{"id":1849,"date":"2020-03-02T19:24:01","date_gmt":"2020-03-02T18:24:01","guid":{"rendered":"http:\/\/www.blog-lecerveau.org\/?p=8694"},"modified":"2022-01-04T21:02:50","modified_gmt":"2022-01-04T20:02:50","slug":"des-strategies-bottom-up-et-top-down-pour-predire-au-mieux-ce-qui-vient","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/2020\/03\/02\/des-strategies-bottom-up-et-top-down-pour-predire-au-mieux-ce-qui-vient\/","title":{"rendered":"Des strat\u00e9gies bottom up et top down pour pr\u00e9dire au mieux ce qui vient"},"content":{"rendered":"<p><img loading=\"lazy\" class=\"alignleft  wp-image-8695\" title=\"cercles concentriques\" src=\"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/wp-content\/uploads\/cercles-concentriques.jpg\" alt=\"\" width=\"393\" height=\"524\" \/><\/p>\n<p>La prochaine s\u00e9ance du <span style=\"color: #888888;\"><strong><a href=\"http:\/\/www.upopmontreal.com\/automne-2019\/notre-cerveau-a-tous-les-niveaux\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><span style=\"color: #888888;\">cours \u00abNotre cerveau \u00e0 tous les niveaux\u00bb<\/span><\/a> <\/strong><\/span>donn\u00e9 en collaboration avec l\u2019UPop Montr\u00e9al au <span style=\"color: #888888;\"><strong><a href=\"https:\/\/www.facebook.com\/events\/533058120762081\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><span style=\"color: #888888;\">caf\u00e9 Les Oubliettes<\/span><\/a><\/strong><\/span><strong> <\/strong>aura lieu ce mercredi le 4 mars. Comme je le mentionnais dans <span style=\"color: #008080;\"><a href=\"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/blog\/2020\/02\/24\/8682\/\"><span style=\"color: #008080;\">mon billet de la semaine derni\u00e8re<\/span><\/a><\/span>, apr\u00e8s avoir r\u00e9sum\u00e9 <span style=\"color: #008080;\"><a href=\"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/blog\/2019\/12\/16\/8538\/\"><span style=\"color: #008080;\">lors des s\u00e9ances pr\u00e9c\u00e9dentes la longue \u00e9volution qui a men\u00e9 jusqu&rsquo;au cerveau humain<\/span><\/a><\/span>, on constatera que \u00ab\u00a0<strong><span style=\"color: #888888;\"><a href=\"https:\/\/www.facebook.com\/events\/2688509541185000\/\"><span style=\"color: #888888;\">Tout ce qui pr\u00e9c\u00e8de permet de simuler le monde pour d\u00e9cider quoi faire<\/span><\/a><\/span><\/strong>\u00a0\u00bb. C&rsquo;est-\u00e0-dire trouver de quoi boire, de quoi manger et, si possible, un.e partenaire pour se reproduire. Et tout en \u00e9vitant, autant que possible, les dangers et autres menaces pour notre int\u00e9grit\u00e9 physique. Pour cela, nous aurons autant besoin de r\u00e9agir aux possibilit\u00e9s d&rsquo;action imm\u00e9diates que nous sugg\u00e8re notre environnement (les fameuses \u00ab\u00a0<span style=\"color: #008080;\"><a href=\"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/blog\/2018\/03\/06\/7159\/\"><span style=\"color: #008080;\">affordances<\/span><\/a><\/span>\u00a0\u00bb d\u00e9crites la semaine derni\u00e8re) que de faire des plans plus \u00e9labor\u00e9s impliquant une connaissance approfondie du comportement des autres dans la culture particuli\u00e8re qui est la n\u00f4tre. C&rsquo;est sur ces multiples niveaux o\u00f9 peuvent \u00eatre s\u00e9lectionn\u00e9es nos actions que j&rsquo;aimerais attirer votre attention cette semaine.<!--more--><\/p>\n<p><span style=\"color: #008080;\"><a href=\"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/blog\/2018\/12\/18\/7771\/\"><span style=\"color: #008080;\">J&rsquo;ai eu l&rsquo;occasion de l&rsquo;\u00e9crire ici en pr\u00e9sentant Karl Friston,<\/span><\/a><\/span> notre cerveau est une machine \u00e0 faire des pr\u00e9dictions qui s&rsquo;appuie sur des mod\u00e8les internes construits tout au long de notre longue histoire, \u00e0 la fois \u00e9volutive et d\u00e9veloppementale. Ces mod\u00e8les statistiques construits \u00e0 partir de nos interactions avec les r\u00e9gularit\u00e9s du monde constituent le principal signal qui nous permet de percevoir ce monde. En d&rsquo;autres termes, ce n\u2019est pas tant ce qui est capt\u00e9 par nos sens et qui \u00ab monte \u00bb dans le cerveau qui est l&rsquo;activit\u00e9 dominante de celui-ci, mais plut\u00f4t ce qui \u00ab descend \u00bb ou est projet\u00e9 sur le monde \u00e0 partir de nos mod\u00e8les internes. C&rsquo;est l&rsquo;id\u00e9e g\u00e9n\u00e9rale du \u00ab\u00a0predictive processing\u00a0\u00bb, un cadre th\u00e9orique g\u00e9n\u00e9ral du fonctionnement c\u00e9r\u00e9bral de plus en plus consid\u00e9r\u00e9 depuis une d\u00e9cennie ou deux.<\/p>\n<p>Or si nos r\u00e9seaux c\u00e9r\u00e9braux sont devenus capables, souvent apr\u00e8s des ann\u00e9es d\u2019apprentissage, de formuler de bonnes hypoth\u00e8ses quant \u00e0 la nature du r\u00e9el, le monde est d&rsquo;une telle richesse et d&rsquo;une telle impr\u00e9visibilit\u00e9 qu&rsquo;il arrive souvent qu&rsquo;on se trompe sur son \u00e9tat. Autrement dit, l&rsquo;on se rend compte qu&rsquo;il y a un \u00e9cart entre les indices sensoriels qui montent dans le syst\u00e8me et nos pr\u00e9dictions \u00ab\u00a0descendantes\u00a0\u00bb sur l&rsquo;\u00e9tat du monde. Et donc ce que le cerveau va chercher constamment \u00e0 faire pour maintenir le corps qui l&rsquo;h\u00e9berge dans un \u00e9tat viable, c&rsquo;est de r\u00e9duire cet \u00e9cart entre nos mod\u00e8les internes et le monde. <span style=\"color: #008080;\"><a href=\"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/blog\/2018\/10\/15\/7624\/\"><span style=\"color: #008080;\">Et il peut toujours le faire de deux fa\u00e7ons<\/span><\/a><\/span> : modifier les mod\u00e8les pour qu&rsquo;ils deviennent mieux adapt\u00e9s au monde, ce qu&rsquo;on appelle couramment l&rsquo;apprentissage; ou bien, si l&rsquo;on est convaincu que notre mod\u00e8le est bon, changer le monde pour qu&rsquo;il s&rsquo;y conforme, c&rsquo;est-\u00e0-dire agir pour transformer le monde et le rendre plus compatible avec notre mod\u00e8le. Dans les deux cas, il est donc question de r\u00e9duire ou de minimiser un \u00e9cart entre le monde tel qu&rsquo;il se d\u00e9voile \u00e0 nous et nos mod\u00e8les statistiques pr\u00e9alables sur celui-ci.<\/p>\n<p>Or cette minimisation de l&rsquo;\u00e9cart (ou de l&rsquo;erreur sur la pr\u00e9diction) ne se fait pas \u00e0 un seul endroit dans le cerveau. Celui-ci est en effet un syst\u00e8me complexe comportant de nombreux niveaux d&rsquo;organisation et c&rsquo;est \u00e0 chacun de ces niveaux que la minimisation d&rsquo;erreur va se faire constamment. Il importe de rappeler ici qu&rsquo;il n&rsquo;y a pas un nombre pr\u00e9cis de ces niveaux; ils peuvent \u00eatre d\u00e9finis par un observateur scientifique en fonction de ce qu&rsquo;il veut \u00e9tudier.<\/p>\n<p>Une fa\u00e7on fr\u00e9quente de les repr\u00e9senter c&rsquo;est par des cercles concentriques comme ceux sur la figure en haut de ce billet. Les plus grands cercles repr\u00e9sentent ainsi les aires c\u00e9r\u00e9brales plus proches du monde ext\u00e9rieur, donc les aires corticales sensorielles et motrices. \u00c0 l&rsquo;oppos\u00e9, plus les cercles sont petits et centraux, plus les neurones situ\u00e9s \u00e0 ces niveaux sont impliqu\u00e9s dans des processus de haut niveau et ont des chances d&rsquo;\u00eatre multimodaux (de r\u00e9agir \u00e0 plusieurs modalit\u00e9s sensorielles). <span style=\"color: #008080;\"><a href=\"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/blog\/2018\/02\/06\/7097\/\"><span style=\"color: #008080;\">Le r\u00e9seau du mode par d\u00e9faut<\/span><\/a><\/span>, avec ses nombreuses zones impliqu\u00e9es dans nos diff\u00e9rents cortex associatifs, se situerait par exemple dans cette r\u00e9gion centrale.<\/p>\n<p>Or ce sur quoi j&rsquo;aimerais attirer votre attention aujourd&rsquo;hui concerne la grande flexibilit\u00e9 que l&rsquo;on observe au sein de ces multiples niveaux lors de nos interactions quotidiennes avec le monde. Prenons d&rsquo;abord l&rsquo;exemple de la prise de d\u00e9cision telle que d\u00e9crite dans le cadre de l<span style=\"color: #008080;\"><a href=\"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/blog\/2016\/11\/21\/6029\/\"><span style=\"color: #008080;\">a th\u00e9orie de la comp\u00e9tition d&rsquo;affordance<\/span><\/a><\/span> pr\u00e9sent\u00e9e la semaine derni\u00e8re. Cette id\u00e9e, donc, que notre cerveau pr\u00e9s\u00e9lectionne constamment des groupes de neurones qui augmentent leur activit\u00e9 en fonction des possibilit\u00e9s d&rsquo;action du moment. Et par un jeu d\u2019inhibitions r\u00e9ciproques entre ces groupes, l&rsquo;activit\u00e9 nerveuse au sein d&rsquo;une assembl\u00e9e de neurone particuli\u00e8re va devenir pr\u00e9dominante et dicter \u00e0 l&rsquo;organisme le geste \u00e0 poser, l&rsquo;objet \u00e0 saisir, la direction o\u00f9 aller, etc.<\/p>\n<p>Mais si la comp\u00e9tition d\u2019affordances a \u00e9t\u00e9 initialement con\u00e7ue comme une th\u00e9orie d\u00e9crivant comment un animal s\u00e9lectionne des actions concr\u00e8tes et imm\u00e9diates, elle peut aussi \u00eatre \u00e9tendue vers une th\u00e9orie plus g\u00e9n\u00e9rale de d\u00e9cisions prises \u00e0 de multiples niveaux d\u2019abstraction. La proposition cl\u00e9 qui permet de franchir ce pas est de reconna\u00eetre la capacit\u00e9 du cerveau \u00e0 pr\u00e9dire les cons\u00e9quences d\u2019actions, ce qui lui permet de faire des liens \u00e0 diff\u00e9rents niveaux d\u2019abstraction et d\u2019influencer des actions en cours avec des opportunit\u00e9s \u00e0 plus long terme qu\u2019elles rendent possibles.<\/p>\n<p>Ainsi, pour quelqu&rsquo;un qui fait de l&rsquo;escalade, la bonne fa\u00e7on d\u2019agripper une prise d\u00e9pend de la prise suivante qu\u2019il veut atteindre et, ultimement, du trajet de sa voie pour se rendre au\u00a0 sommet. Donc les premiers mouvements ne se con\u00e7oivent pas en vase clos mais vont servir \u00e0 cr\u00e9er les meilleures affordances possibles pour les mouvements suivants.<\/p>\n<p>D\u2019o\u00f9 l\u2019id\u00e9e d\u2019un \u201cpaysage d\u2019affordances\u201d qui d\u00e9coule de cette vision des choses, c\u2019est-\u00e0-dire un ensemble d\u2019affordances qui se d\u00e9ploie dans le temps et l\u2019espace et varie en fonction de l\u2019environnement ET des actions de l\u2019agent dans cet environnement. Par exemple ici de l&rsquo;interaction constante entre le grimpeur et la paroi. Ce paysage d&rsquo;affordances peut \u00eatre improvis\u00e9 au fur et \u00e0 mesure de l&rsquo;ascension, mais il peut aussi, au moins en partie, \u00eatre planifi\u00e9 avant de commencer \u00e0 grimper. Le grimpeur doit alors pr\u00e9dire la s\u00e9quence d\u2019affordances qui ne sont pas directement disponibles mais peuvent \u00eatre imagin\u00e9es mentalement.<\/p>\n<p>Qui dit imagination dit donc aussi processus de haut niveau, donc quelque chose qui \u00e9manerait des cercles concentriques les plus petits de notre sch\u00e9ma. Dans le jargon des sciences cognitives, on pourrait aussi dire quelque chose de tr\u00e8s \u00ab\u00a0top down\u00a0\u00bb (par opposition au \u00ab\u00a0bottom up\u00a0\u00bb en provenance de l&rsquo;environnement qui correspondrait plus aux cercles les plus grands). Il peut donc y avoir des processus de s\u00e9lection d&rsquo;affordance qui se font d&rsquo;abord \u00e0 des hauts niveaux d&rsquo;abstraction o\u00f9 l&rsquo;on s\u00e9lectionne par exemple un but ou un objectif g\u00e9n\u00e9ral. Constatant que vous n&rsquo;avez plus de lait dans le frigo, ce pourrait \u00eatre par exemple d&rsquo;aller \u00e0 l&rsquo;\u00e9picerie. Pourrait alors s&rsquo;ensuivre une s\u00e9lection d&rsquo;affordances disponibles imm\u00e9diatement au niveau le plus bas, par exemple ouvrir sa porte pour sortir de sa demeure. Et puis, chemin faisant, une succession de s\u00e9lections interm\u00e9diaires vont s&rsquo;encha\u00eener (localiser l\u2019\u00e9picerie, trouver la bonne all\u00e9e, et finalement prendre un litre le lait).<\/p>\n<p>Cette navigation intentionnelle dans un \u201cpaysage d\u2019affordances\u201d n\u00e9cessite donc une flexibilit\u00e9 comportementale. Un autre exemple serait celui du boxeur qui veut frapper un opposant. Il doit d\u2019abord s\u2019approcher de lui pour rendre l\u2019affordance de \u201cfrappabilit\u00e9\u201d disponible. Mais s\u2019il s\u2019approche trop et devient lui-m\u00eame vuln\u00e9rable, il doit reculer pour les m\u00eame raisons. Les couches sup\u00e9rieures qui encodent des buts plus abstraits (donner un coup au visage) envoient des commandes top-down pour les couches inf\u00e9rieures (maintenir la distance d\u2019un bras avec l\u2019adversaire), ce qui va favoriser le surgissement d\u2019affordance pour les niveaux inf\u00e9rieurs (une baisse de la garde de l&rsquo;opposant qui rend momentan\u00e9ment son visage vuln\u00e9rable, par exemple).<\/p>\n<p>Autrement dit, les niveaux sup\u00e9rieurs orientent la comp\u00e9tition aux niveaux inf\u00e9rieurs mais leur laissent ultimement une autonomie significative dans la s\u00e9lection d\u2019action selon le d\u00e9tail des affordances disponibles. Car il peut tr\u00e8s souvent y avoir diff\u00e9rentes fa\u00e7ons de sp\u00e9cifier (d\u2019actualiser) les demandes des niveaux sup\u00e9rieurs. On est donc dans quelque chose de tr\u00e8s diff\u00e9rent de la vision classique o\u00f9 les niveaux sup\u00e9rieurs sp\u00e9cifient compl\u00e8tement un comportement, incluant les commandes n\u00e9cessaires aux niveaux inf\u00e9rieurs en les d\u00e9composant en sous-unit\u00e9s (ex.: les mouvements des bras, de la main, des doigts, etc.)<\/p>\n<p>On retrouve cette flexibilit\u00e9 entre la pr\u00e9pond\u00e9rance de l&rsquo;influence top down ou bottom up dans les processus attentionnels tels que red\u00e9finis dans le cadre du \u00ab\u00a0predictive processing\u00a0\u00bb. Dans cette perspective, l\u2019attention est mod\u00e9lis\u00e9e en tant que \u2018precision-weighting\u2019, c\u2019est-\u00e0-dire un \u00e9chantillonnage favorisant les donn\u00e9es sensorielles qui ont la plus haute pr\u00e9cision. Autrement dit, les \u201cprediction error\u201d qui ont un ratio \u201csignal \/ bruit\u201d \u00e9lev\u00e9.<\/p>\n<p>En se basant sur cette information, le syst\u00e8me cognitif balance le gain (ou \u2018volume\u2019) de ce qui est transmis entre les diff\u00e9rents niveaux en fonction de la pr\u00e9cision du signal.<\/p>\n<p>Dans certains cas, on pourra par exemple compl\u00e8tement couper les influences de haut niveaux et avoir une strat\u00e9gie quasiment 100% bottom up. C&rsquo;est ce qui se passe par exemple par une belle journ\u00e9e o\u00f9 l&rsquo;air frais et sec offre une tr\u00e8s bonne visibilit\u00e9. On peut alors s&rsquo;en remettre en toute confiance \u00e0 notre vision, donc \u00e0 une source d&rsquo;information tr\u00e8s bottom up.<\/p>\n<p>Dans des situations o\u00f9 il y a toutefois une grande incertitude en provenance de l\u2019environnement (une journ\u00e9e tr\u00e8s brumeuse, par exemple), un poids plus grand pourra \u00eatre apport\u00e9 aux mod\u00e8les internes (\u00ab prior probabilities \u00bb). Autrement dit, aux souvenirs que l&rsquo;on a de cette route o\u00f9 l&rsquo;on ne voit pas loin aujourd&rsquo;hui et o\u00f9 l&rsquo;on doit donc anticiper les virages.<\/p>\n<p>M\u00eame chose au niveau sonore : dans un party bruyant o\u00f9 l\u2019on entend \u00e0 peine la personne qui nous parle, on va s\u2019en remettre beaucoup \u00e0 des connaissances implicites (donc au top down, aux \u00ab priors \u00bb\u2026) pour compl\u00e9ter les mots qu\u2019on manque et comprendre ses phrases.<\/p>\n<p>On voit donc que notre cerveau est pr\u00e9dictif, mais pas d&rsquo;une mani\u00e8re absolue. Il est tr\u00e8s bon pour donner du sens aux signaux incomplets ou ambigus \u2013 qui sont la norme dans la vie de tous les jours &#8211; mais peut aussi \u00e9galement dans d&rsquo;autres circonstances laisser monter un signal bottom up clair qui pourra mettre \u00e0 jour nos mod\u00e8les internes du monde s&rsquo;ils en ont besoin.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>La prochaine s\u00e9ance du cours \u00abNotre cerveau \u00e0 tous les niveaux\u00bb donn\u00e9 en collaboration avec l\u2019UPop Montr\u00e9al au caf\u00e9 Les Oubliettes aura lieu ce mercredi le 4 mars. Comme je le mentionnais dans mon billet de la semaine derni\u00e8re, apr\u00e8s avoir r\u00e9sum\u00e9 lors des s\u00e9ances pr\u00e9c\u00e9dentes la longue \u00e9volution qui a men\u00e9 jusqu&rsquo;au cerveau humain, [&hellip;]<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[9,12],"tags":[908,699],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1849"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1849"}],"version-history":[{"count":5,"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1849\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":2109,"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1849\/revisions\/2109"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1849"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1849"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1849"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}