CHAPITRE QUATRIÈME

FONCTIONS DE LA MEMBRANE TYMPANIQUE. — TELEPHONE. — FLAMMES VIBRANTES. — SIGNIFICATION DE LA FORME EN ENTONNOIR DE LA MEM- BRANE TYMPANIQUE. — MUSCLES DE LA CAVITÉ TYMPANIQUE.

Une membrane tendue sur l'ouverture d'un tuyau ou sur un anneau donne, lorsqu'elle est frappée, un ton propre, qui s'élève d'autant plus que la membrane est plus tendue et qui s'abaisse avec l'élargissement de cette membrane. Lorsque nous faisons résonner le même ton dans le voisinage de la membrane, ce que l'on peut exécuter facilement en chantant ce ton, la membrane se met elle-même en vibration, absolument comme une vitre résonne lorsque son ton propre est produit dans le voisinage. Mais quand nous émettons un autre ton, la membrane reste en repos, et ce n'est que lorsque nous nous rapprochons du ton propre que la vibration commence et que la résonnance devient de plus en plus forte. On peut facilement reconnaître cette résonnance, en saupoudrant la membrane de sable fin qui sautille sous l'influence des vibrations.

On pourrait croire que la membrane du tympan possède aussi un ton propre. Mais notre ouïe serait bien compromise, surtout au point de vue musical, si la membrane du tympan se comportait comme une simple membrane tendue à plat. Car dans ce cas, nous entendrions résonner avec une grande intensité le ton propre de la membrane ; mais les tons plus graves

ne seraient entendus qu'avec une intensité rapidement décroissante, en sorte que nous percevrions à peine la plupart d'entre eux.

La membrane du tympan jouit donc de la propriété trèsremarquable de répondre -aux tons d'élévation diverse compris dans l'échelle tonique entre 60 et 4000 vibrations par seconde. Une membrane ordinaire tendue ne produit jamais ce résultat.

Il existe quelques appareils artificiels dans lesquels des membranes tendues résonnent pour une grande étendue de l'échelle et qui possèdent par conséquent quelque ressemblance avec la membrane du tympan. Parmi ces instruments nous citerons avant tout le téléphone de Reiss. Cet instrument résout le problème de la transmission télégraphique des sons, de manière que par son aide on pourrait très-bien télégraphier une chanson. Voici de quelle façon elle est construite. Une boîte A est en communication avec un tuyau R dans lequel on chante. Une membrane animale sèche se trouve médiocrement tendue sur le couvercle : elle possède donc un ton propre assez bas. Sur un de ses points on a étendu une bande mince d'étain depuis le bord jusqu'au centre de la membrane : sur l'extrémité centrale de cette bande on place une petite plaque métallique très-légère p, communiquant avec le fil conducteur d. A l'autre bord un second fil mène à la batterie électrique B, d'où part un nouveau fil en relation avec l'appareil K que l'on peut placer dans une station éloignée. L'appareil K se compose d'une caisse résonnante dans laquelle se trouve un petit électro-aimant entouré d'un fil en spirale qui, lui-même, est traversé par le courant. Un électro-aimant de ce genre possède la propriété de donner des sons, dont la hauteur dépend du nombre des courants qui se succèdent avec une extraordinaire rapidité. Le nombre des vibrations du ton est aloi's égal au nombre des courants qui traversent le fil.

Quand nous chantons dans la boîte, la membrane se met en vibration. La petite plaque de métal P sautille alors sur la bande d'étain et il se produit pendant la seconde autant de con-

tacts et de séparations, entre ces deux corps, que le ton exécute de vibrations. Il se produit donc pendant cette seconde autant de courants de courte durée, et l'électro-aimant reproduit le ton chanté qui est encore renforcé par la résonnance de l'appareil.

Cet appareil réagit assez bien pour toute l'étendue d'une voix ordinaire, la membrane vibre donc pour toute une série de tons comme le fait la membrane du tympan. Ceci s'explique

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Fig. 67.

facilement, puisque la membrane n'a pas la même tension dans toutes ses parties et qu'elle possède un ton propre très-bas. Elle est donc mise en mouvement dans certaines de ses parties par des vibrations aériennes de la boîte A , et elle se divise en plusieurs sections vibrantes, séparées entre elles par des lignes nodales. Des sections de membranes différemment limitées se mettent en vibration pour des tons de hauteur différente. La pression que la petite plaque métallique P exerce sur la membrane exerce aussi une certaine influence. Cette plaque amortit toute vibration propre de la membrane et surtout les vibrations consécutives, mais elle est assez légère pour être elle-même mise en mouvement par un chant un peu fort. Il s'ensuit que la membrane peut s'accommoder parfaitement pour toute une série de tons. Nous pouvons donc la comparer très-justement à

la membrane tympanique et la petite plaque de métal aux osselets de l'ouïe.

Un autre appareil très-ingénieux que nous pouvons comparer par ses effets à l'organe de l'ouïe, c'est l'appareil à flammes vibrantes de Kœnig. Une boîte K (Hg. 68) présente sur un de ses côtés une membrane en caoutchouc M surmontée d'un

tuyau en entonnoir que l'on a négligé de représenter sur la figure. On fait passer à travers la boîte un courant de gaz d'éclairage qui s'échappe par le bec f et qu'on allume. La membrane qui au début était tout à fait lâche est un peu bombée en dehors par la pression du gaz, mais n'est point fortement tendue et donne un ton propre très-grave et à peine perceptible. Elle entre donc en vibration pour une grande série de tons que l'on chante dans le tuyau, et le gaz, mis alors lui-même en vibration, fait vibrer à son tour la flamme. Les vibrations de la flamme sont tellement rapides qu'on ne peut les saisir au moyen de la vue ordinaire. C'est pour les manifester que l'on a mis près de l'appareil un cube qui représente quatre faces réfléchissantes et qui est mis en une rotation rapide.

Lorsque la flamme brûle tranquillement, c'est-à-dire lorsqu'on ne chante pas dans le tuyau, on voit sur les miroirs du cube une ligne droite et brillante. Mais dès qu'on chante on voit apparaître un grand nombre de pointes sur la flamme, parce que celle-ci s'élève et s'abaisse et que chaque élévation produit une imago momentanée. Plus le ton est élevé, idIus les sommets de la flamme sont rapprochés, plus le ton est grave, plus aussi les sommets sont distancés, parce que le nombre des images de la flamme doit être égal au nombre des vibrations du ton émis.

Fig. 68.

Dans cet appareil la membrane possède des propriétés trèscomparables à celles de la membrane du tympan, car elle est capable de réagir sur des tons d'élévation diverse : ceci s'explique encore parce qu'elle possède un ton propre très-grave. La masse du gaz exerce aussi une certaine influence, j)uisqu'elle charge pour ainsi dire la membrane par sa pression et qu'elle amortit ses vibrations propres.

Trouverons-nous à la membrane du tympan des propriétés identiques qui la rendent capable d'entrer en vibration pour une aussi grande série de tons? Oui, sans aucun doute.

Il y a deux causes qui font naître ces propriétés de la membrane du tympan, d'abord sa forme en entonnoir qui produit une tension inégale et faible, puis la charge qu'elle supporte par la chaîne des osselets.

Il a été prouvé par Helmholtz qu'une membrane courbée en entonnoir possède des propriétés très-remarquables.

Lorsque nous étendons une membrane en caoutchouc sur un large tuyau et que nous la déprimons au centre au moyen d'un bâton perpendiculaire, elle prendra forcément la forme d'un entonnoir. Nous constatons en outre que sa surface est convexe en dehors . Elle possède des tensions différentes sur des points diversement éloignés du centre et les tensions augmentent vers le centre de la membrane. Nous reconnaissons ce fait parce que la membrane est plus dilatée et plus mince au centre, en sorte que'si nous augmentions la pression, il se produirait une déchirure en ce point.

Une membrane tendue de cette façon n'a point de ton propre puisqu'elle ne possède point de tension uniforme. La membrane du tympan présente, en principe, la même forme puisque ses rayons se dirigent sous formes de courbes de l'ombilic à la périphérie. En outre, cette membrane n'est point très-extensible et sa tension est justement sufTisante pour la tirer un peu en dedans et la raidir un peu, mais ne peut lui faire produire un ton propre perceptible. Une membrane de cette forme est très-propre à transmettre des vibrations de rapidité différente, ce quia été prouvé par Helmholtz de la façon suivante. Sur une

planche AA se trouve un tuyau horizontal R, fermé à un de ses bouts par une membrane animale M. Un petit bâtonnet en bois St, relie le milieu de la membrane à la corde tendue S. Lorsque nous faisons vibrer la corde au moyen d'un archet, elle produit un ton très-étoffé, puisque la membrane transmet facilement les vibrations à l'air. Si nous supprimons au contraire le bâtonnet, le ton de la corde sera sourd et faible parce que les vibrations sont très-difficilement communiquées à l'air. Lorsque nous plaçons devant le tuyau un diapason vibrant dont le ton correspond à celui de la corde, celle-ci se mettra ellemême en vibration, ce que l'on peut facilement reconnaître en

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Fig. 69.

plaçant sur la corde de petits cavaliers en papier qui seront rapidement rejetés. Mais comme cette expérience réussit avec des diapasons donnant des tons différents, du moment où nous prenons le soin de rétrécir la corde de manière à lui faire produire le même ton, il en résulte que la membrane en entonnoir possède la propriété de propager une grande série de tons. La membrane du tympan qui possède au plus haut degré cette propriété, la doit principalement à sa conformation en entonnoir.

Puisque nous comparons dans cet appareil la membrane en entonnoir à la membrane tympanique nous pouvons aussi comparer le bâtonnet et la corde aux osselets de l'ouïe, car les uns et les autres ne servent qu'à la transmission des sons. Mais les osselets jouent encore un autre rôle puisqu'ils chargent la

membrane du tympan comme une masse inerte et lui permettent ainsi de s'accommoder à toutes sortes de vibrations. Ils produisent encore un autre effet favorable puisque leur pression empêche toute vibration consécutive. Il serait certainement très-incommode pour notre ouïe que la membrane du tympan exécutât des vibrations consécutives comme une cymbale, mais cet inconvénient est empêché principalement parce que les osselets jouent le rôle d'étouffoirs, absolument comme les étouffoirs d'un piano qui s'appliquent contre les cordes après chaque ton produit.

Nous avons encore à parler d'un effet très-important dû à la forme en entonnoir de la membrane du tympan. Nous avons montré plus haut, que la surface extérieure de cette membrane est gonflée comme une voile. Il en résulte que la pointe de l'entonnoir, c'est-à-dire l'ombilic, ne peut pas exécuter les vibrations les plus amples : celles-ci se rencontreront au contraire entre l'ombilic et le bord. Mais la force de ces vibrations se propage de tous les côtés vers l'ombilic et se rassemble en ce point et y acquiert pour ainsi dire une plus grande intensité. Nous pouvons comparer ce phénomène au mouvement ondulatoire que nous faisons naître dans une corde faiblement tendue horizontalement. Lorsque nous donnons à la partie inférieure et médiane de cette corde un coup dirigé en haut, il se produit une onde qui se propage jusqu'aux extrémités où elle peut exercer sa puissance. Les ondes de la membrane se transmettent de même jusqu'à l'ombilic et tandis que leur force est employée à faire mouvoir les osselets de l'ouïe , les excursions de l'onde diminuent d'amplitude. La diminution de l'amplitude a une très-grande importance, car il est évident que la membrane de la fenêtre ovale ne peut point exécuter des ondulations aussi étendues que la membrane du tympan, qui est vingt fois plus grande qu'elle. Pour ce motif les vibrations de la membrane tympanique sont déjà amorties en partie dans cette membrane môme pendant qu'elles se propagent vers le centre et à la pointe du marteau. Mais la force de l'onde sonore s'accroît dans l'entonnoir tympanique,

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absolument comme une colonne de licpiide qui s'écoule, acquiert un mouvement plus rapide à sa partie inférieure.

C'est de cette façon que les ondes sonores sont transmises par la memirane tympanique à une membrane ringt fois plus petite : toute la force de vibration de la membrane tympanique se rencontre sur un espace beaucoup plus petit et est par conséquent augmentée vingt fois. En outre la chaîne des osselets agit comme un levier et si nous mesurons la longueur des deux bras de ce levier nous voyons que la membrane tympanique exerce son action sur un bras 1 1/2 fois plus long que celui qui se trouve en contact avec la membrane de la fenêtre ovale : d'où il résulte que la force de l'onde sonore devient même trente fois plus considérable à son arrivée à la fenêtre ovale.

A ces remarquables délicatesses de structure de l'appareil tympanique, il faut encore ajouter l'effet de deux petits muscles qui s'insèrent aux osselets de l'ouïe. L'un de ces muscles s'insère au moyen d'un tendon étroit et long au manche du marteau tout près du col (voyez fig. 64) en sorte qu'il agit perpendiculairement à la membrane. Il est hors de doute que la contraction de ce muscle sert à tirer la membrane plus ou moins en arrière et par conséquent à augmenter sa tension. On doit donc se demander quelle est la fonction véritable de ce muscle.

Une tension plus ou moins grande de la membrane tympanique doit exercer une action manifeste sur ses vibrations. Comme cette tension n'est généralement pas très-forte, une augmentation de cette tension par le muscle tenseur doit produire un changement notable. On a donc supposé que ce muscle était destiné à accommoder la membrane tympanique à 'des sons de hauteur différente, en sorte que l'oreille, comme l'œil , posséderait un organe d'accommodation. Mais on peut objecter à cette manière de voir qu'il est de toute impossibilité que les tensions musculaires puissent varier aussi rapidement que les sons que nous percevons quand on joue un air. Car la contraction musculaire se trouverait certainement en retard

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pour les trilles par exemple et coïnciderait alors avec un ton faux. Il n'est donc pas probable que ce muscle soit toujours en activité, mais il est possible qu'il se mette en action, lorsqu'on écoute attentivement un ton déterminé et d'une certaine durée. Plus le muscle se contracte, plus il tend la membrane tympanique et mieux nous entendons les sons élevés, tandis que nous entendons moins bien les tons graves. L'accommodation de l'oreille peut donc être produite de cette façon:

On a aussi attribué au tenseur de la membrane le rôle d'un étouffoir. Lorsque par la contraction de ce muscle la membrane tympanique est fortement déprimée à l'intérieur , on peut croire que ses vibrations sont amorties comme une corde dont nous amortissons les vibrations, en la pressant du doigt. Il est donc possible que le muscle se mette aussi en action lorsqu'un son fort et assourdissant frappe notre oreille, et qu'alors il diminue l'amplitude des excursions de la membrane. L'étrier est en même temps enfoncé plus profondément dans la fenêtre ovale et ne peut plus exécuter de grands mouvements Cet amortissement prodiûra plus d'effet sur les tons graves que sur les tons élevés , puisqu'une tension plus forte élève le ton propre de la membrane tympanique.

Xous savons que des ébranlements très-forts, un coup de canon par exemple, peuvent amener la rupture de la membrane du tympan. Le muscle dont nous avons parlé ne peut certainement pas protéger notre organe contre une influence si subite et si violente, car il ne pourrait pas se contracter assez rapidement; mais il est possible qu'il modère dans ces cas les vibrations consécutives qui sans nul doute sont considérables.

La fonction du second muscle est encore inexpticable jusqu'ici. Ce muscle s'insère à l'étrier et a reçu le nom de muscle de l'étrier. Il part de la paroi postérieure de la cavité tympanique et son tendon s'insère à angle di'oit sur la tête de l'étrier , tout près de son articulation avec l'apopbyse de l'enclume. On a soupçonné qu'il était destiné à amortir les vibrations sonores en forçant la base de l'étrier à se placer obliquement

sur la fenêtre ovale. Nous pourrions ajouter que son action amortissante pourrait provenir de ce qu'il agit perpendiculairement aux mouvements de l'étrier et qu'il diminue par conséquent les excursions de cet osselet. Car lorsque par exemple nous attachons un fil à un ressort en vibration et que nous tirons ce fil perpendiculairement au plan des vibrations, cellesci seront nécessairement entravées.

Il est très -curieux de voir passer à travers la cavité tympanique un nerf que les anatomistes ont appelé la corde du tympELfi et qui n'est d'aucun usage pour l'audition. Il sort de la cavité par une fente osseuse et se dirige vers la langue.