne l’expérimentent physiquement durant des mouvements d’atteinte. Ces connaissances contextuelles faciliteraient l’adaptation à des champs de forces en diminuant l’interférence. Selon le modèle computationnel de l’apprentissage moteur MOSAIC (MOdular Selection And Identification model for Control), les stimuli de couleur aident les sujets à former « un modèle interne » de chaque champ de forces, à s’en rappeler et à faire la transition entre deux champs de force différents, sans interférence. Dans l’expérience psychophysique, quatre groupes de sujets humains ont exécuté des mouvements de flexion/extension du coude contre deux champs de forces. Chaque force visqueuse était associée à une couleur de l’écran de l’ordinateur et les deux forces étaient anti-corrélées : une force résistante (Vr) a été associée à la couleur rouge de l’écran et l’autre, assistante (Va), à la couleur verte de l’écran. Les deux premiers groupes de sujets étaient des groupes témoins : la couleur de l’écran changeait à chaque bloc de 4 essais, tandis que le champ de force ne changeait pas. Les sujets du groupe témoin Va ne rencontraient que la force assistante Va et les sujets du groupe témoin Vr performaient leurs mouvements uniquement contre une force résistante Vr. Ainsi, dans ces deux groupes témoins, les stimuli de couleur n’étaient pas pertinents pour adapter le mouvement et les sujets ne s’adaptaient qu’à une seule force (Va ou Vr). Dans les deux groupes expérimentaux, cependant, les sujets expérimentaient deux champs de forces différents dans les différents blocs d’essais (4 par bloc), associés à ces couleurs. Dans le premier groupe expérimental (groupe « indice certain », IC), la relation entre le champ de force et le stimulus (couleur de l’écran) était constante. La couleur rouge signalait toujours la force Vr tandis que la force Va était signalée par la couleur verte. L’adaptation aux deux forces anti-corrélées pour le groupe IC s’est avérée significative au cours des 10 jours d’entraînement et leurs mouvements étaient presque aussi bien ajustés que ceux des deux groupes témoins qui n’avaient expérimenté qu’une seule des deux forces. De plus, les sujets du groupe IC ont rapidement démontré des changements adaptatifs prédictifs dans leurs sorties motrices à chaque changement de couleur de l’écran, et ceci même durant leur première journée d’entraînement. Ceci démontre qu’ils pouvaient utiliser les stimuli de couleur afin de se rappeler de la commande motrice adéquate. Dans le deuxième groupe expérimental, la couleur de l’écran changeait régulièrement de vert à rouge à chaque transition de blocs d’essais, mais le changement des champs de forces était randomisé par rapport aux changements de couleur (groupe « indice-incertain », II). Ces sujets ont pris plus de temps à s’adapter aux champs de forces que les 3 autres groupes et ne pouvaient pas utiliser les stimuli de couleurs, qui n’étaient pas fiables puisque non systématiquement reliés aux champs de forces, pour faire des changements prédictifs dans leurs sorties motrices. Toutefois, tous les sujets de ce groupe ont développé une stratégie ingénieuse leur permettant d’émettre une réponse motrice « par défaut » afin de palper ou de sentir le type de la force qu’ils allaient rencontrer dans le premier essai de chaque bloc, à chaque changement de couleur. En effet, ils utilisaient la rétroaction proprioceptive liée à la nature du champ de force afin de prédire la sortie motrice appropriée pour les essais qui suivent, jusqu’au prochain changement de couleur d’écran qui signifiait la possibilité de changement de force. Cette stratégie était efficace puisque la force demeurait la même dans chaque bloc, pendant lequel la couleur de l’écran restait inchangée. Cette étude a démontré que les sujets du groupe II étaient capables d’utiliser les stimuli de couleur pour extraire des informations implicites et explicites nécessaires à la réalisation des mouvements, et qu’ils pouvaient utiliser ces informations pour diminuer l’interférence lors de l’adaptation aux forces anti-corrélées. Les résultats de cette première étude nous ont encouragés à étudier les mécanismes permettant aux sujets de se rappeler d’habiletés motrices multiples jumelées à des stimuli contextuels de couleur. Dans le cadre de notre deuxième étude, nos expériences ont été effectuées au niveau neuronal chez le singe. Notre but était alors d’élucider à quel point les neurones du cortex moteur primaire (M1) peuvent contribuer à la compensation d’un large éventail de différentes forces externes durant un mouvement de flexion/extension du coude. Par cette étude, nous avons testé l’hypothèse liée au modèle MOSAIC, selon laquelle il existe plusieurs modules contrôleurs dans le cervelet qui peuvent prédire chaque contexte et produire un signal de sortie motrice approprié pour un nombre restreint de conditions. Selon ce modèle, les neurones de M1 recevraient des entrées de la part de plusieurs contrôleurs cérébelleux spécialisés et montreraient ensuite une modulation appropriée de la réponse pour une large variété de conditions. Nous avons entraîné deux singes à adapter leurs mouvements de flexion/extension du coude dans le cadre de 5 champs de force différents : un champ nul ne présentant aucune perturbation, deux forces visqueuses anti-corrélées (assistante et résistante) qui dépendaient de la vitesse du mouvement et qui ressemblaient à celles utilisées dans notre étude psychophysique chez l’homme, une force élastique résistante qui dépendait de la position de l’articulation du coude et, finalement, un champ viscoélastique comportant une sommation linéaire de la force élastique et de la force visqueuse. Chaque champ de force était couplé à une couleur d’écran de l’ordinateur, donc nous avions un total de 5 couleurs différentes associées chacune à un champ de force (relation fixe). Les singes étaient bien adaptés aux 5 conditions de champs de forces et utilisaient les stimuli contextuels de couleur pour se rappeler de la sortie motrice appropriée au contexte de forces associé à chaque couleur, prédisant ainsi leur sortie motrice avant de sentir les effets du champ de force. Les enregistrements d’EMG ont permis d’éliminer la possibilité de co-contractions sous-tendant ces adaptations, étant donné que le patron des EMG était approprié pour compenser chaque condition de champ de force. En parallèle, les neurones de M1 ont montré des changements systématiques dans leurs activités, sur le plan unitaire et populationnel, dans chaque condition de champ de force, signalant les changements requis dans la direction, l’amplitude et le décours temporel de la sortie de force musculaire nécessaire pour compenser les 5 conditions de champs de force. Les changements dans le patron de réponse pour chaque champ de force étaient assez cohérents entre les divers neurones de M1, ce qui suggère que la plupart des neurones de M1 contribuent à la compensation de toutes les conditions de champs de force, conformément aux prédictions du modèle MOSAIC. Aussi, cette modulation de l’activité neuronale ne supporte pas l’hypothèse d’une organisation fortement modulaire de M1.