1 / 51

Paul Avan Laboratoire de biophysique sensorielle Clermont-Ferrand

Codages des messages sonores, des redondances aux contradictions, ou de l’audition naturelle à l’audition prothétique. Paul Avan Laboratoire de biophysique sensorielle Clermont-Ferrand. (bio)physique ou neurosciences?. Ohm décomposition f von Helmholtz résonance

rona
Download Presentation

Paul Avan Laboratoire de biophysique sensorielle Clermont-Ferrand

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Codages des messages sonores,des redondances aux contradictions, oude l’audition naturelle à l’audition prothétique Paul Avan Laboratoire de biophysique sensorielle Clermont-Ferrand

  2. (bio)physique ou neurosciences? • Ohm décomposition f • von Helmholtz résonance • Stevens (élève de Millikan) croissance de sonie • von Békésy mb basilaire • Gold, Kemp (astrophysique) méca. active • McLeod implant cochléaire • Prost Hopf Physiciens … … … … … … … phénomènes vivants

  3. Codage de la hauteur Hauteur –Pitch-: le percept auditiflié à la fréquence, ou encore au taux de répétition des sons périodiques. Importance capitale pour la musique, la parole (notammentdans le bruit). Sons purs, complexes harmoniques  fondamentale (f0) –pas nécessairementprésente Prosodie (languesaccentuéesou non) Information sémantique (languestonales)

  4. Intonation  « pitch » ou hauteur • Hauteur tonale • Hauteur fondamentale (periodicity pitch) • Hauteur brute (… timbre -centre de gravité énergétique) • Hauteurs spectrales (liées aux raies spectrales) • Hauteurs binaurales …

  5. D’après Oxenham et al., PNAS 2011

  6. Chaque note de la partition se rapporte à une hauteur, dont la succession crée une mélodie

  7. corrélats physiologiques • La notion de hauteur est complexe • Échelle de Stevens en mel (classement) • Echelle en chroma (relative à des intervalles / octave) • Deux codages possibles, mathématiquement duaux (f = 1/T) mais physiologiquement différents (place / cadence) • Pour chaque codage, pt de départ périphérique clair mais quelle interprétation centrale?

  8. Cas particuliers insolubles: Mélodie éternellement ascendante de Shepard - Risset

  9. Approchesspectrales de la hauteur De Cheveigné 2005

  10. Approchestemporelles de la hauteur. (F) estl’autocorrélation de (E). De Cheveigné 2005

  11. Pas d’algorithme universel simple (pas d’algorithme informatisé très efficace, notamment en présence de bruit) Cas plus compliqués : sons anharmoniques, apériodiques

  12. Domaine spectral approche tonotopique, code = place

  13. Limites d’un code positionnel “an intensity increment of only 10 dB caused the maximum to move by about 0.225 mm” … “We observed, on the other hand, that the apical excitation cut-off did not depend on sound intensity” D’après Zwislocki, 1999

  14. Domaine temporel approche / structure temporelle fine code = cadence

  15. Autres façons de voir le synchronisme partiel ( en conditions naturelles)

  16. Index de synchronisation 1000 Hz 3000 Hz

  17. D’après Oxenham et al., PNAS 2011

  18. D’après Oxenham et al., PNAS 2011

  19. Autre intérêt du synchronisme: Résistance au bruit de fond Son pur (1 kHz, flèche verticale) mélangé à du bruit blanc (Shamma, 1990) Le taux de décharge moyen est le même dans tous les neurones quelque soit leur fréquence caractéristique : ne permet pas l’identification du son

  20. (Shamma, 1990) Cependant, les neurones codant pour à peu près 1 kHz tendent à donner des décharges périodiques. Cet indice, s’il est exploité, trahit la présence du son pur.

  21. Et la diplacousie? • Phénomène selon lequel la hauteur diffère d’une oreille à l’autre (> ½ ton) • Maladie de Menière (changement de rigidité de la partition cochléaire) • Prise de carbamazépine (Tégrétol®) inhibiteur des canaux aquaporine?? (E.LePage) • Possible en cas d’écoute « hors fréquence » • Facile à expliquer si hauteur codée par la position

  22. Intensité croissante =>tonotopie décalée Sourds Surdités avec carte tonotopique perturbée Pas de synchro > 3 kHz (?) Sons de Zwicker (acouphènes accompagnant la fatigue due à l’exposition à une bande de bruit) Autres arguments au débat:temporel? tonotopique?

  23. La hauteur? • Code spectral? Temporel? Spectral? … • Peu importe finalement car les deux sont cohérents dans le monde physique (f = 1/T) … oui, mais dans le monde des sourds appareillés? • Mesures objectives?

  24. Extraction de l’intonation / tronc cérébral: FFR (’frequencyfollowingevoked (EEG) responses’) Krishnan et coll., 2005

  25. Plasticité neuronale induite par l’expérience Krishnan et coll., 2005

  26. Des implants cochléaires à l'accès au langage? quels codages dans l'implant pour reproduire quels codages naturels?

  27. L’implant cochléaire pour qui? • Surdités profondes bilatérales • Avec score vocal < 50% • Si post-linguales, pas de contrainte d’âge • Si prélinguales, appareillage << 3 ans pour restaurer l’accès au langage • Porte électrodes dans la spirale cochléaire • Stimulation directe des neurones du modiolus • Récepteur sous-cutané • Processeur externe contour d’oreille

  28. Codage dans un implant numérique IC: respectent un principe tonotopique ne respectent pas la structure temporelle fine respectent les enveloppes Correct dans le silence (Shannon, 1985)

  29. Carte des activités neurales dans le tronc cérébral Spectrogramme acoustique D'après Delgutte

  30. Principaux résultats • Succès = règle • 1ers résultats (1ère activation et réglages 2-3) souvent très limités, jugés décevants (bruits) • Puis augmentation de dynamique neurale • Avec orthophonie, résultats à 6 mois déjà bons • Avec appareil controlatéral conventionnel, résultats encore meilleurs (V1+2 >> V1 +V2) • Mais, dans le bruit: résultats mauvais • Musique: résultats mauvais

  31. synchronisme partiel ( en conditions naturelles)

  32. le synchronisme partiel (cdns artificielles: IC) Delgutte & coll, 2004

  33. Scène auditive

  34. Scène auditive (cocktail party ou brouhaha)

  35. f0 Signaux en compétition : quels indices? simultanéité harmonicité

  36. f0 f''0

  37. La hauteur est utilisée pour la ségrégation dans les scènes complexes Mais: challenge difficile pour un implant cochléaire, codage de la hauteur par tonotopie ou synchronisme? Le porte-électrodes, selon son insertion, simule une tonotopie plus ou moins transposée

  38. idem Simulation de la situation créée par un implant cochléaire, par un synthétiseur transposant les raies spectrales sans changer la structure temporelle d’enveloppes. Test de sujets normo-entendants D’après Oxenham et coll., 2004 Shamma, 2004

  39. [1, 3, 4] • [1, 3, 4] hauteur ???? En fait pas de perception de hauteur dans le cas ‘transposé’ D’après Oxenham et coll., 2004 Shamma, 2004

  40. enjeux: -meilleurs codages -meilleurs réglages -éducation, entraînement

  41. Données développementales (Sandra Trehub) • Aptitudes précoces à l’écoute (innées) • Excellentemémoire / musique • Intense intérêt pour la musique • Environnementtrès musical • Reconnaissance des mélodies et des transpositions • Sensibilité à des traits musicaux de toutes les cultures • Enfantsimplantés: intérêt pour la musique, maismélodies: 0

  42. Parole maternelle • musicale (Fernald, 1991) • multi-modale • Langagesignes / dance(Masataka, 1992) • reproduction précise (Bergeson +Trehub, 2002) (Diapo d’après S.Trehub, Acfos 2004)

  43. Qcm 1 La hauteur: • Repose entièrement sur un codage temporel • Est déterminée par la plus basse fréquence représentée dans le spectre d’un son • Guide l’extraction de sons dans un brouhaha (scène auditive complexe) • N’a de sens que pour des sons périodiques • Est facilement identifiée par un implanté cochléaire

  44. Qcm 1 La hauteur: • Repose entièrement sur un codage temporel • Est déterminée par la plus basse fréquence représentée dans le spectre d’un son • Guide l’extraction de sons dans un brouhaha (scène auditive complexe) • N’a de sens que pour des sons périodiques • Est facilement identifiée par un implanté cochléaire

  45. Qcm 2 Est en faveur d’un codage spatial de la hauteur le fait que: • La position du pic d’excitation sur la membrane basilaire est indépendante du niveau • La diplacousie existe • Les sourds gardent une bonne analyse des mélodies • Il existe un corrélat de la hauteur dans les ‘frequencyfollowingresponses’, réponses électriques du tronc cérébral

  46. Qcm 2 Est en faveur d’un codage spatial de la hauteur le fait que: • La position du pic d’excitation sur la membrane basilaire est indépendante du niveau • La diplacousie existe • Les sourds gardent une bonne analyse des mélodies • Il existe un corrélat de la hauteur dans les ‘frequencyfollowingresponses’, réponses électriques du tronc cérébral

  47. Qcm 3 Est en faveur d’un codage temporel de la hauteur le fait que: • Les sons de Zwicker existent • La diplacousie existe • Les sourds ont une mauvaise sélectivité fréquentielle • Il existe un corrélat de la hauteur dans les ‘frequencyfollowingresponses’, réponses électriques du tronc cérébral

More Related