Systeme Auditif Objectifs Intro

Systeme Auditif
Objectifs
! Connaî
Connaître le systè
système (anatomie, physiologie)
--> ancrer les cours de Pressnitzer, Lorenzi, Edeline, Giraud
! Comprendre sa fonction:
" rôle dans l'organisme
" principes de traitement
! Ce que vous devrez en retenir:
" vocabulaire, concepts
" vue d'ensemble (que contient le systè
système, où
où est chaque chose ?)
" clé
clés pour comprendre
Alain de Cheveigné
Cheveigné
Intro
detection
! 3 étapes dans l'é
l'évolution des
systè
systèmes perceptifs:
" Détection
" Discrimination
" Ségré
grégation
Szentá
Szentágothai & Arbib (1975)
discrimination
segregation
Plan
pourquoi cet exemple?
description par "approximations successives"
! importance de l'environnement
! I. Organisme et environnement
! lien fort perception-action
! II. Systè
Système auditif
! systè
système complexe peut (?) être compris comme
héritage d'un systè
système simple
! III. Systè
Système pé
périphé
riphérique
! origine de la structure croisé
croisée du systè
système
nerveux...
! V. Tonotopie
! IV. Systè
Système central
! VI. Zooms
! VII. Structure et fonction
I. Organisme et environnement
II. Le systè
système auditif
ENVIRONNEMENT
efférent
son
SYSTÈME
AUDITIF
otoémissions
afférent
ORGANISME
action
! interactions environnement / systè
système auditif / organisme
! échanges bilaté
bilatéraux (centrifuge, centripè
centripète)
! dépendances entre:
" perception et action
" modalité
modalités (audition, vision, etc)
II. Le systè
système auditif
central
périphérique
III. Le systè
système pé
périphé
riphérique
III. Le systè
système pé
périphé
riphérique
apex
III. Le systè
système pé
périphé
riphérique
cochlé
cochlée
base
nerf
auditif
membrane
basilaire
ganglion
spiral
(SG)
III. Le systè
système pé
périphé
riphérique
organe
de corti
III. Le systè
système pé
périphé
riphérique
organe de Corti
cellules
cilié
ciliées
internes
(IHC)
cellules
cilié
ciliées
externes
(OHC)
affé
afférent
(ascendant,
centripè
centripète)
effé
efférent
(descendant,
centrifuge)
III. Le systè
système pé
périphé
riphérique
IHC
SG
OHC
IV. Systè
Système auditif central
nerf auditif
I
II
systè
système
central
central
nerf vestibulaire
hormones
! Voie ascendante:
" issue principalement des IHC (via SG)
! Voie descendante
" projette principalement sur les OHC
IV. Systè
Système auditif central
IV. Systè
Système auditif central
cortex
cortex
thalamus
thalamus
mésencé
sencéphale
mésencé
sencéphale
tronc cé
cérébral
tronc cé
cérébral
cochlé
cochlée
IV.1 Etapes
IV.1 Etapes
cortex
thalamus
mésencephale
tronc
cérébral
cochlé
cochlée
cochlé
cochlée
IV.1 Etapes
cortex
thalamus
mésencephale
tronc
cérébral
IV.1 Etapes
cortex auditif
AC
corps genouillé médian
MGB
colliculus inférieur
IC
Auditory Cortex
cortex
Medial Geniculate Body
thalamus
Inferior Colliculus
midbrain
noyaux du lemniscus latéral
NLL
Nuclei of Lateral Lemniscus
complexe olivaire supérieur
SOC
Superior Olivary Complex
noyau cochléaire
CN
Cochlear Nucleus
ganglion spiral
SG
Spiral Ganglion
cellule ciliée interne
IHC
Inner Hair Cell
cochlé
cochlée
connexions transhié
hiérarchiques
brainstem
cochlea
--> voies parallè
parallèles
IV.1 Etapes
IV.2 Structure bilaté
bilatérale
connexions
translaté
translatérales
<-<-<-étapes obligé
obligées
<--
IV.2 Structure bilaté
bilatérale
IV.2 Structure bilaté
bilatérale
! 6 niveaux de dé
décussation
! dominance contra-laté
contra-latérale
! fonctions:
" traitement binaural (localisation, etc.)
" redondance
! multiplicité
multiplicité des chemins...
complexe
olivaire
superieur
circuit
responsable
de la localisation
IV.3 Voies descendantes
IV.3 Voies descendantes
cortex
thalamus
corps genouille
median
complexe
olivaire
cellules
cilié
ciliées
internes
IV.3 Voies descendantes
IV.3 Voies descendantes
! massives
! pré
présentes partout, ou presque
! particularité
particularités:
" pas de voies effé
efférentes de CN
" pas de voies effé
efférentes de MGB
" pas de bypass de IC
complexe
olivaire
!
La fonction est connue dans certains cas...
" boucle ré
réverbé
verbération Cortex <--> Thalamus
" boucle de contrô
contrôle SOC --> IHC
" boucle de contrô
contrôle SOC --> OHC
cellules
cilié
ciliées
internes
! ...mais inconnue dans la plupart
! Complexité
Complexité!
IV.4 Subdivisions
IV.5 Autres facteurs de complexité
complexité
! Subdivisions plus fines
! Topologie des champs axonaux, dendritiques
! Diversité
Diversité des types cellulaires
! Proprié
Propriétés de membrane
voie
principale
("tonotopique")
! Neurotransmetteurs
! Inhibition
! Labilité
Labilité, plasticité
plasticité
! Interactions avec autres systè
systèmes:
" autres modalité
modalités (vision, équilibre)
" action
! Diffé
Différences entre espè
espèces (humain ! chat)
double hié
hiérarchie
! Effets des anesthé
anesthésiques
! etc.
V. Tonotopie
V. Tonotopie
Du Verney (1683):
“[la lame spirale] ... n'est pas seulement capable de recevoir
les tremblements de l'air, mais sa structure doit faire penser
qu'elle peut répondre à tous leurs caractères differents”
Du Verney (1683)
--> vibration sympathique
V. Tonotopie
V. Tonotopie
Du Verney (1683):
Du Verney (1683):
“[la lame spirale] ... n'est pas seulement capable de recevoir
les tremblements de l'air, mais sa structure doit faire penser
qu'elle peut répondre à tous leurs caractères differents
... étant plus large au commencement de la première revolution
qu'à l'extremité de la dernière, on peut dire que les parties les plus
larges pouvant être ébranlées sans que les autres le soient”
--> sé
sélectivité
lectivité
“[la lame spirale] ... n'est pas seulement capable de recevoir
les tremblements de l'air, mais sa structure doit faire penser
qu'elle peut répondre à tous leurs caractères differents
... étant plus large au commencement de la première revolution
qu'à l'extremité de la dernière, on peut dire que les parties les
plus larges pouvant être ébranlées sans que les autres le soient
... ne sont capables que de frémissemens plus lents qui
répondent par consequent aux tons graves ; et qu'au contraire
ses parties les plus étroites étant frappées, leurs fremissemens
sont plus vites, et répondent par conséquent aux tons aigus”
--> fré
fréquence - hauteur
(Galileo, Mersenne ~ 1638)
V. Tonotopie
V. Tonotopie
Du Verney (1683):
Du Verney (1683):
“[la lame spirale] ... n'est pas seulement capable de recevoir
les tremblements de l'air, mais sa structure doit faire penser
qu'elle peut répondre à tous leurs caractères differents
... étant plus large au commencement de la première revolution
qu'à l'extremité de la dernière, on peut dire que les parties les
plus larges pouvant être ébranlées sans que les autres le soient
... ne sont capables que de frémissemens plus lents qui
répondent par consequent aux tons graves ; et qu'au contraire
ses parties les plus étroites étant frappées, leurs fremissemens
sont plus vites, et répondent par conséquent aux tons aigus”
--> tonotopie
“[la lame spirale] ... n'est pas seulement capable de recevoir
les tremblements de l'air, mais sa structure doit faire penser
qu'elle peut répondre à tous leurs caractères differents
... étant plus large au commencement de la première revolution
qu'à l'extremité de la dernière, on peut dire que les parties les
plus larges pouvant être ébranlées sans que les autres le soient
... ne sont capables que de frémissemens plus lents qui
répondent par consequent aux tons graves ; et qu'au contraire
ses parties les plus étroites étant frappées, leurs fremissemens
sont plus vites, et répondent par conséquent aux tons aigus
... de sorte qu'enfin selon les differents ébranlemens de la lame
spirale, les esprits du nerf ... reçoivent différentes impressions
qui représentent dans le cerveau les diverses apparences des
tons.”
--> projection tonotopique
V. Tonotopie
V. Tonotopie
deux ingré
ingrédients:
- sé
sélectivité
lectivité fré
fréquentielle
- ré
répartition spatiale ré
réguliè
gulière
scala vestibuli
fenê
fenêtre ovale
fenê
fenêtre ronde
!
scala tympani
"
!
V. Tonotopie
fenê
fenêtre ovale
membrane basilaire
canaux:
"
!
hélicotrè
licotrème
parois rigides (sauf fenê
fenêtres)
communiquent par l'hé
l'hélicotrè
licotrème
liquide:
"
incompressible
"
lourd
membrane basilaire:
"
large et souple à l'apex
"
étroite et rigide à la base
V. Tonotopie
scala vestibuli
hélicotrè
licotrème
explication plus complè
complète:
!
fenê
fenêtre ronde
scala tympani
membrane basilaire
explication simple:
!
!
!
surpression statique de l'air exté
extérieur:
"
fenê
fenêtre ovale se dé
déforme vers inté
intérieur, ronde vers exté
extérieur
"
liquide monte dans SV, passe via helicotrè
helicotrème, descend dans ST
surpression dynamique (son):
"
déformation membrane si plus facile que dé
déplacement liquide
"
déplacement liquide: + difficile si rapide (-->hautes fré
fréquences)
"
déformation membrane: + difficile si étroite et rigide (-->base cochlé
cochlée)
déformation à une position qui dé
dépend de la fré
fréquence:
"
hautes fré
fréquences <--> base de la cochlé
cochlée
"
basse fré
fréquences <--> apex de la cochlé
cochlée
mécanique:
"
membrane basilaire
"
membrane tectoriale
"
cils
!
hydrodynamique des fluides cochlé
cochléaires
!
phé
phénomè
nomènes biochimiques et électriques
!
phé
phénomè
nomènes actifs (OHC)
!
interaction avec systè
système nerveux (systè
(système effé
efférent)
!
...
V. Tonotopie
V. Tonotopie
nerf vestibulaire
nerf auditif
cochlé
cochlée
systè
système
vestibulaire
tonotopie du nerf auditif:
- BF au centre
- HF en pé
périphé
riphérie
V. Tonotopie
V. Tonotopie
trajet d'é
d'électrode
noyau cochlé
cochléaire
HF
nerf auditif
noyau
cochlé
cochléaire
cochlé
cochlée
BF
V. Tonotopie
V. Tonotopie
LSO (dans SOC)
V. Tonotopie
tonotopie des
projections du
cortex auditif
sur ICc
V. Tonotopie
cortex auditif primaire
gradients
tonotopiques
voie
principale
("tonotopique")
ailleurs: tonotopie impré
imprécise, labile ou absente
V. Tonotopie
!
Se retrouve à tous niveaux, de la cochlé
cochlée au cortex
"
!
!
--> principe d'organisation important
Mais:
"
l'ensemble de chaque niveau n'est pas tonotopique
"
la tonotopie souvent:
#
imparfaite, incomplete (e.g. limité
limitée à certains types de cellules)
#
labile (e.g. observé
observée seulement sous anesthé
anesthésique)
Rôle ?
"
ingré
ingrédient fondamental ?
"
épiphé
piphénomè
nomène ?
"
rôle dans les mé
mécanismes de sé
ségré
grégation ?
#
#
VI. Zooms
! 1. Cochlé
Cochlée
! 2. Noyau cochlé
cochléaire
! 3. Complexe olivaire supé
supérieur
! 4. Colliculus infé
inférieur
! 5. Thalamus et cortex
"spectre à tous les étages"
reliquat de l'ontogé
l'ontogénèse (peut-ê
(peut-être guidé
guidée par la tonotopie)
VI.1 Zoom sur la cochlé
cochlée
! Mécanismes actifs (OHC):
" rôle: augmenter sensibilité
sensibilité et sé
sélectivité
lectivité
! Boucles de contrô
contrôle
" MOC ("medial olivo-cochlear")
" LOC ("lateral olivo-cochlear")
! Information transmise par le nerf auditif:
" spectrale
" temporelle
A affiner. Un objectif est d'introduire la notion de codage temporel. La notion de voies
spé
spécialisé
cialisées dans le codage temporel (pendant des voies tonotopiques) dé
développé
veloppée ici et
dans les "zooms" suivants (noyau cochlé
cochléaire et SOC).
VI.1 Cochlé
Cochlée
VI.1 Cochlé
Cochlée
VI.1 Cochlé
Cochlée
VI.1 Cochlé
Cochlée
VI.1 Cochlé
Cochlée
VI.1 Cochlé
Cochlée
VI.2 Noyau cochlé
cochléaire
! Etape obligé
obligée des voies ascendantes
! Structure
! Types de cellules
! Rôle:
" relais
" traitements simples
" traitements plus complexes (DCN)
A affiner. Les objectifs sont (1) pré
préciser la structure (AVCN, PVCN, DCN), (2) introduire les
principaux types de cellules et ré
réponses de AVCN et PVCN (primarylike, chopper, onset), et
les traitements qu'ils impliquent (coincidence, inté
intégration), (3) poursuivre la description
des "voies temporelles", (4) pré
présenter des hypothè
hypothèses de fonction (localisation sur la base
de cues spectraux dans DCN, modè
è
le
de
CMR
de
Pressnitzer).
mod
VI.3 Complexe olivaire supé
supérieur
VI.4 Colliculus infé
inférieur
! les noyaux: MSO, LSO, MNTB, noyaux pé
périolivaires
! Structure
! connectique: affé
afférences, projections
! Position pivot ("gare de triage"):
! rôle de MSO: traitement binaural des ITD
" récapitule infos ascendantes de CN, SOC, NLL
! rôle de MNTB/LSO: traitement binaural des ILD
" relaye infos descendantes du cortex et thalamus
! rôle des noyaux pé
périolivaires:
" peu de voies contournent IC
" systè
système olivocochlé
olivocochléaire
! "Cartes": tonotopie, disparité
disparité spatiale, etc.
" autres...
! Lien avec colliculus supé
supérieur (vision, etc.)
A affiner. Les objectifs sont (1) situer et diffé
différencier ces noyaux importants et pré
préciser
leurs rô
rôles respectifs, (2) poursuivre la description des "voies temporelles" en pré
présentant
la premiè
première utilisation importante de l'information temporelle, (3) dé
développer de nouveaux
exemples de liens entre structure et fonction (MSO et traitement des ITD, LSO et
traitement des ILD). Inhibition (MNTB).
A affiner. Les objectifs sont (1) pré
préciser la structure (ICc, ICp, ICdc, ICx), (2) souligner le
rôle d'é
d'étape obligé
obligée des voies ascendantes et descendantes, (3) mentionner les "cartes"
d'indices (ITD, pé
périodicité
riodicité, etc) et discuter du sens à leur accorder, (4) souligner les
connexions hors systè
système auditif, (5) donner un exemple de fonction: ré
récapitulation des
informations spatiales.
VI.5 Thalamus et cortex
! --> cours de J-M Edeline, A-L Giraud
VII. Structure et fonction
! Pour certaines structures on connaî
connaît (?) la fonction:
" cochlé
cochlée: filtrage, transduction
" VCN: relais, traitements "utiles" (onsets, CMR)
" DCN: localisation avec cues spectraux
" MSO: localisation avec ITD
" LSO: localisation ave ILD
! Pour d'autres on ne sait pas:
" pourquoi 6 niveaux de dé
décussation interaurale ?
" à quoi servent PON, NLL ?
Il serait peut-ê
peut-être utile d'amorcer les cours de JME et ALG en introduisant quelques notions
de structure et vocabulaire.
" à quoi servent les voies effé
efférentes ?
" etc.
! Pour comprendre: besoin de modè
modèles !
A affiner. Ré
Récapituler exemples de liens connus entre fonction et structure. Introduire
exemples de modè
modèles. Cette section devrait idé
idéalement rassembler les fils de toutes les
sections pré
précédentes.