biophysique de l`audition - Biophysique et Médecine Nucléaire

BASES BIOPHYSIQUES DE
L’AUDITION ET DES EXPLORATIONS
FONCTIONNELLES AUDITIVES
Cours de DFGSM3
UE Système neuro-sensoriel
Faculté de médecine de Montpellier-Nîmes
Denis Mariano-Goulart
Les parties sur fond rose constituent des compléments non exigibles à l’examen
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
PLAN DU COURS
ACOUSTIQUE
Nature du son ?
Propagation ?
Intensité ?
Aigu/grave/timbre ?
Interaction ?
Traitement du signal
Traitement du signal
Transduction du son

PA électrique ?
BIOPHYSIQUE DE L’AUDITION
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
OBJECTIFS PEDAGOGIQUES
•
•
•
•
Définir et modéliser un son,
Quantifier un son (intensité, hauteur),
Modéliser sa propagation et ses interactions,
Expliquer comment une oreille saine capte,
amplifie, analyse et transforme un son.
Prérequis : cours de PACES sur les ondes.
Suite du cursus : neurophysiologie de l’audition,
exploration fonctionnelle de l’audition, ORL et
neurologie.
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
DEFINITION
Haut-Parleur
d  nm (air)
x,0
atomes ou molécules
d’un milieu matériel
Source d’énergie :
membrane de
haut-parleur qui
vibre autour d’une
Position d’équilibre
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
DEFINITION
Haut-Parleur
d
x,0
x,t
après t secondes
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
DEFINITION
Haut-Parleur
d
x,0
mise en vibration
avec un retard de d/c
c = d/t
x,t=d/c
x,2t
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
DEFINITION
Haut-Parleur
d
x,0
c = d/t
x,t
x,2t
x,3t
x,4t
Onde
progressive
scalaire de
vibration
d’atomes
ou de
molécules
célérité c
dans un
milieu
matériel
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
MODELISATION (Rappels de PACES)
• Position d’une particule g(t,x) :
 
x 
g (t , x)  x  A sin . t    x  E (t , x)
  c 
• Période (temporelle) : g(t,x) = g(t+T,x)
T
2


1
f
• Longueur d’onde : g(t,x) = g(t,x+l)
l  c.T 
c
f

2c

SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
ONDE DE PRESSION
g
Pression en x = cste = P
Hypothèse c >> x,
 retard = x/c  0

vibrations en phase
écarts conservés
densité constante
pression constante.
atmosphérique
x
HP
t
  x 
c  x  g (t , x)  x  A sin . t    x  A sin.t 
  c 
Or dans l’air,
c  343 m/s

cx
l’hypothèse de
départ est fausse
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
ONDE DE PRESSION
surpression
locale
g
P
dépression
locale
x
HP
  x 
c  x  g (t , x)  x  A sin . t  
  c 
déphasage des ondes
de vibration au
voisinage d’un lieu x

onde de surpression
acoustique P qui s’ajoute
à la pression ambiante.
Ordres de grandeur
dans l’air : Pa = 105 Pa
t
P = 20 mPa – 20 Pa
P << Pa
dans l’eau : P < kPa
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
ONDE DE PRESSION :
105 Pa
105 Pa
105 Pa
pharynx
Différence de pression de part et d’autre
du tympan  hypoacousie & douleur
Conséquence
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
Pour les curieux… donc pour tous j’espère !
ONDE DE PRESSION :
t0=0
v
x
dx
E(t,x)
E(t,x+dx)
t
dx+E(t,x+dx)-E(t,x)
= dx + E
P
v
1 E
 x

Modélisation
Compressibilité
 
1 DV
P V0
en Pa-1, exprimant
la diminution relative
de distance (ou de volume)
par Pascal de surpression
apporté
1  
x  A.
x 


A
.
sin

.(
t

)

.
cos

.(
t

)





 x 
c   .c
c 


 
x 
x 


A
.
sin

.(
t

)

A
.

.
cos

.(
t

)  vitesse de vibration




t 
c 
c 


V0
DV
 P
1
.v  Z .v
 .c
L’impédance acoustique Z du milieu (kg.m-2s-1)
caractérise sa capacité à transmettre un son
P
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
Pour les curieux…
ONDE DE PRESSION :
Modélisation
On applique la relation fondamentale de la dynamique à une tranche de milieu
de propagation de masse volumique , de surface dS et d’épaisseur dx.
m.
dS

F1

F2
dv
dt
P
x
.dx.dS
x 
P Z . A. 2
x 


P  Z .v  Z . A.. cos .(t  )  

sin  .(t  ) 
c 
x
c
c 


ZA 2
x 

sin  .(t  ) .dx.dS
dt
c
c 

x 
v
x 


mais v  A.. cos .(t  )  
  A. 2 . sin  .(t  ) , donc
c 
t
c 


 m.
dx
 F 1 F2  [ P ( x )  P ( x  dx)].dS  
dv

m   .dS .dx 
Z
c
dx.dS  Z   .c
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
ONDE DE PRESSION :
Modélisation
En définissant le coefficient de
compressibilité  par la réduction en
% d’un volume de gaz soumis à une
surpression P, on a montré que :
P
1
 .c
dS
F1  P( x).dS
dx
DEF
.v  Z .v
F2  P( x  dx).dS
V0
DV
P
 
1 DV
P V0
En appliquant la relation fondamentale
de la dynamique à une tranche de
milieu de propagation de masse
volumique , de surface dS et
d’épaisseur dx, on a montré que :
Z   .c
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
CELERITE & IMPEDANCE
• dans un gaz :
• Gaz réel :
Z   .c 
1
 .c
 c
1
 .
• Gaz parfait : c  20 ( 273   CELSIUS ) Loi de Laplace
1749-1827
• dans un liquide : c  constante
1
E
c


• dans un solide: 1


E
Air à 20°C
Eau de mer à 37°C
Os humain
 (kg.m-3)
1,3
1030
 2000
.
L
c (m.s-1)
343
1524
 4000
cair << ceau << cos
F
ΔL
 E.
S
L
S
DL
Z (kg.m-2.s-1)
446
1,6 . 106
 8 . 106
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
POINT D’ETAPE 1: acoustique
• SON = onde progressive de vibration
•
•
•
•
ou de pression car déphasage
des mouvement vibratoires
Onde de pression : P=Z.v
Z = .c = 1/(.c )
Zeau >> Zair
ceau  1500 m/s >> cair  340 m/s
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
PUISSANCE SURFACIQUE
dL  F .dx  P.S .dx
F  P.S.
1 dL
DEF
W 
S
S dt
 P.
dx
dt
 P.v 
P2
Z
car P  Z .v
dx
2
1
dL
(
t
)
P
(t )
2
W
(
t
)


Puissance surfacique W en Watt/m :
S dt
Z
DEF
Pour un son pur :
P2
W 
en notant <> la moyenne sur T
Z
 Cste.Z . A2 . f 2
x
cos
[

.(
t

)].dt

x
Z . A . .
c
P  Z . A . . cos [.(t  )]  Z . A .

 2. .Z . A . f
c
T
2
T
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2 0
P  20.10-6 – 20 Pa  W  10-12 – 1 W/m2 dans l’air
2
2
2
2
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
SENSATION D’INTENSITE
L’intensité ressentie par un sujet
sain (i.e. sensation ou perception)
n’est pas proportionnelle au stimulus
physique W.
Ce fait est général pour les 5 sens :
On observe (expérimentalement) que la
plus petite variation perceptible DS d’un
stimulus S est telle que :
Stimulus
physique
(ex: W)
DS
 k constante
S
DS  k .S
Sensation
ou
Perception
(consciente) Loi de E.Weber (1795-1878)
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
LOI de WEBER-FECHNER
Loi de Weber et hypothèse de Fechner :
DS  k.S  DP  k '
donc :
DS  k.S  DP  k ' 
k ' DS
 K.
k S
 P1  P0  K .(log S1  log S 0 )
P  K . log S
Perception
(ex: intensité sonore)
DS
S
G. Fechner
1801-1887
 K .D(log S )
Loi de Weber-Fechner
Stimulus physique
(ex: puissance surfacique)
La réponse des organes des sens est logarithmique
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
INTENSITE SONORE
W
I  K . logW  I (dB)  10. log ( ) où W  10
W
10
12
0
W /m
2
0
W0=seuil d’audition à 1 kHz. W=W0  I = 0 dB.
W/W0=1-1012  I = 0 dB à 120 dB
I2-I1= 10 dB = 10.log10(W2/W1)  W2=10.W1
Le même incrément de 10 dB décuple W.
Perception I
Risque de
traumatisme de
l’oreille et
d’hypoacousie
10 dB
10 dB
1
10
20
200
Stimulus W/W0
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
INTENSITE SONORE

I
Exemple 1, examen 2012-2013 :
4 haut-parleurs à la même distance d'un auditeur
émettent chacun un son pur de même intensité I.
Lorsque ces quatre haut-parleurs fonctionnent
simultanément, un auditeur perçoit 30 dB.
Calculez I sachant que log10 2=0,30.
4.W
W
30 dB  10. log (
)  10. log (4)  10. log ( )
W
W
30 dB  10. log (2 )  I  2.10. log (2)  I  6  I
 I  24 dB
10
10

30 dB
I

I
I
10
0
0
2
10
10
Exemple 2, examen 2014-2015: A quelle gain en dB correspond une
multiplication par 64 de la pression acoustique d’un son ?
(64 P ) / Z )
P /Z
I ' (dB )  10. log (
)  10. log (64 )  10. log (
)
W
W
2
2
2
10
10
10
0
0
 dI  10. log (64 )  10. log (2 )  12.10. log (2)  36 dB
62
2
10
10
10
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
INTENSITE SONORE
W
I  K . logW  I (dB)  10. log ( ) où W  10
W
10
0
12
W /m
2
0
Mais l’oreille n’est pas
sensible de la même
façon aux sons de
fréquences différentes.
I dépend aussi de
la fréquence du son :
Sonie de N phones
=
Intensité de N dB
à 1000 Hz
W
I
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
APPLICATION: AUDIOGRAMME
Décibels pondérés en santé publique
Source : http://www.cochlea.org/spe
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
HAUTEUR SONORE
H  K . log f  H (Savart )  1000. log10 f
Un sujet normal peut distinguer environ 1500 hauteurs.
La sensation de hauteur dépend aussi de l’intensité :
Timbre = caractéristiques hors intensité, hauteur,durée
Source : http://www.cochlea.eu
Tonie de 1000 mels
=
Hauteur de 1000 Hz
à 40 dB
Variation de Hauteur
- aigus (f > 3 kHz) perçus plus hauts (plus aigus) si I augmente
- graves (f < 1 kHz) perçus moins hauts (plus graves ) si I augmente
dB
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
POINT D’ETAPE 2 : quantification
• Stimulus physique S  P Perception
• Stimuli : W pour l’intensité, f pour la hauteur
• La perception dépend de plusieurs stimuli
• Loi de Weber : DS/S = k
• Loi de Weber-Fechner : P = K. log S
• Intensité sonore (dB) :
I  10.log 10 ( W W0 )
• dépend aussi de f : sonie N phones = N dB à 1 kHz
• Hauteur sonore (Savart) : H  1000.log 10f
• Sensation aigu/grave renforcée si I augmente :
• tonie N mels = N Hz à 40 dB
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
INTERACTIONS
(rappels de DFGSM2)
• Propagation : en ligne droite si Z = cste
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
INTERACTIONS
(rappels de DFGSM2)
• Propagation : en ligne droite si Z = cste
• Absorption :
 ( k . f n ). x
W ( x )  W 0 .e
• n [1,2]; n=2 pour l’eau et les cristaux,
• donc l’absorption augmente avec la fréquence
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
INTERACTIONS
(rappels de DFGSM2)
• Propagation : en ligne droite si Z = cste
• Absorption :
 ( k . f n ). x
W ( x )  W 0 .e
• n [1,2]; n=2 pour l’eau et les cristaux,
• donc l’absorption augmente avec la fréquence
• Diffraction :  si l <<  car sin  = l /
• Cf. cours de PACES : diffraction  si f=c/l  (US)
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
INTERACTIONS
(cf. US de DFGSM2)
• Propagation : en ligne droite si Z = cste
• Absorption :
 ( k . f n ). x
W ( x )  W 0 .e
• n [1,2]; n=2 pour l’eau et les cristaux,
• donc l’absorption augmente avec la fréquence
• Diffraction :  si l <  car sin  = l /
• Cf. cours de PACES : diffraction  si f=c/l  (US)
• Réflexion & réfraction :
1
c1
sin 1 
1
c2
sin  2
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
Pour les curieux…
REFLEXION / REFRACTION NORMALE
Z1 Z2
Pi  Pr  Pt
Pi  Z1. Ai .. cos(.t )
<Wi>, Pi
<Wr>, Pr
<Wt>, Pt
Pr   Z1. Ar .. cos(.t )
Pt  Z 2 . At .. cos(.t )
g i  g r  g t  Ai  Ar  At
x=0
Comme pour un son pur, W  Cste.Z . A2
r
Wr
Wi
Z 2  Z 1 

Z 2  Z1 2
t  1 r 
2
Wt
Wi

 Z1  Ai  Ar   Z 2 . At
4.Z 2 .Z1
Z 2  Z1 2
 Ai  Ar 
 1
Z2
Z
At  2  Ai  Ar 
Z1
Z1
Ar Z 2  Ar 
1  

Ai Z1 
Ai 
Z 2 Ar  Z 2 
1  

Z1 Ai  Z1 
Z
1 2
A
Z1 Z1  Z 2
 r 

Ai 1  Z 2 Z1  Z 2
Z1
 1
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
REFLEXION / REFRACTION NORMALE
Z1 Z2
<Wi>, Pi
<Wr>, Pr
En écrivant la continuité des vitesses et
des pressions en x=0, on montre que :
<Wt>, Pt
x=0
CONSEQUENCE
Zair Zeau
Wi
Z 2  Z1 2

Z 2  Z1 2
t  1 r 
Wt
Wi

4.Z 2 .Z1
Z 2  Z1 2
1569720  446 2
rair / eau 
1569720  446 2
 99,9%
t air / eau  1  r  0,1%
<Wi>, Pi
<Wr>, Pr
r
Wr
<Wt>, Pt
Un son n’est pratiquement pas
transmis à une interface air/eau
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
POINT D’ETAPE 3 : interactions
• Absorption qui augmente avec la fréquence
• Diffraction qui baisse avec la fréquence
• Réflexion quasi complète d’un son à une
interface entre de l’air et de l’eau
r
W
r
W
i
Z

Z
2

Z 
Z
2
1
2
2
1
1 t
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
ANATOMIE FONCTIONNELLE
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
ANATOMIE FONCTIONNELLE
MEMBRANE DE
REISSNER
PERI
LYMPHE
MEMBRANE
TECTORIALE
ENDO
LYMPHE
CCE
ORGANE
DE CORTI
PERI CCI
LYMPHE
LAME
RETICULAIRE
PERILYMPHE
oreille externe
pavillon
32 mm
2 tours 3/4
hélicotréma
rampe vestibulaire
(périlymphe)
rampe tympanique
canal cochléaire
CAE
(endolymphe)
fenêtre ronde
fenêtre ovale
tympan
marteau
enclume
étrier
Oreille moyenne
trompe d’Eustache
oreille moyenne
pharynx
oreille
interne :
cochlée
déroulée
MEMBRANE
BASILAIRE
NERF AUDITIF
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
OREILLE EXTERNE
Elle transforme l’onde en amplitude et phase,
en fonction de ses fréquences (fonction de
transfert), ainsi que les surfaces d’ondes, de
manière à guider le son vers le tympan. Gain (dB)
• Pavillon
10
pavillon
f (Hz)
• Recueil des ondes sonores
2000
5000 10000
• Amplification variable avec la direction du son
• Localisation de la source sonore
• Avant/arrière et Haut/Bas : analyse de la diffraction
par les reliefs cartilagineux du pavillon.
Rm:
- Localisation D/G : par la différence d’intensité (si f > 1500 Hz) ou de phase entre les 2 oreilles.
- Éloignement de la source : analyse du spectre (diffraction des graves) et de l’écho.
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
OREILLE EXTERNE
• Pavillon :
Recueil, amplification, localisation
•
• Conduit auditif externe
Ondes sphériques  planes sur le tympan
Amplification si f  2-3 kHz
•
•
Gain (dB)
Oreille
externe
20
CAE
10
500
1000
2000
5000
f (Hz)
10000
pavillon
Oreille externe :
amplification
autour de
2-7 kHz.
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
OREILLE MOYENNE
Wair = Pair.vair
Weau = Peau.veau
Wair
Weau
A-t-on ? :
Wair = Weau
Z=P/v
Pressions
v vibration
AIR



EAU



Adaptation d’impédance:
l’oreille moyenne doit
 les pressions et  les
vitesses (sinon 99.9% de
réflexion)
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
OREILLE MOYENNE
Fo = Po . So
P
T
(TM).FT  (OM).F0
 (TM).PT .ST  (OM).P0 .S 0
Po TM ST

.  1,3 x 17.2 = 22.4
PT OM S o
Levier + surfaces  Ampli : P x 22,4
P
P 2  Z.W   o
 PT
S
Po
T
M
So
O
T
F = P .S
T
T
T
2

Z o Wo 1570.103 Wo
W
 
.

.
 3520. o
ZT WT
446 WT
WT

WO  WT  PO  3520.PT  59.PT
ce qui correspond à une amplificat ion de 10.log10 592  35 dB (exp : 33 dB)
Une amplification complémentaire de x 2,6 (22,4 x 2,6 = 58) est
apportée par la variation d’incurvation des parois du cône du tympan
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
OREILLE MOYENNE
• Adaptation d’impédance + 35 dB
• + 30-35 dB en  P et  v
• 3 actions : levier, surfaces & incurvation du tympan
• Rôles des muscles de l’oreille moyenne :
•
•
•
•
muscle tenseur du tympan (marteau; trijumeau Vm3)
muscle de l’étrier = stapedius (innervation : facial VII)
Cohésion de la chaîne ossiculaire
Protection limitée de l’oreille interne (réflexe stapédien)
• -10 dB au delà de 80 dB; pendant 3 min.; délai 30-100 ms
•
Filtrage (accommodation) :  transmission si f < 2 kHz
• Conséquence : Paralysie faciale  hyperacousie
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
OREILLE INTERNE
Rôle : convertir une onde mécanique
en onde électrique et adresser les PA
sur les nerfs adéquats.
• Mouvements des fluides et des fenêtres
RV CC RT
f < 20 Hz
membranes immobiles
son inaudible
20 Hz<f<20 kHz
membranes
déformées
f > 20 kHz
son non transmis FO
MR
MB
FR
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OREILLE INTERNE
• Mouvements de la membrane basilaire
F. ovale
Base
0,05 mm
F. ronde
32 mm
membrane
basilaire
1
Elasticité
0,5 mm
100
F. ovale
20 000
F. ronde
Apex
Apex
f1
20
f (Hz)
L’onde de vibration subit
un amortissement
critique après un
maximum de
déformation de la
membrane basilaire.
La position de ce
maximum est d’autant
plus proche de l’apex
que la fréquence du son
est basse.
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OREILLE INTERNE
• Mouvements de la membrane basilaire
Difficulté :
1500 hauteurs discernables,
donc L  32/1500 = 0,02 mm
L  20 mm, incompatible avec la
structure de la membrane basilaire
L
PA
PA
f2
Apex
f1
f1
f2
20
f (Hz)
32 mm
Source : http://www.cochlea.eu
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
OREILLE INTERNE
CCE
LAME
RETICULAIRE
Mb. TECTORIALE
CCI
PILIERS DE CORTI
20 mm
Mb BASILAIRE
Source : http://www.cochlea.eu
SON PRESSION IMPEDANCE CELERITE PUISSANCE PERCEPTION INTENSITE HAUTEUR INTERACTION ANATOMIE EXTERNE MOYENNE INTERNE
OREILLE INTERNE
Abaissement Mb. basilaire

Glissement L. réticulaire
sous la Mb. tectoriale

Cisaillement des cils

Inhibition des CCE
adjacentes au maximum

Dépolarisation CCE au
niveau du maximum

Déformation de l ’organe
de Corti
Source : http://www.cochlea.eu
CCE
LAME
RETICULAIRE
Mb. TECTORIALE
CCI
PILIERS DE CORTI
Mb BASILAIRE
 Ampli. des vibrations

Dépolarisation des CCI

Potentiel d’action
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POINT D’ETAPE 4 : Audition
• O. externe : Recueil
• amplification, Onde plane, localisation
• O. moyenne : Passage air  eau
• Adaptation d’impédance (P; v): levier,ST/So,courbe ST
• Protection, accommodation (BF)
• O. interne : Transduction et analyse
• Analyse en fréquence par la Membrane Basilaire
• Transduction au niveau des cellules ciliées internes
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BIBLIOGRAPHIE
• Acoustique :
• Physique pour les sciences de la vie. Tome 3. Les ondes.
A. Bouyssy, M. Davier et B. Gatty. Belin. Dia Université.
• Biophysique sensorielle :
• Physique et biophysique (PCEM), tome 3, biophysique
sensorielle. M. Burgeat, Y. Grall et D. Loth. Masson. 1973.
• Audition :
• http://www.cochlea.eu
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