Audition binaurale et localisation sonore

L'audition avec deux oreilles permet aux auditeurs de localiser les sons dans l'espace et de distinguer un locuteur cible des sons concurrents. L'audition binaurale exploite les petites différences entre les signaux perçus par les deux oreilles, principalement en termes de temps d'arrivée et de niveau, ainsi que le filtrage spectral imposé par la tête et les oreilles externes. Ce sujet aborde les indices de direction d'un son, les mécanismes de comparaison entre les deux oreilles et les avantages de l'écoute binaurale pour l'audition en milieu bruyant.

Definition

L'audition binaurale est l'utilisation conjointe des deux oreilles pour traiter le son, et la localisation sonore est la détermination par l'auditeur de la direction et de la distance d'une source sonore à partir d'indices acoustiques, principalement les différences entre les signaux atteignant chaque oreille.

Scope

Le sujet couvre les différences interaurales de temps et de niveau, les indices spectraux (pavillon de l'oreille) pour la résolution en élévation et avant-arrière, l'acuité de localisation, le traitement binaural qui combine les deux oreilles, et les avantages de l'audition binaurale pour la compréhension de la parole dans le bruit. Il s'agit d'un matériel de référence et éducatif sur l'audition spatiale, et non d'une directive clinique.

Core questions

• Quels indices acoustiques indiquent à un auditeur la provenance d'un son ?
• Comment le système auditif compare-t-il la synchronisation et le niveau aux deux oreilles ?
• Qu'est-ce qui résout les ambiguïtés telles que l'avant par rapport à l'arrière ou l'élévation ?
• Comment l'écoute avec deux oreilles aide-t-elle dans les environnements bruyants ?

Key concepts

• Différence interaurale de temps
• Différence interaurale de niveau
• Théorie duplex
• Fonction de transfert liée à la tête et indices du pavillon
• Angle minimal audible
• Cône de confusion et ambiguïté avant-arrière
• Effet d'amortissement binaural et démmasquage spatial
• Le problème du cocktail

Key theories

Théorie duplex de la localisation

La localisation horizontale repose sur deux indices complémentaires : les différences interaurales de temps dominent aux basses fréquences, où la tête projette peu d'ombre acoustique, et les différences interaurales de niveau dominent aux hautes fréquences, où la tête masque l'oreille éloignée.

Modèle de détection de coïncidence (de lieu) de la synchronisation interaurale

Jeffress a proposé que les différences interaurales de temps soient encodées par des neurones agissant comme des détecteurs de coïncidence le long de lignes à retard, de sorte que le lieu de réponse neuronale maximale représente un délai interaural particulier et donc une direction.

Mechanisms

Un son provenant d'un côté atteint l'oreille la plus proche légèrement plus tôt et, aux hautes fréquences, plus intensément, produisant des différences interaurales de temps et de niveau que le tronc cérébral compare ; l'olive supérieure médiale est sensible à la synchronisation interaurale et l'olive supérieure latérale au niveau interaural. Les plis du pavillon de l'oreille filtrent le son de manière dépendante de la direction, ajoutant des indices spectraux qui résolvent les ambiguïtés d'élévation et avant-arrière que les seuls indices interauraux ne peuvent résoudre. En comparant les deux oreilles, le système auditif améliore également la détection et l'intelligibilité d'une cible dans le bruit, un avantage connu sous le nom de démmasquage spatial.

Clinical relevance

La perte auditive asymétrique ou unilatérale dégrade les indices interauraux nécessaires à la localisation et à la séparation de la parole du bruit, ce qui est l'une des raisons pour lesquelles les auditeurs atteints de telles pertes signalent des difficultés dans les environnements bruyants, même lorsqu'une oreille entend bien. Rétablir un apport équilibré aux deux oreilles est un objectif de nombreuses approches de réadaptation. Ce matériel décrit la fonction binaurale et ne constitue pas une base pour un diagnostic individuel ou des recommandations d'appareils.

Evidence & guidelines

L'acuité de localisation a été quantifiée par Mills (1958) au moyen de l'angle minimal audible, et la base neurale de la synchronisation interaurale a été formulée par Jeffress (1948). Le rôle de l'audition binaurale dans la séparation de la parole du son concurrent a été souligné par Cherry (1953) dans sa description du problème du cocktail, et le domaine est synthétisé dans Blauert (1997).

History

La théorie duplex de Lord Rayleigh, au tournant du XXe siècle, a proposé que les différences de temps et de niveau servent différentes gammes de fréquences. Le modèle de détection de coïncidence de Jeffress (1948) a fourni une explication influente de la manière dont les différences interaurales de temps pourraient être encodées neuralement, et les mesures de Mills (1958) ont établi la précision de la localisation humaine. Les travaux de Cherry sur l'attention sélective ont introduit le problème du cocktail, et des recherches ultérieures ont détaillé les fonctions de transfert liées à la tête et le démmasquage binaural.

Debates

La synchronisation interaurale est-elle encodée par une carte de lieu de type Jeffress chez l'homme ?

Le modèle de détection de coïncidence correspond bien à certaines espèces, mais les preuves chez les mammifères suggèrent que les différences interaurales de temps pourraient être encodées en partie par des différences de taux entre les hémisphères plutôt que par une carte de lieu fine, et le mécanisme humain reste débattu.

Key figures

• Lloyd Jeffress
• A. W. Mills
• Colin Cherry
• Jens Blauert
• John William Strutt (Lord Rayleigh)

Seminal works

• jeffress-1948
• mills-1958
• cherry-1953

Frequently asked questions

Que sont les différences interaurales de temps et de niveau ?

Ce sont les différences entre les signaux perçus par les deux oreilles. Une différence interaurale de temps est la petite différence de temps d'arrivée pour un son provenant d'un côté, et une différence interaurale de niveau est la différence d'intensité causée par l'ombre acoustique de la tête sur l'oreille éloignée. Ensemble, elles constituent les principaux indices de localisation horizontale.

Pourquoi l'audition dans le bruit est-elle plus difficile avec une seule oreille qu'avec deux ?

Deux oreilles permettent au système auditif de comparer les signaux et d'exploiter la séparation spatiale entre une cible et l'arrière-plan, un avantage appelé démmasquage spatial. Avec une seule oreille utilisable, ces indices binauraux sont perdus, ce qui rend plus difficile la séparation de la parole du son concurrent.