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Biophysique sensorielle de l'audition : - Coggle Diagram
Biophysique sensorielle de l'audition :
Ondes acoustiques :
Nature d'un son :
onde de pression longitudinale dans un milieu matériel élastique, qui se transmet de proche en proche par une succession de surpression et de dépression des particules du milieu traversé.
Le son ne se propage pas dans le vide.
Seule la compression se déplace et non les MO du milieu.
Grandeurs physiques :
Longueur d'onde : distance entre 2 minima ou 2 maxima, notée lambda
Période : durée entre 2 minima ou 2 maxima, notée T
Fréquence : notée f
Célérité : notée C, c'est la vitesse de propagation en m/s.
T=1/f ou lambda=CxT=C/f
Le déplacement des particules lors du mouvement vibratoire induit une modulation de pression qui varie sinusoïdalement autour d'une valeur moyenne P0.
Les sons audibles par l'Homme sont compris entre 20hz et 20 000 Hz.
Au dessus=ultrasons et en dessous=infrasons.
Impédance acoustique : c'est la résistance des particules d'un milieu à l'onde de pression.
Pression acoustique : c'est la surpression en un point donné générée par l'onde sonore.
Puissance acoustique : c'est ce que la source produit en énergie.
Intensité acoustique : c'est l'énergie sonore reçue sur une surface donnée.
Seuil d'audibilité = 20µPa ou 10^-12W/m-2
Seuil douleur = 20Pa ou 1W/m-2
On a un intervalle énorme : 10^-12 à 1 watt.
Catégories de son :
Son pur (onde sonore simple) : la vibration est caractérisée par une seule fréquence.
Son musical (onde sonore complexe) : c'est la somme de plusieurs fréquences sonores.
A une fréquence fondamentale s'ajoutent des harmoniques qui caractérisent le timbre de l'instrument ou de la voix.
On a donc une superposition des sinusoïdes. La pression fondamentale aura la pus grande amplitude.
Les différentes fréquences la composant peuvent être isolées par une transformation de Fourier.
Bruit : pas de fréquence caractéristique. On ne peut pas isoler de fréquence fondamentale ou d'harmonique.
Complètement anarchique.
Spectrogramme temps/fréquence = sonogramme : Il s'agit de la puissance du son en fonction de la fréquence.
On peut l'analyser pour quelqu'un qui parle mal ou a du mal à prononcer.
Phénomènes subjectifs de l'audition :
Sonie (puissance) :
Exprimée en dB ou en phone.
C'est l'intensité subjective d'un son (sensation de force sonore que ressent le sujet).
Le décibel :
On exprime un son en décibels (dB) selon une échelle logarithmique.
La grandeur appelée intensité de niveau sonore est exprimée en dB. Cela permet d'avoir une échelle qui rend compte de la différence de sensation sonore au niveau de l'oreille humaine.
Intensité de niveau sonore D exprimé en décibel Sound Pressure Level (décibel SPL).
Les dB ne s'additionnent pas !
Si on écoute deus sons identiques, la sensation d'intensité sonore n'est pas doublée mais légèrement augmentée !
Quand 2 bruits de niveaux très différents (>10dB) s'additionnent, le bruit le plus fort masque le plus faible !
Pour connaitre le niveau global de bruit émis par 2 sources en même temps, 2 règles qui s'appliquent :
Bruits de niveaux très sensiblement différents (écart>10dB) : c'est le bruit le plus fort qui cache le plus faible.
Bruits de niveaux équivalents (écart<10dB) : on ajoute au bruit le plus fort des valeurs spécifiques.
Le phone :
Permet de définir des niveaux d'audition pathologique
La grandeur de sensation reliée à la perception des intensités sonores d'un son pur dépend de l'intensité sonore mais aussi de sa fréquence.
Pour définir des niveaux d'audition pathologique : il est donc utile de définir une grandeur de perception d'intensité normalisée à une certaine fréquence. Cette grandeur est appelée sonie et son unité est le phone.
On a ainsi des courbes d'iso sonie qui correspondent à l'ensemble des sons produisant la même sensation de force sonore.
Champ auditif humain :
On modélise un champ auditif normal chez un être humain, sur les fréquences audibles en fonction de leur intensité en dB.
La courbe inf=seuil de perception de l'oreille humaine en parfait état.
La courbe sup=limite des intensités perceptibles (au delà douleurs)
La zone conversationnelle=sons utilisés pour la communication par la voix humaine; ce n'est que lorsque cette zone est affectée que le handicap auditif apparait vraiment.
Les fréquences les mieux perçues se situent dans la gamme moyenne entre 1 et 3kHz.
Le seuil d'audibilité n'est pas le même en fonction de la fréquence du son mais le seuil de douleur est le même pour chaque fréquence.
Audiogramme :
Patient entre dans une cabine insonorisée et il sera soumis à plusieurs sons.
C'est un test de confiance, il faut faire signe à chaque fois qu'un son est entendu. Le médecin note alors les réponses sur un graphique que l'on appelle audiogramme et qui regroupe les seuils auditifs.
C'est une courbe qui indique en fonction de la fréquence la perte d'audition en dB HL.
Plus on vieilli, plus on a de perte auditive, notamment dans la zone conversationnelle, ce qui peut être une indication pour appareiller un individu. On a surtout une perte dans les aigus quand on vieillit => c'est la presbyacousie liée à l'âge.
La sonie est d'autant plus faible que le stimulus est court.
A durée prolongée; la sonie diminue progressivement.
Hauteur de son=Tonie :
exprimé en Mel
Sensation permettant de ranger les sons sur une échelle des graves aux aigues selon que leur fréquence est basse ou haute :
facile pour un son pur
plus difficile pour un son complexe
Classement des sons selon leur hauteur :
On définit un octave comme étant l'intervalle entre 2 sons purs dont le rapport des fréquences est 2.
A basse fréquence : le plus fort parait plus grave
A haute fréquence : le plus fort parait plus aigu
Timbre :
Qualitatifs œnologiques
Sensation permettant de différencier 2 sons complexes stables de même hauteur, même sonie et même durée. Il est lié aux nbrs et à l'intensité des harmoniques d'un son.
Biophysique sensorielle : l'audition
Rappels :
L'organe de l'audition est composé de 3 parties : Oreille externe en contact avec l'air (pavillon+conduit)
Oreille moyenne, la transmission est osseuse (se termine à la fenêtre ovale et ronde)
Oreille interne, la transmission est liquide (derrière la fenêtre ovale)
Le but est de ne pas perdre en intensité. L'oreille moyenne existe pour permettre l'adaptation de l'impédance.
L'organe de l'audition est la cochlée.
La chaine auditive :
L'oreille externe est un capteur
L'oreille moyenne adapte l'impédance acoustique pour éviter les pertes de puissance
Les 2= système de récepteur
L'oreille interne est le transducteur, on passe d'un signal sonore à un signal nerveux qui est chimique et électrique.
Oreille externe :
Collecte et conduit le message sonore à l'oreille moyenne :
Recueil des ondes sonores
Localise la source du son grâce au pavillon
Amplification sélective de certains sons dans le conduit auditif, notamment les fréquences moyennes de la conversation
On a une vibration mécanique sous l'effet de la pression.
Oreille moyenne : - 2 rôles : l'adaptation de l'impédance et la protection de l'oreille interne.
Adaptation de l'impédance :
Sous l'effet de la vibration aérienne, le tympan est mis en mvt et actionne la chaine des osselets=vibration mécanique.
La vibration des osselets va faire vibrer la fenêtre ovale. Cette va vibration va devenir un fluide dans l'oreille interne.
L'oreille moyenne doit faire passer la vibration en perdant le moins de puissance possible de l'air vers les liquides cochléaires.
L'oreille moyenne doit alors multiplier la pression acoustique par 60.
Adapter l'impédance=apporter un gain de pression
2 processus mécaniques : Effet de surface et effet de levier.
Protection :
2ème rôle est la protection.
Elle permet de protéger l'oreille interne contre le bruit de trop grande intensité. C'est le réflexe stapédien.
Oreille interne : - Elle a un rôle de transducteur de l'onde de pression en PA
D'analyseur de fréquence
Rappel :
Le conduit cochléaire est constitué de 3 tubes :
La rampe vestibulaire : communique avec la fenêtre ovale, contient la périlymphe.
La rampe tympanique : communique avec la fenêtre ronde, contient elle aussi la périlymphe.
Le canal cochléaire est entièrement fermé sur lui même, contient l'endolymphe riche en potassium. Il est séparé de la rampe vestibulaire par la mb de Reissner et de la rampe tympanique par la membrane basilaire.
La rampe vestibulaire et tympanique sont reliées par l'hélicotrême.
L'élément responsable de la transduction auditive est l'organe de Corti : formé de cellules ciliées sensorielles, de piliers de Corti et des cellules de soutien.
On a une déformation de la membrane basilaire du canal cochléaire induite par la déformation de la fenêtre ovale.
Tonotopie passive : on a une onde d'endolymphe qui se propage de la base à l'apex;
Si les sons sont aigus, les récepteurs de la base répondent
Si les sons sont graves, ce sont ceux de l'apex qui répondent.
Les mvts liquidiens, provoqués par les vibrations de l'étrier sur la fenêtre ovale, entrainant une oscillation de la mb basilaire.
Variation de pression acoustique au niveau de la fenêtre ovale
Mvt de la périlymphe
Ondulation mb basilaire
Déflexion horizontale des cils des CCE
Dépolarisation des CCE
Contraction des CCE
Déformation de l'organe de Corti
Amplification des vibrations
Dépolarisation des CCI
Potentiel d'action : synapse entre CCI et fibre du nerf auditif activée
Le cortex auditif est localisé dans le lobe temporal.
L'aire auditive primaire est l'aire de 41 de Brodman.