Timing cues for azimuthal sound source localization
Indices temporels pour la localisation des sources sonores en azimuth
par Benichoux Victor sous la direction de Brette Romain
Thèse de doctorat en Neurosciences computationnelles
École doctorale Cerveau, Cognition, Comportement

Soutenue le Monday 25 November 2013 à Université Paris Descartes ( Paris 5 )

Sujets
  • Neurosciences
  • Perception auditive
  • Psychoacoustique

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Mots clés
Localisation des sons, Audition binaurale, Neurosciences computationelles, Psychoacoustique
Resumé
La localisation des sources en azimuth repose sur le traitement des différences de temps d'arrivée des sons à chacune des oreilles: les différences interaurales de temps (``Interaural Time Differences'' (ITD)). Pour certaines espèces, il a été montré que cet indice dépendait du spectre du signal émis par la source. Pourtant, cette variation est souvent ignorée, les humains et les animaux étant supposés ne pas y être sensibles. Le but de cette thèse est d'étudier cette dépendance en utilisant des méthodes acoustiques, puis d'en explorer les conséquences tant au niveau électrophysiologique qu'au niveau de la psychophysique humaine. A la proximité de sphères rigides, le champ sonore est diffracté, ce qui donne lieu à des régimes de propagation de l'onde sonore différents selon la fréquence. En conséquence, quand la tête d'un animal est modélisée par une sphère rigide, l'ITD pour une position donnée dépend de la fréquence. Je montre que cet effet est reflété dans les indices humains en analysant des enregistrements acoustiques pour de nombreux sujets. De plus, j'explique cet effet à deux échelles: localement en fréquence, la variation de l'ITD donne lieu à différents délais interauraux dans l'enveloppe et la structure fine des signaux qui atteignent les oreilles. Deuxièmement, l'ITD de sons basses-fréquences est généralement plus grand que celui pour des sons hautes-fréquences venant de la même position. Dans une seconde partie, je discute l'état de l'art sur le système binaural sensible à l'ITD chez les mammifères. J'expose que l'hétérogénéité des réponses de ces neurones est prédite lorsque l'on fait l'hypothèse que les cellules encodent des ITDs variables avec la fréquence. De plus, je discute comment ces cellules peuvent être sensibles à une position dans l'espace, quel que soit le spectre du signal émis par la source. De manière générale, j'argumente que les données disponibles chez les mammifères sont en adéquation avec l'hypothèse de cellules sélectives à une position dans l'espace. Enfin, j'explore l'impact de la dépendance en fréquence de l'ITD sur le comportement humain, en utilisant des techniques psychoacoustiques. Les sujets doivent faire correspondre la position latérale de deux sons qui n'ont pas le même spectre. Les résultats suggèrent que les humains perçoivent des sons avec différents spectres à la même position lorsqu'ils ont des ITDs différents, comme prédit part des enregistrements acoustiques. De plus, cet effet est prédit par un modèle sphérique de la tête du sujet. En combinant des approches de différents domaines, je montre que le système binaural est remarquablement adapté aux indices disponibles dans son environnement. Cette stratégie de localisation des sources utilisée par les animaux peut être d'une grande inspiration dans le développement de systèmes robotiques.