Partie 4 : Son et musique, porteurs d’informations TP8 SVT : Entendre la musique ( 3 parties)

Continuité pédagogique : pour les cours de SVT, je vais

vous proposer des fiches d’activité, en autonomie,

n’oubliez pas de consulter votre livre :

I- L’oreille, organe de l’audition. Les sons sont des informations de notre environnement. Pour être perçus par l’être humain, ils doivent parvenir aux

récepteurs sensoriels de l’oreille.

Objectif : on se propose de comprendre comment les ondes sonores sont transmises aux récepteurs sensoriels.

A) La réception des ondes sonores. L’oreille est un organe complexe, organisé en trois régions distinctes assurant différentes fonctions. Ce que nous

appelons communément l’oreille n’est en réalité que sa partie la plus externe.

Doc 1 : Anatomie de l’oreille et devenir d’un son reçu

Document 2b : Trajet et amplification des ondes

sonores : le rôle de l’oreille moyenne.

= osselets*.

https://www.lelivrescolaire.fr/

accueil/matiere/lycee/606666

7/enseignement-scientifique

Document 2a : la réception des ondes sonores.

Le pavillon* oriente les ondes sonores vers le conduit

auditif externe, lequel est protégé des corps étrangers

par une substance cireuse et jaunâtre : le cérumen.

Une onde sonore se propage, en faisant vibrer l'air,

jusqu'au tympan et provoque sa vibration mais la

transmission d'un son extérieur au milieu intérieur de

l'oreille entraîne un amortissement de l'intensité sonore,

il existe donc un système amplificateur, rendant les

signaux sonores audibles.

Rappel de physique : une onde sonore correspond à un

signal ondulatoire, lequel fait vibrer l'air. L'amplitude

de l'onde sonore ("hauteur des pics") détermine

l'intensité sonore de ce son : « Plus l'amplitude est

grande, plus le son est intense donc fort » Doc 2b : Gain acoustique (=amplification de l’intensité sonore)

dans l’oreille en fonction de la fréquence de l’onde sonore.

Doc 2c : champ auditif humain : sons audibles en fonction de

leur niveau sonore et de leur fréquence.

1) (doc 1) Identifiez les 3 parties de l’oreille et préciser le rôle de chacune d’elles.

2) (Doc 1 et 2). Qu’est-ce qui permet à un signal sonore d’être audible ? Justifiez la réponse.

Doc 3a : Une expérience historique sur le rôle du tympan.

Au milieu du 19ème siècle, le chercheur Clarke teste une étrange idée répandue selon laquelle l'audition peut rester intacte en cas de perforation du tympan. Pour cela, il note la distance maximale de perception auditive du tic-tac d'une montre chez des personnes au tympan perforé ou non. Le tympan est une membrane qui vibre, sous l'effet des ondes sonores, de manière proportionnelle à l’amplitude de l’onde sonore.

Tympan perforé (75 personnes) Tympan

non perforé

Nombre de personnes

6 11 23 16 15 4 Personnes témoins

Distance maximale de perception du tic-tac

Aucune perception

Au pavillon de l'oreille

A 12,7 cm du pavillon

Entre 15,2 et 30,5 cm du pavillon

Entre 30,5 et 61cm du pavillon

Entre 61 et 144 cm du pavillon

à 4,5 m du pavillon

Doc 3b : Une observation historique sur le rôle des osselets, dans l'oreille moyenne.

Au milieu du 19ème siècle, un médecin réalise des examens post-mortem sur les oreilles moyennes d'individus malentendants décédés. Il constate que l'immobilité de l'étrier est toujours associée à une surdité totale.…

A partir de 1960, les chercheurs découvrent que le tympan (membrane tympanique) transmet, par contact, son mouvement vibratoire aux osselets, qui vibrent alors à leur tour, selon l’intensité vibratoire du tympan. L'étrier a sa base en contact direct (doc 1a) avec la cochlée (oreille interne), dont l'intérieur renferme des liquides. Ainsi, les trois osselets agissent comme un piston sur l’oreille interne.

3) doc 3 : Expliquez comment l’oreille moyenne permet la transmission des ondes sonores à l’oreille interne.

La partie extérieure de l’oreille permet de capter les ondes sonores environnantes et fait vibrer la membrane du tympan. L’oreille moyenne permet d'amplifier les vibrations lorsque le niveau sonore est très faible. L’oreille interne = Cette fenêtre va transmettre la vibration à la lymphe contenue dans la cochlée. Le fonctionnement de la cochlée permet de percevoir différentes fréquences, en fonction des zones de la cochlée activées et sera convertie en message nerveux. Les sons de haute fréquence vont activer les cellules ciliées près de la fenêtre ovale, au début de la cochlée, tandis que les sons de basse fréquence vont activer les cellules situées à l’extrémité de la cochlée.

L'oreille humaine n'est en moyenne capable de détecter que les ondes sonores dont la fréquence est supérieure à 20 Hz et inférieure à 20 kHz. En dessous de 20 Hz, les ondes sont qualifiées d'infrasons et ne sont pas audibles par l'oreille humaine. Au-delà de 20 kHz, il s'agit d'ultrasons qui ne peuvent pas non plus être perçus par l'homme. De plus, il faut que la fréquence soit assez élevée pour l'amplification de l'intensité sonore et que le son se propage correctement jusqu'au tympan. En plus : la sensibilité peut différer d'un individu à l'autre. En particulier la sensibilité peut varier avec l'âge. Notam-ment avant 18 ans, la plupart des adolescents sont capables d'entendre des sons de faibles fréquences, tandis que l'immense majorité des personnes de plus de 18 ans ne peuvent plus les percevoir. Bien que les ultrasons ne puissent pas être entendus par l'homme certains animaux comme les chauves-souris, les dauphins ou les baleines sont capable de les percevoir.

La vibration du tympan est transmise et amplifiée par 3 osselets jusqu’à la fenêtre ovale. Le tympan transmet, par contact, son mouvement vibratoire aux osselets, qui vibrent alors à leur tour, selon l’intensité vibratoire du tympan. L'étrier a sa base en contact direct avec la cochlée dont l'intérieur renferme des liquides. Ainsi, les trois osselets agissent comme un piston sur l’oreille interne."

B) La naissance du message nerveux auditif. Les ondes sonores, amplifiées au niveau de l’oreille moyenne, parviennent à l’oreille interne.

Elles sont alors converties en message nerveux auditif. L’anatomie de l’oreille interne révèle plusieurs régions

mais seule la cochlée intervient dans l’audition.

Doc 4 : La cochlée.

Lorsque la pression acoustique est transmise aux liquides de l’oreille interne par l’intermédiaire de l’étrier, l’onde de pression déforme la membrane de la cochlée en un lieu qui dépend de la fréquence : Les sons aigus (grandes fréquences) agissent à la base de la cochlée et les sons graves (petite fréquence) à l’apex. On appelle cette organisation de la perception du son « tonotopie » cochléaire.

Doc 5 : les cellules ciliées.

Photographie des cils vibratiles des

cellules ciliées (MEB) Ce sont ces cellules de la cochlée qui con-vertissent les vibrations par-courant la lymphe en message nerveux électrique transmis au cerveau. Un neurone est une cellule nerveuse à l’origine de messages nerveux.

Doc 6 : Photographies de la membrane sensorielle de la cochlée Avant et Après un traumatisme sonore (MEB)

IHCs et OHCs : cellules ciliées internes et externes. a) membrane normale, avec les cils intacts. b) membrane avec de nombreux cils endommagés. Chaque individu possède à la naissance environ 1 500 cellules ciliées. Lorsqu’elles sont détruites, elles ne se renouvellent pas et sont à l’origine de troubles auditifs, comme la surdité.

4) Expliquez comment les ondes sonores produisent un message nerveux qui est transmis au cerveau.

5) Expliquez pourquoi les cellules ciliées sont précieuses.

6) Montrez que les risques encourus sont fonction du niveau et du temps d’écoute.

BILAN : L’air qui vibre n’est musique que parce que notre oreille l’entend et que notre cerveau la perçoit comme telle. Mais l’excès de sons, même s’il est musical, est une forme de perturbation de l’environnement.

L’oreille externe canalise les sons du milieu extérieur vers le tympan. Cette membrane vibrante

transmet ces vibrations jusqu’à l’oreille interne par l’intermédiaire de l’oreille moyenne.

Les sons audibles par les humains ont des fréquences comprises entre 20 et 20 000 Hz.

Ces sons peuvent avoir des intensités différentes exprimées en décibels (dB).

Dans l’oreille interne (dans la cochlée) des cellules équipées de cils vibratiles entrent en

résonance avec les vibrations reçues et les traduisent en message nerveux.

Les cils vibratiles sont fragiles et facilement endommagés par des sons trop intenses.

Les dégâts sont alors irréversibles et peuvent causer une surdité.

Le son est capté par le pavillon de l’oreille externe et fait vibrer la membrane du tympan. Cette vibration est transmise et amplifiée par 3 osselets jusqu’à la fenêtre ovale. Cette fenêtre va transmettre la vibration à la lymphe contenue dans la cochlée. Le canal cochléaire contient les récepteurs sensoriels : les cellules ciliées. Les vibrations de l’étrier sont transmises aux liquides des 3 canaux, ces liquides se mettent alors en mouvement. Les cils que ces cellules réceptrices sensorielles portent au niveau de leur membrane, reçoivent alors les vibrations : Plus les osselets vibrent fort, plus les cils des cellules ciliées vibrent fort. La vibration de la lymphe se propagera plus ou moins selon sa fréquence et sera convertie en message nerveux.

Les sons de haute fréquence vont activer les cellules ciliées près de la fenêtre ovale, au début de la cochlée, tandis que les sons de basse fréquence vont activer les cellules situées à l’extrémité de la cochlée.

La destruction des cellules ciliées empêche la conversion des vibrations issues du son en message nerveux, donc cette destruction peut entraîner une surdité. Les cellules ciliées ne se renouvellent pas, donc lorsqu’elles sont détruites, c’est de manière irréversible ; ainsi la surdité sera définitive le cas échéant.

On peut écouter de la musique entre 70 et 80 dB sans risque mais à partir de 80dB on commence à avoir des risques. Plus le niveau sonore d’écoute est haut, plus la durée d’exposition doit diminuer. A partir de 120 dB = seuil de douleur au-delà il y a donc un risque d’une rupture de tympan. Risques et conséquences : acouphènes = bruits parasites, inaudibles pour l’entourage de manière continue ou temporaire, sifflements, traumatismes auditifs.