audition 4 fonctionnement de l'oreille
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Chapitre IV
Le fonctionnement de l’oreille
Recueil et analyse spectrale du message sonore
l’oreille externe capte le son et le dirige, en concentrant
sa puissance sonore, vers le tympan : c’est le « capteur » ;
l’oreille moyenne a principalement comme rôle de
transmettre le son vers l’oreille interne : c’est à la fois un
organe de transmission et un organe d’adaptation du son
entre les conditions de propagation dans l’air et dans un
liquide (oreille interne) ;
l’oreille interne est un « transducteur » qui convertit le
message sonore de sa forme mécanique (vibrations sonores)
en un message électrique (potentiel électrique) capable de se
transmettre par voie nerveuse vers le cortex cérébral et d’être
interprété à ce niveau
L’oreille externe
Pavillon (non mobile chez l’homme)
= concentration de l’énergie sonore
Conduit auditif externe
= transmission du son vers le tympan
L’oreille moyenne
Transmission du stimulus sonore du milieu
aérien (oreille externe) au milieu liquidien
(oreille interne) avec une perte minimale
d’énergie = « adaptation d’impédance »
Pression acoustique
Amplitude de vibration
Surface du capteur
- pour le milieu aérien : pour une puissance surfacique W donnée, la pression acoustique est faible et l’amplitude de vibration est élevée ; de plus, cette vibration s’exerce sur une surface relativement grande (tympan)
- pour le milieu liquidien : la pression acoustique est plus grande, l’amplitude de vibration est plus faible et la surface sur laquelle s’exerce cette vibration (fenêtre ovale) est plus faible ; ce sont donc des conditions diamétralement opposées à celles du milieu aérien
Pour transmettre les sons sans perte
de puissance du milieu aérien au
milieu liquidien, il faut donc surtout
diminuer l’amplitude de la vibration
et augmenter la pression acoustique
Chaîne des osselets
Surfaces tympan / fenêtre ovale
La chaîne des osselets, par une action de levier, et en raison du rapport des surfaces existant entre le tympan et la fenêtre ovale, réalise cette adaptation d’impédance. En fait, elle produit même une amplification du son :
-par son action de levier, la chaîne des osselets assure la
transmission pratiquement intégrale de l’amplitude du
mouvement tympanique vers la fenêtre ovale,
- mais en raison du rapport des surfaces (la fenêtre
ovale est beaucoup plus petite que le tympan, de 27 à 30
fois moins), la pression acoustique devient d’autant plus
élevée.
L’amplification de la puissance surfacique ainsi réalisée à
l’aide de ces deux mécanismes, est d’environ 30 dB. De
cette manière, si l’oreille moyenne est lésée, il existe une
perte auditive comprise entre 20 et 30 dB
Conduction aérienne
différence = 30 dB
Conduction osseuse
L’oreille interne
L’oreille interne est un « transducteur »,
c’est-à-dire qu’elle transforme des
variations de pression acoustique en un
signal électrique pouvant être transporté
par le nerf auditif
Sous l’action de la chaîne des osselets, les
vibrations acoustiques sont transmises du tympan à
la fenêtre ovale. L’onde de pression passe ensuite
dans la rampe vestibulaire puis revient par la rampe
tympanique, où la fenêtre ronde joue le rôle de
soupape de sécurité. Les mouvements de l’onde
sont transmis aux cils de l’organe de Corti par
l’intermédiaire de la membrane basilaire. Celle-ci
occupe toute la longueur de la cochlée et sa largeur
va en augmentant de la base (du côté de la fenêtre
ovale) à l’apex : c’est l’inverse de l’hélice de la
coquille d’escargot
La longueur de la membrane basilaire qui
est soumise à la vibration dépend de la
fréquence du son
Plus le son est aigu, plus la portion
vibrante de la membrane est limitée et
plus le maximum des vibrations est
proche de la fenêtre ovale
limite de propagation de la vibration le long de la
membrane basilaire
moyenne fréquence
basse fréquence
haute fréquence
La membrane basilaire effectue donc
une analyse spatiale des fréquences
contenues dans un son
Potentiels microphoniques cochléaires (PMC)
Les oscillations de la membrane basilaire
déclenchent les mouvements des cils des cellules
sensorielles de l’organe de Corti
Ils sont différents des potentiels d’action du nerf auditif,
par le fait :
- qu’ils ont un caractère local
- qu’ils ne se propagent pas selon la loi du tout ou rien
- qu’ils n’ont pas de seuil, ni de latence
- qu’ils sont sensibles à la composition ionique du milieu
et à l’anoxie
Idéalement ce signal électrique (PMC) devrait représenter
le signal sonore sans aucune déformation, mais en fait on
distingue deux cas de figure, selon la puissance du son
excitateur :
- pour les signaux sonores de faible puissance
(jusqu’à 80 dB), le potentiel microphonique cochléaire
obtenu est fidèle à la forme de l’onde sonore excitatrice.
- pour les signaux de forte puissance (vers 80 dB et
au-delà), la linéarité n’est plus assurée et dans ces cas le
potentiel cochléaire recueilli peut être considéré comme la
somme
- d’un potentiel microphonique cochléaire
- et d’un potentiel de sommation.
Ces potentiels microphoniques cochléaires sont
analogues à des potentiels de récepteurs et ne
déclenchent que plus loin, au niveau du nerf
acoustique, la formation de potentiels d’action le
long des voies nerveuses.
Ces potentiels d’action n’ont alors plus la même forme
que les sons qui leur ont donné naissance, mais ils ont
l’aspect typique de potentiels d’action :
- ils se présentent sous la forme d’influx rythmés de
forme non sinusoïdale appelés « spikes »
- ils obéissent à la loi du tout ou rien
- ils ont un temps de latence
- ils possèdent une période réfractaire.
L’oreille, à la fois capteur et transducteur, fournit un
message électrique de type analogique : le potentiel
microphonique cochléaire, reproduisant le message sonore
dont elle a effectué l’analyse spatiale des fréquences.
Les voies nerveuses ne peuvent transmettre le message
que de façon impulsionnelle sous forme de potentiels
d’action sans que la fréquence des impulsions ne puisse
dépasser 1000 Hz (à cause de la période réfractaire des
potentiels d’action).
Il existe un système de codage pour passer du mode
analogique au mode impulsionnel.