Les aides auditives de nouvelle génération émulent la capacité de la mouche à localiser le son

Il y a une mouche qui peut localiser un cricket à partir du son qu'il émet, malgré d'autres bruits de fond. Pourtant, le mécanisme auditif qui permet à la mouche de ne faire que 1,5 mm, soit 50 fois moins que la longueur d'onde du gazouillis du cricket. Maintenant, les ingénieurs ont trouvé un moyen d'imiter la super-audition de la mouche dans un minuscule appareil qui ne nécessite pas de batterie volumineuse.

Un article décrivant l'?uvre est publié dans la revue Lettres de physique appliquées.

Les ingénieurs de la Cockrell School of Engineering de l’Université du Texas à Austin disent que le nouveau dispositif pourrait être utilisé dans une nouvelle génération de prothèses auditives hypersensibles utilisant des microphones intelligents pour sélectionner uniquement les sons ou les conversations que le porteur souhaite entendre.

L'audition sophistiquée de Fly permet de localiser un cricket avec une précision remarquable

Neal Hall, professeur adjoint au Département de génie électrique et informatique de la Cockrell School, et son équipe d’étudiants diplômés se sont inspirés des travaux novateurs de Ronald Miles à l’université Binghamton de New York et de Ronald Hoy à la Cornell University, à Ithaca.

Ils ont été les premiers à décrire le potentiel technologique de l'émulation du mécanisme de surentraînement de la mouche parasitoïde de couleur jaune. Ormia ochracea, qui traque et localise les grillons des champs et pose des larves vivantes sur et autour d'eux.

La mouche peut localiser le cricket avec une précision remarquable, car il dispose d’un mécanisme sophistiqué de traitement du son qui détermine la direction du son dans un angle de 2 degrés.

En utilisant la structure auditive super-évoluée de la mouche comme modèle, le professeur Hall et ses collègues ont fabriqué un minuscule dispositif de détection de la pression en silicium. Avec une portée de seulement 2 mm, l'appareil a presque la même taille que l'organe auditif de la mouche.

Contrairement à de nombreux insectes, la raison pour laquelle les humains et les autres mammifères peuvent identifier la source d’un son est la distance beaucoup plus grande entre nos oreilles. Le mécanisme de traitement du son dans notre cerveau utilise la différence de temps dans l’arrivée du son aux deux oreilles pour localiser la source.

Mais les corps des insectes sont généralement trop petits pour le faire - les ondes sonores frappent les deux côtés presque simultanément.

C'est, sauf pour les insectes comme Ochracea - il peut localiser la direction du gazouillis du grillon même si ses oreilles sont distantes de moins de 2 mm. Son mécanisme auditif très évolué peut détecter l'écart de 4 millisecondes entre le son entrant dans une oreille et l'autre. Il amplifie également cette différence de temps en utilisant un mécanisme "bascule" ou "voir-scie" qui lui permet de localiser le cricket avec une précision remarquable.

Mécanisme d'audition des mouches à l'aide d'un faisceau flexible

Pour reproduire le mécanisme d'audition de la mouche, l'équipe a fabriqué un faisceau flexible intégrant des matériaux piézoélectriques qui leur permettait d'utiliser la flexion et la rotation du faisceau pour mesurer simultanément la pression acoustique et le gradient de pression.

Alors que d'autres équipes ont déjà essayé de construire des appareils auditifs qui imitent la super-audition de la mouche, le professeur Neal et ses collègues sont les premiers à utiliser des matériaux piézoélectriques qui convertissent la pression mécanique en signaux électriques et permettent à l'appareil de fonctionner avec très peu d'énergie.

«Les aides auditives reposant sur des batteries, la réduction de la consommation d’énergie est une considération essentielle pour faire évoluer la technologie des appareils auditifs», explique le professeur Hall.

Il voit cette technologie attrayante pour les personnes ayant des problèmes auditifs dans le futur. Alors qu'un Américain sur dix pourrait bénéficier d'un appareil auditif, un cinquième seulement de ce nombre en utilise actuellement un, ajoute-t-il.

Il dit que beaucoup pensent que la principale raison de cette lacune est le mécontentement des porteurs d'appareils auditifs avec les appareils:

"Augmenter le volume pour entendre quelqu'un en face de vous amplifie également tout le bruit de fond environnant, ressemblant au son d’un cocktail."

En plus de porter la technologie des aides auditives à un nouveau niveau, le dispositif pourrait également être utile dans les applications militaires et de défense. Par exemple, dans des environnements sombres où les repères visuels sont absents.

Les fonds de l'Agence des projets de recherche avancée de la Défense (DARPA) ont aidé à financer l'étude.

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