You hear the gentle lap of waves, the distant cawing of a seagull. But then an annoying whine interrupts the peace, getting closer, and closer, and closer. Until...whack! You dispatch the offending mosquito, and calm is restored.
Tu entends le gentil mouvement des vagues, le cri lointain d'un goéland. Mais après, un bruit strident interrompt le calme, s'approchant encore et encore et encore. Jusqu'à ce que... Clap! Tu t'es débarrassé du moustique irritant et le calme est rétabli.
How did you detect that noise from afar and target its maker with such precision? The ability to recognize sounds and identify their location is possible thanks to the auditory system. That’s comprised of two main parts: the ear and the brain. The ear’s task is to convert sound energy into neural signals; the brain’s is to receive and process the information those signals contain.
Comment as-tu pu détecter ce son au loin et comprendre qui le produisait avec cette précision ? La capacité de reconnaître les sons et d'identifier leur position est possible grâce au système auditif. Il est formé de deux parties principales : l'oreille et le cerveau. Le rôle de l'oreille est de transformer l'énergie sonore en signaux nerveux ; tandis que le cerveau reçoit et traite les infos contenues dans ces signaux.
To understand how that works, we can follow a sound on its journey into the ear. The source of a sound creates vibrations that travel as waves of pressure through particles in air, liquids, or solids. But our inner ear, called the cochlea, is actually filled with saltwater-like fluids. So, the first problem to solve is how to convert those sound waves, wherever they’re coming from, into waves in the fluid. The solution is the eardrum, or tympanic membrane, and the tiny bones of the middle ear. Those convert the large movements of the eardrum into pressure waves in the fluid of the cochlea.
Pour comprendre comment ça marche, on peut suivre un son dans son voyage vers l'oreille. La source d'un son produit des vibrations qui voyagent sous forme d'ondes de pression à travers des particules dans l'air, dans les liquides ou dans les solides. Mais l'oreille interne, appelée cochlée, est en réalité remplie de fluides salés. Le premier problème est de comprendre comment transformer ces ondes sonores, peu importe d'où elles proviennent, en ondes dans le fluide. La solution est une membrane, le tympan, et les osselets de l'oreille moyenne. Ceux-ci transforment les larges mouvements du tympan en ondes de pression dans le fluide de la cochlée.
When sound enters the ear canal, it hits the eardrum and makes it vibrate like the head of a drum. The vibrating eardrum jerks a bone called the hammer, which hits the anvil and moves the third bone called the stapes. Its motion pushes the fluid within the long chambers of the cochlea. Once there, the sound vibrations have finally been converted into vibrations of a fluid, and they travel like a wave from one end of the cochlea to the other. A surface called the basilar membrane runs the length of the cochlea. It’s lined with hair cells that have specialized components called stereocilia, which move with the vibrations of the cochlear fluid and the basilar membrane. This movement triggers a signal that travels through the hair cell, into the auditory nerve, then onward to the brain, which interprets it as a specific sound.
Quand le son entre dans le conduit auditif, il frappe le tympan et le fait vibrer comme une peau de tambour. Le tympan vibrant tape un osselet appelé marteau, qui frappe l'enclume et fait bouger le troisième osselet appelé étrier. Ce mouvement pousse le fluide dans les cavités de la cochlée. Une fois là, les vibrations sonores ont finalement été transformées en vibrations d'un fluide, et elles voyagent sous forme d'onde d'une extrémité à l'autre de la cochlée. Une surface appelée membrane basilaire recouvre la longueur de la cochlée. Elle est revêtue de cellules ciliées qui ont des composants spécialisés appelés stéréocils, qui bougent avec les vibrations du fluide cochléaire et de la membrane basilaire. Ce mouvement déclenche un signal qui voyage à travers les cellules ciliées, vers le nerf auditif, et puis vers le cerveau, qui l'interprète comme un son spécifique.
When a sound makes the basilar membrane vibrate, not every hair cell moves - only selected ones, depending on the frequency of the sound. This comes down to some fine engineering. At one end, the basilar membrane is stiff, vibrating only in response to short wavelength, high-frequency sounds. The other is more flexible, vibrating only in the presence of longer wavelength, low-frequency sounds. So, the noises made by the seagull and mosquito vibrate different locations on the basilar membrane, like playing different keys on a piano.
Lorsqu'un son fait vibrer la membrane basilaire, pas toutes les cellules ciliées bougent, seulement celles sélectionnées, selon la fréquence du son. C'est un bel exemple d'ingénierie. D'un côté, la membrane basilaire est rigide, et elle vibre juste en réponse à des sons à longueur d'onde courte et à haute fréquence. L'autre est plus flexible et vibre juste en présence de sons à basse longueur d'onde et fréquence. Les sons faits par le goéland et le moustique font vibrer de zone différentes sur la membrane basilaire, comme si on jouait de différentes touches sur un piano.
But that’s not all that’s going on. The brain still has another important task to fulfill: identifying where a sound is coming from. For that, it compares the sounds coming into the two ears to locate the source in space.
Mais ce n'est pas tout. Le cerveau doit encore remplir une tâche : identifier la source du son. Pour cela, il compare les sons qui arrivent aux deux oreilles pour localiser la source dans l'espace.
A sound from directly in front of you will reach both your ears at the same time. You’ll also hear it at the same intensity in each ear. However, a low-frequency sound coming from one side will reach the near ear microseconds before the far one. And high-frequency sounds will sound more intense to the near ear because they’re blocked from the far ear by your head.
Un son qui vient d'en face va atteindre les deux oreilles en même temps. Et il aura la même intensité dans chaque oreille. Mais un son à basse fréquence qui arrive d'un côté atteindra l'oreille plus proche quelques microsecondes avant l'autre oreille. Et les sons à haute fréquence seront plus intenses dans l'oreille plus proche parce que la tête les bloque.
These strands of information reach special parts of the brainstem that analyze time and intensity differences between your ears. They send the results of their analysis up to the auditory cortex. Now, the brain has all the information it needs: the patterns of activity that tell us what the sound is, and information about where it is in space.
Ces infos arrivent à des parties spécifiques du tronc cérébral qui analysent les différences de temps et d'intensité entre les oreilles. Elles envoient les résultats de leur analyse au cortex auditif. Maintenant, la cerveau a toutes les informations dont il a besoin : les modèles d'activité qui nous disent quel est le son et les informations pour le localiser.
Not everyone has normal hearing. Hearing loss is the third most common chronic disease in the world. Exposure to loud noises and some drugs can kill hair cells, preventing signals from traveling from the ear to the brain. Diseases like osteosclerosis freeze the tiny bones in the ear so they no longer vibrate. And with tinnitus, the brain does strange things to make us think there’s a sound when there isn’t one.
Tout le monde n'a pas une audition normale. La perte auditive est la troisième maladie chronique la plus commune au monde. L'exposition à des bruits intenses et certaines drogues peut tuer les cellules ciliées, empêchant aux signaux de voyager de l'oreille au cerveau. Des maladies comme l'ostéosclérose bloquent les osselets dans l'oreille qui ne peuvent plus vibrer. Dans le cas de l'acouphène, le cerveau fait des choses bizarres pour nous faire croire qu'il y a un son quand il n'y en a pas.
But when it does work, our hearing is an incredible, elegant system. Our ears enclose a fine-tuned piece of biological machinery that converts the cacophony of vibrations in the air around us into precisely tuned electrical impulses that distinguish claps, taps, sighs, and flies.
Mais, quand il fonctionne, notre ouïe est un système incroyable et élégant. Nos oreilles englobent une pièce affinée de machinerie biologique qui transforme la cacophonie des vibrations dans l'air autour de nous en impulsions électriques parfaitement accordées qui distinguent applaudissements, coups, soupirs et mouches.