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Description fonctionnelle précise du fonctionnement de l'oreille
a. Oreille externe
La première interface de notre corps qui interagit avec une onde sonore est l’oreille externe. C’est toute la partie manuellement accessible de notre oreille. Ainsi, elle comprend le pavillon, le conduit auditif externe (ou CAE) et s’arrête au niveau de la membrane du tympan.
Le pavillon, également appelé « méat acoustique » est la partie visible de l’oreille externe. Il est composé intégralement de cartilage, et permet de capter, d’amplifier et de diriger les sons par diffraction. Les pavillons permettent aussi de repérer un son dans l’espace. Considérant que l’homme ne dispose pas de muscle pour réorienter ses pavillons en fonction de ce repérage, ce dernier est généralement traduit par une rotation de la tête voire du corps entier.
Le Conduit Auditif Externe (ou CAE) est un tube par lequel transitent les ondes sonores d’environ 25 millimètres de long, composé de cartilage sur les deux premiers tiers, puis creusé sur le dernier tiers dans l’os temporal du crâne. Il est recouvert d’un épithélium*, qui sécrète le cérumen*, et de poils qui empêchent les agents extérieurs d’y pénétrer (insectes, poussières, …). Il joue un rôle d’amplificateur en permettant à une onde de se réfléchir sur ses parois dont le diamètre diminue au fur et à mesure que l’on s’approche du tympan : de 10 mm à l’entrée à 5mm au niveau du tympan. Au final, une onde avec une fréquence de 2500 Hz est amplifiée de 10 décibels.
Le tympan lui vibre sous l'effet des ondes.
Schéma de l'oreille externe
De l'oreille externe les sons sont transmis à l'oreille moyenne.
b. Oreille moyenne
Schéma de l'oreille moyenne
L’oreille moyenne a pour principal but de transmettre l’onde à l’oreille interne, tout en l’atténuant si celle-ci est trop importante. Elle est remplie d’air, s’ouvre sur le tympan et se ferme sur la fenêtre ovale. Entre les deux se situent les trois osselets : le marteau, l’enclume et l’étrier.
Le tympan fonctionne à la manière d'un transducteur*. Il convertit tout d'abord l'énergie acoustique en énergie mécanique, concentrée en son centre. Le tympan possède également une fréquence de résonance*.
Les osselets transmettent mécaniquement à la cochlée le signal acoustique reçu du tympan en réalisant une adaptation de l'impédance*. Ce sont les trois plus petits du corps humain :
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le marteau : c’est le premier de la chaîne des osselets. Il est en contact direct avec le tympan dont il tend la membrane. Il s’articule avec l’enclume.
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l’enclume : c’est le second de la chaîne des osselets. Il joue le rôle d’intermédiaire entre le marteau et l’étrier avec lequel il s’articule à sa base.
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l’étrier : c’est le troisième et dernier de la chaîne des osselets. Il communique l’énergie mécanique transmise par le marteau et l’étrier à l’oreille interne à travers la fenêtre ovale. Il est relié à un muscle qui se tend lorsqu’un mouvement possiblement dangereux est généré (son trop fort), afin de l’atténuer et de protéger l’oreille interne. On parle alors du réflexe stapédien, du nom latin de l’étrier : stapes.
Elle fonctionne en milieux aqueux. La vibration des osselets va permettre la transmission d'énergie, dont 46 % sera transmise dans la gamme de 1000-2000 Hz. Les autres gammes sont inaudibles par l'homme, c'est à dire que 54 % de l'énergie est transmise dans des gammes inaudibles par l'humain.
Anatomie de la chaîne des osselets
1 : marteau
2 : enclume
3 : étrier
Schéma du fonctionnement de l'oreille moyenne
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Oreille interne
Schéma de l'oreille interne
L’ oreille interne est aussi appelée labyrinthe, à cause de sa forme compliquée. Sa place dans l'oreille lui permet de protèger les délicats récepteurs qu’elle abrite. On peut distinguer deux grandes divisions : le labyrinthe osseux et le labyrinthe membraneux. Le labyrinthe osseux est rempli d’un liquide : le périlymphe*, dans lequel baigne le labyrinthe membraneux qui contient un autre liquide, l’endolymphe*.
La Cochlée transforme l'énergie acoustique transmise par les osselets en flux nerveux qui est acheminé jusqu'au cerveau par le nerf auditif. La Cochlée est un organe complexe et incroyablement précis. Chaque plage de fréquence est traitée séparément et est transformée en flux nerveux dans la cochlée. Les cellules ciliées, une fois excitées, produisent du glutamate : un neurotransmetteur qui va venir activer les récepteurs AMPA* (situés sur les terminaisons nerveuses). L'information va ensuite circuler sous forme électrique jusqu'au cerveau. Le glutamate, une fois le récepteur activé, s'infiltre ensuite dans les cellules de soutien pour y être "recyclé".
Schéma de la cochlée (coupes verticales)
Un son trop fort peut à long terme provoquer des dégradations irréversibles au niveau de ces cellules. Ainsi on obtiendra une situation similaire à celle représentée sur le second dessin :
Schéma : les cellules auditives avant et après une exposition à un son trop fort
d. Les centres nerveux permettant la transduction du signal : le fonctionnement de l'ouïe après l'oreille
Étape suivante dans l'audition, le nerf auditif (aussi nerf cochléaire ou cochléo-vestibulaire) transmet à l'encéphale* le flux nerveux généré par la cochlée, par le tronc cérébral. D'abord il arrive dans le noyau cochléaire qui commence à déchiffrer le son : il permet de définir son type (cri, alarme, paroles…). Puis le flux passe dans le thalamus* où il se fait un important travail d’intégration (préparation d’une réponse motrice, vocale par exemple). Enfin, il est transmis au lobe temporal, partie du cerveau responsable de l’audition, de la mémoire et du goût, et plus précisément au cortex auditif qui va recevoir un message déjà en partie décodé par le noyau cochléaire et les neurones du thalamus, et va pouvoir le reconnaître voire le mémoriser.
Aires de l'audition dans notre cerveau :
Chez l'Homme, le Cortex auditif se situe dans l'aire temporale du cerveau.
A présent, nous allons nous intéressons aux conséquences de la musique sur l'organisme humain.
2) Effets de la musique sur le corps humain
La musique peut avoir des effets physiques et émotionnels sur les humains. Elle peut être stimulante et faire augmenter la tension artérielle, la vasodillatation capillaire, accélérer le rythme cardiaque, ... Elle peut également être apaisante et avoir les effets inverses. Pour prouver ces variations et voir leurs proportions, nous avons réalisé l’expérience suivante :
Nous avons fait remplir aux personnes ayant accepté de participer à l’expérience un
questionnaire (comportant nom, prénom, âge, les goûts musicaux et les éventuels liens avec
les extraits musicaux ainsi qu’une autorisation d’utilisation de l’image)
Nous avons pris la pression artérielle (=PA) et le rythme cardiaque de chacun comme témoin.
Nous leur avons ensuite fait écouté à chacun avec un casque les extraits musicaux d’une
minute en prenant le rythme cardiaque et la PA après chaque extrait.
Afin de ne pas fausser les résultats, chaque sujet était assis sur un tabouret, les pieds par
terre, une main sur la cuisse l'autre sur une table. Ils ne devaient ni parler ni bouger durant les écoutes.
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Voici nos résultats pour la pression artérielle.
(Le vert représente les musiques appréciées par la personne testée)
Les valeurs données ici représentent la variation, en %, de la Pression Artérielle Moyenne (PAM) lors de chaque musique par rapport au silence. Celle-ci est obtenue d'après la Pression Artérielle Systolique (PAS) et Diastolique (PAD), par la formule de Lian "PAM = (PAS + 2xPAD) /3"
Variation de la PAM lors de l'écoute de diverses musiques
Les résultats de notre expérience nous permettent bien d’observer une variation de la pression artérielle en fonction des différentes musiques écoutées.
Ainsi, on remarque que, lors de l’écoute de musique au rythme rapide ou évoquant la peur, le sujet voit sa pression artérielle augmenter. On observe également que lorsque fréquence élevée (sons aigus), la pression artérielle tendance à augmenter. Pour les musique plus douces (aux fréquences plus classiques) et à évocation neutres, le rythme cardiaque et la pression artérielle ont tendance à diminuer.
Cependant, les goûts des sujets influencent aussi les résultats. Ainsi, on remarque que si la musique est appréciée (cases vertes), le rythme cardiaque s’accélère, et la pression artérielle augmente.
On peut donc conclure que la musique a un impact sur l’homme, que l’on observe à travers des variations de pression artérielle et de rythme cardiaque.
Les modifications peuvent également être visibles par la position des personnes : droites sur leur siège, enfoncées dans leur fauteuil,... Mais nous avons choisi de donner aux personnes étudiées une position à conserver pour ne pas fausser les résultats.
Des scientifiques ont montré que chacun ressentait différemment la musique. Plus particulièrement, il existe une maladie, l'anhédonie, qui consiste au non-plaisir lors d'actions vitales (manger, boire, dormir, ...) permettant la survie, qui s'est avérée exister pour la musique. Un groupe de personnes étudiées n'a en effet montré aucune réaction même en percevant que ces musiques évoquaient la peur, la joie, la paix, ... (La recherche, n°487, mai 2014)
Certaines œuvres sont reconnues pour les réactions parfois très importantes qu’elles peuvent engendrer. Par exemple, la majorité des œuvres de Tchaïkovsky sont associées par notre cerveau au rêve et peuvent être si apaisantes que notre vigilance peut beaucoup baisser. À l’inverse, le Boléro de Ravel entraîne une accélération croissante du rythme cardiaque.
Tous les spécialistes sont d’accord pour dire que la musique provoque des modifications psychologiques, et déjà avant notre naissance ! En effet, une musique entendue plusieurs fois dans le ventre de notre mère pourra se révéler plus apaisante et rassurante qu’une autre de même type (évidemment si la musique entendue est du rock, elle sera moins apaisante qu’une berceuse...).
La musique est souvent également associée par notre esprit à une période, une personne, un lieu, un bon ou un mauvais souvenir. Ainsi, il est pour certaines personnes quasiment impossible d’écouter une musique associée à un proche disparu, ou à une période difficile alors que d’autres font sourire.
Pour justifier ces dires, on peut observer le cerveau : la zone dédiée à l’audition et celle destinée à la perception des émotions et à la mémoire sont toutes proches, toutes les deux dans le lobe temporal.
Scientifiques, psychologues, musiciens, tous s’entendent pour dire que la musique est en lien direct avec notre esprit, autant avec notre partie consciente qu’inconsciente... Et cette partie est malheureusement très mystérieuse.
