Ce film présente toutes les étapes de la modélisation numérique de la guitare acoustique.

La première étape consiste à élaborer un modèle physique qui décrit les phénomènes vibratoires et acoustiques mis en jeu, depuis le pincer de corde jusqu'au rayonnement 3D du son. Ce type de modèle contribue à une meilleure compréhension de la physique de l'instrument, et peut être un outil d'aide à la facture instrumentale et à la prise de son.

La seconde étape consiste à résoudre ce modèle, traduit par un système d'équations aux dérivées partielles, en construisant une méthode numérique originale, efficace et fiable dans le domaine temporel.

Enfin, un nombre important de simulations numériques, et en particulier l'écoute de sons de synthèse produits, montrent la validité de la méthode.

Ce film illustre le contenu d'une thèse qui a fait l'objet d'un exposé filmé . Cette thèse, qui s'est déroulée au sein du projet ONDES de l'INRIA, a été soutenue le 4 juin 2002 à l'École Polytechnique par Grégoire Derveaux.

Un prix pour une guitare virtuelle
« Modélisation numérique de la guitare acoustique » a reçu le Prix Université Henri Poincaré, catégorie « Investigation, publication et enseignement » au 8e festival du film de chercheur (Nancy, 27 mai - 6 juin 2003).

Entretien avec Patrick Joly, par Françoise Breton.

Françoise Breton : Quel était l'objectif de la recherche mise en scène dans le film ?
Patrick Joly : Il s'agissait de modéliser la guitare acoustique pour réaliser des simulations sonores qui dépendent des caractéristiques physiques de la guitare et non, comme c'est le cas de l'approche traditionnelle des acousticiens, de faire de la synthèse sonore à partir de l'analyse fréquentielle des sons. Le principal avantage de la modélisation est que l'on peut expérimenter toutes sortes de variations, par exemple pour savoir quelle serait la sonorité d'une guitare fabriquée avec d'autres matériaux.
Le problème à résoudre est, lui, particulièrement ardu et nous l'avons étudié en collaboration avec Antoine Chaigne, chef du laboratoire de mécanique de l'Ensta (École nationale supérieure de technologie avancée). Nous sommes partis des modèles mécaniques de la guitare et nous avons élaboré les équations calculant son champ acoustique en essayant d'aboutir à des résultats pertinents du point de vue musical. Cela correspond au calcul de 40 000 valeurs tous les cinquantièmes de millionième de seconde !

Françoise Breton : Quelle est l'originalité de ce modèle ?
Patrick Joly : C'est un modèle forcément complexe car il combine des phénomènes de même nature (vibratoire) mais différents dans leur manifestation : la déformation de la corde (mono dimensionnel), de la table (bidimensionnel) et les champs de pression de l'air autour de la caisse de la guitare (tridimensionnel). Il nous a permis d'intégrer, dans un même problème, des méthodologies développées séparément par ailleurs : méthodes d'éléments finis mixtes, techniques aux conditions limites absorbantes et technique de domaine fictif qui permet de traiter des géométries compliquées en faisant communiquer le maillage de la guitare et celui de l'air ambiant. C'est le couplage entre ces méthodes qui est nouveau. Nous avons également développé une méthode spectrale sur la table d'harmonie qui calcule en temps continu pour la guitare et en temps discret pour le reste ; cela permet de réduire le coût du calcul.
Les implications de ce travail débordent largement le cadre musical. Par exemple, nous reprenons ces méthodes pour étudier la propagation d'ondes dans les os dans le cadre d'une collaboration avec Paris 6 sur le diagnostic de l'ostéoporose. Mais elles s'appliquent tout autant à la prospection géologique ou au contrôle des centrales nucléaires !

Françoise Breton : Pourquoi faire un film sur ce travail ?
Patrick Joly : Pour se représenter les phénomènes de propagation d'ondes, il n'y a rien de tel que l'animation de résultats numériques. De surcroît, en acoustique musicale on peut sonoriser les résultats. Grâce au travail de modélisation et d'animation 3D réalisé par l'équipe multimédia de l'INRIA, ce film permet d'illustrer les résultats de notre travail bien mieux que les formules mathématiques.

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LE  CERVEAU  PARTAGE

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Par CNRS

 .Les deux hémisphères du cerveau gèrent des fonctions bien distinctes. C'est un constat fait il y a plus d'un siècle en observant des patients atteints de lésions cérébrales. Aujourd'hui grâce à l'avènement de l'IRMF, imagerie à résonance magnétique fonctionnelle, le fonctionnement du cerveau en action peut être exploré et analysé finement sur des volontaires sains.
Au laboratoire Ci-naps (Centre d'Imagerie - Neurosciences et d'Applications aux Pathologies) de nombreuses expériences sont réalisées pour obtenir à terme une cartographie du fonctionnement de notre cerveau.

Un film de Christophe Gombert et Luc Ronat, produit par CNRS Images (2009, 6 min)
En savoir plus sur le film : http://videotheque.cnrs.fr/index.php?urlaction=doc&id_doc=2022

Paris, 19 JUILLET 2012

Sclérose en plaques : une accumulation anormale de sodium dans le cerveau mesurée par IRM du sodium témoigne de l'évolution de la maladie
Des chercheurs français du Centre de résonance magnétique biologique et médicale (CRMBM, CNRS/Aix Marseille Université/Assistance Publique-Hôpitaux de Marseille) ont mis en évidence, en collaboration avec le CHU de La Timone à Marseille, le CEMEREM (1) et une équipe allemande (Mannheim), une accumulation anormale de sodium dans le cerveau de patients atteints de sclérose en plaques pouvant refléter la dégénérescence des cellules nerveuses. Cette étude a été réalisée in vivo grâce à une méthode originale d'imagerie par résonance magnétique (IRM) permettant de cartographier la distribution en sodium dans le cerveau humain (2). Elle est publiée en ligne le 18 juillet 2012 dans le journal Radiology.
Chez les patients atteints de sclérose en plaques (SEP), le système immunitaire du corps s'attaque à la gaine protectrice (appelée myéline) qui entoure les axones des neurones dans le cerveau et la moelle épinière. L'atteinte de l'intégrité de cette gaine affecte la capacité de ces neurones à transmettre l'information nerveuse, ce qui provoque des troubles neurologiques et physiques pouvant être réversibles en fonction de la réparation partielle ou totale survenant après la période d'inflammation. Cependant l'atteinte neuro-axonale est difficile à évaluer alors même qu'elle est associée au déficit clinique irréversible observé lors des stades plus avancés de la maladie. Le type et la gravité des symptômes observés dans la SEP, ainsi que la progression de la maladie, varient également d'un patient à l'autre.

« Un défi majeur dans la sclérose en plaques est d'obtenir des marqueurs pronostiques de la progression de la maladie », souligne Patrick Cozzone, professeur de biophysique à la Faculté de Médecine de Marseille (Aix Marseille Université), et directeur émérite du Centre de résonance magnétique biologique et médicale (CRMBM, CNRS/AMU/AP-HM). « Nous avons collaboré pendant deux ans avec des chimistes, des physiciens et des cliniciens pour développer des techniques d'IRM du sodium (23Na) et pouvoir les appliquer à l'exploration de patients atteints de SEP », a déclaré l'auteur principal Wafaa Zaaraoui, chargée de recherche au CNRS. Cette technique d'imagerie permet aujourd'hui d'accéder aux concentrations cérébrales de sodium, un agent majeur du fonctionnement cellulaire.  Le sodium joue en effet un rôle primordial dans les processus de dégénérescence de l'axone, qui constitue la fibre nerveuse du neurone. D'où l'idée pour les scientifiques de s'intéresser à cet atome.

L'équipe de Jean-Philippe Ranjeva, professeur de neurosciences au CRMBM, en collaboration avec les équipes du professeur Lothar Schad, physicien à Mannheim (Heidelberg University, Allemagne) et du professeur Jean Pelletier (3), neurologue (APHM, CHU Timone, Marseille), a réalisé des explorations par IRM du sodium pour étudier la forme la plus commune de sclérose en plaques (poussée-rémission) dans laquelle des déficits cliniques clairement définis sont suivis par des périodes de récupération. Ce travail a été effectué sur un imageur équipant le CEMEREM (CNRS/AMU/AP-HM, CHU Timone, Marseille)

Chez les patients atteint d'une SEP à un stade précoce, l'IRM du sodium a révélé des concentrations anormalement élevées de sodium dans quelques régions cérébrales spécifiques, comprenant le tronc cérébral, le cervelet et le pôle temporal. Chez les patients à un stade plus avancé, l'accumulation anormalement élevée de sodium était présente de manière diffuse sur l'ensemble du cerveau, y compris dans les régions cérébrales non démyélinisées. « Les concentrations de sodium dans la substance grise des zones fonctionnelles motrices sont ainsi corrélées à l'ampleur de l'invalidité du patient », souligne Wafaa Zaaraoui.

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Rosa, le robot qui soigne le cerveau

Issue de la pépinière Cap Omega de Montpellier Agglomération, la société Medtech commercialise Rosa. Ce robot a déjà permis plus de 600 chirurgies du cerveau.

C’est à Bertin Nahum qu’on doit cette invention révolutionnaire dans le domaine de la chirurgie.

Ce robot est en passe de devenir le meilleur ami de l’homme. Nommé Rosa, ce robot est une plateforme intégrée multi-applicative apportant une assistance fiable et précise lors de procédures neurochirurgicales.

Le dispositif ROSA™ intègre sous une seule et unique plateforme : un logiciel de planification préopératoire, des fonctions de navigation, une technologie robotique à retour d’effort pour la manipulation d’instruments chirurgicaux ainsi que des fonctionnalités de visualisation avancée.

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