\setcounter{chapter}{13}
\chapter{Entendre la musique}

\section{Introduction}

L'oreille est l'organe qui nous permet d'avoir des informations 
sonores sur l'environnement qui nous entoure. Comme tout organe, 
celle-ci peut subir des dommages et présenter des dysfonctionnements. 
De plus, pour un même morceau de musique, nous ne ressentons pas tous 
les mêmes sensations et n'avons pas forcément la même perception du 
morceau entendu.

\begin{problematique}
 Comment entend-on et comment se crée la perception sonore ?
\end{problematique}

\section{Du son au message nerveux électrique}

\subsection{Organisation anatomique de l'organe auditif}

Les ondes sonores se propagent dans les trois parties de l’oreille 
humaine (externe 
puis moyenne puis interne) avant d’être transformées en messages nerveux 
électriques que le cerveau peut interpréter. 

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 \textit{Voir schéma page suivante.}
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%% FIGURE 14.1
\begin{figure}
 \begin{center}
 \includegraphics{312_14-01}
 \end{center}
\figcaption{Organisation de l’oreille humaine}
\end{figure}

\Par

Le \textit{pavillon}, grâce à sa forme, canalise les sons vers le conduit 
auditif externe. Ces deux éléments forment l’oreille externe. Au fond du conduit 
auditif externe, le \textit{tympan} est une fine membrane en forme de cône 
aplati. Cette membrane se met à vibrer à la même fréquence que les ondes 
sonores. Les sons graves le font vibrer à basse fréquence et les sons aigus le 
font vibrer à haute fréquence. 

\Par

Ces vibrations sont transmises en amplitude et en fréquence à une chaîne de 
trois osselets mobiles (marteau, enclume, étrier) qui se percutent 
successivement. Ces osselets font partie de l’oreille moyenne. Ils permettent de 
transmettre et d’amplifier les ondes sonores. L’étrier (dernier des osselets), 
qui agit comme un piston, fait ensuite vibrer la fenêtre ovale de la cochlée 
(\textit{oreille interne}). La pression exercée sur la fenêtre ovale par 
l’étrier est 20 fois plus forte que sur le tympan, ce qui limite la perte 
auditive lors du passage de l’onde sonore de l’air à un milieu liquide. 


%% FIGURE 14.2
\begin{figure}
 \begin{center}
\includegraphics{312_14-02}
 \end{center}
\figcaption{Organisation de l’oreille moyenne et interne}
\end{figure}


\Par

\begin{aretenir}
 L’oreille externe canalise et amplifie les sons du milieu extérieur vers le 
tympan. Cette membrane vibrante transmet les vibrations de l’air jusqu’à la 
cochlée de l’oreille interne grâce aux osselets.
\end{aretenir}

\subsection{La production d’un message nerveux auditif}

La \textit{cochlée} (du grec « \textit{cochlea} » signifiant limaçon/escargot) 
est un organe spiralé constitué de trois petits canaux remplis de liquide. Dans 
la cochlée, se trouve l’\textit{organe de Corti}, constitué de rangées de 
cellules ciliées, dont la parte supérieure porte une centaine de cils 
vibratiles 
en contact avec le milieu liquide et dont la partie inférieure est en lien avec 
les fibres nerveuses qui constituent le nerf cochléaire. L’organe de 
Corti 
repose sur la membrane basilaire qui est flexible. Les vibrations issues des 
osselets mettent en mouvement le liquide cochléaire, ce qui fait bouger la 
membrane basilaire et donc les cils vibratiles des cellules ciliées, activant 
les fibres nerveuses. Le message nerveux est constitué de signaux électriques, 
appelés \textit{potentiels d’action}, correspondant à de brèves modifications de 
l’état électrique de la fibre nerveuse. Si l’intensité sonore est plus 
importante, le nombre de potentiels d’actions (fréquence) sera plus important. 

\Par

Du fait de son organisation, les différents points de la membrane basilaire ne 
vibrent pas par les mêmes fréquences sonores. 

\Par

En fait, si la fréquence de la vibration produite par l’étrier et celle des 
cellules ciliées coïncide, il y a \textit{résonance} entre les deux et une très 
forte amplification de la vibration se produit. 

\Par

La membrane basilaire étant de largeur et de souplesse différente de l’étrier 
vers l’apex, il s’en suit qu’une zone spécifique de cette membrane entre en 
résonance à une fréquence donnée. Comme on le voit sur la figure 
\ref{fig:14-3}, la déformation est maximale à des endroits différents selon la 
fréquence des ondes reçues. Ainsi, les sons aigus à partir de 20 000 Hz font 
plus vibrer la base de la membrane basilaire, alors que les sons graves jusqu’à 
20 Hz la font plus vibrer au niveau de l’apex. Notre oreille est ainsi sensible 
à des fréquences comprises entre 20 Hz et 20 000 Hz.

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 \textit{Voir schéma page suivante.}
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%% FIGURE 14.3
\begin{figure}
 \begin{center}
\includegraphics{314_14-03}
 \end{center}
\figcaption{Cochlée et vibrations sonores}
\label{fig:14-3}
\end{figure}

\Par

\begin{aretenir}
Les vibrations transmises à la cochlée stimulent l’organe de Corti de la 
membrane basilaire du canal cochléaire dans l’oreille interne à des endroits 
différents selon la fréquence sonore. Les sons audibles pour les humains ont des 
fréquences comprises entre 20 et 20 000 Hz, du fait de l’organisation de la 
cochlée.
\end{aretenir}

\nathanLive{Retrouvez le système auditif humain expliqué en vidéo avec}
\label{video:ch14auditif}

\section{L’oreille, un organe sensible}

\subsection{Notion de champ auditif}

Pour être audible, il ne suffit pas que l’onde ait une fréquence comprise entre 
20~Hz et 20 000 Hz. Cela dépend aussi de son intensité. Les cellules 
ciliées 
sont sensibles à des intensités comprises en moyenne entre 20 et 120 dB, la voix 
humaine étant comprise entre 20 et 60 dB. 

\Par

On peut tracer le champ auditif sur un graphique indiquant l’intensité sonore 
(en dB) en fonction de la fréquence sonore (en Hz). 

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 \textit{Voir graphique page suivante.}
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%% FIGURE 14.4
\begin{figure}
 \begin{center}
  \includegraphics{315_14-04}
 \end{center}
\figcaption{Champ auditif humain}
\end{figure}

\Par

\textit{Voir exercices \ref{exo:ch14exo3} page 
\pageref{exo:ch14exo3}, \ref{exo:ch14exo6} page 
\pageref{exo:ch14exo6}, \ref{exo:ch14exo7} page 
\pageref{exo:ch14exo7}, \ref{exo:ch14exo8} page 
\pageref{exo:ch14exo8} et \ref{exo:ch14exo9} page 
\pageref{exo:ch14exo9}.}

\subsection{Troubles auditifs}

L’oreille est un organe sensible. De 85 dB à 105 dB, le son est nocif. Au-delà 
de 110 dB, un son devient intolérable et peut dégrader rapidement l’audition. Si 
le son est supérieur à 120 dB, il y a des risques de dysfonctionnements ou de 
pertes auditives irréversibles. Il suffit parfois de quelques secondes au-delà 
de 120 dB comme on le voit dans la figure ci-dessous.


\Par

%% FIGURE 14.5
\begin{figure}
 \begin{center}
  \includegraphics{315_14-05}
 \end{center}
\figcaption{Des risques associés à des activités du quotidien}
\end{figure}

\Par

Les troubles auditifs dont on peut souffrir au cours de sa vie (hors 
surdité de naissance) sont divers : acouphènes, hyperacousie, presbyacousie, 
surdité totale ou partielle etc. 

\subsection{Les cellules ciliées, un capital précieux}

Nous disposons d’un stock d’environ 16 000 cellules ciliées. Mais ces cellules 
et leurs cils vibratiles sont fragiles et facilement endommagés par des sons 
trop intenses. Une durée d’exposition trop longue à de tels sons peut 
perturber le fonctionnement de l’oreille et provoquer des acouphènes voire mener 
à la surdité. Si l’intensité sonore est très élevée, l’amplitude de vibration 
des cellules ciliées est telle que les cils peuvent se casser. Si le traumatisme 
sonore dure trop longtemps, cela peut même aboutir à la destruction des cellules 
ciliées. Or les cils et cellules ne peuvent se renouveler une fois détruits. Il 
s’agit donc d’un capital précieux qu’il faut préserver grâce à une bonne hygiène 
de vie au quotidien et le respect des conditions de sécurité dans le monde du 
travail. 

\begin{aretenir}
 L’oreille humaine est sensible à des sons d'intensité inférieure à 120 dB et de 
fréquence comprise entre 20 Hz et 20 kHz. La gamme de sons perceptibles 
correspond au champ auditif qui 
est défini par les intensités maximale et minimale pour chaque fréquence sonore 
audible. Au-delà de 80 dB, notre oreille encourt un risque de dysfonctionnement 
et au-delà de 120 dB en quelques secondes, les dégâts sont potentiellement 
irréversibles. Les cellules ciliées et les cils vibratiles sont des structures 
fragiles et facilement endommagées par des sons trop intenses. Les dégâts 
peuvent être irréversibles et causer des troubles auditifs dont la surdité 
partielle ou totale.
\end{aretenir}

 \textit{Voir exercice \ref{exo:ch14exo5} page \ref{exo:ch14exo5}.}

\section{Entendre, une construction cérébrale}

L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est une technique d’imagerie médicale 
permettant d’obtenir des images anatomiques (IRMa) en noir et blanc, et en 3D, 
selon trois plans de coupe. L’I.R.M. fonctionnelle (IRMf) permet de mesurer 
\textit{in vivo} l’activité cérébrale. Grâce à cette technique, les 
scientifiques ont pu 
mieux comprendre le fonctionnement des aires cérébrales impliquées 
dans l’audition.

\Par

Le message nerveux auditif élaboré au niveau de la cochlée est véhiculé par des 
fibres nerveuses jusqu’à certaines régions du cerveau : le cortex auditif. Le 
cortex auditif primaire localisé dans le lobe temporal du cerveau est la 
première région à recevoir un message nerveux auditif. Il est responsable des 
sensations de hauteur, d’intensité, de localisation et de rythme du son. Il 
distingue les fréquences, l’intensité ou encore la durée. La fonction qui 
identifie la hauteur et la fréquence de chaque note de musique semble plus 
prédominante du côté droit du cerveau. Le cortex auditif primaire fait un 
traitement élémentaire qui correspond à la sensation sonore.

\Par

D’autres structures cérébrales supplémentaires interviennent. La mélodie est 
perçue dans le cortex auditif secondaire ou d’association auditive. Il permet un 
traitement auditif de plus haut niveau en distinguant parole, musique ou encore 
bruit. Il détecte aussi les fausses notes. Le rythme est quant à lui perçu par 
le cortex auditif secondaire du côté droit du cerveau. Cette activité est donc 
bien plus complexe qu’une simple perception. Par ailleurs, d’autres zones 
cérébrales intervenant dans la mémoire ou encore les émotions, peuvent interagir 
avec le traitement de l’information sonore. Ainsi naît une perception sonore 
consciente.

\Par

%% FIGURE 14.6
\begin{figure}
    \begin{center}
     \includegraphics{317_14-06}
    \end{center}
\figcaption{Localisation des cortex auditifs primaires et secondaires }
\end{figure}

\begin{aretenir}
 Le cortex auditif reçoit et traite les informations auditives provenant de 
l’oreille interne. Certaines aires cérébrales permettent, après apprentissage, 
l’interprétation de l’univers sonore (parole, voix, musique etc.) en établissant 
des connexions avec d’autres aires pouvant intervenir dans la mémoire ou les 
émotions. 
\end{aretenir}

