Cours 3 - Bases de l'audition

Question 1

Quelles sont les 2 définitions du son?

Answer 1

Définition physique: le son est un changement de pression dans l’air ou tout autre médium.
o « Ce son a une fréquence de 1000Hz »
o Son, stimulus sonore

Définition perceptuelle: le son est l’expérience perceptuelle quand nous entendons quelque chose.
o « Ce son a remplie magnifiquement la pièce »
o Perception du son

Question 2

Qu’est-ce qu’un changement de pression?

Answer 2

Un son se produit lorsque le mouvement ou les vibrations d’un objet engendre un changement de pression dans l’air, l’eau, ou tout autre médium pouvant transmettre des vibrations.

Question 3

Qu’est-ce que la compression/condensation?

Answer 3

Compression/condensation : Le diaphragme est poussé vers l’extérieur, et pousse les molécules d’air ensemble, ce qui augmente la densité des molécules proche du diaphragme.

Question 4

Qu’est-ce que la raréfaction?

Answer 4

Raréfaction : Le diaphragme (haut-parleur) est tiré vers l’intérieur, et étire les molécules d’air, diminue la densité des molécules proche du diaphragme.

Question 5

Qu’est-ce qu’un son pure vs un son complexe?

Answer 5

Son pure: Un son créé par une onde unique

Son complexe: combinaison de son pure = harmonie

Les sons pures et complexes sont tous périodiques

Les sons complexes sont les plus communs dans l’environnement

Question 6

Qu’est-ce que l’amplitude?

Answer 6

L’amplitude ↕ : c’est la différence entre la pression maximale et la pression minimale de l’onde
o La perception de l’amplitude est l’intensité
o Elle est mesurée en décibel (dB)
o Nombre de dB = 10 logarithme(p/po)
o L’échelle des décibels relie l’amplitude de l’onde sonore à l’expérience psychologique de l’intensité

Question 7

Qu’est-ce que la fréquence?

Answer 7

La fréquence ↔ : c’est le nombre de cycle complet par unité de temps
o Elle est mesurée en Hertz (Hz) - 1 Hz correspond à un cycle par seconde
o La perception de la fréquence est la hauteur (« pitch » en anglais)

Question 8

Comment en fréquence en Hz, un humain peut-il entendre?

Answer 8

Les humains peuvent percevoir des fréquences entre 20Hz jusqu’à environ
20 000 Hz. Les fréquences plus élevées sont généralement associées à des
notes plus hautes.

La courbe de l’audition montre que le seuil de perception change avec la fréquence
o Nous entendons le mieux entre 2000 et 4000 Hz.
o Certains sons s’entendent mieux que d’autres
▪ Seuil faible : prend peu de changement de pression pour l’entendre
▪ Seuil élevé : prend bcp de changement de pression pour l’entendre

Question 9

__________d’une vague sonore est associée avec l’intensité du son.

Answer 9

L’amplitude d’une vague sonore est associée avec l’intensité du son.

Question 10

Qu’est-ce que la fréquence fondamentale?

Answer 10

La fréquence fondamentale est le taux de répétition (la fréquence la plus faible d’une séquence)

Question 11

Pouvons-nous dire qu’un son qui a un dB + haut sera + fort? Pourquoi?

Answer 11

Nous ne pouvons pas dire que les dB + haut sont + intense, cela dépend aussi de la fréquence, visible dans la courbe d’audibilité.

Question 12

Qu’est-ce que le timbre?

Answer 12

Le timbre correspond essentiellement à tous les autres aspects perceptuels du son à l’exclusion de l’intensité, de la hauteur et de la durée
o Est relié aux harmonies, à l’attaque et à l’affaiblissement du son
* Timbre : Correspond à la distinction entre 2 sons qui ont la même intensité, pitch et durée, mais qui sonne tout de même différemment.
o Ex. 2 instruments, un piano et une flûte, joue un « sol », on entend pareil la différence d’instrument.
o Ex. qualifier la voix de quelqu’un comme enrhumé, rauque, douce

Question 13

Qu’est-ce que la hauteur?

Answer 13

La hauteur correspond à notre perception d’un son comme étant grave ou aigu

Question 14

Nommez 2 facteurs dont dépend le timbre

Answer 14

Dépend aussi de 2 autres facteurs (donc pas juste la différence d’harmonie)
o L’attaque – la manière dont un son se développe lorsqu’il commence
o L’affaiblissement – la manière dont un son diminue lorsqu’il termine

Question 15

Quelles sont les 3 tâches accomplies par le système auditif?

Answer 15

3 tâches accomplies par le système auditif : délivrer le son aux récepteurs, transduction du sons de la pression en signaux électriques et process les signaux
électriques pour pouvoir indiquer des qualités au son telles que le pitch, l’intensité, le timbre et le lieu.

Question 16

Que comprend l’oreille externe?

Answer 16

L’oreille externe – la pinna et le canal auditif
o La pinna aide dans la localisation sonore (C’est la partie visible de l’oreille)
o Le canal auditif – tube de 3cm

Question 17

À quoi sert le canal auditif?

Answer 17

Il protège la membrane tympanique avec la cire et la garde a une température
idéale/constante
▪ La fréquence de résonance du canal auditif amplifie les sons entre 1000 et 5000 Hz

• Résonance : quand l’onde sonore qui est réfléchie du fond du canal auditif
  interfère avec les ondes qui entrent au même moment dans le canal auditif.
• Fréquence de résonance : la fréquence qui est renforcée le + dans le canal

Question 18

Que contient l’oreille moyenne?

Answer 18

Cavité de 2cm cube séparant l’oreille externe et l’oreille interne
* Elle contient les 3 osselets
o Le marteau – agité par les mouvements de la membrane tympanique et les transmets à l’enclume
o L’enclume – transmet les vibrations du marteau à l’étrier
o L’étrier - transmet les vibrations de l’enclume à l’oreille interne via la fenêtre ovale de la cochlée

Question 19

À quoi servent les muscles de l’oreille moyenne?

Answer 19

permet d’empêcher les fréquences
trop basse d’interférer dans notre perception auditive + nos propres sons ex. quand on mâche une gomme d’entendre les autres parler encore

Question 20

Pourquoi l’oreille moyenne est-elle importante?

Answer 20

car contrairement à l’oreille moyenne et externe remplies d’air, l’oreille interne est remplie d’un liquide + dense que l’air : fluide de la cochlée. Cette différence fait
en sorte que les changements dans la pression de l’air sont moins bien transmis à l’oreille interne, ce qui explique pourquoi nous entendons moins bien quelqu’un parler en dehors de l’eau si nous
sommes sous l’eau.
o Osselets aident à régler le problème grâce à :
▪ En concentrant la vibration de la membrane tympanique dans l’étrier ce qui augmente la pression x20.
▪ Car crée un action de levier

Question 21

Que contient l’oreille interne?

Answer 21

Sa principale structure est la cochlée
o Structure en forme d’escargot remplie de liquide (35 mm de long) agité par l’étrier
o Divisée en la scala vestibuli et la scala tympani par la partition cochléaire. Elle contient aussi structure permettant changer le son en signal électrique.
o La partition cochléaire va de la base (en termine l’étrier) jusqu’à l’apex (sommet)
o Les organes de Corti, = les récepteurs, sont dans la partition cochléaire. Contiennent cils (récepteurs)
▪ Membrane basilaire et membrane tectoriale permettent d’activer les cils, donc les récepteurs
▪ Stéréocils : se plie en fonction de la pression et contient des cils internes et des cils externes

Question 22

Comment se produit la transduction dans l’oreille?

Answer 22

• Les cils se courbent en réponse aux mouvements des organes de Corti et de la membrane tectoriale (bougant back and forth)
• Les cils internes sont les récepteurs principaux permettant la transduction vers le cortex dans des fibres nerveuses auditives.
• Tip links (comme des douanes pour contrôler circulation)
• Les mouvements dans une direction ouvrent les canaux ioniques
• Les mouvement dans l’autre direction ferment les canaux ioniques (donc pas de signal)
  o Ce qui cause des décharges (influx)
  o Décharges proviennent des NT du synapse séparant les cils internes des fibres nerveuses auditives

Question 23

Quelles sont les 2 façons d’encoder le son?

Answer 23

• Quelles cellules nerveuses sont activées
  o Des groupes spécifiques de cellules ciliées de la membrane basilaire activent des groupes spécifiques de cellules nerveuses;
• A quel rythme les cellules nerveuses déchargent

Question 24

Comment se passe l’encodage de la fréquence dans l’oreille?

Answer 24

Les décharges sont synchronisées avec les pressions des tons simples
* Phase locking : property of firing at the same place in the sound stimulus.
* Mais comme il y a la période réfractaire, ne peuvent pas décharger h24 constamment, mais comme il y a plusieurs neurones = pas grave car dans l’ensemble, il y en aura tjrs qui vont décharger et prendre le relais de ceux qui sont au repos et donc match la fréquence de décharge avec le stimulus sonore.

Question 25

Qu’est-ce que la théorie du lieu de résonance?

Answer 25

Dès 1859, le physiologiste allemand Hermann von Helmholtz propose une théorie basée sur « le lieu de résonance » dans la membrane basilaire comme fondement de la perception sonore dans l’oreille.
* Comme les différentes cordes d’un piano, Helmholtz croyait que la texture et l’épaisseur de différents endroits dans la membrane basilaire causaient cette dernière à vibrer à différents endroits en relation avec différents sons.
* Bien que fausse, la théorie du lieu de résonance de Helmholtz est la base des théories modernes de l’emplacement.

Question 26

Qu’est-ce que la théorie de l’emplacement de Békésy?

Answer 26

• La fréquence des sons serait indiquée par l’endroit où il aurait le plus haut taux de décharge électrique
• Békésy démontra cela de 2 façons:
  o L’observation directe de la membrane basilaire de cadavres
  o En construisant une réplique de la cochlée en utilisant nos connaissances des propriétés physiques de la membrane basilaire

Les 2 types d’observations de Békésys montrent que le mouvement vibratoire de la membrane est une onde en mouvement, comme le son (vibre partout mais certaines parties + que d’autres)

Découverte la + importante : l’endroit qui vibre le + dépend de la fréquence du ton.

Quand la fréquence augmente, la place sur la membrane qui vibre le + bouge de l’apex à la fin de la cochlée jusqu’à la base de la fenêtre ovale.

Question 27

Donnez une évidence de la théorie de l’emplacement de Békésy

Answer 27

La carte tonotopique

Tonotopic map of the guinea pig cochlea. Numbers indicate the location of the maximum electrical response for each frequency.

• La cochlée présente une organisation topographique sur sa longueur en fonction
  des fréquences
  o Le sommet de la cochlée répond le mieux aux basses fréquences
  o La base de la fin de la cochlée répond le mieux aux hautes fréquences

Question 28

Décrivez l’origine de la théorie de la fréquence?

Answer 28

La perception du pitch est déterminée par la décharge des neurones qui sont spécialisés pour répondre à des fréquences spécifiques. Suit l’idée de Békésy que des fréquences spécifiques cause des fréquences maximales à des endroits spécifiques le long de la membrane basilaire, ce qui crée la map tonotopique.
* Place theory : basé sur la relation entre la fréquence du son et la place activée sur la membrane basilaire
* Proposée initialement en 1886 par le chercheur britannique William Rutherford, la théorie de la fréquence est basée sur l’observation du chercheur de la récente invention de Graham Bell, le téléphone, lequel utilise un diaphragme pour capter le vibrations causées par la voix humaine.
* Selon cette théorie, tous les récepteurs de la cochlée seraient stimulés par les sons, et cela serait la fréquence de décharge des neurones qui encoderait la fréquence du son reçu.
* Mais la théorie a des problèmes :
o Le son ne fait pas « vibrer » la membrane basilaire de la même façon sur l’ensemble de sa longueur
o Les neurones ne peuvent signaler les sons ayant une fréquence supérieur à +/- 500 Hz car ils ne peuvent décharger plus vite que ça (fonctionne juste pour les harmonies basses puisqu’elles activent
des filtres séparés

Question 29

Comment Wever et Bray révise la théorie de la fréquence?

Answer 29

Ernest Wever et Charles Bray proposent en 1937 une révision de la théorie de la fréquence de Rutherford qui semble pouvoir adresser le problème de la limite de décharge des neurones.
* Essentiellement, ils proposent que les neurones fonctionnent ensemble de sorte que la somme de leurs cadences de décharge égale la fréquence du son à encoder. C’est le principe de la décharge en volet.
* Puisque les neurones peuvent décharger 500 fois par seconde, alors 2 neurones peuvent décharger 1000 fois par secondes, 4 2000 fois, etc. jusqu’à 40 neurones déchargeant 20,000 fois par seconde, la limite de la sensibilité humaine.
* Courbe d’excitation : pattern d’excitation de la membrane basilaire
o Harmonies résolues : faible harmonie qui peut être distingué individuellement. Forte perception du pitch
o Harmonies non résolues : Harmonie élevée qu’on ne peut pas distinguée individuellement. Mauvaise perception du pitch
* Pas besoin de l’emplacement de la vibration pour percevoir le pitch puisque la vibration se répend.

Question 30

Qu’est-ce que le verrouillage de phase?

Answer 30

• Les recherches actuelles semblent supporter, du moins en partie, le principe de la volée de Weber et Bray.
• En effet, il semble bien que les neurones déchargent ensemble et au même point du cycle d’une onde. C’est le verrouillage de phase (« phase locking »).
• La perception du pitch y est associée puisque les 2 vont jusqu’à maximum 5000Hz.
• Temporal coding is the major mechanism of pitch perception.
• Or, à cause de la période réfractaire des neurones, ce type d’encodage perdrait en précision au-delà de 1000Hz et cesserait de fonctionner à plus de 5000Hz.

Question 31

Est-ce la théorie de l’emplacement ou la théorie de la fréquence qui a raison?

Answer 31

• Le principe de la volée de Wever et Bray est en partie supportée…
• La théorie de l’onde en déplacement de Békézy est en partie supportée…
• Comment cela se peut-il ?
• Le principe de volée marcherait de 20Hz à 5000Hz (surtout 20-1000) … La théorie de l’onde en déplacement marcherait de 1000Hz à 20000Hz…
• Donc lorsqu’il y a plusieurs harmonies de pitch, on entend au-dessus de 5000Hz, mais quand il y en a qu’un seul, non.

Question 32

C’est où que les sons des oreilles droites et gauches se rencontrent dans un 1er temps?

Answer 32

Process dans le superior olivary nucleus est important car c’est là que les sons de l’oreille droite et gauche se rencontre et permettent de localiser les sons.

Question 33

Que se passe-t-il généralement pour observer une perte auditive?

Answer 33

Dommage aux cils externes et à la fibre nerveuse auditive, donc la membrane basilaire devient comme les cadavres de Békésy : moins sensibles et difficile d’entendre les pitch sharp. Rend difficile d’entendre séparément les sons d’une voix dans une conversation vs le bruit dans l’environnement.
* Dommage aux cils internes diminue aussi la sensibilité.

Question 34

Qu’est-ce que le Presbycusis (perte naturelle de l’audition)?

Answer 34

Causé par les dommages aux cils dû à la surexposition dans le temps à des bruits constants de l’environnement moderne, prise de drogue et vieillesse.
* Souvent combinaison de facteurs.
* Diminue la sensibilité auditive.
* Affecte davantage les hommes vs les femmes

Question 35

Qu’est-ce que la perte auditive dû au bruitT

Answer 35

• Se produit à la suite d’exposition à des bruits trop forts causant la dégénération des cils
• Dommage à l’organe de Corti
• Leisure noise (bruit de loisir) = quand diminution de l’audition dû à des sons trop fort d’une activité ex du cell dans
  écouteurs, spectacles, jouer de la musique, etc. Amène perte temporaire ou permanente.

Question 36

Qu’est-ce que la perte auditive cachée?

Answer 36

• Lorsque dans les tests, la personne entend normalement, aucun problème de détecté, mais que dans un environnement bruyant comme au restaurant, elle n’arrive pas à entendre les conversations avec les
  autres. Parfois peu être temporaire aussi, donc test ne trouve pas le problème encore.
• Souvent associé aux dommages de la fibre nerveuse auditive