AUDITIONAcoustique physiologique

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Physiologie de la cochlée

Le fonctionnement de la cochlée a été conçu par von Bekesy comme comportant un phénomène mécanique entraînant un phénomène bioélectrique à l'origine du message sensoriel. Progressivement, les insuffisances de cette conception sont devenues de plus en plus évidentes et ont conduit à la conception d'un mécanisme amplificateur actif (électromécanique), couplé à la tranduction mécanoélectrique.

L'hypothèse de la résonance

L'hypothèse de la résonance a acquis son statut scientifique lorsqu'elle a bénéficié de l'autorité de Helmholtz. Elle est fondée sur la géométrie de la membrane basilaire. Alors que le diamètre de la cochlée diminue de la base (2 mm) au sommet (1 mm), la membrane basilaire présente une variation inverse : elle est large de 0,1 mm à la base et de 0,5 mm à l'apex, pour une longueur de 34 mm (chez l'Homme) ; de plus, son épaisseur moyenne est plus faible au sommet qu'à la base. Helmholtz, à la recherche de la structure susceptible d'entrer en résonance avec les stimulations sonores, considère, à partir de 1870, qu'il s'agit de la membrane basilaire. Se fondant sur les travaux de Hensen, il la décrit comme constituée d'une succession des cordes vibrantes faiblement liées les unes aux autres. Malheureusement pour cette hypothèse, la membrane basilaire n'est pas tendue et von Bekesy a montré qu'elle ne pouvait vibrer par résonance et que ses mouvements ne pouvaient être que passifs, provoqués par les mouvements des liquides cochléaires.

Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz

Photographie : Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz

Photographie

L'Allemand Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz (1821-1894). Physicien, il s'est préoccupé de toutes les sciences de la nature connues à son époque. 

Crédits : Hulton Getty

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De l'onde propagée à la micromécanique cochléaire

Grâce à von Bekesy, l'étude de la mécanique cochléaire est passée de la spéculation à l'expérimentation qui permettait de comprendre comment la vibration sonore pouvait entraîner le mouvement passif de la membrane basilaire.

Mécanique cochléaire

Dessin : Mécanique cochléaire

Dessin

En a, sur la cochlée déroulée, effet d'une vibration de fréquence élevée, représentée au moment où la plaque de l'étrier s'enfonce dans la fenêtre ovale. En b, figuration très amplifiée, pour une fréquence de stimulation de 200 Hz, de 4 positions successives (1, 2, 3, 4) de la... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Un déplacement rapide de la plaque de l'étrier se transmet, par les liquides, à la membrane de Reissner, à la membrane basilaire puis à la membrane de la fenêtre ronde, laquelle « sort » lorsque la plaque de l'étrier « entre », et inversement. Une vibration de l'étrier va donc provoquer une vibration de la membrane basilaire entraînée [...]


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Sens : ouïe

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Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz

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Pierre BONFILS, Yves GALIFRET, Didier LAVERGNE, « AUDITION - Acoustique physiologique », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 24 novembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/audition-acoustique-physiologique/