5.5 : Audition
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Objectifs d'apprentissage
- Décrire l'anatomie et la fonction de base du système auditif
- Expliquer comment nous encodons et percevons le pitch
- Expliquez comment nous localisons le son
Notre système auditif convertit les ondes de pression en sons significatifs. Cela se traduit par notre capacité à entendre les sons de la nature, à apprécier la beauté de la musique et à communiquer entre nous par le biais du langage parlé. Cette section fournit un aperçu de l'anatomie et du fonctionnement de base du système auditif. Il comprendra une discussion sur la façon dont le stimulus sensoriel est traduit en impulsions neurales, sur l'endroit où l'information est traitée dans le cerveau, sur la façon dont nous percevons la hauteur et sur la façon dont nous savons d'où vient le son.
Anatomie du système auditif
L'oreille peut être séparée en plusieurs parties. L'oreille externe comprend le pinna, qui est la partie visible de l'oreille qui dépasse de notre tête, du conduit auditif et de la membrane tympanique, ou tympan. L'oreille moyenne contient trois petits os appelés osselets, appelés malleus (ou marteau), incus (ou enclume) et étrier (ou étrier). L'oreille interne contient les canaux semi-circulaires, qui participent à l'équilibre et au mouvement (sens vestibulaire), ainsi que la cochlée. La cochlée est une structure en forme d'escargot remplie de liquide qui contient les cellules réceptrices sensorielles (cellules ciliées) du système auditif.
Les ondes sonores se déplacent le long du conduit auditif et frappent la membrane tympanique, la faisant vibrer. Cette vibration entraîne le mouvement des trois osselets. Lorsque les osselets se déplacent, l'étrier s'enfonce dans une fine membrane de la cochlée appelée fenêtre ovale. Lorsque l'étrier pénètre dans la fenêtre ovale, le liquide à l'intérieur de la cochlée commence à se déplacer, ce qui stimule les cellules ciliées, qui sont des cellules réceptrices auditives de l'oreille interne intégrées dans la membrane basilaire. La membrane basilaire est une fine bande de tissu située à l'intérieur de la cochlée.
L'activation des cellules ciliées est un processus mécanique : la stimulation de la cellule ciliée entraîne finalement l'activation de la cellule. Lorsque les cellules ciliées s'activent, elles génèrent des impulsions neurales qui se déplacent le long du nerf auditif jusqu'au cerveau. Les informations auditives sont acheminées vers le colliculus inférieur, le noyau géniculé médian du thalamus, et enfin vers le cortex auditif situé dans le lobe temporal du cerveau pour y être traitées. À l'instar du système visuel, il existe également des preuves suggérant que les informations relatives à la reconnaissance auditive et à la localisation sont traitées dans des flux parallèles (Rauschecker et Tian, 2000 ; Renier et al., 2009).
Perception du ton
Les différentes fréquences des ondes sonores sont associées à des différences dans notre perception de la hauteur de ces sons. Les sons de basse fréquence sont plus graves et les sons de haute fréquence sont plus aigus. Comment le système auditif diffère-t-il les différentes tonalités ?
Plusieurs théories ont été proposées pour tenir compte de la perception de la hauteur. Nous aborderons deux d'entre elles ici : la théorie temporelle et la théorie des lieux. La théorie temporelle de la perception de la hauteur affirme que la fréquence est codée par le niveau d'activité d'un neurone sensoriel. Cela signifierait qu'une cellule ciliée donnée déclencherait des potentiels d'action liés à la fréquence de l'onde sonore. Bien que cette explication soit très intuitive, nous détectons une gamme de fréquences tellement étendue (20 à 20 000 Hz) que la fréquence des potentiels d'action déclenchés par les cellules ciliées ne peut pas prendre en compte l'ensemble de la plage. En raison des propriétés liées aux canaux sodiques de la membrane neuronale qui sont impliqués dans les potentiels d'action, il arrive qu'une cellule ne puisse pas se déclencher plus rapidement (Shamma, 2001).
La théorie des lieux de la perception de la hauteur suggère que différentes parties de la membrane basilaire sont sensibles aux sons de différentes fréquences. Plus précisément, la base de la membrane basilaire répond le mieux aux hautes fréquences et la pointe de la membrane basilaire répond le mieux aux basses fréquences. Par conséquent, les cellules ciliées qui se trouvent dans la partie base seraient marquées comme des récepteurs aigus, tandis que celles situées à l'extrémité de la membrane basilaire seraient marquées comme des récepteurs à fréquence basse (Shamma, 2001).
En réalité, les deux théories expliquent différents aspects de la perception de la hauteur. À des fréquences allant jusqu'à environ\(4000\) Hz, il est clair que la vitesse des potentiels d'action et le lieu contribuent à notre perception de la hauteur. Cependant, les sons de fréquence beaucoup plus élevée ne peuvent être codés qu'à l'aide de repères spatiaux (Shamma, 2001).
Localisation du son
La capacité de localiser le son dans notre environnement est un élément important de l'audition. La localisation du son peut être considérée comme similaire à la façon dont nous percevons la profondeur dans nos champs visuels. Tout comme les signaux monoculaires et binoculaires qui fournissaient des informations sur la profondeur, le système auditif utilise des signaux monauraux (une oreille) et binauraux (deux oreilles) pour localiser le son.
Chaque pinna interagit différemment avec les ondes sonores entrantes, en fonction de la source du son par rapport à notre corps. Cette interaction fournit un signal monophonique qui est utile pour localiser les sons qui se produisent au-dessus ou en dessous et devant ou derrière nous. Les ondes sonores reçues par vos deux oreilles à partir de sons provenant directement du dessus, du dessous, de l'avant ou de l'arrière de vous seraient identiques ; par conséquent, les signaux monauraux sont essentiels (Grothe, Pecka et McAlpine, 2010).
Les signaux binauraux, quant à eux, fournissent des informations sur la localisation d'un son le long d'un axe horizontal en s'appuyant sur les différences dans les modèles de vibration du tympan entre nos deux oreilles. Si un son provient d'un endroit excentré, il crée deux types de signaux binauraux : les différences de niveaux interauraux et les différences de synchronisation interaurales. La différence de niveau interaural fait référence au fait qu'un son provenant du côté droit de votre corps est plus intense à l'oreille droite qu'à l'oreille gauche en raison de l'atténuation de l'onde sonore lorsqu'elle traverse votre tête. La différence temporelle interaurale fait référence à la petite différence entre l'heure à laquelle une onde sonore donnée arrive à chaque oreille. Certaines zones du cerveau surveillent ces différences pour déterminer l'origine du son le long d'un axe horizontal (Grothe et al., 2010).
Perte auditive
La surdité est l'incapacité partielle ou totale d'entendre. Certaines personnes naissent sourdes, ce que l'on appelle la surdité congénitale. De nombreuses autres personnes commencent à souffrir d'une surdité de transmission en raison de leur âge, d'une prédisposition génétique ou d'effets environnementaux, notamment en cas d'exposition à des bruits extrêmes (surdité induite par le bruit, comme le montre la figure ci-dessous), de certaines maladies (comme la rougeole ou les oreillons) ou de lésions dues à des toxines (telles que celles présentes dans certains solvants et métaux).
Étant donné la nature mécanique par laquelle le stimulus des ondes sonores est transmis du tympan à travers les osselets jusqu'à la fenêtre ovale de la cochlée, une certaine perte auditive est inévitable. En cas de surdité de transmission, les problèmes auditifs sont associés à une défaillance de la vibration du tympan et/ou du mouvement des osselets. Ces problèmes sont souvent traités à l'aide d'appareils tels que des appareils auditifs qui amplifient les ondes sonores entrantes pour augmenter le risque de vibration du tympan et de mouvement des osselets.
Lorsque le problème auditif est associé à une incapacité à transmettre les signaux neuraux de la cochlée au cerveau, on parle de surdité neurosensorielle. La maladie de Ménière est l'une des maladies qui entraîne une surdité neurosensorielle. Bien qu'elle ne soit pas bien comprise, la maladie de Ménière entraîne une dégénérescence des structures de l'oreille interne qui peut entraîner une perte auditive, des acouphènes (bourdonnements ou bourdonnements constants), des vertiges (sensation de rotation) et une augmentation de la pression dans l'oreille interne (Semaan et Megerian, 2011). Ce type de perte ne peut pas être traité avec des appareils auditifs, mais certaines personnes peuvent être candidates à un implant cochléaire comme option de traitement. Les implants cochléaires sont des dispositifs électroniques composés d'un microphone, d'un processeur vocal et d'un réseau d'électrodes. L'appareil reçoit les informations sonores entrantes et stimule directement le nerf auditif pour transmettre des informations au cerveau.
QUE PENSEZ-VOUS : La culture des sourds
Aux États-Unis et ailleurs dans le monde, les personnes sourdes ont leur propre langue, leurs propres écoles et coutumes. Cela s'appelle la culture des sourds. Aux États-Unis, les personnes sourdes communiquent souvent en utilisant le langage gestuel américain (ASL) ; l'ASL n'a aucune composante verbale et repose entièrement sur des signes et des gestes visuels. Le principal mode de communication est la signature. L'une des valeurs de la culture sourde est de perpétuer des traditions telles que l'utilisation du langage des signes plutôt que d'apprendre aux enfants sourds à essayer de parler, de lire sur les lèvres ou de se faire opérer d'un implant cochléaire.
Lorsqu'un enfant est diagnostiqué sourd, les parents ont des décisions difficiles à prendre. L'enfant doit-il être inscrit dans les écoles ordinaires et apprendre à verbaliser et à lire sur les lèvres ? Ou faut-il envoyer l'enfant dans une école pour enfants sourds pour apprendre l'ASL et être exposé de manière significative à la culture des sourds ? Pensez-vous qu'il puisse y avoir des différences dans la façon dont les parents abordent ces décisions selon qu'ils sont également sourds ou non ?
Résumé
Les ondes sonores sont canalisées dans le conduit auditif et provoquent des vibrations du tympan ; ces vibrations font bouger les osselets. Lorsque les osselets se déplacent, l'étrier appuie contre la fenêtre ovale de la cochlée, ce qui provoque le déplacement du liquide à l'intérieur de la cochlée. En conséquence, les cellules ciliées intégrées dans la membrane basilaire s'élargissent, ce qui envoie des impulsions neurales au cerveau via le nerf auditif.
La perception du ton et la localisation du son sont des aspects importants de l'audition. Notre capacité à percevoir la hauteur dépend à la fois de la vitesse de combustion des cellules ciliées de la membrane basilaire et de leur emplacement dans la membrane. En termes de localisation des sons, des indices monauraux et binauraux sont utilisés pour localiser l'origine des sons dans notre environnement.
Les personnes peuvent naître sourdes ou développer une surdité en raison de l'âge, d'une prédisposition génétique et/ou de causes environnementales. La perte auditive qui résulte d'une défaillance des vibrations du tympan ou du mouvement des osselets qui en résulte est appelée surdité de transmission. La perte auditive qui implique une défaillance de la transmission de l'influx nerveux auditif au cerveau est appelée surdité neurosensorielle.
Lexique
- membrane basilaire
- mince bande de tissu à l'intérieur de la cochlée qui contient les cellules ciliées qui servent de récepteurs sensoriels au système auditif
- signal binaural
- signal à deux oreilles pour localiser le son
- cochlée
- structure en forme d'escargot remplie de liquide qui contient les cellules réceptrices sensorielles du système auditif
- implant cochléaire
- dispositif électronique composé d'un microphone, d'un processeur vocal et d'un réseau d'électrodes pour stimuler directement le nerf auditif afin de transmettre des informations au cerveau
- surdité de transmission
- défaillance de la vibration du tympan et/ou du mouvement des osselets
- surdité congénitale
- surdité dès la naissance
- surdité
- incapacité auditive partielle ou totale
- cellule ciliée
- cellule réceptrice auditive de l'oreille interne
- incus
- osselet de l'oreille moyenne, également connu sous le nom d'enclume
- différence de niveau interaural
- le son provenant d'un côté du corps est plus intense à l'oreille la plus proche en raison de l'atténuation de l'onde sonore lorsqu'elle traverse la tête
- différence de synchronisation interaurale
- petite différence dans l'heure à laquelle une onde sonore donnée arrive à chaque oreille
- malleus
- osselet de l'oreille moyenne, également connu sous le nom de marteau
- Maladie de Ménière
- entraîne une dégénérescence des structures de l'oreille interne pouvant entraîner une perte auditive, des acouphènes, des vertiges et une augmentation de la pression dans l'oreille interne
- signal monophonique
- signal à une oreille pour localiser le son
- pinna
- partie visible de l'oreille qui dépasse de la tête
- théorie des lieux de la perception du pitch
- différentes parties de la membrane basilaire sont sensibles aux sons de différentes fréquences
- surdité neurosensorielle
- incapacité à transmettre les signaux neuraux de la cochlée au cerveau
- agrafes
- osselet de l'oreille moyenne, également connu sous le nom d'étrier
- théorie temporelle de la perception de la hauteur
- la fréquence du son est codée par le niveau d'activité d'un neurone sensoriel
- membrane tympanique
- tympan
- vertige
- sensation de rotation