Il existe quatre grandes structures contiguës dans la partie médiane du cerveau humain qui sont principalement réservées aux sens visuel et auditif. Les deux lobes supérieurs, appelés colliculus supérieur, sont reliés aux deux yeux. Les deux derniers, appelés colliculus inférieurs, sont responsables du traitement des signaux provenant des oreilles gauche et droite. Ces deux sens humains importants sont rendus possibles précisément par cette anatomie simple et divisée du cerveau.
Les cochlées de l’oreille interne sont les extrémités terminales en forme de coquille d’escargot du système auditif humain. Sa chambre courbée, conique et remplie de liquide est bordée de cils – des cellules ciliées qui vibrent en réponse à des fréquences particulières et déclenchent une impulsion électrique d’une cellule nerveuse. Toutes les cellules nerveuses émanant d’une cochlée se regroupent dans le nerf acoustique. Plusieurs autres nerfs majeurs convergent avec les nerfs acoustiques pour former un faisceau neuronal appelé lemnisque latéral, qui se dirige vers le cerveau.
Le point d’entrée du lemnisque latéral est le mésencéphale, juste au-dessus et devant la moelle, ou tronc cérébral, et en dessous et derrière les lobes cérébraux du cerveau antérieur. En plus de la neuroanatomie de base du cerveau humain constituée des moitiés gauche et droite, la zone arrière du mésencéphale est divisée en moitiés supérieure et inférieure. Les quatre lobes à peu près ronds qui en résultent sont appelés les corpus quadrigemina. Les moitiés supérieures les plus grandes sont les colliculi supérieurs, et la paire inférieure légèrement concave sont les colliculi inférieurs.
Le colliculus inférieur est organisé en trois parties. Il existe un noyau central compact, ou amas ganglionnaire de neurones multipolaires. Il est entouré de cortex dorsal et latéral externe, qui sont un réseau dense de cellules nerveuses bimodales dérivées du lemnisque latéral.
Le lemnisque latéral pénètre dans le cerveau à la base du colliculus inférieur. Certains des nerfs individuels du lemnisque latéral traversent et se dirigent vers le thalamus et le cortex du lobe temporal, où les signaux de plusieurs sources sensorielles et cognitives peuvent s’intégrer. Certains nerfs se terminent dans le noyau central. La plupart des nerfs se croisent et se terminent au colliculus inférieur du côté opposé.
Presque toutes les voies des signaux auditifs humains se dirigent vers le colliculus inférieur. Il reçoit également des signaux neuronaux du colliculus supérieur, des fibres nerveuses somato-sensorielles du tronc cérébral et des entrées de fonction supérieure du cortex auditif du cerveau antérieur. Bien que ces connexions soient pour la plupart bimodales, la majorité des signaux de sortie des deux colliculi inférieurs se projettent sur le corps genouillé médian du cerveau dont la fonction s’apparente à un standard pour des analyses cognitives plus poussées. Le travail du colliculus inférieur est le plus fondamental, comme la discrimination de hauteur, la reconnaissance de fréquence de rampe et le réflexe de sursaut.
La plupart des signaux envoyés par l’oreille droite passent au colliculus inférieur gauche du cerveau humain, et vice versa pour l’oreille gauche. Ce traitement parallèle binaural de l’énergie mécanique des ondes d’air comprimé, également appelée son, est essentiel à la perception humaine. Tout comme la triangulation radar, un colliculus compare un signal donné avec son homologue du colliculus du côté opposé pour des différences variables telles que le décalage temporel et le décalage Doppler pour localiser la source du son dans un espace tridimensionnel. La vision binoculaire humaine, traitée par les colliculi supérieurs jumeaux, est activée par le même principe de base.