Les illusions sonores sont au cœur du sujet de ce site internet. Le but est donc de comprendre ce phénomène à l’aide d’exemples concrets.
Qu’est-ce qu’une illusion sonore ?
Une définition simple peut être donnée pour ce phénomène : une illusion sonore est une perception d’un son qui ne correspond pas à la réalité partagée par des personnes qui ne présentent aucun problème, aucune pathologie.
Il faudrait cependant d’abord s’interroger sur ce qu’est le son et comment il est perçu par l’oreille et le cerveau.
1) Le son
Le son est une vibration mécanique qui apparaît à la suite d’une perturbation du milieu aérien. Elle se propage sous la forme d’une onde, c’est-à-dire une alternance de compressions et de détentes dans l’air ou autre milieu compressible. Ces vibrations peuvent être entendues par l’oreille humaine si leur fréquence est comprise entre 20 et 20 000 Hertz.
Ces variations de pression parviennent à l’oreille.
Le mécanisme de la propagation du son
2) L’oreille
L’oreille est l’organe de l’audition. Elle transforme les ondes sonores en signaux sonores que le cerveau interprète. Ces ondes passent par des étapes qui assurent la conservation de l’information. Les oreilles peuvent aussi identifier la source des sons et amplifier les signaux faibles. c’est un mécanisme complexe.
L’oreille est composée de trois parties: l’oreille externe, l’oreille moyenne et l’oreille interne.
L’oreille externe est composée du conduit auditif et du pavillon. Elle capte, amplifie et transmet les vibrations sonores jusqu’au tympan. Le conduit auditif, long de 2,7cm, capte les sons aériens et transmet les mouvements vibratoires au tympan. Vient ensuite le pavillon, un cartilage de forme complexe et composé de tissus graisseux, qui sert à repérer la position de la source sonore. Il protège l’oreille moyenne et interne. La forme de l’oreille externe (auricule) dirige les ondes sonores dans le conduit auditif et donne des indications quant à la source.
Schémas de l’oreille externe
Les ondes sonores descendent par le méat acoustique (canal auditif) et font alors vibrer une fine membrane, le tympan. La vibration passe dans l’oreille moyenne, une petite cavité creusée dans l’os temporal qui transforme les ondes sonores en vibrations mécaniques et les amplifie de 20 à 30 fois. Elles passent ensuite dans la chaîne des trois osselets, les os les plus petits du corps: du marteau, en passant par l’enclume puis l’étrier qui pousse le liquide dans la cochlée à travers la membrane de la fenêtre vestibulaire. La fenêtre vestibulaire (ovale) est une membrane comme le tympan.
Représentation de l’oreille moyenne
L’oreille interne participe à l’audition mais elle est aussi responsable de l’équilibre. La cochlée, en forme d’escargot, comporte la membrane basilaire, connectée aux cils vibratiles sensibles. Chaque partie de la membrane vibre davantage à une fréquence particulière, car sa raideur change au fil de sa longueur. Des sons différents provoquent donc la déviation de cils vibratiles distincts, le cerveau déduit la hauteur des sons en partant de la position des cils perturbés. L’information du son est transformé en signaux électriques envoyés au cerveau par le nerf auditif. La cochlée est tapissée de cellules ciliées qui sont mises en mouvement par la vibration de la membrane basilaire. Elles libèrent des neurotransmetteurs qui activent des neurones à leur base.
Représentation de la cochlée
Schéma des cellules ciliées, dessin provenant du magazine Pour la science, 2003
Une fois les signaux de l’oreille arrivés au cerveau, le traitement continue, le but étant que le cerveau identifie le son, sa direction et les sentiments qu’il suscite. Il est capable de se concentrer sur un son donné et d’écarter totalement les indésirables.
3) Le cerveau entend
Les fibres du nerf auditif transmettent au cerveau les messages codés dans la cochlée.
Dans le cerveau, plusieurs relais (groupes de neurones) reçoivent ce message et le décodent (son fort ou faible, aigu ou grave, localisé dans l’espace) pour en faire à l’arrivée une sensation ou une perception consciente.
Notons que le cerveau, en retour, peut se concentrer sur un son spécifique et écarter tous les autres.
Par exemple, le cerveau peut se régler sur une conversation dans le brouhaha d’une soirée, ou dans la rue, en regroupant les sons en flux distincts, reposant sur la fréquence, le timbre ou la source.
Les sons, transformés dans l’oreille en messages nerveux, sont traités dans le cerveau à plusieurs niveaux :
un niveau sous-cortical réflexe où l’arrivée du message déclenche un réflexe de sursaut ou d’orientation ;
le cortex auditif où le son est analysé ;
les autres territoires cérébraux qui permettent la perception consciente, la reconnaissance du son en le comparant à ce qui est déjà en mémoire, l’élaboration d’une réponse volontaire.
La source d’un son est retrouvée grâce à trois indices de base, sa fréquence, sa force et la différence de temps d’arrivée à chaque oreille. La fréquence permet de savoir si le son est devant ou derrière, car la forme de l’oreille signifie qu’un son venant de devant n’a pas la même fréquence qu’un son venant de derrière. Certains neurones ne réagissent qu’à des fréquences données (comme les différentes parties de la cochlée).
Quand le son vient droit devant, il atteint les deux oreilles en même temps de sorte que les signaux parcourent la même distance dans le cerveau, activant les neurones centraux. Quand le son provient d’une source sonore décentrée, selon le délai entre un son atteignant d’abord l’oreille la plus proche puis la plus éloignée, des neurones différents sont activés. Cela indique d’où vient le signal sonore. Les ondes atteignent logiquement l’oreille la plus proche puis les neurones qui se déchargent déterminent de quelle distance, à gauche ou à droite, vient le son.
Représentation simplifiée du passage du son entre l’oreille et le cerveau