Systèmes sensoriels/Système Auditif/Anatomie Auditive

Anatomie du système auditif

Oreille humaine (externe)

Le but de cette section est d'expliquer l'anatomie du système auditif de l'homme. Le chapitre illustre la composition des organes auditifs dans l'ordre dans lequel se déroule l'information acoustique au cours de la perception sonore.
Veuillez noter que les informations de base pour les "Composants d'organes sensoriels" peuvent également être trouvées sur la page "Système auditif" de Wikipedia, à l'exclusion de certains changements tels que les extensions et les spécifications faites dans cet article. (voir aussi : WikipediaSystème_auditif))

Le système auditif détecte les ondes sonores, c'est-à-dire les changements de pression atmosphérique, et convertit ces changements en signaux électriques. Ces signaux peuvent ensuite être traités, analysés et interprétés par le cerveau. Pour l'instant, concentrons-nous sur la structure et les composantes du système auditif. Le système auditif se compose principalement de deux parties :

• l'oreille et
• le système nerveux auditif (système auditif central)

L'oreille

L'oreille est l'organe où se produit le premier traitement du son et où se trouvent les récepteurs sensoriels. Il se compose de trois parties :

• Oreille externe
• Oreille moyenne
• Oreille interne

Anatomie de l'oreille humaine (vert: oreille externe / rouge: oreille moyenne / violet: oreille interne)

Oreille externe

Fonction : Collection de l'énergie sonore et amplification de la pression sonore.

Les plis du cartilage entourant le conduit auditif externe (méat auditif externe, méat acoustique externe) sont appelés le pavillon de l'oreille. C'est la partie visible de l'oreille. Les ondes sonores sont réfléchies et atténuées lorsqu'elles frappent le pavillon de l'oreille, et ces changements fournissent des informations supplémentaires qui aideront le cerveau à déterminer la direction d'où proviennent les sons. Les ondes sonores pénètrent dans le conduit auditif, un tube d'une simplicité trompeuse. Le conduit auditif amplifie les sons entre 3 et 12 kHz. Au fond du conduit auditif se trouve la membrane tympanique (tympan), qui marque le début de l'oreille moyenne.

Oreille moyenne

Image Micro-CT de la chaîne ossiculaire montrant la position relative de chaque ossicule.

Fonction : Transmission de l'énergie acoustique de l'air à la cochlée.
Les ondes sonores qui circulent dans le conduit auditif touchent la membrane tympanique (tympan). Cette information circule dans la cavité tympanique remplie d'air (cavité de l'oreille moyenne) via une série d'os : le malléus (marteau), l'enclume et l'étrier. Ces osselets agissent comme un levier et un télétype, convertissant les vibrations sonores du tympan à basse pression en vibrations sonores à haute pression au niveau d'une autre membrane plus petite appelée fenêtre ovale (ou elliptique), qui est l'une des deux ouvertures dans la cochlée de l'oreille interne. La deuxième ouverture est appelée fenêtre ronde. Il permet au fluide dans la cochlée de bouger.

Le malléus s'articule avec la membrane tympanique par l'intermédiaire du manubrium, tandis que l'étrier s'articule avec la fenêtre ovale par l'intermédiaire de son repose-pied. Une pression plus élevée est nécessaire parce que l'oreille interne au-delà de la fenêtre ovale contient du liquide plutôt que de l'air. Le son n'est pas amplifié uniformément sur toute la chaîne ossiculaire. Le réflexe stapédius des muscles de l'oreille moyenne aide à protéger l'oreille interne des dommages.

L'oreille moyenne contient encore l'information sonore sous forme d'onde; elle est convertie en impulsions nerveuses dans la cochlée.

Oreille interne

Schéma de structure de la cochlée	Coupe transversale de la cochlée

Fonction : Transformation d'ondes mécaniques (son) en signaux électriques (signaux neuronaux).

L'oreille interne se compose de la cochlée et de plusieurs structures non auditives. La cochlée est une partie en forme d'escargot de l'oreille interne. Il comporte trois sections remplies de liquide : scala tympani (galerie inférieure), scala media (galerie centrale, canal cochléaire) et scala vestibuli (galerie supérieure). La cochlée supporte une onde fluide entraînée par la pression à travers la membrane basilaire séparant deux des sections (scala tympani et scala media). La membrane basilaire mesure environ 3 cm de long et de 0,5 à 0,04 mm de large. La membrane de Reissner (membrane vestibulaire) sépare les scala media et les scala vestibuli.

Il est frappant de constater qu'une section, le scala media, contient un fluide extracellulaire dont la composition est similaire à celle de l'endolymphe, que l'on trouve habituellement à l'intérieur des cellules. L'organe de Corti est situé dans ce conduit et transforme les ondes mécaniques en signaux électriques dans les neurones. Les deux autres sections, scala tympani et scala vestibuli, sont situées dans le labyrinthe osseux qui est rempli d'un fluide appelé périlymph. La différence chimique entre les deux fluides endolymphe (dans les scala media) et périlymphe (dans les scala tympani et scala vestibuli) est importante pour la fonction de l'oreille interne.

Organe de Corti

L'organe de Corti forme un ruban d'épithélium sensoriel qui descend le long de toute la cochlée. Les cellules ciliées de l'organe de Corti transforment les ondes fluides en signaux nerveux. Le voyage d'un milliard de nerfs commence par cette première étape; à partir de là, un traitement ultérieur mène à une série de réactions et de sensations auditives.

Transition de l'oreille au système nerveux auditif

Coupe à travers l'organe en spirale de Corti

Cellules ciliées

Les cellules ciliées sont des cellules cylindriques, chacune avec un faisceau de 100-200 cils spécialisés au sommet, d'où leur nom. Ces cils sont les mécanocapteurs de l'ouïe. Les plus courtes sont appelées stéréocilia, et la plus longue à l'extrémité de chaque faisceau de cellules ciliées kinocilium. L'emplacement du kinocilium détermine la direction, c'est-à-dire la direction de déviation induisant l'excitation maximale des cellules ciliées. La membrane tectorielle, qui se déplace d'avant en arrière à chaque cycle de sons, incline les cils et permet au courant électrique d'entrer dans la cellule cilaire.

La fonction des cellules ciliées n'est pas complètement établie jusqu'à présent. Actuellement, la connaissance de la fonction des cellules ciliées permet de remplacer les cellules par des implants cochléaires en cas de perte auditive. Cependant, d'autres recherches sur le fonctionnement des cellules ciliées pourraient un jour ou l'autre permettre de réparer les cellules. Le modèle actuel est que les cils sont attachés les uns aux autres par des "liens de pointe", des structures qui relient les pointes d'un cil à l'autre. En s'étirant et en comprimant, les liens de pointe ouvrent alors un canal ionique et produisent le potentiel récepteur dans la cellule ciliée. Il est à noter qu'une déviation de 100 nanomètres permet déjà d'obtenir 90% du plein potentiel récepteur.

Neurones

Le système nerveux fait la distinction entre les fibres nerveuses qui transportent l'information vers le système nerveux central et les fibres nerveuses qui transportent l'information loin de celui-ci : Les neurones afférents (également les neurones sensoriels ou récepteurs) transportent les impulsions nerveuses des récepteurs (organes sensoriels) vers le système nerveux central. Les neurones efférents (également les neurones moteurs ou effecteurs) transportent les impulsions nerveuses du système nerveux central vers des effecteurs tels que les muscles ou les glandes (ainsi que les cellules ciliées de l'oreille interne).

Les neurones afférents innervent les cellules ciliées cochléaires internes, au niveau des synapses, où le neurotransmetteur glutamate communique les signaux des cellules ciliées aux dendrites des neurones auditifs primaires.

Il y a beaucoup moins de cellules ciliées internes dans la cochlée que dans les fibres nerveuses afférentes. Les dendrites neurales appartiennent aux neurones du nerf auditif, qui à son tour rejoint le nerf vestibulaire pour former le nerf vestibulaire, ou nerf crânien numéro VIII'.

Les projections effectives du cerveau à la cochlée jouent également un rôle dans la perception du son. Des synapses efficaces se produisent sur les cellules ciliées externes et sur les dendrites afférentes (vers le cerveau) sous les cellules ciliées internes.

Système nerveux auditif

L'information sonore, maintenant réencodée sous forme de signaux électriques, voyage le long du nerf auditif (nerf acoustique, nerf vestibulocochlear, nerf crânien VIIIe), à travers des stations intermédiaires telles que les noyaux cochléaires et le complexe olivaire supérieur du tronc cérébral et le collicule inférieur du cerveau moyen, en cours de traitement à chaque point de cheminement. L'information finit par atteindre le thalamus, et de là, elle est relayée au cortex. Dans le cerveau humain, le cortex auditif primaire est situé dans le lobe temporal.

Cortex auditif primaire

Le cortex auditif primaire est la première région du cortex cérébral à recevoir un apport auditif.

La perception du son est associée au gyrus temporal supérieur postérieur droit (STG). Le gyrus temporal supérieur contient plusieurs structures importantes du cerveau, y compris les zones 41 et 42 de Brodmann, marquant l'emplacement du cortex auditif primaire, la région corticale responsable de la sensation des caractéristiques de base du son comme la hauteur et le rythme.

La zone d'association auditive est située dans le lobe temporal du cerveau, dans une zone appelée zone de Wernicke, ou zone 22. Cette zone, près du sulcus cérébral latéral, est une région importante pour le traitement des signaux acoustiques afin qu'ils puissent être distingués comme parole, musique ou bruit.