THEME 4 – Le son

Un son est une onde sinusoïdale propagée dans l’air, caractérisée par :

  • Une hauteur (son aigu ou son grave) qui dépend de la fréquence de l’onde : plus la fréquence est élevée, plus le son est aigu
  • Une intensité (son fort ou son faible) qui dépend de l’amplitude de l’onde sonore.

Cette onde peut être captée par l’oreille humaine, puis transformée en un message nerveux interprété par le cerveau.

 

 

Comment l’organisme humain perçoit il le son ?

I- Les sons perceptibles par l’humain

Le champ auditif humain est l’ensemble des sons perceptibles par l’oreille humaine sans douleur (donc sans lésions)

L’être humain peut percevoir des sons :

  • D’intensité sonore comprise approximativement entre 0 Db et 120 Db. Au-delà de ce seuil, les sons sont douloureux et provoquent des lésions de l’oreille.
  • De fréquence comprise entre 20Hz et 20 000 Hz.

Le champ auditif ne varie pas, mais l’acuité auditive d’une personne, c’est-à-dire l’ensemble des sons perceptible par une personne sans douleur peut varier en fonction de l’état de l’oreille, lésions, hygiène …

 

 

II- Structure de l’oreille et rôles dans l’audition

Activité – Fonctionnement de l’audition

Le pavillon et le canal auditif canalisent les sons du milieu extérieur et les transmettent au tympan sous forme de vibrations de l’air.
Le tympan est une fine membrane qui entre en vibration avec la même fréquence et la même amplitude que l’onde sonore.
Le pavillon, le canal auditif et le tympan forment l’oreille externe.

Le tympan transmet ensuite la vibration aux osselets qui forment l’oreille moyenne.

Les osselets propagent alors la vibration jusqu’à l’oreille interne et plus précisément à la cochlée qui contient un liquide appelé endolymphe.
Ce liquide est mis en mouvement par les vibrations de la cochlée (qui ont toujours la même fréquence et amplitude que la vibration initiale de l’air) et courbe les cils des cellules ciliées de l’organe de corti.

La courbure des cils génère un message électrique qui est transmis au cerveau par le nerf auditif.
Le cerveau va alors pouvoir décoder l’information qui sera alors interprétée comme un son.

On distingue donc plusieurs phases dans l’audition d’un signal sonore :
– La transmission aérienne, effectuée par l’oreille externe
– La transmission osseuse, effectuée par l’oreille moyenne et interne
– Le traitement nerveux du signal par le cerveau

Schéma des relations structure-fonction de l’oreille humaine

 

III-  Traitement cérébral du son.

Activité – Traitement cérébral du son + Correction

Lorsque le message nerveux électrique arrive au cerveau, il active des zones particulières. Cela peut être observé par la technique de l’IRM fonctionnelle.Cette technique consiste à visualiser le niveau d’activité de zones du cerveau lors de la réalisation d’une fonction. On compare ensuite ces images à des IRM témoins d’une personne ne réalisant pas la fonction. Les zones qui sont plus actives chez le patient testé que chez le témoin sont celles utilisées pour réaliser la fonction.

 

 

 

Cela a permis de constater que le message nerveux auditif est traité par différentes zones du cerveau :

  • Les sons simples activent le cortex auditif du lobe temporal
  • Les mots ayant un sens, donc appartenant au langage activent également les aires de Wernicke et Broca

Plus la fonction est complexe (comparaison des sons entendus avec la mémoire, émotion ressentie à l’écoute du sons, analyse musicale ….) plus les zones du cerveau activées seront nombreuses.

 

IV- Encodage du message nerveux.

Le signal sonore est d’abord une onde mécanique (caractérisée par son amplitude et sa fréquence), qui est transformée en message nerveux électrique par les cellules ciliées : comment les caractéristiques du son sont elles conservées lors de la formation du message nerveux électrique ?

Le message nerveux est un signal électrique formés de plusieurs impulsions appelées les potentiels d’action.


Lorsque les cils d’une cellule ciliée sont courbés sous l’effet d’une onde sonore, les neurones associés aux cellules ciliées créent des potentiels d’actions qui constituent le message nerveux.

 

  • Codage de l’intensité du son

Plus le son entendu est fort, plus les cils sont courbés et plus la cellule crée des potentiels d’action rapidement : l’intensité d’un son est donc codée en fréquence de potentiels d’action. Plus le son est intense, plus la fréquence des potentiels d’action dans le message nerveux sera grande.
A l’inverse, un son de faible intensité entrainera un message nerveux avec une faible fréquence de potentiel d’action.

Ainsi l’intensité du son est codée en fréquence de potentiels d’action.

 

  • Codage de la durée du son

La durée du son est codée en durée du message nerveux : plus le son est long, plus le message nerveux est long, mais la durée d’un potentiel d’action ne varie pas.

 

  • Codage de la fréquence du son

Les sons de haute fréquence activent les cellules ciliées de la base de la cochlée alors que les sons de basse fréquence activent les cellules ciliées du centre (apex) de la cochlée.
Or, selon leur localisation dans la cochlée, les cellules ciliées ne transmettent pas leur message nerveux au même endroit du cerveau : on parle de tonotopie.
Ainsi, le cerveau reçoit des messages nerveux à des endroits différents selon la fréquence du son, et cela lui permet de distinguer les sons de fréquence différentes.