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NEUROSCIENCES FONDAMENTALES

L’AUDITION L’audition permet de détécter les vibrations sonores. C’est l’un des 3 systèmes appartenat aux sensibilités téléceptives avec la vision et l’olfaction. Elle a fonction d’alerte et de détéction d’évenements, une fonction culturelle (langage, expression humaine) et une fonction affective (contact social). Cette modalité sensorielle peut déclencher chez l’Homme les réactions motrices les plus rapides (ex#: temps de réaction audition < vision). Entendre suppose un son, c’est-à-dire une grandeur physique, une oreille pour le capter, et un système nerveux pour le recevoir et le traiter. Ecouter est un processus actif supposant des ressources attentionnelles, des préférences pour un son ou une séquence sonore (langage, etc.). ETAPES DE L’AUDITION#: - vibartions sonores - action sur le tympan - mobilisation de la chaîne des osselets - cochlée et stimulation des cellules ciliées - codage des décharges au niveau des noyaux nerveux du TC - thalamus - cortex auditif primaire  sensation sonore STIMULUS SONORE ET SENSATION AUDITIVE Les sons correspondent à des variations de pression produites par des molécules d’air. Cette transmission des molécules d’air ont des formes diverses#: soit en compression, soit par dilatation. Elles sont périodiques. Les variation de pressions de l’air sont très différentes#: - les infrasons sont des variations de pression qui sont trop lentes, qui ne seront pas perçues par l’ouïe, mais par des récépteurs de la peau ou l’oragne labyrinthique. - les ultrasons sont des variations de pression qui sont trop rapides, qui échappent à l’audition#; mais qui, très puissantes, peuvent déclencher des réactions dans l’organisme. Les sons sont des vibrations accessibles à la plupart des êtres humains de 16 Hz (c/s) à 20 kHz (ou 20#000 Hz). Lorsqu’une fréquence évolue de manière périodique, avec une seule fréquence, c’est un son pur. Lorsque les fréquences et les amplitudes sont différentes et simultanées, c’est un son musical (ou complexe). A la dréquence fondamentale s’aoutent des secondaires (harmoniques), cela provoque une sensation agréable. Lorsque les vibrations sont non périodiques de fréquence et d’amplitudes variables avec une sensation désagréable, c’est un bruit.

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NEUROSCIENCES FONDAMENTALES TRANSMITION DES ONDES SONORES#: Les ondes sonores se transmettent dans tous les milieux (sauf dans le vide). Sa vitesse de propagation est de 340 m/s à 20°C. Selon le milieu, la vitesse est différente. Il y a l’élément aérien, solide et liquide. Lorsque les ondes passent du milieu aérien au milieu solide/liquide, l’onde est réfléchie, réfracté ou absorbée. L’onde réfractée a une amplitude affaiblie mais garde la même fréquence et vitesse du milieu. Dans l’audition humaine, les 3 voies sont prises en compte avec les voies aérienne, osseuse et liquidienne.

CARACTERISTIQUES DES SONS#: SON (physique) Intensité/amplitude (dB) Fréquence (Hz, c/s) Complexité des vibrations

SENSATION SONORE (psychique) Puissance#: force, sonorie Hauteur#: grave, aigüe Timbre#: identification (voix humaine)

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L’intensité d’un son est la pression exercée par les vibrations sur un point d’impact (ex#: tympan). Cette pression dépend de l’amplitude de la vibration sonore exprimée en décibels (dB). La pression de référence est une pression proche du euil d’intensité absolue moyen du système auditif humain. La fréquence est le nombre de cycles de compressions et de dilatations de l’air par seconde (nombre de vibrations/seconde#: 1 Hertz = 1hz = 1 c/s. Le timbre est la caractéristique propre des sons complexes périodique (= fréquence fondamentale + fréquences harmoniques).

L’AUDIOMETRIE#: Les sensations auditives sont fonction des paramètres du stimulus sonore#: intensité, fréquence ey composition des vibrations. L’intensité de la pression sonore va de 0 à 120 dB (douleur). La bonne perception sonore se fait de 1000 à 3000 Hz. Pour étudier la sensibilité auditive, on explore des fréquences auditives par un champ auditif tonal ou l’audiomètre. Le champ auditif tonal dépend de l’intensité et de la fréquence d’un son. La sensibilité auditive est la pression exercée par les ondes sonores sur la membrane du tympan, c’est l’energie exercée par unité de surface du tympan (cm2)#: watt/cm2.

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NEUROSCIENCES FONDAMENTALES La sensibilité de l’oreille humaine varie de 1 à 1000 milliards (10 12), le seuil minimal étant de 10-16 watt/cm2 et le seuil max de 10-4. On utilise une échelle de décibel de 0 à 12. La sensibilité auditive est fonction de la fréquence. Explorer cette sensibilité permet d’établir un seuil auditif absolu (intensité minimale audible) selon les différentes fréquences pour un individu). On peut établir un audiogramme à partir de l’exploration du champ auditif tonal. Ces limites vont de 16 à 20#000 Hz. La sensibilité maximale se trouvant entre 500 et 5000 Hz. Généralement un son de fréquence à 20Hz s’entend à partir de 70dB, alors qu’un son de 16000 Hz s’entend à partir de 13 dB environ. La sensibilité varie selon la canal auditif externe et la forme de la tête, et l’âge humain (perte progresse de la sensibilité au sons).

LE SYSTEME AUDITIF Le sytème auditif se compose en 2 régions#: les régions périphériques (oreille externe, moyenne et interne), et la région centrale (voies et centres nerveux de l’audition). LES REGIONS PERIPHERIQUES Elles vont de l’etérieur (vibration de l’air) vers l’intérieur de la tête (aspects mécaniques, puis nerveux avant de faire naitre la sensibilité auditive). L’oreille externe est un organe de perception. C’est un pavillon non orientable en cartilage élastique avec différents sillons. Elle oriente le son vers le conduit auditif externe puis vers le tympan. On voit un gain de 10 à 20 dB dans le canal auditif. Elle collecte et amplifie le son et assure une gestion des vibrations aériennes. L’oreille moyenne contient le tympan. Le tympan (mince lame fibreuse) est une limite externe. Il va vibrer suite à l’impact des vibrations sonores. La chaîne des osselets (3 os articulés entre eux#: le marteau, l’enclume et l’étrier) vont activer la fenêtre ovale, l’une des fenêtres de l’orelle interne. L’oreille moyenne transforme les vibrations aériennes en vibrations mécaniques qui vont agir sur l’oreille interne. Elle communique avec le pharynux par l’intermédiaire de la trompe d’Eustache. Elle permet d’équilibrer l apression de l’air des 2 cotés du tympan (avion/plongée sous marine). L’oreille interne est constituée de la cochlée qui assure l’audition, et du vestibule (utricule/saccule/3 canaux seni-circulaires) assure l’équilibration. Elle intervient dans la transduction de l’énergie mécanique en activité nerveuse, grâce à des récépteurs sensoriels localisés au niveau de la cochlée (ou limaçon). La cochlée ressemble à une coquille d’ecargot. C’est un tube enroulé autour d’un axe creux occupé par des faisceaux nerveux dans un enroulement en 2 tours ¾ chez l’humain. La cochlée est constituée de 3 canaux accolés+: - Le canal cochléaire (central est rempli d’endolymphe séparé par la membrane de Reissner de la rampe vestibuliaire.

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NEUROSCIENCES FONDAMENTALES - La rampe vestibulaire est remplie de périlymphe et aboutissant à la fenêtre ovale séparée par la membrane basilaire de la rampe tympanique. - La rampe tympanique est remplie de périlymphe et en communication avec la fenêtre ronde. Les rampes vestibulaire et tympanique communiquent au sommet de la cochlée par l’hélicotrème (un peu orifice). La membrane basilaire et les récépteurs auditifs sont situés entre le canal cochléaire et la rampe tympanique. La membrane vibre en réponse au son. Elle a une longueur d’environ 25 à 35 mm et une épaisseur d’environ 0,003 mm. Sa largeur varie selon que l’on considère la base (environ 0,04 mm) ou l’apex (environ 0,36 mm). La MB est une région essentielle de l’apapreil uditif qui supporte les cellules sensorielles auditives. Ces cellules constitue l’organe de Corti , lequel code les vibrations et est ainsi le véritable organe sensoriel. Les cellules ciliées (récépteurs auditifs) sont localisées dansl’organe de Corti en rangées. Il y a 3 rangées de cellules celiées externes (12000) de forme cylindrique, etune rangée de cellules ciliées internes (3500) en forme de bouteille. Ces cellules sont ont des stéréociles. L’excictation des cellules ciliées est due aux mouvements d’endolymphe et du mouvement de la membrane tectoriale (gélatineuse où sont enchassés les ciles des CCE). Les CCE et CCI, en rapport avec les dentrites des neurones dont les corps cellulaires, sont situés dans le ganglion spiral ou de Corti. Les axones se regroupent pour former le nerf VIII (auditif). Une attaque sonore peut causer des dommages cellulaires à cause de l’exposition à des sons intenses et à certaines drogues.

LES FONCTIONS DES REGIONS PERIPHERIQUES Circuit d’activation auditive#: - vibrations sonores - tympan - chaine des osselets - fenêtre ovale - agitation de la périlymphe dans la rampe vestibulaire - oscillation de la membrane basilaire - stimulation des cellules ciliées - activité nerveuse locale - ganglion de Corti - fibres du nerf VIII (composante cochléaire) vers les centres nerveux du TC - thalamus - cortex auditif primaire (aire 41 de Brodmann). TRANSMISSION TYMPANIQUE ET OSSEUSE Le canal auditif externe a un rôle résonateur (gain de 20 dB). Une pression aérienne déplace le tympan lequel fait pivoter le manche du marteau, action sur l’enclume puis l’étrier lequel appuie fortement sur la fenêtre ovale. La protection s’effectue par 4

NEUROSCIENCES FONDAMENTALES ajustement de la tension du muscle tenseur du tympan et du muscle de l’étrier (stapedius). Si la transmission s’effectue d’un milieu aérien vers un milieu liquide, on voit une perte d’environ 93% d’énergie. L’intermédiaire osseux préserve 60% d’énergie. FONCTIONNEMENT COCHLEAIRE Il y a des phénomènes mécaniques (mouvements des liquides et des membranes du colimaçon) et des phénomènes éléctriques (potentiels récépteurs et PA vers le nerf auditif). Les phénomènes mécaniques#: - l’étrier - fenêtre ovale - mouvement de la périlymphe dans la rampe vestibulaire - la membrane de Reissner - le canal cochléaire et la membrane basilaire - la rampe tympanique - fenêtre ronde. La membrane basilaire va vibrer à partir de la fenêtre ovale jusqu’à une amplitude maximale (point de résonnance), puis l’onde vibratoire disparaît. Sur la longueur de la MB, à chaque zone correspond un maximum de sensibilité pour une fréquence de vibration. Près de l’étrier, l’amplitude est maximale pour les hauts fréquences. Près de l’apex, l’amplitude est maximale pour les basses fréquences. La MB est plus rigide à la base qu’à l’apex. Ls HF sont absorbées plus rapidement que les BF, donc on a un maximum d’amplitude près de l’étrier. Les BF sont absorbées plus lentement que les HF, donc les vibrations vont jusqu’à l’apex. La tonotopie cochléaire est une carte de répartition le long de la membrane basilaire des amplitudes maximales selon les fréquences.

Les phénomènes éléctriques#: A la suite des mouevemnts mécaniques, les cellules ciliés vont bouger et provoquer des potentiels récepteur. Ces PR déclenchent les PA cochléaire à un certian seuil transmis par les axones, lerf VII vers les centres auditifs. VOIES ET CENTRES NERVEUX DE L’AUDITION Des récépteurs au TC, la ccomposante cohléaire du nerf VII est constituée de 30 à 50000 fibres afférentes (90% CCI, 10% CCE). Ces afférences sont modulées par les informations nerveuses du bulbe au ravers de la voie olivo-cochléaire. Les CCE et les CCI ont chacun des voies afférentes et efférentes. DU TC AU CORTEX CEREBRAL On voit une projection vers les noyaux cochléaires du TC. Elle sont bilatérales vers le complexe olivaire. Elles se projettent vers les tubercules quadrijumeaux postérieurs, 5

NEUROSCIENCES FONDAMENTALES puis vers les corps genouillés médians du thalamus. Elles se projettent enfin vers le bord temporal de la scissur de Sylvius versles aires 41 (aire auditive primaire) et 42 (secondaire) de Brodmann.

VOIES ET CENTRE AUDITIFS+: DONNEES FONCTIONNELLES Le nerf cochléaire transmet les informations ascendantes. Il a une activité spontanée en l’absence de son. Les informations descendantes provoquent une inhibition centrifuge par le faisceau olivo-cochléaire. La stimulation de ce faisceau réduit l’amplitude des messages auditifs enregistrés sur le nerf cochléaire. Cette inhibition centrifuge s’exerce surtout sur les CCE. Cela facilite les processus attentionnels pour extraire un «#signal#» auditif d’un «#bruit de fond#» (effet cocktail). Les neurones des noyaux cochléaires répondnet à une fréquence déterminée. On voit une distribution tonotopique des neurones (BF – région ventral, HF – régions dorsales). Les noyaux olivaires permettent l’intégration des mesages des deux oreilles et la localisation des sons. Les collicules inférieurs participent au codage de l’intensité sonore et à la discrimination entre les sons. Ils traitens les sons complexes comme le langage. Les corps genouillés médians du thalamus sont spécialisés dans la détéction des sons complexes et dans la tonotopie. Cortex auditif primaire#: colonnes en charge d’une fréquence ou intensité donnée. Cortex auditif secondaire#: analyse des sons complexes. CCL: Le long des voies auditives, on a une disposition ordonnées des neurones selon leur réponse à des fréquences spécifiques (tonotopie), et en fonction des activations cochléaires (cochléotopie).

AUDITION ET PHONATION Un bouchon de sérumen provoque un eperturbation de la phonation donc l’audition permet la régulation de la phonation. Lésion AB41 – surdité de perception Stimulation AB41 – hallucinations auditives Lésion AB42 – agnosie auditive (altération identification des sons ) Agnosie auditive affective (difficulté reconnaissance intonations émotionnelles).

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