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Audition : pour un nouveau modèle de la fonction cochléaire

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
 

Tant de difficultés sur lesquelles buttent les théories classiques de l'audition, incitent à rechercher un autre modèle de la fonction auditive. Malheureusement on ne peut connaître directement l'opération effectuée par la boite noire de l'oreille interne.

Cette élaboration se justifie d'autant plus qu'il n'est pas possible de connaître, soit par le calcul (opération de convolution), soit par la neurophysiologie expérimentale (discontinuité des potentiels d'action et impossibilité de recueillir simultanément et séparément la réponse de toutes les fibres du nerf auditif), l'opération effectuée par l'oreille interne.

Numérisation des formes acoustiques cochléaires

Fort heureusement, l'audiologiste dispose actuellement d'une somme considérable de données en provenance de domaines aussi divers que celui de la mécanique cochléaire expérimentale, de la théorie de l'information et de la communication, du traitement du signal, de la micro-anatomie, de la neurophysiologie, etc. et dont le rapprochement permet de concevoir un modèle original du fonctionnement cochléaire. Il repose sur l'échantillonnage et la numérisation des formes acoustiques cochléaires.

L'essentiel de ces données peut être regroupé en trois chapitres, le premier, décrit ici, et les deux autres dans les pages suivantes :

  • les données les plus récentes de mécanique cochléaire ;
  • la systématisation neurosensorielle de l'oreille interne (page 6 de ce dossier) ;
  • la théorie mathématique de la communication et la théorie de l'échantillonnage du signal (page 7 et 8 de ce dossier).

Les données récentes de mécanique cochléaire

L'utilisation d'un matériel expérimental plus sophistiqué, en particulier plus performant quant à la fiabilité du signal acoustique utilisé, le respect des données anatomo-fonctionnelles cochléaires, comme par exemple la liberté de mouvement de l'extrémité distale de la membrane basilaire libre, ou encore celui de données physiques (nombre de Reynolds, viscosité des liquides identique à celle des liquides labyrinthiques), conduisent à des résultats fondamentalement différents suivant le signal utilisé. L'onde propagée sur la membrane basilaire, telle qu'elle a été et est encore complaisamment décrite, est un épiphénomène. Aucun des documents fournis par Békésy ne montre clairement cette onde ; si tant est qu'elle se produit : elle n'apparaît que pour des signaux transitoires et non des signaux entretenus, le tout sur des modèles ne respectant pas les conditions physiques du fonctionnement de l’oreille (par exemple la viscosité des liquides). (Carrat R. et coll., 1974, 1976, 1979).

Pour un signal sinusoïdal (son pur), la membrane est le siège d'oscillations sinusoïdales entretenues qui se propagent de la base à l'apex quelle que soit la fréquence. La membrane vibre toujours sur toute sa longueur. Fait essentiel, on ne retrouve pas, pour une fréquence donnée, d'amplitude maximale en un point donné. La tonotopie n'existe pas.

Pour un signal transitoire, on trouve en revanche une onde propagée amortie, dont l'amplitude et l'étalement varient avec l'énergie du signal, à la façon d'une onde sinusoïdale plus ou moins amortie.

Schéma simplifié des états de la membrane basilaire : a, au repos ; b, soumise à un signal entretenu ; c, soumise à un signal transitoire. © DP

Enfin un signal de type aléatoire (bruit blanc) génère des déplacements anarchiques sur l'ensemble de la surface de la membrane. On observe des pseudo-ondes, d'aspect flou, en faisant varier la fréquence des éclairs lumineux du stroboscope.

Elle n'est rendue possible que dans des conditions expérimentales très éloignées du fonctionnement normal de la cochlée (liquide de forte viscosité, fixation distale de la membrane, etc., non respect du nombre de Reynolds) (Carrat R., 1979) [32].