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Histoire de l'acoustique : de Fourier à Helmholtz

Dossier - L'oreille numérique, avenir de l'audition
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L'audition repose sur un processus encore bien mystérieux. Comment le message sonore est-il capté et codé avant d'être transmis à notre cerveau ? Le numérique peut-il jouer un rôle dans ce fonctionnement ? Les réponses dans notre dossier consacré à l'oreille numérique.

  
DossiersL'oreille numérique, avenir de l'audition
 

La véritable histoire de l'otologie n'a pu démarrer qu'à la suite des travaux en mathématiques effectués au XIXe siècle par Jean-Baptiste Fourier et à l'énoncé de ses fameuses séries, dites de Fourier, qui jouèrent un rôle primordial en physique mathématique et dans ses applications en acoustique.

Bien qu'entrevue par le musicien Jean Rameau (1683-1768), Ernst Chladni ou Jules-Antoine Lissajous, la contribution essentielle fut apportée par von Helmholtz (1821-1894) qui, en s'appuyant sur les recherches de Fourier et en montrant qu'un son complexe pouvait être décomposé en une fréquence fondamentale et une série d'harmoniques, imprima une étape décisive dans l'histoire de l'acoustique.

Théorie de la résonance et tonotopie

Par la suite, tout en tenant compte de la loi physiologique d'Ohm (sur la perception de sons de combinaison) et du phénomène physique de la résonance, von Helmholtz a assimilé l'oreille à une batterie de résonateurs. Depuis cette époque, malgré les réserves exprimées par de nombreux auteurs, et non des moindres, dont Bouasse, on n'a cessé de vouloir prouver le bien fondé de ce modèle. Cette théorie de la résonance s'est d'emblée heurtée à une impossibilité physique majeure, celle de concilier l'importance de l'amortissement des résonateurs cochléaires avec la (fine) sélectivité de l'oreille.

Le concept békésien de la tonotopie. Selon les théories classiques de l'audition, au fur et à mesure que la fréquence s'élève, le maximum de l'élongation membranaire se déplace vers la base de la cochlée. (a) basses fréquences, (b) fréquences élevées. La cochlée effectue une décomposition des sons complexes (d'après Loeb G., 1985). © DP

C'est ainsi que perdure depuis plus de 80 ans le dogme de la décomposition des sons complexes et de la localisation des fréquences sonores sur la membrane basilaire de la cochlée. À l'image du clavier d'un piano, pour chaque fréquence résulterait de la propagation plus ou moins étendue d'une onde dite propagée. C'est le concept dit de la tonotopie.