Audition 3

Question 1

Quelles sont les stratégies spatio-temporelles du codage neuronal? (comment le stimulus auditif est-il représenté dans le cerveau?)

Answer 1

1) Stratégie de codage neuronal temporel

2) Stratégie de codage neuronal spatial

Question 2

Qu’est-ce que la stratégie de codage neuronal?

Answer 2

La stratégie de réponse neuronale est un patron réponse neuronale en serrement en phase (Phase locking) : Modulation de la réponse neuronale en synchronie et en phase avec l’enveloppe temporelle du signal acoustique

Les neurones déchargent des pa en phase avec les cycles du signal accoustique. Donc modulation temporelle (car dans temps, on a des peek et des downs et dans la réponse neuronale aussi qui auront exactement la même fréquence que le signal d’entrée.)

Amplitude est élevée= neurones déchargent. Amplitude faible = neurones déchargent pas

Question 3

Explique comment fonctionne la stratégie de codage neuronal.

Answer 3

Le problème avec cette stratégie, c’est qu’on atteint vite une limite physiologique quand on est dans le domaine de l’info accoustique. Pk? Car la durée moyenne d’un PA est de 2ms.

Donc quand on a des fréquences vrm hautes (ex: 1000Hz), un neurone ne sera pas capable de coder 1 cycle de cette fréquence car c’est trop rapide. Le mieux qu’il puisse faire, c’est 2ms. 2 ms correspond à 500Hz. Mais les sons de l’environnement sont bcp plus élevés. Donc le cerveau a une stratégie pour pallier à cela; les neurones travaillent en coopérant avec ses neurones voisins. Les signaux acoustiques dont la fréquence de modulation est > à 500 Hz sont codées en serrement en phase mais par plusieurs neurones selon un principe de salve (volley principle)
1 neurone code 1 cycle. Le neurone voisin code le 2e cycle. Et ainsi de suite. Lorsque premier neurone a finit de coder son cycle, il en recode un autre. Et ainsi de suite. Donc tous les neurones ensembles permettent de coder le son au complet.

Question 4

Quelle est la fréquence maximale de décharge d’un neurone?

Answer 4

500 impulsions/s

Question 5

vrai ou faux: les neurones sont bcp plus coopératifs dans le système auditif que visuel

Answer 5

vrai

Question 6

Jusqu’à combien de Hz la stratégie de codage neuronal temporel peut-elle coder?

Answer 6

Le code temporel permet de représenter des signaux acoustiques jusqu’à 5 kHz. Les fréquences > à 5 kHz sont représentées par un code spatial

Question 7

Comment le cerveau fait pour savoir de quelle fréquence est le signal auditif si il n’a pas d’indice temporel?

Answer 7

La stratégie du codage neuronal spatial remédie à cela

Le codage spatial tonotopique commence dès la cochlée. Mais, ce n’est pas n’importe quelle vibration de la membrane basilaire qui va faire activer les cellules ciliées. La base de la cochlée est plus activée par les sons de haute fréquence. L’apex de la cochlée est plus activée par les basses fréquences. (ex si on secoue un fouet: plus ample au bout et plus haut au début)

Donc si le cerveau reçoit une activation des fibres qui viennent de la base de la cochlée, il sait que c’est des hautes fréquences. Si le cerveau reçoit une activation des fibres qui viennent de l’apex de la cochlée, il saura que ce sont des basses fréquences. C’es un indice indépendant de l’aspect temporel.

Le codage spatial tonotopique est clair dans la cochlée et l’est aussi dans le cortex auditif primaire.

Question 8

qu’est-ce que la tonotopie de la membrane basilaire de la cochlée?

Answer 8

Organisation spatiale des neurones dont la réponse est sélective à la fréquence.

Question 9

Qu’est-ce que la théorie de la résonance?

Answer 9

C’est la stratégie de codage neuronal qui a
été proposé initialement par Helmholtz (1850) sous le nom de théorie de la résonance/place et formalisé par von Békésy ensuite (1928)

Question 10

comment sont organisés les neurones dans le cortex auditif primaire selon la tonotopie? (2)

Answer 10

Tonotopie en fonction de la fréquence: On a des colonnes de neurones qui codent certaines fréquences. Il y a des colonnes spécialisées pour les basses fréquences dans la partie rostrale et des hautes fréquences dans la partie caudale.

Sélectivité binaurale:
En plus, il y a une organisation en colonnes en fonction du type d’interractions binorales. Ex: une colonne code lorsque la réponse est excitatrice pour l’oreille droite et inhibitrice pour l’oreille gauche. Donc, dans le cortex, il y a une sélectivité à la disparité binorale (active une oreille et inhibe l’autre ou active les 2). Cette sélectivité est fondamentale pour la localisation des objets dans l’espace.

Question 11

Vrai ou faux: On a des profils de réponse neuronale qui sont spécifiques à la fréquence. (donc réponses maximale à certaines fréquences)

Answer 11

Vrai. c’est grâce à la stratégie de décodage neuronal spatial

Question 12

Quels sont les 2 indices qui nous permettent de localiser un son?

Answer 12

1) azimuth (sur le plan horizontal)

2) élévation (de haut en bas)

Question 13

Comment le cerveau fait-il pour localiser la source sonore sur le plan horizontal?

Answer 13

La localisation horizontale de la source sonore nécessite la disparité binaurale :
1. Différences interaurales de temps (efficace pour les basses fréquences (en bas de 1,5 kHz)

2. Différences interaurales d’intensité (efficace pour les hautes fréquences (en haut de 1,5 kHz)

Dans le plan horizontal, la plus grande différence temporelle interaurale est causée par des sons générés juste en face de l’une des deux oreilles. Pour calculer cette différence temporelle, il faut considérer deux éléments 1) la vitesse de propagation du son dans l’air ~340 m/s et 2) la largeur de la tête (distance que le son doit parcourir pour parvenir à l’autre oreille). La largeur de la tête varie bien évidemment d’un individu à l’autre. Considérant une largeur moyenne de 20 cm, cette différence interaurale sera égale à la largeur de la tête divisée par la vitesse du son dans l’air. La plus grande différence temporelle interaurale sera donc de l’ordre de 600 microsecondes (0.0006 s).
Des études psychophysiques montrent que l’être humain est capable de détecter des différences temporelles interaurales aussi petites que 10 microsecondes.

Les différences temporelles sont plus efficaces pour les basses fréquences (en bas de 1,5kHz)Pk? Car si on a une fréquence basse, le cerveau est capable de voir quel cycle arrive en premier.

Mais pour les hautes fréquences, la différence entre chaque cycle est tlm fine qu’il n’est pas capable de faire la distinction de quel cycle est arrivé en premier et quel cycle est arrivé en deuxième.
Pour les hautes fréquences, le cerveau utilise surtout les indices d’intensité. La tête crée une espèce d’ombre qui fait en sorte que pour les hautes fréquences, Il y a une atténuation (ombre) du son pour la 2e oreille par rapport à la première. Cette ombre ne fonctionne seulement pour les hautes fréquences. Pour les basses fréquences, le cycle est tlm grand que l’onde passer pas dessus la tête, alors le son ne sera pas atténué. Optimalement, cet indice fonctionne pour les fréquences en haut de 1,5-2kHz

Question 14

Comment le cerveau fait-il pour localiser la source sonore sur le plan vertical (en élévation)?

Answer 14

La localisation spatiale de la source sonore en élévation relève des indices spectraux (indices monauraux)

Les indices spectraux sont une fonction de transfert directionelle du signal acoustique attribuable à la morphologie du pavillon. Le pavillon fait réfléchir certaines parties du spectre i.e. les hautes fréquences. Ne fonctionne pas pour les basses fréq.

C’est le pavillon de l’Oreille transforme l’envelope des sons et créé des encoches (sommets) dans le son. Indices spectraux. Fréquences atténuées ou augmentées. Fonction de transfert en function de la forme du pavillon. Cest ce son qui sera transmis à l’Oreille moyenne et au cerveau. Ce sont des indices spectraux.

Question 15

QUe se passe-t-il si on masque le pavillon avec de la pâte à modeler pour le rendre lisse chez une personne aveugle vs voyante?

Answer 15

Si on masque le pavillon de l’Oreille d’une personne voyante avec de la pate à modeler, on est plus capable de détecter si le son vient du haut ou du bas.

Chez les aveugles, il n’y a pas de différence significative pour localiser des sons dans l’axe en azimuth avec les personnes voyantes mais il y avait une différence significative pour les sons en élévation.

Si on masque le pavillon de l’Oreille d’une personne voyante avec de la pâte à modeler et qu’on rend la surface lisse, on est plus capable de détecter si le son vient du haut ou du bas. Ce déficit est marqué chez les aveugles. En d’autres mots, les aveugles utilisent plus les indices spectraux que les voyant pour savoir si le son vient d’en haut ou en bas.

Question 16

Quels sont les indices dont relève la localisation spatiale de la source sonore en distance?

Answer 16

1. Atténuation de l’intensité (pression) du son émis par la source : atténuation de 6 dB à chaque doublement de la distance de la source sonore
2. Modulation spectrale du son émis par la source : absorption, proportionnelle à la distance de la source des hautes fréquences par l’air et les surfaces . Plus une source sonore est loin, plus il y a de chance que l’onde soit modifiée et absorbée par plein de choses dans l’air.
3. Réverbération : Une source sonore contient à la fois des sons parvenant directement à l’oreille et d’autres parvenant après réverbération sur des obstacles. Plus la source et loin et plus il y a de réverbérations possibles. Ainsi la multiplication des échos est proportionnelle à la distance de la source. Pour optimiser les salles de concert, on a besoin de réverbération.
4. Effet Doppler: La compression et la décompression de l’onde sonore émise par une source en mouvement génère une perception plus aigue lorsque la source se rapproche et plus grave lorsqu’elle est plus loin. Ex des sirènes d’ambulance.

**Les principaux sont les indices 2 et 4

Question 17

Qu’est-ce que l’effet Doppler?

Answer 17

Compression et décompression de l’onde sonore émise par un source en mouvement

Un déplacement de la source sonore vers l’auditeur induit une augmentation de la fréquence de la source, car il y a compression de l’onde sonore émise par la source

Tandis qu’un déplacement de la source sonore s’éloignant de l’auditeur induit une diminution de la fréquence de la source, car il y a décompression de l’onde sonore émise par source.

Puisque la source avance, elle va elle-même compresser ses ondes sonores. C’est pour ça que le son est plus aigu lorsqu’il est près de nous mais plus grave lorsqu’elle s’éloigne.

Question 18

Qu’est-ce qu’un son supersonique? Quel effet peut l’expliquer ?

Answer 18

Son supersonique : Lorsque la vitesse de déplacement de la source sonore dépasse la vitesse du son dans l’air (330-340 m/s, 1224 km/h)

2 ondes de choc: principale au niveau de la queue et secondaire au niveau du cockpit (conséquence = double bang)

Le mur du son/boom supersonique: effet doppler mais lorsque la source va plus vite que la vitesse du son. Sauf qu’à un moment donné, le son (?) est tlm compressé que les particules d’air vont former un mur et en traversant ce mur, on a le son supersonique.
L’objet en mouvement traverse le mur du son créé par l’effet doppler.

Question 19

Qu’est-ce que le cône de Mach?

Answer 19

Le nombre de Mach est un nombre sans dimension, noté Ma, qui exprime le rapport de la vitesse locale d’un fluide à la vitesse du son dans ce même fluide. La vitesse du son dans un gaz variant avec sa nature et sa température, le nombre de Mach ne correspond pas à une vitesse fixe, il dépend des conditions locales. Il est nommé en l’honneur du physicien et philosophe autrichien Ernst Mach.

Unité de Mach:
Subsonic: <1.0
Transonic: 0.8–1.2
Sonic:1.0
Supersonic: 1.2–5.0
Hypersonic: 5.0–10.0
High-hypersonic: >10.0