La cochlée est une structure enroulée dans l’oreille interne qui contient des cellules ciliées — les récepteurs sensoriels du système auditif. Les ondes sonores sont transmises à la cochlée par de petits os attachés au tympan appelés osselets, qui font vibrer la fenêtre ovale menant à l’oreille interne. Cela fait que le fluide dans les chambres de la cochlée se déplace, ce qui fait vibrer la membrane basilaire.

La membrane basilaire s’étend de l’extrémité basale de la cochlée près de la fenêtre ovale jusqu’à l’extrémité apicale à son bout. Bien que la cochlée elle-même se rétrécit vers l’extrémité apicale, la membrane basilaire a la géométrie opposée, devenant plus large et plus souple vers l’extrémité apicale.

Principalement en raison de ces caractéristiques physiques, l’extrémité apicale de la membrane basilaire vibre au maximum lorsqu’elle est exposée à des sons de basse fréquence, tandis que l’extrémité basale plus étroite et plus rigide vibre au maximum lorsqu’elle est exposée à des fréquences élevées. Ce gradient de réponse à la fréquence crée la tonotopie — une carte topographique de la hauteur — dans la cochlée.

Les cellules ciliées sont stimulées par la force de cisaillement créée par la vibration de la membrane basilaire en dessous d’elles, par rapport à la membrane téctoriale plus rigide au-dessus d’elles. En raison de la tonotopie de la membrane basilaire, les cellules ciliées sont stimulées au maximum par différentes fréquences selon l’endroit où elles se trouvent dans la cochlée. Celles qui se trouvent à l’extrémité basale répondent le mieux aux hautes fréquences, et celles à l’extrémité apicale répondent mieux aux basses fréquences. Par conséquent, leurs cellules postsynaptiques — les cellules nerveuses auditives — ont le même modèle tonotopique de réponses.

Cette tonotopie est maintenue tout au long de la voie auditive, avec des informations provenant de différentes régions de la cochlée se propageant dans des voies organisées et parallèles à travers le cerveau. En fin de compte, le cortex auditif primaire contient une “ carte ” des données à partir de l’extrémité basale à l’extrémité apicale de la cochlée. Les neurones qui sont stimulés dans cette carte sont en corrélation avec les fréquences qui ont été entendues, aidant à la distinction de la hauteur.

Par conséquent, la cochlée joue un rôle essentiel à la fois dans la transduction de l’information sonore dans les signaux neuronaux et dans l’encodage initial de la hauteur.