Diapositives cours SRC - 1ière année

1. SRC 1 - M21
Syst`mes audiovisuels et syst`mes de transmission
e e
Les syst`mes visuels et auditifs humains
e
F. Morain-Nicolier
frederic.nicolier@univ-reims.fr
http://pixel-shaker.fr
CRESTIC - URCA/IUT Troyes
28 janvier 2010
1

2. Qui suis-je ?
2

3. Qui suis-je ?
Enseignant-chercheur, laboratoire CReSTIC,
dept. Ge2i
3

4. Qui suis-je ?
Enseignant-chercheur, laboratoire CReSTIC,
dept. Ge2i
Enseignements :
math´matiques,
e
physique,
informatique.
4

5. Qui suis-je ?
Enseignant-chercheur, laboratoire CReSTIC,
dept. Ge2i
Enseignements :
math´matiques,
e
physique,
informatique.
Recherches (traitement d’images) :
reconnaissances de formes
mesure de similarit´s
e
indexation d’images et images m´dicales.
e
5

6. Qui suis-je ?
Enseignant-chercheur, laboratoire CReSTIC,
dept. Ge2i
Enseignements :
math´matiques,
e
physique,
informatique.
Recherches (traitement d’images) :
reconnaissances de formes
mesure de similarit´s
e
indexation d’images et images m´dicales.
e
Bureaux :
(GE2I) F102
(GMP) C202
6

7. Qui suis-je ?
Enseignant-chercheur, laboratoire CReSTIC,
dept. Ge2i
Enseignements :
math´matiques,
e
physique,
informatique.
Recherches (traitement d’images) :
reconnaissances de formes
mesure de similarit´s
e
indexation d’images et images m´dicales.
e
Bureaux :
(GE2I) F102
(GMP) C202
Site/blog : http ://pixel-shaker.fr
7

8. Table des mati`res
e
1 Introduction
2 La lumi`re
e
3 L’oeil
4 La pupille
5 Le cristallin
6 La r´tine
e
7 De l’oeil au cerveau
8 Aspects de la vision
9 Le syst`me auditif humain (SVH)
e
10 Quelques r´f´rences
ee
8

9. Intro
1 Introduction
2 La lumi`re
e
3 L’oeil
4 La pupille
5 Le cristallin
6 La r´tine
e
7 De l’oeil au cerveau
8 Aspects de la vision
9 Le syst`me auditif humain (SVH)
e
10 Quelques r´f´rences
ee
9 4/58

10. Intro
Traitements dirig´s par donn´es et par concepts
e e
Magritte
10 5/58

11. Intro
Traitements dirig´s par donn´es et par concepts
e e
R.C. James (photographie)
11 6/58

12. Intro
Traitements dirig´s par donn´es et par concepts
e e
12 7/58

13. Intro
Traitements dirig´s par donn´es et par concepts
e e
March´ d’esclaves avec apparition du buste invisible de Voltaire - S. Dali
e
13 7/58

14. Intro
Traitements dirig´s par donn´es et par concepts
e e
photographie Viking 1 du 25 juillet 1976
14 8/58

15. Intro
Traitements dirig´s par donn´es et par concepts
e e
Le visage tel qu’il ´tait “avant”!
e
15 8/58

16. Intro
Traitements dirig´s par donn´es et par concepts
e e
Le visage tel qu’il est !
16 8/58

17. Intro
Traitements dirig´s par donn´es et par concepts
e e
Mona lisa : le syst`me visuel humain comme d´tecteur de visage
e e
17 8/58

18. Intro
Traitements dirig´s par donn´es et par concepts
e e
Mona lisa : dans le bon sens !
18 8/58

19. Intro
Traitements dirig´s par donn´es et par concepts
e e
19 9/58

20. Intro
Traitements dirig´s par donn´es et par concepts
e e
20 9/58

21. Intro
Traitements dirig´s par donn´es et par concepts
e e
21 9/58

22. Intro
Traitements dirig´s par donn´es et par concepts
e e
22 9/58

23. Intro
Traitements dirig´s par donn´es et par concepts
e e
Parfois les traitements ne concordent pas !
Combient de pattes poss`de un ´l´phant ?
e ee
23 9/58

24. Intro
Traitements dirig´s par donn´es et par concepts
e e
Parfois les traitements ne concordent pas !
un escalier qui monte ou qui descend ?
24 9/58

25. Intro
Traitements dirig´s par donn´es et par concepts
e e
Ascending and Descending, M.C. Escher (1960)
25 9/58

26. Intro
Caract´ristiques du SVH
e
Les yeux sont constamment en mouvement.
26 10/58

27. Intro
Caract´ristiques du SVH
e
Les yeux sont constamment en mouvement.
Nystagmus physiologique, plusieurs mouvements :
court et rapide (20 , 30-70Hz)
long et oscillatoire
lentement sur qq minutes d’arc
coups rapides et saccad´s (5’) corrigeant les mouvements lents, .
e
27 10/58

28. Intro
Caract´ristiques du SVH
e
Les yeux sont constamment en mouvement.
Nystagmus physiologique, plusieurs mouvements :
court et rapide (20 , 30-70Hz)
long et oscillatoire
lentement sur qq minutes d’arc
coups rapides et saccad´s (5’) corrigeant les mouvements lents, .
e
Si le mouvement cesse, les images disparaissents.
28 10/58

30. Intro
Caract´ristiques du SVH
e
La perception prolong´e d’une image laisse des traces qui affectent la perception
e
ult´rieure.
e
l’effet est toujours oppos´ ou le compl´ment d’un mouvement, d’une pression
e e
ou d’une couleur.
il existe deux syst`mes antagonistes.
e
30 12/58

33. La lumi`re
e
1 Introduction
2 La lumi`re
e
3 L’oeil
4 La pupille
5 Le cristallin
6 La r´tine
e
7 De l’oeil au cerveau
8 Aspects de la vision
9 Le syst`me auditif humain (SVH)
e
10 Quelques r´f´rences
ee
33 15/58

34. La lumi`re
e
La lumi`re
e
Physiquement, lumi`re = Fr´quence +
e e
Intensit´
e
34 16/58

35. La lumi`re
e
La lumi`re
e
Physiquement, lumi`re = Fr´quence +
e e
Intensit´
e
Fr´quence
e
⇒ Spectre ´lectromagn´tique
e e
35 16/58

36. La lumi`re
e
La lumi`re
e
(dB) Physiologie
160
140
120 Seuil douleur - Soleil
Physiquement, lumi`re = Fr´quence +
e e
100 Intensit´
e
Fr´quence
e
80 Papier blanc
⇒ Spectre ´lectromagn´tique
e e
sous eclairage moyen
60 t´l´viseur
ee Intensit´
e
seuil max ⇒ seuil min = ×1012
40 seuil
vision des couleurs
20
0 seuil vision
36 16/58

37. L’oeil
1 Introduction
2 La lumi`re
e
3 L’oeil
4 La pupille
5 Le cristallin
6 La r´tine
e
7 De l’oeil au cerveau
8 Aspects de la vision
9 Le syst`me auditif humain (SVH)
e
10 Quelques r´f´rences
ee
37 17/58

38. L’oeil
Vue d’ensemble
http ://onurbgrafix.com/blog
38 18/58

39. L’oeil
Vue d’ensemble
39 18/58

40. La pupille
1 Introduction
2 La lumi`re
e
3 L’oeil
4 La pupille
5 Le cristallin
6 La r´tine
e
7 De l’oeil au cerveau
8 Aspects de la vision
9 Le syst`me auditif humain (SVH)
e
10 Quelques r´f´rences
ee
40 19/58

41. La pupille
La pupille
41 20/58

42. La pupille
La pupille
Diam`tre variant entre 2mm et 8mm
e
1
⇒ ∆surface = 16 = 12dB
42 20/58

43. La pupille
La pupille
Diam`tre variant entre 2mm et 8mm
e
1
⇒ ∆surface = 16 = 12dB
⇒ ne contrˆle donc pas l’intensit´
o e
lumineuse, mais
43 20/58

44. La pupille
La pupille
Diam`tre variant entre 2mm et 8mm
e
1
⇒ ∆surface = 16 = 12dB
⇒ ne contrˆle donc pas l’intensit´
o e
lumineuse, mais
restreint la LUM aux r´gions centrales du
e
cristallin et
44 20/58

45. La pupille
La pupille
Diam`tre variant entre 2mm et 8mm
e
1
⇒ ∆surface = 16 = 12dB
⇒ ne contrˆle donc pas l’intensit´
o e
lumineuse, mais
restreint la LUM aux r´gions centrales du
e
cristallin et
permet de conserver un bonne profondeur de
champ
45 20/58

46. Le cristallin
1 Introduction
2 La lumi`re
e
3 L’oeil
4 La pupille
5 Le cristallin
6 La r´tine
e
7 De l’oeil au cerveau
8 Aspects de la vision
9 Le syst`me auditif humain (SVH)
e
10 Quelques r´f´rences
ee
46 21/58

47. Le cristallin
Le cristallin
47 22/58

48. Le cristallin
Le cristallin
compos´ de couches minces superpos´es
e e
48 22/58

49. Le cristallin
Le cristallin
compos´ de couches minces superpos´es
e e
lentille variable
49 22/58

50. Le cristallin
Le cristallin
compos´ de couches minces superpos´es
e e
lentille variable
abb´ration sph´rique = distortion vers les
e e
bords
50 22/58

51. Le cristallin
Le cristallin
compos´ de couches minces superpos´es
e e
lentille variable
abb´ration sph´rique = distortion vers les
e e
bords
les cellules ne sont pas irrigu´es par le sang
e
⇒ approvisionnement faible en nourriture
⇒ mortalit´ progressive des cellules
e
51 22/58

52. La r´tine
e
1 Introduction
2 La lumi`re
e
3 L’oeil
4 La pupille
5 Le cristallin
6 La r´tine
e
7 De l’oeil au cerveau
8 Aspects de la vision
9 Le syst`me auditif humain (SVH)
e
10 Quelques r´f´rences
ee
52 23/58

53. La r´tine
e
La r´tine
e
53 24/58

54. La r´tine
e
La r´tine
e
les ´l´ments sensibles sont tourn´s vers
ee e
l’int´rieur et la sortie est du cot´ de l’oeil
e e
54 25/58

55. La r´tine
e
La r´tine
e
les ´l´ments sensibles sont tourn´s vers
ee e
l’int´rieur et la sortie est du cot´ de l’oeil
e e
⇒ tache aveugle
55 25/58

56. La r´tine
e
La r´tine
e
les ´l´ments sensibles sont tourn´s vers
ee e
l’int´rieur et la sortie est du cot´ de l’oeil
e e
⇒ tache aveugle
56 25/58

58. La r´tine
e
Voir rouge !
58 27/58

59. La r´tine
e
Voir rouge !
sans exposition la r´tine est de couleur
e
pourpre
Rhodopsine = pourpre r´tinien
e
59 27/58

60. La r´tine
e
Voir rouge !
sans exposition la r´tine est de couleur
e
pourpre
Rhodopsine = pourpre r´tinien
e
r´action chimique :
e
si LUM ⇒ Rhodopsine ⇒ r´tinine (jaune)
e
⇒ vitamine A (incolore)
60 27/58

61. La r´tine
e
Voir rouge !
sans exposition la r´tine est de couleur
e
pourpre
Rhodopsine = pourpre r´tinien
e
r´action chimique :
e
si LUM ⇒ Rhodopsine ⇒ r´tinine (jaune)
e
⇒ vitamine A (incolore)
la rhodopsine doit se reconstituer !
61 27/58

62. La r´tine
e
Voir rouge !
sans exposition la r´tine est de couleur
e
pourpre
Rhodopsine = pourpre r´tinien
e
r´action chimique :
e
si LUM ⇒ Rhodopsine ⇒ r´tinine (jaune)
e
⇒ vitamine A (incolore)
la rhodopsine doit se reconstituer !
=> persistence r´tinienne.
e
62 27/58

63. La r´tine
e
Cin´ma - Cin´ma
e e
63 28/58

64. La r´tine
e
En r´alit´ ?
e e
Optogrammes
= image r´tinienne r´cup´r´e sur le cadavre
e e ee
de grenouille apr`s une forte exposition
e
64 29/58

65. La r´tine
e
En r´alit´ ?
e e
Optogrammes
= image r´tinienne r´cup´r´e sur le cadavre
e e ee
de grenouille apr`s une forte exposition
e
Optogramme de lapin (W.
Kuhne) ?
65 29/58

66. La r´tine
e
En r´alit´ ?
e e
Optogrammes
= image r´tinienne r´cup´r´e sur le cadavre
e e ee
de grenouille apr`s une forte exposition
e
Le fantasme de l’optogramme fut celui de
l’enregistrement direct du meurtre par le
corps sur lequel il est perp´tr´.
e e
Optogramme de lapin (W.
Kuhne) ?
66 29/58

67. La r´tine
e
Cˆnes et les bˆtonnets
o a
Deux syst`mes visuels qui cohabitent
e
67 30/58

68. La r´tine
e
Cˆnes et les bˆtonnets
o a
Deux syst`mes visuels qui cohabitent
e
Bˆtonnets
a 125 millions par oeil
contiennent le pourpre
r´tinien
e
500×+ sensible qu’un cˆneo
pas d’information de couleur
+ nombreux en p´riph´rie
e e
68 30/58

69. La r´tine
e
Cˆnes et les bˆtonnets
o a
Deux syst`mes visuels qui cohabitent
e
Bˆtonnets
a 125 millions par oeil
contiennent le pourpre
r´tinien
e
500×+ sensible qu’un cˆneo
pas d’information de couleur
+ nombreux en p´riph´rie
e e
Cˆnes
o 6 millions par oeil
vision de couleurs
+ nombreux au centre
(fovea)
69 30/58

70. La r´tine
e
Cˆnes et les bˆtonnets : r´partition
o a e
70 31/58

71. La r´tine
e
Cˆnes et les bˆtonnets : r´partition
o a e
71 31/58

72. La r´tine
e
Cˆnes et les bˆtonnets : sensibilit´
o a e
72 32/58

73. La r´tine
e
Cˆnes et les bˆtonnets : sensibilit´
o a e
73 32/58

74. La r´tine
e
Quand les couleurs jouent des tours !
Dyschromatopsie = trouble de la vision des
couleurs
Forme la plus fr´quente : daltonisme
e
John Dalton (18e)
→ d´ficience dans les g`nes codant les
e e
pigments.
Vision normale Dichromate Trichromate
Rouge protanope protanormal
Vert deut´ranope
e deut´ranormal
e
Bleu tritanope tritanormal
74 33/58

75. La r´tine
e
Quand les couleurs jouent des tours !
Dyschromatopsie = trouble de la vision des
couleurs
Forme la plus fr´quente : daltonisme
e
Vision normale John Dalton (18e)
→ d´ficience dans les g`nes codant les
e e
pigments.
Dichromate Trichromate
Rouge protanope protanormal
Vision monochromate - cˆnes ou
o Vert deut´ranope
e deut´ranormal
e
bˆtonnets uniquement
a Bleu tritanope tritanormal
75 33/58

76. La r´tine
e
Quand les couleurs jouent des tours !
Dyschromatopsie = trouble de la vision des
couleurs
Forme la plus fr´quente : daltonisme
e
Vision normale John Dalton (18e)
→ d´ficience dans les g`nes codant les
e e
pigments.
Dichromate Trichromate
Rouge protanope protanormal
Vision protanomalie - rouge Vert deut´ranope
e deut´ranormal
e
d´ficient
e Bleu tritanope tritanormal
76 33/58

77. La r´tine
e
Quand les couleurs jouent des tours !
Dyschromatopsie = trouble de la vision des
couleurs
Forme la plus fr´quente : daltonisme
e
Vision normale John Dalton (18e)
→ d´ficience dans les g`nes codant les
e e
pigments.
Dichromate Trichromate
Rouge protanope protanormal
Vision deuteranomalie - vert Vert deut´ranope
e deut´ranormal
e
d´ficient
e Bleu tritanope tritanormal
77 33/58

78. La r´tine
e
Quand les couleurs jouent des tours !
Dyschromatopsie = trouble de la vision des
couleurs
Forme la plus fr´quente : daltonisme
e
Vision normale John Dalton (18e)
→ d´ficience dans les g`nes codant les
e e
pigments.
Dichromate Trichromate
Rouge protanope protanormal
Vision triteranomalie - bleu Vert deut´ranope
e deut´ranormal
e
d´ficient
e Bleu tritanope tritanormal
78 33/58

79. La r´tine
e
Quand les couleurs jouent des tours !
Dyschromatopsie = trouble de la vision des
couleurs
Forme la plus fr´quente : daltonisme
e
Vision normale John Dalton (18e)
→ d´ficience dans les g`nes codant les
e e
pigments.
Dichromate Trichromate
Rouge protanope protanormal
Vision protanope - d´ficience
e Vert deut´ranope
e deut´ranormal
e
compl`te du rouge
e Bleu tritanope tritanormal
79 33/58

80. La r´tine
e
Quand les couleurs jouent des tours !
Dyschromatopsie = trouble de la vision des
couleurs
Forme la plus fr´quente : daltonisme
e
Vision normale John Dalton (18e)
→ d´ficience dans les g`nes codant les
e e
pigments.
Dichromate Trichromate
Rouge protanope protanormal
Vision protanope - d´ficience
e Vert deut´ranope
e deut´ranormal
e
compl`te du vert
e Bleu tritanope tritanormal
80 33/58

81. La r´tine
e
Quand les couleurs jouent des tours !
Dyschromatopsie = trouble de la vision des
couleurs
Forme la plus fr´quente : daltonisme
e
Vision normale John Dalton (18e)
→ d´ficience dans les g`nes codant les
e e
pigments.
Dichromate Trichromate
Rouge protanope protanormal
Vision protanope - d´ficience
e Vert deut´ranope
e deut´ranormal
e
compl`te du bleu
e Bleu tritanope tritanormal
81 33/58

82. De l’oeil au cerveau
1 Introduction
2 La lumi`re
e
3 L’oeil
4 La pupille
5 Le cristallin
6 La r´tine
e
7 De l’oeil au cerveau
8 Aspects de la vision
9 Le syst`me auditif humain (SVH)
e
10 Quelques r´f´rences
ee
82 34/58

83. De l’oeil au cerveau
De la r´tine au nerf optique
e
r´cepteurs : cˆnes et bˆtonnets
e o a
cellules bipolaires et cellules horizontales
cellules ganglionnaires
⇒ axones = nerf optique
83 35/58

84. De l’oeil au cerveau
Cheminement du nerf optique
84 36/58

85. De l’oeil au cerveau
Cheminement du nerf optique
85 36/58

86. De l’oeil au cerveau
Chiasma optique
86 37/58

87. De l’oeil au cerveau
Chiasma optique
87 37/58

88. De l’oeil au cerveau
Le corps genouill´ lat´ral
e e
88 38/58

89. De l’oeil au cerveau
Le corps genouill´ lat´ral
e e
89 38/58

90. De l’oeil au cerveau
Le corps genouill´ lat´ral
e e
90 38/58

91. De l’oeil au cerveau
Le corps genouill´ lat´ral
e e
Fonction C-Magno. AB-Parvo.
Contraste forte faible
Position faible forte
Mouvement forte moy.
Couleur faible forte
Orientation moy. forte
91 38/58

92. De l’oeil au cerveau
Cortex visuel
92 39/58

93. De l’oeil au cerveau
Cortex visuel
93 39/58

94. De l’oeil au cerveau
Cortex visuel
94 40/58

95. De l’oeil au cerveau
Cortex visuel
V1 et V2 percevoir les formes et les couleurs
sans chercher ` les mettre en
a
relation.
95 40/58

96. De l’oeil au cerveau
Cortex visuel
V1 et V2 percevoir les formes et les couleurs
sans chercher ` les mettre en
a
relation.
les autres combinent les informations sur les
couleurs, les formes etc issues de
l’aire visuelle primaire. Elles
donnent le sens ` l’image
a
96 40/58

98. Aspects de la vision
1 Introduction
2 La lumi`re
e
3 L’oeil
4 La pupille
5 Le cristallin
6 La r´tine
e
7 De l’oeil au cerveau
8 Aspects de la vision
9 Le syst`me auditif humain (SVH)
e
10 Quelques r´f´rences
ee
98 42/58

99. Aspects de la vision
Perception de la brillance
99 43/58

100. Aspects de la vision
Bandes de Mach
Les contours sont accentu´s
e
100 44/58

101. Aspects de la vision
Bandes de Mach : explication
+ activation ` la lumi`re
a e
⇒ hyperpolarisation
- inhibition ` la lumi`re
a e
⇒ depolarisation
101 45/58

102. Aspects de la vision
Bandes de Mach : explication
D´pla¸ons un r´cepteur le long des bandes
e c e
102 46/58

103. Aspects de la vision
Bandes de Mach : explication
D´pla¸ons un r´cepteur le long des bandes
e c e
en A : min. de LUM d´tect´e
e e
en B : max. de LUM d´tect´e
e e
103 46/58

104. Aspects de la vision
Bandes de Mach : explication
D´pla¸ons un r´cepteur le long des bandes
e c e
en A : min. de LUM d´tect´e
e e
en B : max. de LUM d´tect´e
e e
en D : centre (+) peu illumin´, p´riph´rie
e e e
(-) plus illumin´e
e
⇒ r´ponse plus faible que le min.
e
104 46/58

105. Aspects de la vision
Bandes de Mach : explication
D´pla¸ons un r´cepteur le long des bandes
e c e
en A : min. de LUM d´tect´e
e e
en B : max. de LUM d´tect´e
e e
en D : centre (+) peu illumin´, p´riph´rie
e e e
(-) plus illumin´e
e
⇒ r´ponse plus faible que le min.
e
en C : centre (+) illumin´, p´riph´rie (-)
e e e
moins illumin´e
e
⇒ r´ponse plus forte que le max.
e
ph´nom´ne d’inhibition lat´rale
e e e
105 46/58

106. Aspects de la vision
Perception de la brillance : autres exemples
106 47/58

107. Aspects de la vision
Perception de la brillance : autres exemples
107 47/58

108. Aspects de la vision
Perception de la brillance : autres exemples
108 47/58

109. Aspects de la vision
Adaptation au noir
109 48/58

110. Aspects de la vision
Perception de l’orientation
110 49/58

111. Aspects de la vision
Perception de l’orientation
111 50/58

112. Aspects de la vision
Perception du mouvement
112 51/58

113. Aspects de la vision
Fonctions perceptives sup´rieures
e
113 52/58

114. Aspects de la vision
Cellule de la grand-m`re ?
e
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115. S. Auditif
1 Introduction
2 La lumi`re
e
3 L’oeil
4 La pupille
5 Le cristallin
6 La r´tine
e
7 De l’oeil au cerveau
8 Aspects de la vision
9 Le syst`me auditif humain (SVH)
e
10 Quelques r´f´rences
ee
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116. S. Auditif
Anatomie
1 Pavillon
2 Conduit auditif externe
3 Tympan
4 Chaˆ ossiculaire
ıne
: a) Marteau b) Enclume c)
Etrier
5 Caisse du tympan
6 Trompe d’Eustache
7 Cochl´e (organe de l’audition)
e
8 Organe de Corti contenant les
cellules cili´es internes et
e
externes
9 Nerf auditif : nerf cochl´aire et
e
vestibulaire
10 Appareil vestibulaire (organe de
116 l’´quilibration).
e
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117. S. Auditif
Cochl´e
e
elle les amplifie
elle les analyse en les dirigeant selon leur
fr´quence vers les fibres nerveuses qui lui
e
sont connect´es,
e
elle les transforme en un message nerveux
interpr´table par le cerveau.
e
vibrations ´trier (de 16 ` 20 000 Hz)
e a
⇒ vibrations des membranes
⇒ Selon la fr´quence des sons envoy´s `
e e a
l’oreille, ce n’est pas le mˆme endroit sur la
e
membrane basilaire qui va vibrer
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118. Biblio
1 Introduction
2 La lumi`re
e
3 L’oeil
4 La pupille
5 Le cristallin
6 La r´tine
e
7 De l’oeil au cerveau
8 Aspects de la vision
9 Le syst`me auditif humain (SVH)
e
10 Quelques r´f´rences
ee
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119. Biblio
Ouvrages
“Les m´canismes de la vision” collectif, Biblioth`que Pour la Science
e , e
“Neurosciences cognitives, la biologie de l’esprit” Gazzaniga et al, De Boeck
,
Universit´
e
“Traitement de l’information et comportement humain, une introduction ` la
a
psychologie”, Lindsay et Norman, Vigot
“Trait´ du cerveau”, M. Imbert, Odile Jacob Sciences
e
“Intelligence”, Jeff Hawkins, Campus Press
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