I- L’audition et la vision chez l’homme

L'AUDITION

L’oreille est classiquement divisée en trois parties : 

• l'oreille externe qui comprend le pavillon et le conduit auditif externe. Elle capte, amplifie et focalise les sons vers l'oreille moyenne.
• l'oreille moyenne, qui comprend la caisse du tympan, la trompe d’Eustache et la chaîne des osselets : le marteau au contact du tympan, l’enclume et l’étrier. Cette chaîne osseuse dont les éléments ont une taille de l’ordre du millimètre réalise la jonction entre l’oreille externe et l’oreille interne. Son rôle est d'assurer le transfert du milieu aérien aux liquides comme ceux constituant la cochlée.
• l'oreille interne qui comprend le vestibule, les canaux semi-circulaires et la cochlée. Elle est reliée à l’oreille moyenne par deux orifices (fenêtre ovale et fenêtre ronde) obturées par des membranes. C’est sur la fenêtre ovale que va s’insérer l’étrier. Le vestibule entretient le rôle de l'équilibre tant dis que la cochlée est spécifiée à l'audition.

Le tympan joue un rôle important dans l'audition, nous allons donc nous intéresser à son fonctionnement dans la deuxième partie.

Le tympan

Le tympan est un organe extrêmement fragile. Cette fine membrane faisant partie de l'oreille externe, peut être percée à l'occasion d'un choc violent,  voir à la suite d'otites à répétition, ou par l'utilisation inadaptée d'un coton tige. Cependant cette membrane nous permet d’entendre, en transmettant les vibrations sonores aux structures de l’oreille interne. Il est donc le premier à recevoir les ondes sonores et à permettre par le biais d'autres structures, de traiter les sons.

Le microphone

Tout comme l'oreille, le microphone reçoit une onde sonore qu'il retransmet par la suite. Néanmoins, il capte d'abord des ondes acoustiques pour les convertir en signaux électriques. Ici encore, une membrane vibre sous la pression acoustique et un dispositif va ensuite transformer les oscillations en signaux électriques. La taille de cette membrane va permettre de savoir la sensibilité maximale du microphone. Ensuite cette tension électrique arrive au système d'amplification auquel le micro est branché afin de nous permettre d'entendre ou d'enregistrer le son perçu par le microphone.

Le microphone acoustique utilise une partie mobile, le diaphragme (équivalent du tympan) qui se met à vibrer lorsqu'il est excité par une onde sonore.

Les haut-parleurs

On pourra également établir un lien avec la technologie grâce aux haut-parleurs. Cependant, ceux-ci ne sont pas directement en relation avec l'audition, mais plus avec la diffusion d'onde comme les cordes vocales. Ils permettent de mettre en évidence le schéma inverse du microphone. En effet, le haut-parleur est basé sur la loi LAPLACE, et est constitué de deux éléments clés :

• L'aimant qui crée un champ magnétique au niveau de la bobine.
• La bobine mobile qui est parcourue par un courant électrique alternatif provenant de l'amplificateur audio

Selon cette loi, une force apparaît au niveau de la bobine mobile et la fait se déplacer dans un sens ou dans l'autre en fonction de celle du courant qui la parcourt. La bobine mobile étant reliée a la membrane, cette dernière suit donc ses mouvements. Ces déplacements de la membrane créent des pressions sur l'air environnant, avec l'effet compressé/dilaté qui permet d'entendre un son. D'autres pièces sont utilisées mais ne servent uniquement qu'à guider le mouvement de la membrane et de la bobine afin que leur trajectoire soit la plus linéaire possible.

On peut souvent retrouver plusieurs haut-parleurs au sein même d'un haut-parleur pour étendre la plage de fréquence le plus possible (20Hz à 20kHz)

LA VISION

L'œil

L'œil est l'organe qui est directement lié à la perception des images, celles-ci sont vues grâce à un cheminement précis de la lumière et à un mécanisme complexe qui s'inclut avec. L'œil est de la forme d'un globe à peu près sphérique, en moyenne 24 mm de long sur 22 mm de haut, délimité par une membrane dure, fibreuse et blanche, appelée sclérotique.

Lorsque la lumière entre dans l'œil elle traverse la cornée, puis un liquide appelé l'humeur aqueuse. Immergé dans cette dernière, se trouve un muscle circulaire, l'iris, qui est percé d'un trou, la pupille. L'iris sert de diaphragme et règle l'ouverture de la pupille afin de contrôler la quantité de lumière qui entre dans l'œil. Ensuite, on trouve derrière celui-ci le cristallin puis un autre liquide nommé corps vitré ou humeur vitrée. Le fond de l'œil est constitué de trois membranes : à l'extérieur, la sclérotique, en avant la choroïde qui a pour fonction de ne pas laisser passer la lumière vers l'extérieur, et enfin la rétine.

C'est sur la rétine que se forme l'image produite par le cristallin. La rétine est formée de cellules photoréceptrices, les cônes et les bâtonnets, qui ont des fonctions différentes :

- les bâtonnets sont sensibles à très peu de lumière et ne distinguent pas les couleurs

- les cônes eux, ont besoin de beaucoup de lumière pour réagir mais distinguent les couleurs (chacune de ces cellules comprennent trois pigments différents, l'une sensible au rouge, l'autre au vert et la troisième au bleu).                                    

Les informations enregistrées par ces cellules sont transmises au cerveau par l'intermédiaire du nerf optique (constitué de neurones). Une portion de la rétine, celle qui est reliée au nerf optique, ne contient aucune cellule sensible à la lumière : que l'on appelle la tâche aveugle.                                                                                   

Il existe également une petite partie de la rétine qui forme une dépression, la fovéa : cette région ne contient aucun bâtonnet et contient énormément de cônes, c'est une région importante pour la vision "en couleurs"(acuité maximale).

En résumé, les cônes permettent une vision diurne et les bâtonnets une vision nocturne ou crépusculaire.

L'œil connait, cependant des défauts au niveau génétique. En effet, la vision trichromatique qui est celle qualifiée de normal peut être altéré et certaines personnes ne peuvent voir que deux types de cônes, c'est ce que l'on nomme le daltonisme.

La vision est basée sur quatre gènes, sur lesquelles il est possible d'identifier de nombreuses similitudes, les scientifiques en ont déduits que leur origine est commune et que ces quatre gènes sont issus d'une même famille multigénique (existence d'un gêne ancestral ayant subit plusieurs mutations et duplications).

Le cristallin

Le cristallin se comporte comme une lentille convergente et déformable (grâce aux muscles ciliaires). Il est dépourvu de tissus conjonctifs, de cellules nerveuses et de capillaires sanguins et est donc nourri par simple diffusion de l'humeur aqueuse. Il est constitué de milliers de cellules en forme de rubans incurvées et qui sont parfaitement transparentes. Celles-ci ont une forme très particulière dite "en lame de parquet" qui permet d'éviter la dispersion de la lumière. Elles ont un cycle d'évolution qui est unique, ces cellules ne meurent donc jamais.

Le muscle ciliaire en se contractant, fait varier la distance focale du cristallin et permet l'accommodation : c'est à dire une vision nette des images à des distances différentes de vision.

Cependant, il existe des maladies ou des dégradations du cristallin comme la presbytie qui engendre une diminution des capacités d'accommodations et la cataracte qui est l'opacification progressive du cristallin. De nos jours, il est possible de soigner ces maladies grâce à la chirurgie.

Les caméras

Les caméras sont basées sur une prise de photos successives et rapides, avec l'ajout d'un son. L'obtention d'une de ces photos se fait sur un capteur (pour les caméras actuelles) ou le film (pour les anciennes). Avant de l'avoir "frappé", la lumière diffusée rentre dans l'objectif qui traitera plusieurs éléments comme l'intensité, la mise au point et la trajectoire de celle-ci. Nous nous intéresserons plus particulièrement aux capteurs.

D'abord l'image va s'imprimer sur les capteurs à l'aide de l'obturateur. Il est situé au centre de l’objectif ou devant les capteurs et va laisser passer la lumière pendant une période donnée. C'est l’obturateur qui déterminera le temps d’exposition de la lumière, c’est à dire la quantité de lumière qui va frapper les capteurs.

Le capteur, quant à lui, transformera les photons (l’énergie lumineuse) en signal électrique analogique. Grâce à un convertisseur analogique/numérique, ce signal va être converti en données binaires. Ces données vont par la suite être stockées dans une carte mémoire présente dans l’appareil.

Le capteur est composé de nombreuses cellules photosensibles chacune composées d’un filtre rouge, vert et bleu qui vont permettre de restituer la couleur.

Il existe plusieurs capteurs dont les 2 principaux sont les capteurs CCD et CMOS.

UNE FUSION DES SENS

Qu'est-ce que la plasticité cérébrale?

La plasticité cérébrale, neuroplasticité ou encore plasticité neuronale sont des termes génériques qui décrivent les mécanismes par lesquels le cerveau est capable de se modifier lors des processus de neurogenèse dès la phase embryonnaire ou lors d'apprentissage.                                                                                                                     

Elle s’exprime par la capacité du cerveau de créer, défaire ou réorganiser les réseaux de neurones et les connexions de ces neurones. Le cerveau est ainsi qualifié de "plastique" ou de "malléable". Ce phénomène intervient durant le développement embryonnaire, l'enfance, la vie adulte et les conditions pathologiques (lésions et maladies).

Il est responsable de la diversité de l'organisation fine du cerveau parmi les individus (l'organisation générale étant, elle, régie par le bagage génétique de l'espèce) et des mécanismes de l'apprentissage et de la mémorisation chez l'enfant et l'adulte. Ainsi, la plasticité neuronale est présente tout au long de la vie, avec un pic d’efficacité pendant le développement suite à l’apprentissage, puis toujours possible mais moins fortement avec l’adulte.

La plasticité neuronale est donc avec la neurogenèse adulte, une des découvertes récentes les plus importantes en neurosciences et montre que le cerveau est un système dynamique, en perpétuelle reconfiguration.

On peut prendre l'exemple d'un aveugle munie de lunettes qui lui donne à voir une vision du monde.

Des zones spécifiques à chaque sens

Le toucher
Partout sur notre peau, se trouvent des récepteurs tactiles appelés mécanorécepteurs. Ils sont sensibles à la force, à l'intensité et à la chaleur.
Lorsque le toucher atteint le seuil de douleur, il doit, pour parvenir au cerveau,  franchir un "neurone-porte" et arriver ensuite dans le thalamus où siège ce centre de la douleur.

La vue
Les informations visuelles arrivent à la rétine sous forme de lumière. Les cellules réceptrices (les cônes et les bâtonnets) traduisent ces informations en influx électriques par l'intermédiaire des nerfs optiques. Elles sont ensuite acheminées vers le cortex occipital pour être décodées. Le cortex visuel possède des aires indépendantes pour la couleur, la forme, le mouvement…
Il existe deux voies principales de traitement de l'information visuelle : la voie ventrale, celle de l'identification de l'objet ("qu'est-ce que c'est"), et la voie dorsale, celle de la position de l'objet ("où est-ce"). La voie dorsale serait aussi celle des réactions associées à un stimulus visuel, car en relayant les informations spatiales, elle permet l'interaction avec notre environnement. 

L'ouïe
Les sons sont captés par le tympan sous forme de vibrations. Dans l'oreille interne, des cellules munies de cils microscopiques excitent le nerf auditif arrivant au lobe temporal. Chaque hémisphère a une manière différente de traiter l'information. Le cortex gauche est plutôt chargé de l'identification des sons, tandis que le cortex droit est spécialisé dans la qualité et l'intensité musicale. Le langage suit lui une voie spécifique.

Le goût et l'odorat
Bien que différents, ces deux sens sont étroitement liés. En effet, la perte de l'odorat entraîne immanquablement une perte du goût. Les informations sont transférées directement dans l'aire préfrontale. Sensations les plus primaires, elles sont en interaction avec les zones de l'émotion, et subissent peu de traitement analytique.

On pourra donner à titre d'exemple, les images suivantes des différentes zones (aires) correspondant à chacun de ces sens :

On peut donc voir qu'il n'y a aucune égalité entre chacune de ces aires, elles ne prennent pas toutes la même place, et leur rôle n'est pas proportionnel à leur taille (comme pour le cortex auditif qui n'obtient qu'une place minime au sein du cerveau).

De plus, on notera aussi que chacun de ces cortex traitent une information sur un sens précis et qu'il ne pourra en aucun cas traiter une information venant d'un autre sens. Ainsi que dans un cortex il existe plusieurs zones spécialisées.

Une récente découverte sur le cerveau aurait montré que celui-ci serait capable de se modifier et de palier aux différents problèmes qu'ils rencontrent. Il n'y aurait alors plus de zones spécifiques. Par exemple, lors d'une tumeur du cerveau, la zone malade est inutile et ne touche pas de sens car le cerveau s'est adapté et la compensée à travers une autre zone. Le cerveau se répare lui-même.

Le Professeur Hugues Duffaut, neurochirurgien, est à l'origine de cette découverte et en témoigne pour L'Express dont voici les deux extraits :

“J'ai constaté qu'il n'existait pas deux cerveaux semblables. Selon la localisation et la taille de la tumeur, des fonctions peuvent se déplacer ailleurs dans le même hémisphère, ou bien passer d'un hémisphère à l'autre. La plasticité du cerveau, c'est-à-dire sa capacité à réorganiser les connexions entre les neurones, est plus phénoménale encore qu'on ne l'imaginait.”

“Le cerveau ne se découpe pas en zones géographiques qui commanderaient chacune une fonction. Cette conception simpliste est battue en brèche par les dernières découvertes des neurosciences. La parole dépend vraisemblablement d'un circuit constitué de fibres reliées entre elles par des nœuds. Le fonctionnement du cerveau repose sur des réseaux parallèles capables de se compenser les uns les autres en cas de problème, comme dans le métro parisien, lorsque les voyageurs empruntent des correspondances pour éviter des perturbations sur leur ligne habituelle. On ne parle donc plus de "zones”, mais de “faisceaux”. Le nouveau modèle que nous proposons est “connexionniste”. L'ancien, l'hypothèse “localisationniste”, a vécu.”

La mise en relation par le cerveau

Les sens sont liés au cerveau par de nombreuses connections. En effet, les neurones jouent ce rôle important de transfert d'informations.

Les drogues expliquent très bien ce phénomène, en effet, par le biais du sang elles s'introduisent et vont altérer certains organes comme la vue (d'où les "éléphants roses" dus à la prise de LSD) ou encore le gout et l'audition.

Le cerveau utilise donc plusieurs aires spécifiées à une certaine fonction comme dans le cas visuel, avec la perception des formes, des couleurs et du mouvement + profondeur. Chacune de ces aires traitent donc l'information séparément (les voies nerveuses sont différentes et séparées) et ensuite le cerveau les unifie et on obtient donc une image avec toutes ces caractéristiques.

On peut également montrer que certains sens s'associent, comme le gout et l'odorat, sans odeurs, le gout n'est pas le même et vice-versa. Pas totalement convaincu ? Une expérience très simple consiste à se bander les yeux (pour ne pas créer une impression de gout) et se boucher le nez, vous pourrez voir que votre expérience gustative n'est pas la même et vous pourrez même manger des aliments que vous détestez !

La synesthésie aussi, est fondé sur un principe de fusion des sens, on l'a caractérise plus par une sensation vécue à travers une autre. Autrement dit pour les plus scientifiques, un phénomène neurologique par lequel deux ou plusieurs sens sont associés. Par exemple lorsqu'on écoute une musique on l'associe souvent à un souvenir, un sentiment ou à une couleur. Ainsi on peut voir des sons et écouter des couleurs. Cette faculté apparait fréquemment chez les enfants et peut aussi bien persister comme disparaitre. Ces personnes atteintes de synesthésie mélange alors les sens et la plus fréquente est l'association des lettres et des couleurs. Par conséquent elles ont une mémoire d'avantage surdéveloppée. C'est d'ailleurs le cas pour certains artistes comme par exemple le peintre Kandinsky qui peignait ses musiques rien qu'en les écoutant.

Cette association est liée à l'apprentissage que notre cerveau a eu, selon ce que la personne a vécu ou ce qu'elle aime ou aime moins. Lʼenvironnement influence aussi le traitement de lʼinformation, le cycle dʼapprentissage.

Un exemple suffira à vous faire comprendre ce piège, en le réduisant à sa plus simple expression. Une étude neuromarketing a été menée en 2004 pour savoir qui de Coca-Cola ou Pepsi avait la meilleure boisson. L’expérience s’est faite en deux parties. Lors de la première partie, les « goûteurs » ne savaient pas quelle boisson ils allaient déguster. A l’aveugle, le Pepsi était la meilleure pour eux. Durant la seconde partie, ces mêmes personnes savaient quelle boisson ils allaient boire. Et devinez-quoi ? Ils préféraient le Coca-Cola. Cette étude montre bien l’importance du contexte dans le traitement de l’information.

“Ne pas dissocier l'œil de l'oreille : quelle tristesse de regarder couler un torrent sans entendre le bruit de l'eau et quelle différence d'écouter un CD musical et de regarder le DVD des mêmes exécutants, et encore mieux les voire en concert.”