Голос и речь

Голос и устная речь осуществляются не только голосовым аппаратом, но и дыханием, а их развитие обусловлено развитием слуха.

Голосовой аппарат человека состоит из органов дыхания, гортани с голосовыми связками и воздушных резонаторных полостей (носовой, ротовой, носоглотки и глотки). Размеры резонаторов больше при низких голосах, чем при высоких.

Гортань образована тремя непарными хрящами: перстневидным, щитовидным (адамово яблоко) и надгортанником — и тремя парными: черпаловидным, санториниевым и вризберговым. Основной хрящ — перстневидный. Сзади на нем симметрично с правой и левой стороны расположены два черпаловидных хряща треугольной формы, подвижно сочлененные с задней его частью. При сокращении мышц, оттягивающих назад наружные концы черпаловидных хрящей, и расслаблении межхрящевых мышц происходит поворот черпаловидных хрящей вокруг оси и широкое раскрытие голосовой щели, необходимое для вдоха. При сокращении мышц, расположенных между черпаловидными хрящами, и натяжении голосовых связок голосовая щель приобретает форму двух туго натянутых параллельных мышечных валиков, что бывает при защите дыхательных путей от попадания инородных тел. У человека истинные голосовые связки расположены в сагиттальном направлении от внутреннего угла соединения пластинок щитовидного хряща к голосовым отросткам черпаловидных хрящей. В состав истинных голосовых связок входят внутренние щиточерпаловидные мышцы.

Длина голосовых связок у женщин меньше (15-18 мм), чем у мужчин (20-24 мм), поэтому голос у женщин выше. Область изменений основной частоты голоса у мужчин 80-150 Гц, а у женщин 120-400 Гц.

Удлинение связок происходит при сокращении мышц, расположенных спереди между щитовидным и перстневидным хрящами. При этом щитовидный хрящ, вращающийся на сочленениях, находящихся в задней части перстневидного хряща, наклоняется вперед; верхняя его часть, к которой прикреплены связки, отходит от задней стенки перстневидного и черпаловидного хрящей, что сопровождается увеличением длины связок. Между степенью натяжения голосовых связок и давлением воздуха, поступающего из легких, имеется определенное соотношение. Чем сильнее смыкаются связки, тем сильнее давит на них выходящий из легких воздух. Следовательно, основная роль в регулировании голоса принадлежит степени натяжения мышц голосовых связок и достаточной величине давления воздуха под ними, создаваемого дыхательной системой. Как правило, способности речи предшествует глубокий вдох.

Иннервация гортани. У взрослого человека в слизистой оболочке гортани имеются многочисленные рецепторы, расположенные там, где слизистая оболочка непосредственно покрывает хрящи. Различают три рефлексогенные зоны: 1) вокруг входа в гортань, на задней поверхности надгортанника и по краям черпало-надгортанниковых складок. 2) на передней поверхности черпаловидных хрящей и в промежутке между их голосовыми отростками, 3) на внутренней поверхности перстневидного хряща, в полоске шириной 0,5 см под голосовыми связками. Первая и вторая зоны рецепторов отличаются разнообразием. У взрослого человека они соприкасаются только на вершинах черпаловидных хрящей. Поверхностные рецепторы обеих зон находятся на пути вдыхаемого воздуха и воспринимают тактильные, температурные, химические и болевые раздражения. Они участвуют в рефлекторной регуляции дыхания, голосообразовании и в защитном рефлексе закрытия голосовой щели. Глубоко расположенные рецепторы обеих зон находятся в надхрящнице, в местах прикрепления мышц, в заостренных частях голосовых отростков. Они раздражаются при голосообразовании, сигнализируя об изменениях положения хрящей и сокращениях мышц голосового аппарата. Однообразные рецепторы третьей зоны располагаются на пути выдыхаемого воздуха и раздражаются колебаниями давления воздуха при выдохе.

Так как в мышцах гортани человека в отличие от других скелетных мышц мышечные веретена не обнаружены, то функцию проприоцепторов выполняют глубокие рецепторы первой и второй зон.

Большая часть афферентных волокон гортани проходит в составе верхнего гортанного нерва, а меньшая — в составе нижнего гортанного нерва, который представляет собой продолжение гортанного возвратного нерва. Эфферентные волокна к перстнещитовидной мышце проходят в наружной ветви верхнего гортанного нерва, а к остальным мышцам гортани — в возвратном нерве.

Теория голосообразования. Для образования голоса и произнесения звуков речи необходимо давление воздуха под голосовыми связками, которое создается выдыхательными мышцами. Однако звуки речи вызываются не пассивными вибрациями голосовых связок током воздуха из легких, колеблющим их края, а активным сокращением мышц голосовых связок. Из продолговатого мозга к внутренним щиточерпаловидным мышцам истинных голосовых связок по возвратным нервам поступают эфферентные импульсы с частотой 500 в 1 с (для среднего голоса). Благодаря передаче импульсов с разной частотой в отдельных группах волокон возвратного нерва количество эфферентных импульсов может возрасти вдвое, до 1000 в 1 с. Так как в голосовых связках человека все мышечные волокна вплетаются, как зубцы гребня, в эластическую ткань, изнутри покрывающую каждую голосовую связку, то на свободном крае связки очень точно воспроизводится залп импульсов возвратного нерва. Каждое мышечное волокно Сокращается с предельной быстротой. Продолжительность мышечного потенциала 0,8 мс. Латентный период мышц голосовых связок значительно короче, чем у других мышц. Эти мышцы отличаются исключительной неутомляемостью, устойчивостью к кислородному голоданию, свидетельствующему об очень высокой экономичности протекающих в них биохимических процессов, и чрезвычайной чувствительностью к действию гормонов.

Сокращения мышц голосовых связок прерывают проходящий через них поток воздуха из легких, что приводит к образованию звуковых колебаний — нейромоторная теория (Р. Юссон, 1960, 1962).

Сила сокращения мышц голосовых связок примерно в 10 раз больше максимального давления воздуха под ними. Давление под голосовыми связками в основном регулируется сокращением гладкой мускулатуры бронхов. При вдохе она несколько расслабляется, а при выдохе вдыхательная поперечнополосатая мускулатура расслабляется, а гладкая мускулатура бронхов сокращается. Частота основного тона голоса равна частоте эфферентных импульсов, поступающих в мышцы голосовых связок, которая зависит от эмоционального состояния. Чем выше голос, тем меньше хронаксия возвратного нерва и мышц голосовых связок.

Во время произнесения звуков речи (фонации) одновременно сокращаются все мышечные волокна голосовых связок в ритме, точно равном частоте голоса. Вибрация голосовых связок — результат быстрых ритмичных сокращений мышечных волокон голосовых связок, вызываемых залпами эфферентных импульсов возвратного нерва. При отсутствии тока воздуха из легких мышечные волокна голосовых связок сокращаются, но звуков нет. Следовательно, для произнесения звуков речи необходимы сокращение мышц голосовых связок и ток воздуха через голосовую щель.

Голосовые связки тонко реагируют на величину давления воздуха под ними. Сила и напряжение внутренних мышц гортани очень разнообразны и изменяются не только при усилении и повышении голоса, но и при разных его тембрах, даже при произнесении каждой гласной. Диапазон голоса может изменяться в пределах около двух октав (октава — частотный интервал, соответствующий увеличению частоты звуковых колебаний в 2 раза). Различают следующие голосовые регистры: бас — 80-341 колебаний в 1 с, тенор — 128-518, альт — 170-683, сопрано – 246-1024.

Голосовой регистр зависит от частоты сокращений мышечных волокон голосовых связок, следовательно, от частоты эфферентных импульсов возвратного нерва. Но имеет значение и длина голосовых связок. У мужчин в связи с большим размером гортани и голосовых связок голос ниже, чем у детей и женщин, приблизительно на октаву. У басов голосовые связки в 2,5 раза толще, чем у сопрано. Высота голоса зависит от частоты колебаний голосовых связок: чем чаще они колеблются, тем выше голос.

В период полового созревания у подростков мужского пола значительно увеличивается размер гортани. Наступающее при этом удлинение голосовых связок приводит к понижению регистра голоса.

Высота звука, производимого гортанью, не зависит от величины давления воздуха под голосовыми связками и не изменяется при его повышении или понижении. Давление воздуха под ними влияет только на интенсивность звука, формирующегося в гортани (на силу голоса), которая мала при малом давлении и параболически возрастает при линейном повышении давления. Интенсивность звука измеряется мощностью в ваттах или микроваттах на квадратный метр (вт/м2, мквт/м2). Мощность голоса при обычном разговоре примерно 10 мквт. Самые слабые звуки речи имеют мощность в 0,01 мквт. Уровень звукового давления при среднем разговорном голосе 70 дб (децибел).

В разговорной речи высота голоса поддерживается при наименьшем напряжении голосовых связок.

Диапазон голоса — не врожденное свойство голосового аппарата человека, а результат систематических упражнений. У новорожденного он равен 1-2 тонам, в 5 лет — 4-6 тонов, а в 12 лет — около 1,5 октав.

Сила голоса зависит от амплитуды колебаний голосовых связок, следовательно, от давления воздуха под связками. Чем больше давление, тем сильнее звук. Тембр голоса характеризуется присутствием в звуке определенных частичных тонов, или обертонов. В голосе человека более 20 обертонов, из которых наибольшей громкостью обладают первые 5-6 с числом колебаний 256-1024 в 1 с. Тембр голоса зависит от формы резонаторных полостей.

При спокойном дыхании голосовая щель широко открыта, а при фонации голосовые связки напряжены и закрывают голосовую щель, открываясь на очень короткие промежутки времени.

Огромное влияние на акт речи оказывают резонаторные полости. так как произнесение гласных и согласных зависит не от гортани, которая определяет только высоту звука, а от формы ротовой полости и глотки и взаимного расположения находящихся в них органов. Форма и объем ротовой полости и глотки изменяются в широких пределах благодаря исключительной подвижности языка, движениям мягкого нёба и нижней челюсти, сокращениям глоточных сжимателей и движениям надгортанника. Стенки этих полостей мягки, поэтому вынужденные колебания возбуждаются в них звуками разной частоты и в довольно широком диапазоне. Кроме того, ротовая полость — резонатор с большим отверстием во внешнее пространство и поэтому излучает звук, или является звуковой антенной.

Полость носоглотки, лежащая сбоку от основного потока воздуха, может быть звуковым фильтром, поглощающим определенные тоны и не выпускающим их наружу. При поднимании мягкого нёба кверху до соприкосновения с задней стенкой глотки нос и носоглотка совершенно отделяются от ротовой полости и исключаются как резонаторы, при этом звуковые волны распространяются в пространство через открытый рот. При образовании всех без исключения гласных резонаторная полость разделена на две части, связанные между собой узким промежутком. В результате образуются две разные резонансные частоты. При произнесении «у», «о», «а» сужение образуется между корнем языка и нёбной заслонкой, а при фонации «е» и «и» — между поднятыми кверху языком и твердым нёбом. Таким образом получаются два резонатора: задний — большого объема (низкого тона) и передний — узкий, небольшой (высокого тона). Раскрытие рта увеличивает тон резонатора и его затухание. Большое влияние на качество звука и характер гласной имеют губы, зубы, твердое и мягкое нёбо, язык, надгортанник, стенки глотки и ложные связки. При образовании согласных звук вызывается не только голосовыми связками, но и трением струн воздуха между зубами (с), между языком и твердым нёбом (ж, з, ш, ч) или между языком и мягким нёбом (г, к), между губами (б, п), между языком и зубами (д, т), при прерывистом движении языка (р), при звучании носовой полости (м, н). При фонации гласных независимо от основного тона усиливаются обертоны. Эти усиливающиеся обертоны называются формантами.

Форманты — резонансные усиления, соответствующие частоте собственных колебаний речевого тракта. Максимальное число их зависит от его общей длины. У взрослого мужчины может быть 7 формант, но для различения звуков речи важны 2-3 форманты.

Каждая из пяти основных гласных характеризуется формантами разной высоты. Для «у» число колебаний в 1 с равно 260-315, «о» — 520-615, «а» — 650-775, «е» — 580-650, «и» 2500-2700. Кроме этих тонов, в каждой гласной есть еще более высокие форманты — до 2500-3500. Согласный звук — видоизмененный гласный, появляющийся при возникновении препятствий звуковой волне, поступающей из гортани, в ротовой и носовой полостях. При этом части волны набегают друг на друга и возникают шумы.

Основной элемент речи — фонема. Фонемы не совпадают со звуком, они могут состоять не из одного звука. Набор фонем в разных языках различен. В русском языке 42 фонемы. Фонемы сохраняют неизменные отличительные признаки — спектр тонов определенной интенсивности и длительности. В фонеме может быть несколько формант, например «а» содержит 2 основные форманты — 900 и 1500 Гц, «и» — 300 и 3000 Гц. Наибольшую частоту имеют фонемы согласных («с» — 8000 Гц, «ф» — 12 000 Гц). В речи используются звуки от 100 до 12 000 Гц.

Разница между громкой речью и шепотом зависит от функции голосовых связок. При шепоте возникает шум трения воздуха о тупой край голосовой связки во время его прохождения через умеренно суженную голосовую щель. При громкой речи вследствие положения голосовых отростков к воздушной струе направлены острые края голосовых связок. Разнообразие звуков речи зависит от мышц голосового аппарата. Оно обусловлено главным образом сокращением мышц губ, языка, нижней челюсти, мягкого нёба, глотки и гортани.

Мышцы гортани выполняют три функции: 1) раскрытия голосовых связок при вдохе, 2) закрытия их при защите дыхательных путей и 3) голосообразования.

Следовательно, при устной речи происходит очень сложная и тонкая координация речевой мускулатуры, вызываемая большими полушариями и прежде всего находящимися в них анализаторами речи, которая происходит благодаря слуху и притоку афферентных кинестезических импульсов из органов речи и дыхания, которые сочетаются с импульсами из всех внешних и внутренних анализаторов. Эта сложная координация движений мышц гортани, голосовых связок, мягкого нёба, губ, языка, нижней челюсти и дыхательных, обеспечивающих устную речь, называется артикуляцией. Она осуществляется сложной системой условных и безусловных рефлексов этих мышц.

В процессе образования речи моторная деятельность речевого аппарата переходит в аэродинамические явления и затем в акустические.

Под контролем слуховой обратной связи включается непрерывно действующая при произнесении слов обратная кинестезическая связь. Когда человек думает, но слова не произносит (внутренняя речь), кинестезические импульсы поступают залпами, с неодинаковой интенсивностью и разной длительностью интервалов между ними. При решении в уме новых и трудных задач в нервную систему поступают наиболее сильные кинестезические импульсы. При слушании речи с целью запоминания эти импульсы также велики.

Слух человека неодинаково чувствителен к звукам разной частоты. Человек не только слышит звуки речи, но и одновременно воспроизводит их своим голосовым аппаратом в очень уменьшенном виде. Следовательно, кроме слуха в восприятии речи участвуют проприоцепторы голосового аппарата, особенно вибрационные рецепторы, расположенные в слизистой оболочке под связками и в мягком нёбе. Раздражение вибрационных рецепторов увеличивает тонус симпатической нервной системы и тем самым изменяет функции дыхательного и голосового аппаратов.