Наука о речи относится к изучению производства, передачи и восприятия речи . Наука о речи включает в себя анатомию , в частности анатомию ротофациальной области, нейроанатомию , физиологию и акустику .
Производство речи [ править ]
Воспроизведение речи - очень сложная двигательная задача, в которой задействовано около 100 ротофациальных, гортанных , глоточных и дыхательных мышц . [2] [3] Точная и быстрая синхронизация этих мышц имеет важное значение для производства сложных во времени речевых звуков, которые характеризуются переходами длительностью 10 мс между полосами частот [4] и средней скоростью речи примерно 15 звуков на второй. Для произнесения речи требуется, чтобы поток воздуха из легких ( дыхание ) проходил через голосовые складки гортани ( голосование ) и резонировал в голосовых полостях, сформированных челюстью., мягкое небо , губы , язык и другие артикуляторы ( артикуляция ).
Дыхание [ править ]
Дыхание - это физический процесс газообмена между организмом и окружающей средой, включающий четыре этапа ( вентиляция , распределение, перфузия и диффузия) и два процесса (вдох и выдох). Дыхание можно описать как механический процесс втекания воздуха в легкие и выхода из них по принципу закона Бойля , гласящего, что по мере увеличения объема контейнера давление воздуха будет уменьшаться. Это относительно отрицательное давление заставит воздух попадать в контейнер до тех пор, пока давление не выровняется. Во время вдоха воздуха диафрагма сжимается, а легкие расширяются за счет плевры.через поверхностное натяжение и отрицательное давление. Когда легкие расширяются, давление воздуха становится отрицательным по сравнению с атмосферным давлением, и воздух выходит из области с более высоким давлением, заполняя легкие. Принудительное вдохновение для речи использует вспомогательные мышцы, чтобы приподнять грудную клетку и увеличить грудную полость в вертикальном и поперечном направлениях. Во время форсированного выдоха для речи мышцы туловища и живота уменьшают размер грудной полости за счет сжатия живота или вытягивания грудной клетки вниз, вытесняя воздух из легких.
Phonation [ править ]
Фонация - это производство периодической звуковой волны вибрацией голосовых связок . Поток воздуха из легких, а также сокращение мышц гортани вызывают движение голосовых складок. Именно свойства напряжения и эластичности позволяют голосовым связкам растягиваться, собираться в пучки, сводиться вместе и разделяться. Во время префонирования голосовые связки перемещаются из отведенного положения в приведенное . Подглоточное давлениестроит, и поток воздуха раздвигает складки, снизу вверх. Если объем воздушного потока постоянен, скорость потока увеличится в области сужения и вызовет снижение давления ниже, чем когда-то распределенное. Это отрицательное давление снова сблизит первоначально открытые складки. Цикл повторяется до тех пор, пока голосовые связки не будут отведены, чтобы подавить фонацию или сделать вдох.
Артикуляция [ править ]
В третьем процессе производства речи артикуляция, подвижные и неподвижные структуры лица (артикуляторы) регулируют форму рта , глотки и носовых полостей ( голосовой тракт ), когда звук вибрации голосовых связок проходит через них, создавая различные резонансные частоты.
Контроль центральной нервной системы [ править ]
Анализ поражений головного мозга и корреляция между локализацией поражений и поведенческими нарушениями были наиболее важными источниками знаний о мозговых механизмах, лежащих в основе речевого образования. [5] [6] Исследования семенных поражений Пола Брока показали, что воспроизведение речи зависит от функциональной целостности левой нижней лобной извилины . [7]
Совсем недавно результаты неинвазивных методов нейровизуализации, таких как функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) , предоставляют все больше доказательств того, что сложные человеческие навыки в первую очередь расположены не в узкоспециализированных областях мозга (например, в области Брока ), а организованы в сети, соединяющие несколько различных вместо этого области обоих полушарий. Функциональная нейровизуализация выявила сложную нейронную сеть, лежащую в основе речевого образования, включая корковые и подкорковые области, такие как дополнительная двигательная область , поясная двигательная область, первичная моторная кора , базальные ганглии и мозжечок . [8] [9]
Восприятие речи [ править ]
Восприятие речи относится к пониманию речи. Начало процесса понимания речи - это сначала услышать сказанное сообщение. Слуховая система принимает звуковые сигналы , начиная с внешним ухом. Они входят в ушную раковину и продолжают в наружный слуховой проход (слуховой проход), а затем в барабанную перепонку . Попадая в среднее ухо , которое состоит из молоточка , наковальни и стремени ; звуки превращаются в механическую энергию. После преобразования в механическую энергию сообщение достигает овального окна, которое является началом внутреннего уха.. Попадая во внутреннее ухо, сообщение передается в гидравлическую энергию, проходя через улитку , наполненную жидкостью, к кортиеву органу . Этот орган снова помогает звуку превратиться в нервный импульс, который стимулирует слуховой путь и достигает мозга . Затем звук обрабатывается в извилине Хешля и ассоциируется со смыслом в области Вернике.. Что касается теорий восприятия речи, то есть моторная и слуховая теории. Моторная теория основана на предпосылке, что звуки речи кодируются в акустическом сигнале, а не зашифровываются в нем. Теория слуха делает больший акцент на сенсорных и фильтрующих механизмах слушателя и предполагает, что знание речи - второстепенная роль, которая используется только в сложных условиях восприятия.
Передача речи [ править ]
Речь передается с помощью звуковых волн , которые соответствуют основным принципам акустики . Источником всех звуков является вибрация. Для существования звука необходимы источник (что-то, вызывающее вибрацию) и среда (что-то, передающее колебания).
Поскольку звуковые волны создаются вибрирующим телом, вибрирующий объект движется в одном направлении и сжимает воздух прямо перед собой. По мере того как вибрирующий объект движется в противоположном направлении, давление воздуха уменьшается, так что происходит расширение или разрежение молекул воздуха. Одно сжатие и одно разрежение составляют одну продольную волну . Вибрирующие молекулы воздуха движутся вперед и назад параллельно направлению движения волны, получая энергию от соседних молекул, находящихся ближе к источнику, и передавая энергию соседним молекулам, находящимся дальше от источника. Звуковые волны имеют две общие характеристики: возмущение - это некоторая идентифицируемая среда, в которой энергия передается с места на место, но среда не перемещается между двумя местами.
Важными основными характеристиками волн являются длина, амплитуда, период и частота. Длина волны - это длина повторяющейся волны. Амплитуда - это максимальное смещение частиц среды, которое определяется энергией волны. Период (измеряется в секундах) - это время, за которое одна волна проходит заданную точку. Частота волны - это количество волн, проходящих через заданную точку за единицу времени. Частота измеряется в герцах (Гц) ; (Гц циклов в секунду) и воспринимается как высота тона . Каждая полная вибрация звуковой волны называется циклом. Два других физических свойства звука - это интенсивность и продолжительность. Интенсивность измеряется в децибелах (дБ). и воспринимается как громкость.
Есть два типа тонов: чистые тона и сложные тона . Музыкальная нота, воспроизводимая камертоном , называется чистым тоном, потому что она состоит из одного тона, звучащего только на одной частоте. Инструменты получают свои особые звуки - свой тембр, потому что их звук состоит из множества разных тонов, звучащих вместе на разных частотах. Например, одна нота, сыгранная на фортепиано, на самом деле состоит из нескольких тонов, звучащих вместе на немного разных частотах.
См. Также [ править ]
- Гортань
- Звучание
- Дыхание (физиология)
- Речь
- Речевая и языковая патология
- Восприятие речи
- Голосовой тракт
Ссылки [ править ]
- ^ a b c Анатомия человеческого тела Грея , 20-е изд. 1918 г.
- Перейти ↑ Simonyan K, Horwitz B (апрель 2011 г.). «Моторная кора гортани и контроль речи у людей» . Невролог . 17 (2): 197–208. DOI : 10.1177 / 1073858410386727 . PMC 3077440 . PMID 21362688 .
- ^ Левелевским, Willem JM (1989). Говорение: от намерения к артикуляции . Кембридж, Массачусетс: MIT Press. ISBN 978-0-262-12137-8. OCLC 18136175 .
- ↑ Fitch RH, Miller S, Tallal P (1997). «Нейробиология восприятия речи». Анну. Rev. Neurosci . 20 : 331–53. DOI : 10.1146 / annurev.neuro.20.1.331 . PMID 9056717 .
- ↑ Huber P, Gutbrod K, Ozdoba C, Nirkko A, Lövblad KO, Schroth G (январь 2000 г.). «[Исследование афазии и локализация речи в головном мозге]». Schweiz Med Wochenschr (на немецком языке). 130 (3): 49–59. PMID 10683880 .
- ^ Rorden C, Karnath HO (октябрь 2004). «Использование поражений человеческого мозга для определения функции: пережиток прошлой эпохи в эпоху фМРТ?». Nat. Rev. Neurosci . 5 (10): 813–9. DOI : 10.1038 / nrn1521 . PMID 15378041 .
- ^ Брока, М. ПОЛ (1861 г.). «ЗАМЕЧАНИЯ SUR LE SIÉGE DE LA FACULTÉ DU LANGAGE ARTICULÉ, SUIVIES D'UNE OBSERVATION D'APHÉMIE (PERTE DE LA PAROLE)» . Бюллетень анатомического общества . Йоркский университет, Торонто, Онтарио. 6 : 330–357 . Проверено 20 декабря 2013 года .
- ^ Riecker A, Mathiak K, Wildgruber D и др. (Февраль 2005 г.). «ФМРТ выявляет две различные мозговые сети, отвечающие за речевую моторику». Неврология . 64 (4): 700–6. DOI : 10,1212 / 01.WNL.0000152156.90779.89 . PMID 15728295 .
- ^ Соросом P, LG Sokoloff, Bose A, McIntosh AR, Graham SJ, Stuss DT (август 2006). «Кластерная функциональная МРТ продукции открытой речи». NeuroImage . 32 (1): 376–87. DOI : 10.1016 / j.neuroimage.2006.02.046 . PMID 16631384 .
Дальнейшее чтение [ править ]
- Берман, Элисон. (2013). Речь и голосовая наука . Сан-Диего, Калифорния: Множественное издание. ISBN 978-1-59756-481-6. OCLC 836744549 .
- Хикок Дж., Хоуд Дж., Ронг Ф. (февраль 2011 г.). «Сенсомоторная интеграция в обработке речи: вычислительные основы и нейронная организация» . Нейрон . 69 (3): 407–22. DOI : 10.1016 / j.neuron.2011.01.019 . PMC 3057382 . PMID 21315253 .
