Un système neuronal sera modélisé par un SEM satisfaisant le Principe de Multiplicité. Ses catégories-état à chaque instant t sont obtenues par complexifications successives de la catégorie des neurones Neur, et ce processus ajoute aux neurones des objets abstraits d'ordre supérieur, appelés des neurones de catégorie (ou cat-neurones).  

Neurones de catégorie

Un cat-neurone "simple" émerge comme la colimite dans une complexification de Neur d'un pattern de neurones liés par des chemins synaptiques qui n'a pas de colimite dans Neur, mais agit comme une assemblée de neurones synchrones au sens de Hebb. Une itération du processus conduit à des cat-neurones d'ordre 2 qui représentent des super-assemblées (ou "assemblées d'assemblées" de neurones), non-réductibles à une (grande) assemblée synchrone de neurones. Des cat-neurones d'ordre supérieur émergent dans des complexifications successives et représentent des super-super-assemblées, etc....

La construction explicite de la complexification permet de décrire les interactions de telles (super-)assemblées, ce que ne permettent pas les modèles usuels: ce sont les liens simples et complexes entre les cat-neurones correspondants, dans ces complexifications successives. Ainsi il devient possible de "calculer" avec des cat-neurones, et donc avec des (super-)assemblées de neurones, comme si c'étaient de simples neurones, et de développer une réelle "algèbre des objets mentaux" (suivant la proposition de Changeux 1983)

En particulier, le développement de la Mémoire, sous l'action des différents CR, conduit à l'émergence de cat-neurones d'ordres croissants. Parmi eux, les cat-neurones qui "mémorisent" les stratégies effectuées et leurs résultats forment la mémoire procédurale

Remarquons que ce modèle est très différent des modèles néo-connexionnistes de systèmes neuronaux qui donnent seulement une description au niveau sous-symbolique, et pour des périodes limitées, sans tenir compte des interactions entre les différents niveaux. En particulier, ces modèles peuvent seulement décrire la formation des cat-neurones simples (représentés par des attracteurs de la dynamique), mais non les liens complexes entre eux, de sorte qu'ils ne peuvent pas décrire la formation des cat-neurones d'ordre supérieur modélisant des objets mentaux ou des processus cognitifs complexes.  

 

Formation des concepts

Un système neuronal plus évolué sera de plus capable de classifier les items reconnus par la formation de classes d'invariance. Pour modéliser cette classification dans le SEM correspondant, nous supposons que les complexifications successives ajoutent aussi des limites, appelées CR-concepts classant les classes d'invariance d'items (en particulier de stratégies) selon certains attributs.

Un CR-concept, pour un certain CR, sera formé en 2 phases:

• D'abord une classification "pragmatique": deux items sont "agis" comme équivalents par un CR inférieur lorsque leurs traces dans le paysage du CR activent le même pattern d'agents: par exemple, pour un CR-couleur, c'est le même pattern de récepteurs qui est activé par tous les objets bleus. (Formellement, ceci est modélisé par la notion de "même forme" au sens de Borsuk. )

• Mais cette classification ne prendra un "sens" qu'au niveau d'un CR supérieur, à période plus longue, qui peut repérer ce qu'ont en commun ces différents items, et le mémoriser sous la forme d'un objet individualisant la classe de ces items. Celui-ci, appelé un CR-concept, sera modélisé par la limite du pattern d'agents du CR inférieur activé par tous ces items, par exemple, on aura le couleur-concept "bleu"; et son. domaine de classification représente la classe d'invariance du concept (toutes les représentations d'objets bleus).

Un tel concept peut être vu comme un prototype abstrait pour une classe d'items ayant un "air de famille" au sens de Wittgenstein, et il ne suppose pas l'existence d'un langage.

 

Mémoire sémantique

Les CR-concepts relatifs aux différents CR formeront une Mémoire Sémantique qui s'enrichit sous l'effet de complexifications successives, par adjonction de limites itérées de patterns de CR-concepts, appelés concepts. D'abord des concepts relatifs à plusieurs attributs sont formés (tel un "triangle bleu"), puis des concepts plus abstraits sont obtenus comme limites de patterns de tels concepts "concrets", liés par des liens complexes.

La ré-activation ultérieure d'un concept repose sur une double indétermination: d'abord choix d'une instance particulière du concept, puis choix d'une décomposition particulière de cette instance. Il en résulte que le développement d'une mémoire sémantique rend encore plus flexible le jeu des stratégies entre les différents CR. En effet, la mémoire procédurale se sémantisera, de sorte que, dans les CR supérieurs, le choix d'une stratégie pourra être fait sous forme de concept, sans préciser une stratégie particulière dans sa classe d'invariance. Ceci donne un nouveau degré de liberté dans la formation de la stratégie effective sur le système, en permettant d'en activer l'instance la mieux adaptée compte tenu des stratégies répercutées par les autres CR. Par exemple la commande d'un mouvement de préhension se modulera en fonction de l'objet à soulever. 

 

Problème corps/esprit

La représentation d'un état mental, tel un processus cognitif complexe, par un cat-neurone d'ordre supérieur conduit à une nouvelle approche du problème philosophique de l'identité entre états mentaux et états physiques du cerveau. En effet, un état physique, tel qu'il est vu par imagerie médicale, correspond à l'activation d'une simple assemblée de neurones (modélisée par un cat-neurone simple). Mais un cat-neurone d'ordre supérieur n'est pas (directement) réductible à une telle assemblée, bien qu'il soit construit par des complexifications successives à partir du niveau des neurones, et qu'il ait des ramifications jusqu'à ce niveau. Ainsi son activation exige plusieurs étapes, passant par les niveaux intermédiaires d'une de ses ramifications, jusqu'au niveau des états physiques; et, à chaque étape, elle peut se propager par l'une ou l'autre des décompositions non-équivalentes d'objets multifaces, avec balancement entre elles qui peut être d'origine aléatoire (bruit) ou contrôlé. Bien que ce processus représente un "évènement" physique bien déterminé, il ne s'identifie pas à un "état" physique: on peut dire que les états mentaux émergent de manière dynamique (au travers du déploiement graduel d'une ramification) des états physiques, sans leur être identiques. Ceci définirait un monisme émergentiste au sens de Bunge.