Message fourni par Karsten Vesterholm
Je suis postdoctorant au sein du groupe de recherche sur le son et le comportement du département de biologie de l’université du Danemark du Sud, où je travaille dans le Laboratoire d’écholocation de chauves-souris. Nous sommes particulièrement intéressés à comprendre comment les chauves-souris utilisent l’audition directionnelle dans le cadre de leur écholocation. La direction de l’audition est déterminée principalement par la forme et l’orientation de l’oreille externe (pavillon) ainsi que par la forme de la tête et du torse en fonction de la fréquence du son.
Ces formes filtrent les sons entrants différemment selon la direction d’où proviennent les sons et sont définies comme la fonction de transfert liée à la tête (HRTF). Le HRTF est très important pour tenter de comprendre comment les animaux localisent les sons, doublement pour les animaux comme les chauves-souris qui naviguent et se nourrissent principalement en utilisant le son.
Traditionnellement, les HRTF sont soit mesurés à l’aide d’un microphone intra-auriculaire avec une vaste gamme de haut-parleurs environnants, soit modélisés numériquement sur la base de modèles 3D obtenus à partir d’analyses µCT. Ces deux méthodes prennent beaucoup de temps, nécessitent moins de mouvements d’animaux (souvent morts) et un scanner µCT est très coûteux.
Voir comment les oreilles entendent
La photogrammétrie est le processus consistant à capturer un ensemble d’images superposées du même sujet et à assembler les images pour former un modèle 3D du sujet similaire au scan µCT, mais cela peut être réalisé avec une seule caméra.
Plus important encore, avec suffisamment de caméras, toutes les données peuvent être collectées dans le temps nécessaire pour capturer une image, ce qui peut être très rapide, jusqu’à quelques millisecondes ou moins. Le modèle 3D de l’animal est ensuite utilisé pour simuler le HRTF en utilisant la méthode numérique standard appelée Boundary Element Method (BEM).
La photogrammétrie nous permet donc de capturer des modèles 3D d’animaux vivants et éveillés, et elle nous permet littéralement de voir comment les oreilles entendent puisque nos données proviennent d’images.
Si ça marche pour les chauves-souris, ça marche pour n’importe quoi
Nous considérons les chauves-souris comme le sujet le plus difficile pour cette méthode. Les chauves-souris sont très petites (les oreilles peuvent mesurer jusqu’à 1 à 2 cm), ce qui en soi constitue un énorme défi pour la photogrammétrie 3D. Les fréquences biologiquement pertinentes vont jusqu’à 100 kHz et au-delà pour certaines espèces de chauves-souris, ce qui est très exigeant quant à la précision avec laquelle nous pouvons capturer la forme du pavillon. Après avoir testé la méthode sur les chauves-souris, nous avons confirmé son applicabilité générale en la testant sur un cochon, où elle fonctionne également.
Étudier l’audition telle qu’elle se produit réellement
Cette méthode nous permet d’étudier l’audition directionnelle des animaux, alors qu’ils sont vivants et éveillés. À terme, nous envisageons que cette méthode nous permettra de capturer la forme des oreilles des chauves-souris en vol en laboratoire.
Pas de sacrifice et pas d’anesthésie
Puisque nous n’avons plus besoin que l’animal soit complètement immobile pour l’analyse, il n’est pas nécessaire de le sacrifier ni même de recourir à l’anesthésie. Cela rend la méthode très attractive car elle nous permet de collecter rapidement des données sur un grand nombre d’individus et d’étudier des espèces rares et menacées qui n’auraient pas été disponibles avec les méthodes précédentes.
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