Cours de psychologie

Apprentissage - cours (suite 2)

VI. Apprentissage neuronal et apprentissage génétique.

 

 

Chimpanzés bonobos « Kandsi ». Les biologistes peuvent enregistrer les trucs des neurones quand ils sont en train d’apprendre, pour faire le lien avec l’apprentissage et l’apprentissage neuronal.

Pour qu’il y’ait apprentissage Pavlovien, il faut que le SI qui déclenche SC.

 

Propriétés élémentaires nous permettant d’apprendre.

 

1. Apprentissage des évènements et comportements nouveaux :

 

Le système cognitif doit pouvoir attribuer une valence affective (positive ou négative) aux évènements inconnus non codés génétiquement.

Chaque évènements est susceptible d’être significatif pour un individu : sa valence doit être apprise (elle n’est pas donnée à la naissance, tel que les S neutres, ils vont avoir une valence en fonction de l’apprentissage).

Nécessité d’apprentissage de la valence des évènements : attribution de valence à de nouveaux évènements.

Acquisition des comportements en fonction des valences des stimuli (renforcement/ punition).

→ Interdépendance de l’Apprentissage Pavlovien et l’Apprentissage Skinnérien en fonction de l’acquisition de la valence des S.

 

Comment fonctionne le système qui apprend ?

Comment les valences des renforceurs primaires sont-elles apprises?

                → Cerveau génétiquement câblé pour relier ces stimuli à des comportements.

Comment les valences des renforceurs secondaires sont-elles apprises?

Comment les comportements sont-ils appris?

 

2. L’apprentissage génétique par sélection naturelle : R1 et CO1 :

 

A la naissance, le cerveau n’est pas un amalgame de neurones non organisés.

Il va y avoir le développement de comportements instinctifs (ex : L’instinct du saumon : adaptation darwinienne d’un comportement (mutation-sélection) le fait de remonter ne s’apprend pas ! C’est instinctif, pour se faire, ça doit être pré-câblé, avant la naissance (câblages dans le cerveau codés par des gènes)).

Comportements instinctifs génétiques et rigides (ne peuvent pas être modifiés par l’individu).

S inconditionnels : innés qui déclenchent des comportements inconditionnés.

Ces C instinctifs n’ont pas besoin d’être appris, cependant, ces comportements sont très simples. Il gère des S I en très petit nombre.

 

Efficace pour des environnements simples et changent lentement (plus lentement que la génération) sinon, disparition de l’espèce car inadaptée (l’environnement change plus vite que ces comportements).

De génération en génération, se perpétue les mêmes évènements.

 

Cet apprentissage génétique, permet de reconnaitre des S.

 

3. Reconnaissance des valences des évènements :

 

Les stimuli primaires sont reconnus de façon innée.

L’apprentissage est fait par l’espèce et codé au niveau des gènes.

L’acquisition par sélection naturelle (génétique) des Valences innées des Renforceurs Primaires.

La sélection naturelle conserve les mutations codant pour les architectures neuronales permettant (les comportements) les mieux adaptées.

Dans ces architectures, celles qui permettent les comportements assurant la meilleure survie sont conservés.

Ces réseaux de neurones, sont sujets à la sélection naturelle (mutation).

 

L’inné n’a pas besoin d’être ?

Ce sont elles (les valences) qui permettent les comportements assurant la meilleure survie.

 

Garcia et Koelling (1966) :

 

Des rats boivent de l’eau aromatisée dans des tubes faisant la lumière et des bruits quand l’animal boit…

- G1 : chocs électriques aux pattes 2secondes après avoir bu.

- G2 : exposés à des rayons X (les rendant malades) tandis qu’ils boivent.

Plus tard les rats ont le choix entre des tubes lumineux-sonores et d’autres non lumineux-non sonores, ils ont le choix entre de l’eau aromatisée et de l’eau normale.

 

Résultats :

- G1 (chocs électriques) évite tubes lumineux-sonores.

- G2 (malades) évite uniquement l’eau aromatisée (alors que pour les deux groupes l’eau est la même, c’est la punition qui est différente).

 

Conclusion :

Il existe des prédispositions génétiques pour associer la maladie avec l’alimentation, donc le gout, plutôt qu’avec des sons ou images.

Prédisposition génétique : les organismes sont préparés à développer certaines associations conditionnées.

Il n’y a pas de préapprentissage mais c’est une prédisposition génétique.

C’est l’association « gout → état nauséeux » qui l’emporte, plutôt que la vision des tubes lumineux ou même sonores.

 

4. Facteurs génétiques dans l’apprentissage :

 

Glissement instinctif : tendance des animaux à revenir à des comportements instinctifs lorsque ceux qui sont appris interfèrent avec l’instinct.

Prédisposition : tendance à privilégier certains S par rapport à d’autres (R1 génétiques) et à apprendre certains comportements plutôt que d’autres (les instincts).

 

5. Instinct et apprentissage :

 

Instinct (saumon) : apprentissage génétique.

Instinct et apprentissage (aplysie) : apprentissage neuronal des variations d’intensité des stimuli (repose sur les synapses).

Ces instincts sont sujets à des modulations possibles. Ces comportements ne vont pas changer (il ne peut pas en apprendre de nouveaux), mais il peut apprendre à moduler ces comportements en fonction de l’intensité des stimuli.

Apprentissage (dont l’homme) :

     - apprentissage de nouveaux stimuli et comportements (permet adaptation à notre environnement).

     - adaptation à l’environnement changeant, à de nouveaux stimuli.

 

Kandel : comment en excitant tel ou tel neurone on peut changer le poids de la synapse ?

 

6. Apprentissage neuronal :

 

Cas simples des proto-réseaux :

    - au moins deux neurones reliés par une synapse.

    - possibilité d’analyser les modalités de variation du poids synaptique en fonction des activités neuronales (fonctionnement du réseau).

    - mise en évidence des bases de l’apprentissage neuronal en fonction des processus mis en œuvre et de leur valeur adaptative.

 

a. Apprentissage neuronal : aplysie :

 

Changement de son comportement en fonction des stimuli de son environnement.

Lien direct entre neurone sensoriel et neurone moteur.

Le neurone sensoriel est activé par un récepteur sensible à un renforceur primaire.

Il active un motoneurone qui déclenche un comportement simple (il déclenche la membrane, qui protège les branchies).

 

Donald Hebb (1946).

 

Ces travaux visaient à démontrer l’hypothèse sur l’apprentissage neuronal.

L’apprentissage synaptique sous-tend et permet l’apprentissage cognitif : association par variation des poids synaptiques.

Le poids synaptique varie localement : proportionnellement aux activations des 2 neurones afférent et efférent à la synapse.

Son idée est qu’il y a des :

                - Associations entre concepts (MLT) : association entre neurones.

                - Activation entre concepts (MCT) : activation entre neurones.

 

7. Apprentissage par habituation et par sensibilisation :

 

Diminution/augmentation de la réponse comportementale (rétractation au jet d’eau chez l’Aplysie).

La répétition d’une même stimulation entraine la diminution de la réponse comportementale.

Cela permet de ne pas réagir de manière inutile au milieu, à des stimulations sans importance.

La répétition d’un stimulus trop intense induit progressivement 1 augmentation de la réponse comportementale : une sensibilisation au fur et à mesure que l’intensité du stimulus augmente.

 

En partant de là, KANDEL a enregistré l’activité des neurones et a observé leurs variations. De là il a inféré sur l’activation de la synapse.

L’animal n’apprend pas un nouveau stimulus, ni un nouveau comportement, il module uniquement son comportement instinctif par habituation et sensibilisation.

L’idée est qu’un stimulus faible va déclencher une réaction forte (protection des branchies). En répétant le stimulus plusieurs fois, KANDEL constate que l’animal ne protège plus ses branchies au bout de quelques répétitions. Il y a habituation, l’activation pré-synaptique (neurone sensoriel) reste la même, mais la potentialisation de la synapse diminue. Elle ne va plus transmettre le message au neurone suivant (neurone moteur, responsable de la réponse comportementale), donc l’animal est habitué.

KANDEL restimule les branchies de l’animal avec un stimulus plus violent. Il y a une activation forte du neurone pré-synaptique. Une partie de l’activation franchit la synapse, ce qui va réactiver le neurone moteur. Il y a une coactivation forte des deux neurones qui contribue à augmenter le poids de la synapse.

 

a. Apprentissage par habituation :

 

 

Quand un S génère de moins en moins de réponse comportementale.

 

Description :

 

Le neurone sensoriel est activé par le toucher léger des branchies. Le neurone moteur agit alors en contrôlant le manteau protecteur.

Lorsque la S est répétée (quelques dizaines de fois), la réponse de l’animal devient de plus en plus faible, jusqu’à une absence de réaction au S sensoriel.

Le neurone moteur diminue progressivement sa réponse (habituation, comme si l’individu s’habitue au S).

 

Interprétation adaptative :

 

Lorsque la S est répétée, la réponse de l’animal devient plus faible, jusqu’à l’absence de réaction au toucher.

Adaptation aux S faibles non nocifs qui doivent être ignorés.

 

b. Apprentissage par sensibilisation :

 

 

Description :

 

Le neurone sensoriel est activé par un courant d’eau violent qui risque d’endommager les branchies. Le neurone moteur agit alors en rétractant son manteau.

Lorsque la Stimulation est assez forte et répétée (quelque dizaine de fois), la réponse de l’animal devient de plus en plus forte, jusqu’à une réponse motrice.

 

Interprétation adaptative :

  

Lorsque la stimulation est forte et répétée, la réponse de l’animal devient plus forte et systématique.

Adaptation aux S forts potentiellement nocifs qui doivent engendrer des réponses comportementales amples et rapides.

→ Apprentissage plus rapide car le truc des synapses se fait mieux.

L’activité des neurones est déterminée par les S, elle modifie l’appréciation ou la dépréciation des synapses.

 

c. Adaptation aux intensités des évènements perçus :

 

Ce système est limité à un très petit nombre de renforceurs primaires et à des C élémentaires (approche – évitement, attaque è- protection, etc.).

L’apprentissage se limite à une adaptation à l’intensité des S. L’apprentissage correspond souvent à une variation de la potentialisation des synapses.

Impossibilité de s’adapter à de nouveaux S.

 

d. Association par variation des poids synaptiques : le poids synaptique varie localement :

 

Le poids synaptique varie localement, il a une fonction locale (transmettre un message d’un neurone pré-synaptique à un neurone post-synaptique). Le poids de la synapse va changer proportionnellement aux activations des deux neurones affèrent et efférent à la synapse.

 

Proportionnellement aux activations des 2 neurones afférent (pré) et efférent (post synaptique) à la synapse.

 

8. Règle de Hebb : 3 modalités de la modification du poids d’une synapse :

  

Deux neurones reliés par une synapse peuvent soit être activés tous les deux ensemble, soit un est actif, soit les deux sont inactifs.

 

Inactivité des deux neurones → pas de changement dans la synapse.

La sensibilisation : consiste à stimuler fortement le neurone pré synaptique qui transmet une partie de l’activité au neurone moteur → neurone pré : fortement actif, neurone post moins actif → coactivité moyennement forte entre les deux  neurones.

Faible coactivation du neurone pré synaptique, réponse faible le du neurone, le neurone pré s’active mais…

 

Résumé :

- pas d’activité → pas de changement.

- activité forte → coactivité.

- coactivité faible → dépréciation de la synapse.

→ Cette règle gère la potentialité des synapses.

 

a. Règle de Hebb :

 

→ Si 2 neurones codent un même concept :

    - Ils sont activés en même temps, non seulement ils réagissent ensemble, mais ils sont aussi fortement associés ensemble (ils vont s’activer entre eux, et même à la disparition du stimulus ils continuent à s’associer entre eux).

    - Le poids synaptique augmente, la synapse potentielle.

→ Si les 2 neurones codent 2 concepts non associés :

    - un seul est activé à un instant donné.

    - le poids synaptique diminue, la synapse dépresse.

(Sous-tend les mécanismes d’extinction).

→ Si aucun des neurones n’est activé, le poids synaptique reste stable, elle n’a aucune information pour savoir comment faire varier son poids. Les synapses qui ne sont jamais sollicitées, dépressent lentement. Il y a une sorte d’oubli très lent.

(Montre que stratégie d’évitement ne fonctionne pas confronter le patient au stimulus anxiogène).

 

Les synapses ont deux rôles fondamentaux :

                - associer des neurones entre eux.

                - transmission d’activations entre les neurones.

(Les synapses jouent le rôle du laissez passer ou du fermé).

 

Le conditionnement repose sur :

     - L’association entre des événements et comportements : CO – SC – SI – RC – Contexte – Renforceur.

     - L’activation entre les concepts correspondants.

Ces représentations mentales sont associées, via la règle de HEBB, aux comportements. Car les neurones codant les SC ont été associés à ceux codant les SI.

Dans le cas d’une réponse phobique, le neurone codant le stimulus va activer la réponse de stress. Pour diminuer cette réponse phobique il faut dépresser la synapse entre les deux neurones.

Propriétés fondamentales de synapses sous-tendent énormément de comportements. Ce qui détermine notre psychologie n’est pas la propriété des synapses, mais le type de réponse que nous donnons.

 

b. Les processus neuronaux :

 

Les processus cognitifs sont à la base des différentes formes d’apprentissage :

                - Conditionnement répondant.

                - Conditionnement opérant.

                - Apprentissage par imitation.

Compréhension unifiée au niveau de la structure neurone sous-jacente.

 

L’activation perceptive :

 

La perception entraine l’activation des neurones sensoriels.

Cette activation parvient aux neurones codant les concepts.

 

Via la perception → S, on aboutit au concept de S.

Certains objets sont plus corrélés entre eux.

 

L’activation associative :

 

Les neurones activés codant un concept peuvent être associés à des neurones codant un autre concept.

L’activation peut se propager via les associations.

 

9. Apprentissage neuronal des Représentations conceptuelles :

 

Les neurones doivent :

                - encoder les concepts et leurs associations.

                - pour permettre leurs activations mutuelles.

 

Schéma : représentation neuronale.

Un S active un groupe de neurones.

Un S ou un objet est codé par un ensemble de neurones associés entre eux.

Schéma : conditionnement associatif.

Schéma : renforcement.



06/07/2012
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