L'oreille numérique

Roland Carrat

Description

Les mystères de l'ouïe sont ici disséqués et analysés et devraient intéresser tous les spécialistes de notre appareil auditif.

Comment entendons-nous ? La cochlée (ou limaçon) n'est-elle qu'un banal microphone ou s'agit-il d'un analyseur des sons qui nous agressent ? ou procède-t-elle différemment ? Par exemple sous la forme d'un convertisseur du signal acoustique en impulsions nerveuses sans décomposition préalable des sons ? Comment le message sonore est-il capté et codé avant d'être transmis au cerveau ? En quoi le numérique peut-il interférer dans ce mystérieux processus ? Jusqu'à ce jour a prévalué l'idée que l'oreille effectuait une analyse des sons complexes, comme sur un piano, mais ce postulat rencontre tellement d'objections qu'il est indispensable de concevoir un autre modèle. Les structures de l'oreille et la physiologie des fibres nerveuses sont pourtant particulièrement bien adaptées à l'analyse et à la transmission des informations sonores par l'intervention d'un échantillonnage des formes imprimées par les sons. Les théories modernes de l'information et de la communication viennent fort heureusement à notre secours et éclairent d'un jour nouveau les multiples énigmes relevées dans les domaines de la psycho-acoustique, de la physiologie de l'audition et évidemment des troubles auditifs. Comment, par exemple, interpréter les dégâts provoqués par un traumatisme sonore, la survenue obsédante d'acouphènes, ou les difficultés rencontrées par la prothèse auditive ?

Cet ouvrage, par son originalité, ne manquera certainement pas d'intéresser les professionnels de l'audition : acousticiens, O.R.L., audioprothésistes, orthophonistes, etc. et de près ou de loin, tous ceux qui se sentent concernés par la perception du monde sonore.

Sujets

• Médecine
• Spécialités médicales
• Speech Pathology
• Medical
• Otorrinolaringología
• Audiology
• Audiologiste
• ORL

Informations

• Publié par: EDP Sciences
• Date de parution: 01 février 2009
• Nombre de lectures: 4
• EAN13: 9782759803460
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 3 Mo

Extrait

L’oreille numérique

 Roland Carrat

Vues nouvelles sur la perception des sons

L’OREILLE NUMÉRIQUE

Vues nouvelles sur la perception des sons

Roland Carrat Lauréat de l’Académie Nationale de Médecine Médecin Directeur Hon. Centre Régional d’Audiophonologie Infantile, Tours.

17, avenue du Hoggar Parc d’activité de Courtaboeuf, BP 112 91944 Les Ulis Cedex A, France

Mise en page : Exegraph

Imprimé en France

ISBN : 978-2-7598-0098-8

Tous droits de traduction, d’adaptation et de reproduction par tous procédés, réservés pour tous pays. La loi du 11 mars 1957 n’autorisant, aux termes des alinéas 2 et 3 de l’article 41, d’une part, que les « copies ou reproductions strictement réservées à l’usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective », et d’autre part, que les analyses et les courtes citations dans un but d’exemple et d’illustration, « toute représentation intégrale, ou partielle, faite sans le consentement e r de l’auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause est illicite » (alinéa 1 de l’article 40). Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, constituerait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivants du code pénal.

© EDP Sciences 2009

Table des matières

Préface ........................................................................................ Revisiter le concept ...................................................................... Expérimenter. Modéliser ................................................................ La pesanteur des dogmes ..............................................................

Chapitre 1 Un organe mystérieux pendant de nombreux siècles ........ L’Antiquité ................................................................................... La Renaissance ............................................................................ La période contemporaine et l’apport des mathématiciens et des physiciens ..........................................................................

Chapitre 2 L’oreille : une énigmatique machine ..................................... Un condensé sur la constitution de l’organe auditif .......................... Les voies auditives........................................................................ Sur la mécanique du système de transmission................................. Sur la physiologie de l’oreille interne .............................................. Un modèle schématique du système auditif ....................................

Chapitre 3 Du signal acoustique au signal nerveux : les théories de l’audition ......................................................... Les théories dites modernes de l’audition : où en sommes-nous ?...... Conception actuelle de la physiologie de l’audition .......................... Les incohérences et les paradoxes de la tonotopie. Du mythe au dogme...................................................................... Une argumentation surannée. L’observance du dogme. Un poncif académique .................................................................................

13 14 15 16

19 19 22

25

29 30 37 37 39 42

45 45 48

49

53

3

L’ O R E I L L E N U M É R I Q U E

Chapitre 4 De la nécessité d’un nouveau modèle auditif ..................... À la recherche d’un modèle évolué de la fonction auditive ................ Qu’est-ce que modéliser ? Principe, justification.............................. Pourquoi modéliser la fonction auditive ? ........................................ Les particularités d’un modèle auditif.............................................

Chapitre 5 Les singularités de la fonction auditive ................................ L’oreille est un système physique résonant ...................................... La réponse de l’oreille en fonction du temps. La forme du signal acoustique ....................................................... Quelles conséquences ? Le temps et la forme du signal acoustique ...

55 56 57 58 59

63 67

67 69

Chapitre 6 Les bases de la modélisation cochléaire .............................. 73 1. L ES DONNÉES ANATOMIQUES ( STRUCTURELLES ) ........74....................... Anatomie fonctionnelle auditive : le point de départ de l’information . 74 Le réseau neurosensoriel de la cochlée : le cheminement de l’information............................................................................ 77 2. N OUVELLES DONNÉES DE MÉCANIQUE COCHLÉAIRE EXPÉRIMENTALE ..... 82 Les résultats ................................................................................ 83 Commentaires .............................................................................. 89 3. A UDITION ET THÉORIE DE LA COMMUNICATION ................................. 91 Les données du problème.............................................................. 92 De la théorie mathématique de la communication : qu’en est-il ? ...... 93 Comment se transmet l’information ? Signal analogique et signal numérique ...................................................................... 93 La conversion analogique-numérique du signal. Théorème de Shannon................................................................... 94 Échantillonnage d’un signal continu et numérisation (tableau 6.3.I) .. 94 Échantillonnage spatial. Onde sinusoïdale spatiale........................... 96 Multiplexage ................................................................................ 100 Le système auditif : chaîne de communication et convertisseur analogique-numérique ........................................... 100

Chapitre 7 De l’oreille analogique à l’oreille numérique ............130........... Les anciens modèles ne rendent pas compte des faits expérimentaux 103 La fonction auditive : un maillon de la chaîne de communication ...... 105

4

Table des matières

Chapitre 8 Un nouveau concept : l’oreille numérique ou la théorie de l’échantillonnage cochléaire ........................... 107 Principes fondamentaux du modèle auditif numérique ..................... 108 L’échantillonnage du système cilié externe ...................................... 113 Échantillonnage du système cilié interne ........................................ 114 Avantages et limites de l’analyse cochléaire par échantillonnage ....... 120

Chapitre 9 Numérisation du signal acoustique et transmission de l’information ......................................................................... 123 Analyse et reconnaissance des formes acoustiques et traitement de l’information............................................................................ 123 L’importance de la détection et de la reconnaissance des formes acoustiques.................................................................................. 125 Des formes acoustiques et membranaires remarquables : les transitoires.............................................................................. 128 L’importance des transitoires dans la transmission de l’information auditive................................................................ 130

Chapitre 10 Échantillonnage cochléaire et psycho-physiologie auditive ............................................... 133 Mécanique cochléaire et conduction osseuse. Aspects expérimentaux et implications physiologiques ....................................................... 133 La troisième fenêtre cochléaire ...................................................... 136 L’unité fonctionnelle cochléaire...................................................... 137 L’oreille interne est un lecteur code-barres des formes acoustiques membranaires .............................................................................. 140

Chapitre 11 Échantillonnage cochléaire et psychoacoustique ............... 143 Échantillonnage cochléaire et champ auditif fréquentiel. Généralités 143 La limite fréquentielle inférieure du champ auditif........................... 147 Commentaires .............................................................................. 149 La fréquence limite supérieure d’audibilité...................................... 149 Commentaires .............................................................................. 152 Le seuil auditif au bruit blanc : nouvelle approche ........................... 153 1000 Hz : la fréquence charnière .................................................. 157

5

L’ N U M É R I Q U EO R E I L L E

La phase et le timbre d’un son complexe ........................................ 159 L’énigme du fondamental absent.................................................... 162 La couleur tonale des transitoires ................................................... 162 La sensation tonale de clics répétés................................................ 165 Battements et échantillonnage cochléaire ....................................... 169 Commentaires .............................................................................. 170

Chapitre 12 Échantillonnage cochléaire et psychopathologie auditive  175 Théorie de l’échantillonnage cochléaire et perte auditive .................. 175 Surdités de perception et échantillonnage cochléaire ....................... 180 Classification des surdités neurosensorielles : du type 1 au type 6..... 185 Les surdités de perception avec courbe audiométrique tonale en cuvette (type 2)........................................................................ 187 Traumatisme acoustique et scotome auditif ..................................... 191 Seuil auditif au bruit blanc et acuité auditive .................................. 195 Les difficultés de perception de la parole avec audiogramme tonal normal................................................................................. 198 Repliement cochléaire (aliasing)..................................................... 199 Échantillonnage et presbyacousie................................................... 203 Théorie de l’échantillonnage cochléaire et prothèse auditive ............. 207 Commentaires .............................................................................. 210 Surdités, formes cochléaires pathologiques, numérisation................. 213 Codage de la parole. Implants cochléaires et échantillonnage cochléaire .................................................................................... 215 Acouphènes, bruit de fond cochléaire et échantillonnage cochléaire : un modèle de chaos neuronal auditif stochastique et déterministe..... 220

Chapitre 13 Le numérique et les organes des sens. La place de l’oreille .................................................................. 223 L’ère du numérique : une évolution fulgurante ................................. 223 L’universalité du numérique........................................................... 224 Que sous-entendent ces termes si communs de numérique et de numérisation ? ..................................................................... 224 Le codage et la transmission de l’information .................................. 226 Le numérique et la technologie ...................................................... 227 Le numérique dans les sciences de la vie et les organes des sens...... 229 Le codage de l’information sensorielle ............................................ 231

6

Table des matières

L’information auditive. Numérique, combinatoire et codage sensoriel Le transport et le traitement de l’information sensorielle................... L’information n’est pas spécifique à l’organe sensoriel périphérique... Bionique et audition .....................................................................

Conclusion Pour une nouvelle approche de la fonction auditive .......... La démarche de la connaissance .................................................... L’oreille et la complexité................................................................ L’otologie doit muter : le fonctionnement de l’oreille est indissociable du numérique...............................................................................

Notes et bibliographie .............................................................. Nota : par convention, les nombres indiqués en exposant correspondent à une référence bibliographique et lorsqu’ils sont en gras à une note complémentaire.

Références bibliographiques générales ................................

Index ............................................................................................

232 234 235 236

239 239 240

241

245

297

303

7

Remerciements

Aller à l’encontre des idées reçues aurait été une aventure périlleuse si je n’avais pris soin de m’appuyer sur des faits expérimentaux et sur la collaboration d’esprits éclairés et libres. C’est pourquoi j’exprime ma très sincère reconnaissance à tous ceux qui m’ont aidé matériellement, conseillé, entouré d’une critique constructive, enfin encouragé à persévérer dans la recherche d’une nouvelle approche de l’audition. Mes remercie- ments vont évidemment au groupe de travail de l’Institut d’Audiopho- nologie : Lionel Joncheray, dont j’admire au fil des ans la rigueur dans l’expérimentation et l’esprit créateur, à Max Plessis, éminent spécialiste du traitement du signal, Jean-Louis Thillier, électrophysiologiste, mon regretté ami Jack Durivault, audiométriste et audioprothésiste reconnu de ses pairs, enfin tous les membres du Centre Régional d’Audiophono- logie Infantile qui m’ont entouré et apporté leur précieux concours. Je ne saurais oublier la collaboration efficace et discrète de Alain Enard et de tous ceux qui m’ont aidé au sein de l’établissement d’Éducation et de rééducation d’enfants sourds de Beau-Site à Tours. Enfin, il va sans dire que je garde en mémoire, non sans émotion, les encouragements répétés que m’a apporté au début de ma recherche mon éminent et regretté Maître le Professeur Paul Pialoux.

Je remercie enfin, les éditions EDP Sciences d’avoir bien voulu, d’une part accepter la publication de cet ouvrage, bien qu’il s’écarte franche- ment des idées en vogue et qu’il apparaîtra quelque peu iconoclaste aux yeux de certains, et d’autre part d’avoir apporté par leurs soins et leur savoir-faire, une présentation de première qualité.

9