Perception Auditive - 27 Nov 2023

Question 1

Définition son

Answer 1

le son correspond à une variation rapide de la pression de l’air (ou autre médium élastique) environnant.

Question 2

Définition son pur

Answer 2

L’onde sonore la plus simple est appelée un son pur, qui est caractérisé par une variation de la pression de l’air suivant une onde sinusoïdale.

Question 3

Quelles sont les trois dimensions de l’onde sonore?

Answer 3

Amplitude, fréquence, forme

Question 4

Définition amplitude

Answer 4

Force des variations de la pression de l’air produites par le son.

Question 5

Quelle est la caractéristique psychologique du son associée à l’amplitude?

Answer 5

L’intensité

Le rapport entre l’amplitude sonore la plus faible et la plus forte qui peuvent être entendues par l’oreille humaine est d’environ 1/10 millions.

Question 6

Définition fréquence

Answer 6

Vitesse des variations de la pression de l’air.

Celle-ci est mesurée en nombre de cycles par seconde (Hertz; Hz). 1Hz = 1 cycle/seconde.
Les fréquences audibles vont de 20 Hz à 20 000 Hz.

Question 7

Quelle est la caractéristique psychologique du son associée à la fréquence?

Answer 7

Hauteur (pitch)

Plus on monte la fréquence sonore, plus le son va être haut (aigu)

Question 8

Définition forme de l’onde

Answer 8

Forme des variations de la pression de l’air à travers le temps.

Question 9

Quelle est la caractéristique psychologique associée à la forme de l’onde?

Answer 9

Timbre (spectre de Fourier ou structure harmonique)

La perception du timbre est essentielle pour l’identification des sources sonores (e.g. guitare vs. trompette, reconnaissance de la voix, etc.)

la forme d’une onde sonore complexe peut être caractérisée à travers son spectre de Fourier, également appelé structure harmonique.

Question 10

V ou F: la plupart des sons dans notre environnement sont des sons purs

Answer 10

FAUX

La plupart des sons dans notre environnement sont des sons complexes (e.g. saxophone), i.e. dont l’onde a une forme différente d’un son pur.

Question 11

Définition sons complexes

Answer 11

L’onde a une forme différente d’un son pur.

Ces sons correspondent à des variations de la pression de l’air suivant une onde dont la forme peut être décomposée en deux ou plusieurs ondes sinusoïdales de fréquence et d’intensité variables.

Question 12

Définition analyse de Fourier

Answer 12

Cette décomposition d’une onde sonore complexe en ondes sinusoïdales (plus simples) correspond à une analyse de Fourier. Les résultats de l’analyse de Fourier appliquée sur un son complexe consistent en une fréquence fondamentale et ses harmoniques.

Question 13

Quelle est la recette pour une onde carrée?

Answer 13

1. Fréquence fondamentale
2. Ajout d’harmoniques impairs (3, 5, 7). Aura collection d’ondes sinusoidales qu’on va combiner
   La 3e harmonique aura 1/3 de la fréquence fondamentale, la 5e 1/5, etc.
3. Si l’on en ajoute suffisamment, il y aura un plateau carrée, c’est-à-dire une onde carrée.

Question 14

Définition fréquence fondamentale

Answer 14

La fréquence fondamentale est l’onde sinusoïdale de plus basse fréquence qui est produite par l’analyse de Fourier. C’est la fréquence fondamentale qui détermine la hauteur perçue d’un son complexe.

Question 15

Définition harmoniques

Answer 15

Les harmoniques sont des ondes sinusoïdales dont la fréquence est un multiple de la fréquence fondamentale. Par exemple, pour un son complexe dont la fréquence fondamentale est de 440 Hz, la deuxième harmonique (fréquence fondamentale x 2) a une fréquence de 880 Hz.

Question 16

Définition Loi acoustique de Ohm

Answer 16

L’oreille analyse les sons en les décomposant en composantes sinusoïdales, comme l’analyse de Fourier.

Question 17

Quelles sont les trois parties de l’anatomie de l’oreille?

Answer 17

l’oreille externe, moyenne et interne.

Question 18

De quoi se compose l’oreille externe?

Answer 18

L’oreille externe est composée du pavillon, du canal auditif (longueur moyenne d’environ 25 mm) et de la membrane tympanique, ou tympan.

Question 19

Définition tympan

Answer 19

Le tympan est la première structure de l’oreille qui réagit au son par des vibrations qui sont causées par les variations de pression de l’air ambiant.

Question 20

Définition fréquence de résonance (résonance)

Answer 20

Une propriété importante de l’oreille externe est la résonance.
Une partie de l’énergie sonore est réfléchie par le tympan. L’énergie sonore dont la fréquence est proche de la fréquence de résonance du canal auditif est amplifiée par cette résonance et est donc plus facile à détecter.
La fréquence de résonance (celle qui est le plus amplifiée par la résonance) est d’environ 3400 Hz. Sa valeur exacte est déterminée par la longueur du canal auditif.
Les fréquences qui sont amplifiées par la résonance sont entre 2000 et 6000 Hz.

Question 21

Où sont transmises les vibrations du tympan?

Answer 21

Les vibrations du typan sont transmises aux osselets de l’oreille moyenne.
Ces osselets sont: le marteau, l’enclume, et l’étrier.
Les mouvements de l’étrier sont transmis à la fenêtre ovale, qui donne sur l’oreille interne.

Question 22

Définition fonction amplification (oreille moyenne)

Answer 22

Une des fonctions de l’oreille moyenne consiste à amplifier le signal mécanique produit par les vibrations du tympan. Cette amplification (de l’ordre d’environ 22/1) est importante pour maintenir une intensité suffisante de stimulation pour la transmission des vibrations sonores au milieu liquide (plus dense que l’air) de l’oreille interne.

Question 23

Quels sont les deux principes résultant de l’effet amplificateur produit au niveau de l’oreille moyenne?

Answer 23

Surfaces et lévier

Question 24

Définition surfaces (principe effet amplificateur au niveau de l’oreille moyenne)

Answer 24

Les vibrations du tympan, dont la surface est relativement grande, sont concentrées par les osselets sur une surface beaucoup plus petite, la fenêtre ovale. L’intensité du signal mécanique produit par le son est amplifiée environ 18 fois par cette différence de surface.

Question 25

Définition lévier (principe effet amplificateur au niveau de l’oreille moyenne)

Answer 25

La façon dont les osselets sont attachés l’un à l’autre cause une amplification d’environ 1,3 entre le tympan et la fenêtre ovale.

Question 26

Définition réflexe acoustique

Answer 26

L’oreille moyenne comprend également des muscles attachés au marteau et à l’étrier. Ces muscles peuvent se contracter afin de réduire les vibrations des osselets produits par des sons de très forte amplitude

Question 27

Quelle est la structure principale de l’oreille interne?

Answer 27

La structure principale de l’oreille interne est la cochlée, qui a la forme d’un tube (longueur d’environ 35 mm) enroulé sur lui- même (2 3/4 de tours). Son diamètre est d’environ 4 mm.

La cochlée est divisée sur sa longueur par la partition cochléaire. On retrouve de part et d’autre de la partition cochléaire la rampe vestibulaire (“scala vestibuli”) et la rampe tympanique (“scala tympani”), reliées entre elles par l’hélicotréma.

Question 28

Quelles sont les différentes parties de la cochlée?

Answer 28

Partition cochléaire, rampe vestibulaire, rampe tympanique, hélicotréma

Question 29

V ou F: L’oreille interne est le lieu de transduction

Answer 29

VRAI
L’oreille interne est le lieu où le signal sonore est transformé en influx nerveux (transduction).

Question 30

Définition canal cochléaire (différentes parties)

Answer 30

La partition cochléaire elle-même comprend un autre compartiment, le canal cochléaire (“scala media”).

Le canal cochléaire est délimité d’un côté par la membrane de Reissner et de l’autre par la membrane basilaire.

Les structures internes au canal cochléaire, qui sont responsables de la transduction (transformation de l’énergie sonore en influx nerveux), sont l’organe de Corti et la membrane tectoriale

Question 31

Définition processus de transduction

Answer 31

-Les mouvements de l’étrier (oreille moyenne) sont transmis à la cochlée à travers la fenêtre ovale.
-Ces mouvements causent des changements de pression du liquide à l’intérieur de la cochlée.
-Cette vibration est transmise à la partition cochléaire qui se met en mouvement de haut-en-bas.
-Ceci produit un mouvement de haut-en-bas de l’organe de Corti et un mouvement latéral de la membrane tectoriale.
-Les cils des cellules ciliées plient étant donné leur mouvement relativement à la membrane tectoriale, ce qui donne lieu au processus de transduction.

Question 32

Quel est le rôle des cellules ciliées?

Answer 32

Les cellules ciliées internes sont à la source de 90% du signal transmis au nerf auditif. Les cellules ciliées externes reçoivent des influx nerveux en provenance du cerveau et peuvent s’allonger pour amplifier la
vibration de la membrane basilaire, augmentant ainsi la sensibilité auditive.

Question 33

Quel est le mouvement de la membrane basilaire et de la membrane tectoriale dans le processus de transduction (vibration provoque mouvement cils)?

Answer 33

Basilaire: haut-en-bas
Tectoriale: gauche à droite

Question 34

Définition transduction auditive

Answer 34

-Les cils des cellules ciliées sont attachées entre elles. Le mouvement d’un cil entraîne le mouvement des autres attachés dessus.
-La tension sur ces attaches entraîne l’ouverture de canaux perméables au potassium (K+), qui pénètre rapidement dans la cellule et crée une dépolarisation (i.e. influx nerveux).
-Celle-ci cause l’entrée rapide d’ions calcium (Ca+) et le relâchement de neurotransmetteurs qui vont stimuler les neurones du nerf auditif.
-Chaque cellule ciliée interne fait synapse avec 10-30 neurones du nerf auditif.
Le mode de transduction dans le système auditif est donc d’ordre mécanoélectrique.

Question 35

De quel ordre est le mode de transduction dans le système auditif?

Answer 35

Mécanoélectrique

Mécanique: mouvement tympan
Électrique: ions

Question 36

V ou F: La transduction auditive est extrêmement lente

Answer 36

FAUX

La transduction auditive est extrêmement rapide, permettant une résolution temporelle de l’ordre du 10 millionième de seconde, qui est requise pour la localisation de sources sonores. De plus, cette transduction se produit avec une déflection des cellules ciliées de l’ordre du nanomètre, qui correspond sensiblement à la taille d’un seul atome.

Question 37

Définition code spatial

Answer 37

Code spatial: La fréquence sonore est signalée par des neurones situés à des localisations différentes dans une structure auditive.

Question 38

Définition code spatial (selon Békésy, onde propagée définition)

Answer 38

Selon l’idée du code spatial, les cellules ciliées situées à des endroits différents le long de la cochlée signalent des fréquences sonores différentes.

Békésy a démontré que les vibrations transmises à la cochlée causent un mouvement de la membrane basilaire en forme d’onde. Cette onde propagée (“traveling wave”) se déplace de la base (extrémité du côté de la fenêtre ovale) de la membrane à l’apex.

Question 39

Définition enveloppe de l’onde (code spatial)

Answer 39

L’onde est caractérisée par son enveloppe, qui correspond à l’amplitude maximale du mouvement de la membrane basilaire à travers sa longueur. L’amplitude du mouvement de la membrane basilaire affecte l’intensité de la stimulation des cellules ciliées.

Plus la fréquence est élevée, plus le point d’amplitude maximale de la membrane basilaire (P) va être vers la base.
Plus cette fréquence baisse, plus P maximal de l’enveloppe va être proche de l’apex.

Question 40

Quelles sont les deux propriétés qui modulent l’enveloppe de l’onde propagée en fonction de la fréquence du son? (Code spatial)

Answer 40

1- La membrane basilaire est de 3-4 fois plus étroite à sa base qu’à l’apex.
2- La membrane basilaire est environ 100 fois plus rigide (parce que plus épaisse) à sa base qu’à l’apex.

Question 41

V ou F: Plus l’amplitude de l’enveloppe est grande, plus les cellules ciliées seront stimulées fortement par le son. (Code spatial)

Answer 41

VRAI

Ces propriétés* font en sorte que le point de la membrane basilaire où l’enveloppe atteint son amplitude maximale varie en fonction de la fréquence.
Plus l’amplitude de l’enveloppe est grande, plus les cellules ciliées seront stimulées fortement par le son.

**1- La membrane basilaire est de 3-4 fois plus étroite à sa base qu’à l’apex. 2- La membrane basilaire est environ 100 fois plus rigide (parce que plus épaisse) à sa base qu’à l’apex.

Question 42

Définition carte tonotopique

Answer 42

Représentation ordonnée de la fréquence sonore à travers la longueur de la cochlée

Les cellules ciliées de la cochlée forment une carte tonotopique. Les hautes fréquences sont représentées près de la base de la cochlée et plus on avance vers l’apex, plus la fréquence représentée diminue.

Question 43

Définition seuil de réponse d’un neurone (code spatial)

Answer 43

La sélectivité des neurones du nerf auditif à la fréquence sonore est très marquée. Le seuil de réponse d’un neurone correspond à l’amplitude minimale produisant une fréquence d’influx nerveux plus élevée que l’activité spontanée.

Question 44

Définition fréquence caractéristique (de la cellule)

Answer 44

La sélectivité des neurones du nerf auditif à la fréquence sonore est très marquée. Le seuil de réponse d’un neurone correspond à l’amplitude minimale produisant une fréquence d’influx nerveux plus élevée que l’activité spontanée. La fréquence pour laquelle une cellule ciliée a le seuil le plus bas est appelée la fréquence caractéristique de la cellule.

Fréquence à laquelle seuil est le plus bas

Question 45

Définition code temporel

Answer 45

Code temporel: La fréquence sonore est signalée par la fréquence des influx nerveux produits par le stimulus.

La fréquence sonore est signalée par la fréquence des influx nerveux qu’il
produit. Ce code ne peut évidemment être représenté par une seule fibre
nerveuse étant donné la limite maximale de fréquence d’influx nerveux, qui est d’environ 500 impulsions/seconde. Une solution à cette contrainte est le principe de la volée. Selon ce principe, le code temporel est réalisé par plusieurs fibres nerveuses, chacune produisant un influx nerveux synchronisé avec la fréquence du
stimulus.
Il semble toutefois que le principe de la volée ne puisse signaler la fréquence d’un son que pour les fréquences relativement basses (se dégrade à partir de 1000 Hz; max. 4000-5000 Hz) dans le nerf auditif.

Question 46

Définition principe de la volée (code temporel)

Answer 46

Selon ce principe, le code temporel est réalisé par plusieurs fibres nerveuses,
chacune produisant un influx nerveux
synchronisé avec la fréquence du
stimulus.
Il semble toutefois que le principe de la volée ne puisse signaler la fréquence d’un son que pour les fréquences relativement basses (se dégrade à partir de 1000 Hz; max. 4000-5000 Hz) dans le nerf auditif.

Au-delà de 5000 Hz = ça fonctionne plus
Code temporel produit se dégrade jusqu’à disparaitre

Question 47

Établissez les étapes de la voie auditive (différentes étapes afin de transmettre un signal nerveux)

Answer 47

-Les fibres du nerf auditif (nerf cranien VIII; environ 14 000 fibres) effectuent une première synapse au niveau du noyau cochléaire.
-Le signal nerveux est ensuite transmis au noyau olivaire supérieur, au tubercule quadrijumeau inférieur (aussi appelé collicule inférieur), au corps genouillé médian (CGM) du thalamus, et enfin au cortex auditif primaire (aire A1).
-En retour, A1 envoie une grande abondance de connexions descendantes vers le CGM.
-Chaque noyau cochléaire envoie des projections vers les noyaux olivaires supérieurs droit et gauche.
-De plus, des connexions existent entre les collicules inférieurs gauche et droit.
-Au total, ceci implique que chaque hémisphère cérébral reçoit un signal en provenance des deux oreilles, bien que l’oreille controlatérale soit privilégiée.

Question 48

L’aire V1 est-elle organisée en colonnes de fréquences ou en organisation tonotopique?

Answer 48

Colonnes de fréquences

L’organisation tonotopique constatée au niveau de la cochlée est maintenue dans toutes les stations de relais des voies auditives, jusqu’à l’aire A1. Cette dernière présente une organisation en colonnes de fréquence et les colonnes proches les unes des autres dans le cortex ont des fréquences caractéristiques voisines.

Question 49

Dans le cortex auditif, le principe de la volée s’applique-t-il aux fréquences sonores supérieures à 500 Hz?

Answer 49

NON

Dans le cortex auditif, le principe de la volée ne semble s’appliquer que pour des fréquences sonores inférieures à 500 Hz. La synchronisation avec les vibrations sonores n’est pas maintenue au niveau cortical pour des fréquences plus élevées.

Question 50

Quelle est l’organisation fonctionnelle hierarchique partant de A1 au niveau du cortex auditif?

Answer 50

Au niveau du cortex auditif, on constate une organisation fonctionnelle hiérarchique partant de A1, qui envoie des projections vers la
« ceinture » (« belt »), qui elle-même projette vers la « péri-ceinture » (« parabelt »).
De manière congruente avec cette hiérarchie, A1 peut être activée par des stimulations simples (e.g. sons purs) alors que la ceinture et la péri-ceinture demandent des stimuli plus complexes.

Question 51

Définition courbe d’audibilité:

Answer 51

Courbe d’audibilité: Illustre le seuil auditif absolu à travers les fréquences audibles. Le seuil auditif absolu varie en fonction de la fréquence.
Le seuil le plus bas est obtenu pour les fréquences de 2000-6000 Hz, qui sont celles amplifiées par la résonance du canal auditif.

Question 52

Par quoi la perception de l’intensité sonore est-elle principalement déterminée?

Answer 52

L’amplitude des sons

La perception de l’intensité sonore est principalement déterminée par l’amplitude des sons. Toutefois, la sensibilité de notre système auditif n’est pas la même pour toutes les fréquences, ce qui fait que l’intensité perçue est également affectée par la fréquence des tonalités.

Question 53

Définition aire de réponse auditive

Answer 53

Aire de réponse auditive: Inclut l’ensemble des sons audibles, qui sont situés entre la courbe d’audibilité et le seuil de sensation, au-delà duquel les sons deviennent douloureux et peuvent endommager le système auditif même à une durée très brève.

Question 54

Définition courbe d’iso-sonie

Answer 54

Courbe d’iso-sonie (“equal loudness curve”): Courbe reflétant, pour l’ensemble des fréquences audibles, l’amplitude requise pour produire un son d’intensité subjective constante.

L’amplitude physique d’un son qui est requise pour produire une intensité subjective donnée varie en fonction de la fréquence. Plus la courbe d’iso-sonie correspond à une intensité élevée, plus cette courbe s’aplatit. Ceci veut dire que la sensibilité de notre système auditif s’égalise à travers l’ensemble des fréquences audibles avec une augmentation de l’amplitude sonore.

La perception de l’intensité dépend non seulement de l’amplitude et de la fréquence mais également, dans une certaine mesure, de la durée (période d’intégration temporelle de 100-200 ms).

Question 55

Quel est le seuil différentiel pour la perception de l’intensité?

Answer 55

Le seuil différentiel pour la perception de l’intensité est d’environ 1 dB (peut être plus ou moins selon la fréquence et la méthode).

Question 56

Comment est mesurée la relation entre l’intensité perçue et l’amplitude sonore?

Answer 56

La relation entre intensité perçue et amplitude sonore est mesurée avec la méthode d’estimation de magnitude. Celle-ci révèle un phénomène d’expansion de la réponse (à noter que l’échelle
verticale sur le graphique est
logarithmique).

L’intensité perçue est mesurée en sones. Une valeur de 1 sone correspond à l’intensité subjective produite par une tonalité d’une fréquence de 1000 Hz et dont l’amplitude est de 40 dB (son de référence).