Cours : Entendre la musique

Introduction : L’audition est un des cinq sens important chez les mammifères et en particulier pour l’Etre Humain. Cela nous permet d’appréhender notre environnement et de réagir de façon appropriée. Pour nous, cette faculté prend aussi une autre dimension, puisqu’elle nous permet d’entendre et de nous comprendre entre individus, et même de nous apporter des émotions quand ces sons sont agréables (comme la musique), ou du stress quand ils sont désagréables ou effrayants. Ainsi, notre sens de l’audition nous permet d’évoluer dans notre environnement, mais suscite aussi des émotions en fonction du sens qu’on lui attache. Mais l’audition peut être altéré par notre comportement. Il est donc important de bien comprendre les mécanismes de l’audition pour pouvoir avoir une attitude adaptée aux contextes de la vie moderne, dont entendre la musique.

Photo de couverture :  modifié d’après  www.pinterest.fr

Problèmes : Comment notre oreille collecte les sons  ? Quels sont les récepteurs de l’audition et comment fonctionnent-ils ? Comment le cerveau nous permet d’entendre et quelles sont les situations qui nous mettent en danger ? 

I- Réceptionner les sons

Rappel : Il existe deux systèmes de communication entre nos organes. Un système hormonal et un système nerveux. Si les régulations hormonales peuvent mettre plus ou moins de temps, le système nerveux est un système d’urgence auxquels appartiennent les cinq sens dont l’ouïe. C’est indispensable pour pouvoir s’adapter vite à notre environnement.

L’oreille est l’organe spécialisé dans la réception des sons. Elle se subdivise en 3 parties distinctes : 

A- L’oreille externe 

Elle possède deux parties :

  • Une partie cartilagineuse externe : Le pavillon
  • Un conduit auditif externe se terminant par une fine membrane vibratile : le tympan

Le pavillon et le conduit auditif externe canalisent non seulement les sons se propageant dans l’air, mais les amplifient aussi avant qu’ils n’atteignent le tympan. 

Doc. 1 : Oreille externe.

D’après : J.Boscq

Rôle : Collecter et canaliser les sons.

Les ondes sonores font vibrer le tympan à une fréquence identique à celles des sons. Si le tympan est percé, les vibrations peuvent être complètement annulées, provoquant une surdité de la personne de cette oreille. 

Complément : modèle analogique du tympan

On peut faire une analogie du tympan avec un film transparent recouvrant un petit seau et rendre visible les vibrations sonores selon la fréquence en disposant des petites billes de polystirène sur le film transparent. On applique alors des sons à différentes fréquences. On peut voir que des sons de basse fréquence génèrent une vibration lente tandis que des sons de haute fréquence font vibrer de façon plus courte et rapide cette membrane.

Doc 2 : Modèle analogique du Tympan

1- Trois sons différents

D’après J. Boscq

2- Visualisation au ralenti

D’après J. Boscq

L’être humain peut percevoir des sons d’intensité compris entre 0 et 120 dB. Les sons audibles par l’Homme vont des basses fréquences à 20 Hz jusqu’à des hautes fréquences de 20000 Hz.

B- L’oreille moyenne

Elle est constituée de 3 osselets (ce sont les os les plus petits du corps humain) renfermés dans une cavité osseuse (os temporal) :

  • Le marteau
  • L’enclume
  • L’étrier

Doc 3 : Oreille moyenne

D’après J. Boscq

L’oreille moyenne transmet et amplifie (20 fois) les sons en les faisant passer du milieu aérien (oreille externe) au milieu liquide de la cochlée (oreille interne), grâce à l’action mécanique des 3 osselets.

Avec l’arrivée du son, le tympan vibre. Le manche du marteau étant au contact de la membrane tympanique se met à osciller, et transmet à son tour à l’enclume qui transmet à l’étrier et lui même à la cochlée.

C- L’oreille interne

Doc 4 : Oreille interne et détail de la cochlée

D’après J. Boscq

L’oreille interne est la partie réceptrice de l’oreille, dont la zone sensible aux sons est plus particulièrement la cochlée. Cette cochlée possède 3 conduits pour chaque tour du limaçon (enroulement en spirale des conduits de la cochlée).

L’étrier de l’oreille moyenne en fonction de sa vibration, et parce qu’il est encastré dans la cochlée qui est remplie d’un liquide (endolymphe), va provoquer des ondulations de ce liquide interne faisant bouger une membrane (la membrane tectoriale) au niveau d’un conduit intermédiaire récepteur appelé organe de Corti.

Doc 5 : Organe de Corti

D’après J. Boscq

Dans la membrane tectoriale sont enchâssés des cils de cellules réceptrices des sons (les cellules ciliées). En oscillant, ces cils déclenchent des messages nerveux. 

Doc 6 : Cils des cellules ciliées

D’après futura-sciences

La réception le long de la cochlée dépend des fréquences de sons. Dans la partie basale, ce sont les sons aigus (haute fréquence) qui sont réceptionnés alors que dans la partie apicale ce sont les sons graves (basse fréquence)

Doc 7 : Perception des fréquences le long du canal cochléaire.

d’après J. Boscq

II- Entendre les sons et avoir un comportement adapté

A- Le message nerveux auditif 

Les cellules ciliées sont activées à partir du moment où leur cils vibratiles sont déplacés par la membrane tectoriale elle même en mouvement par les oscillations de l’endolymphe.

Doc 8 : Déplacement des cils par la membrane tectoriale.

D’après J. Boscq

Le mouvement des cils déclenche un message nerveux qui part de la base de la cellule ciliée et se propage via des fibres nerveuses qui en s’assemblant forment le nerf cochléaire. Les fibres sont organisées en fonction des réceptions des fréquences.

Doc 9 : Tonotopie.

D’après J. Boscq

Définition : Tonotopie : représentation ordonnée de la fréquence d’un stimulus dans le  système auditif.

Les messages nerveux sont de nature électrique et sont appelés des potentiels d’action. Plus l’intensité de stimulation est forte (en décibel) et plus le nombre de potentiels d’action est grand en fonction du temps : le message nerveux est donc codé en fréquence de potentiels d’action..

B- Intégration par le cortex cérébral du message nerveux

Le nerf auditif apporte le message nerveux au niveau du lobe temporal du cortex cérébral. La région spécifique dédiée à l’audition est appelée cortex auditif et regroupe différentes aires.

Doc 9 : Cortex auditif.

D’après J. Boscq

Complément : Les aires auditives : 

l’aire auditive primaire : traitement des données brutes en fréquence

l’aire auditive secondaire : traitement d’autres données liées au son (environnement)

l’aIre de Wernicke : Audition du langage (représentation auditive des mots)

D’autres aires et d’autres cortex interviennent dans l’interprétation de l’environnement sonore, comme par exemple le centre des émotions…
Ainsi, écouter de la musique mobilise plusieurs régions du cerveau qui établissent des liens entre elles.

C- Les dangers sonores

Une exposition à des sons trop forts, même pendant un temps court, peut engendrer une perte partielle ou définitive des cils, voire des cellules ciliées. Les cellules ciliées ne se renouvellent pas, donc une perte de ces dernières engendre une surdité définitive de la fréquence dont elles étaient les réceptrices.

En vieillissant, notre oreille perd de sa performance. En effet, les cellules ciliées étant à la base, sont les premières à se dégrader, car sur-exposées au volumes élevés. C’est pour cela que la perte des aigus est le premier signe d’une oreille vieillissante.

Aujourd’hui, la législation impose de ne pas dépasser un volume sonore maximal de 100dB (pour les écouteurs, ou pour les discothèques) au dessus duquel les dégâts sont très importants pour un temps inférieur à 5 minutes. Ecouter de la musique doit nous permettre d’appréhender tous les sons, il serait dommage de s’en priver.

Doc 10 : Les niveaux sonores et leur dangerosité.

d’après cochlea.e

Conclusion

L’air qui vibre n’est musique que parce que notre oreille capte des sons grâce à un ensemble de tissus de notre oreille qui permettent de capter, amplifier et transférer les sons jusqu’à des cellules ciliées réceptrices localisées dans la cochlée. Ces dernières, une fois stimulées,  envoient des messages nerveux par des fibres nerveuses vers les aires auditives du cerveau qui les transforment alors en sons perceptibles, associés à du langage, associés à des émotions… C’est à ce moment que vous entendez la musique.  Mais l’oreille est aussi un organe fragile qu’il faut savoir préserver.


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