Наука о речи

Наука о речи относится к изучению производства, передачи и восприятия речи . Наука о речи включает в себя анатомию , в частности анатомию оро-лицевой области и нейроанатомию , физиологию и акустику .

Речевое производство

Хрящевые ходы (бронхи и бронхиолы) легких. ^[1]

Корональный срез гортани и верхняя часть трахеи. ^[1]

Сагиттальный разрез носа, рта, глотки и гортани. ^[1]

Производство речи — это очень сложная двигательная задача, в которой задействовано около 100 орофациальных, гортанных , глоточных и дыхательных мышц . ^[2]^[3] Точная и быстрая синхронизация работы этих мышц необходима для производства сложных во времени речевых звуков, которые характеризуются переходами между частотными диапазонами длительностью всего 10 мс. ^[4] и средняя скорость речи примерно 15 звуков в секунду. Для производства речи поток воздуха из легких ( дыхание ) должен фонироваться через голосовые связки гортани ( фонация ) и резонировать в голосовых полостях, образованных челюстью , мягким небом , губами , языком и другими артикуляторами ( артикуляция ).

Дыхание

Дыхание — это физический процесс газообмена между организмом и окружающей средой, включающий четыре стадии ( вентиляция , распределение, перфузия и диффузия) и два процесса (вдох и выдох). Дыхание можно описать как механический процесс поступления воздуха в легкие и из них на основе закона Бойля , гласящего, что по мере увеличения объема сосуда давление воздуха будет уменьшаться. Это относительно отрицательное давление приведет к попаданию воздуха в контейнер до тех пор, пока давление не выровняется. Во время вдоха воздуха диафрагма сокращается, а легкие расширяются, притягиваясь плеврой за счет поверхностного натяжения и отрицательного давления. Когда легкие расширяются, давление воздуха становится отрицательным по сравнению с атмосферным давлением, и воздух будет течь из области более высокого давления, чтобы заполнить легкие. Принудительное вдохновение для речи использует вспомогательные мышцы, чтобы поднять грудную клетку и увеличить грудную полость в вертикальном и боковом измерениях. Во время форсированного выдоха для речи мышцы туловище и живот уменьшают размер грудной полости, сжимая живот или оттягивая грудную клетку вниз, вытесняя воздух из легких.

Фонация

Фонация – это производство периодических звуковых волн за счет вибрации голосовых связок . Поток воздуха из легких, а также сокращение мышц гортани вызывают движение голосовых связок. Именно свойства натяжения и эластичности позволяют голосовым связкам растягиваться, сжиматься, сближаться и разъединяться. Во время префонации голосовые связки перемещаются из отведенного положения в приведенное . Нарастает подсвязочное давление , и поток воздуха раздвигает складки снизу вверх. Если объем воздушного потока постоянен, скорость потока увеличится в области сужения и приведет к снижению давления ниже уровня распределения. Это отрицательное давление снова стянет первоначально открытые складки вместе. Цикл повторяется до тех пор, пока голосовые связки не будут отведены для подавления фонации или для вдоха.

Артикуляция

В третьем процессе производства речи артикуляция, подвижные и неподвижные структуры лица (артикуляторы) корректируют форму рта , глотки и носовой полости ( голосового тракта ), поскольку звук вибрации голосовых связок проходит через них, создавая различные резонансные частоты.

Центральный нервный контроль

Анализ поражений головного мозга и корреляция между локализацией поражений и поведенческими нарушениями на протяжении многих лет были наиболее важными источниками знаний о церебральных механизмах, лежащих в основе речеобразования. ^[5]^[6] Исследования семенных поражений, проведенные Полем Брока, показали, что способность к речи зависит от функциональной целостности левой нижней лобной извилины . ^[7]

Совсем недавно результаты неинвазивных методов нейровизуализации, таких как функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) , предоставили все больше доказательств того, что сложные человеческие навыки преимущественно не локализованы в узкоспециализированных областях мозга (например, в зоне Брока ), а организованы в сети, соединяющие несколько различных областей мозга. вместо этого области обоих полушарий. Функциональная нейровизуализация выявила сложную нейронную сеть, лежащую в основе производства речи, включая корковые и подкорковые области, такие как дополнительная двигательная область , поясная двигательная область, первичная двигательная кора , базальные ганглии и мозжечок . ^[8]^[9]

Восприятие речи

Восприятие речи относится к пониманию речи. Начало процесса понимания речи — это первое прослушивание произнесенного сообщения. Слуховая система получает звуковые сигналы, начиная с наружного уха. Они входят в ушную раковину и продолжаются в наружный слуховой проход (ушной канал), а затем в барабанную перепонку . Один раз в среднее ухо , состоящее из молоточка , наковальни и стремечка ; звуки преобразуются в механическую энергию. После преобразования в механическую энергию сообщение достигает овального окна, которое является началом внутреннего уха . Попав во внутреннее ухо, сообщение передается в гидравлическую энергию, проходя через улитку , заполненную жидкостью, в кортиев орган . Этот орган снова помогает звуку трансформироваться в нервный импульс, который стимулирует слуховой путь и достигает мозга . Затем звук обрабатывается в извилине Хешля и связывается со значением в области Вернике . Что касается теорий восприятия речи, то различают моторную и слуховую теории. Теория моторики основана на предположении, что звуки речи кодируются в акустическом сигнале, а не зашифровываются в нем. Аудиальная теория уделяет больше внимания сенсорным и фильтрующим механизмам слушателя и предполагает, что знание речи играет второстепенную роль, которая используется только в сложных условиях восприятия.

Передача речи

Форма волны (амплитуда как функция времени) английского слова «выше».

Спектрограмма (частота как функция времени) английского слова «купить».

Речь передается посредством звуковых волн , которые следуют основным принципам акустики . Источником всех звуков является вибрация. Для существования звука необходимы источник (что-то, вызывающее вибрацию) и среда (что-то, что передает вибрации).

Поскольку звуковые волны производятся колеблющимся телом, колеблющийся объект движется в одном направлении и сжимает воздух непосредственно перед собой. Когда вибрирующий объект движется в противоположном направлении, давление на воздух 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, расположенным дальше от источника.Звуковые волны имеют две общие характеристики: возмущение возникает в некоторой идентифицируемой среде, в которой энергия передается из одного места в другое, но среда не перемещается между двумя местами.

Важными основными характеристиками волн являются длина волны, амплитуда, период и частота. Длина волны — это длина повторяющейся формы волны. Амплитуда – это максимальное смещение частиц среды, которое определяется энергией волны. Период (измеряется в секундах) — это время прохождения одной волной заданной точки. Частота волны – это количество волн, проходящих данную точку в единицу времени. Частота измеряется в герцах (Гц) ; (Гц циклов в секунду) и воспринимается как высота звука . Каждое полное колебание звуковой волны называется циклом. Двумя другими физическими свойствами звука являются интенсивность и продолжительность. Интенсивность измеряется в децибелах (дБ) и воспринимается как громкость.

Существует два типа тонов: чистые тона и сложные тона . Музыкальная нота, производимая камертоном, называется чистым тоном, поскольку 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 несколько разных частотах.

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с Анатомия человеческого тела Грея , 20-е изд. 1918 год.
^ Симоньян К., Хорвиц Б. (апрель 2011 г.). «Гортанная моторная кора и контроль речи у человека» . Нейробиолог . 17 (2): 197–208. дои : 10.1177/1073858410386727 . ПМК 3077440 . ПМИД 21362688 .
^ Левелт, Виллем Дж. М. (1989). Говорение: от намерения к артикуляции . Кембридж, Массачусетс: MIT Press. ISBN 978-0-262-12137-8 . OCLC 18136175 .
^ Фитч Р.Х., Миллер С., Таллал П. (1997). «Нейробиология восприятия речи». Анну. Преподобный Нейроски . 20 : 331–53. дои : 10.1146/annurev.neuro.20.1.331 . ПМИД 9056717 .
^ Хубер П., Гутброд К., Оздоба С., Ниркко А., Лёвблад К.О., Шрот Г. (январь 2000 г.). «[Исследование афазии и локализация речи в мозге]». Schweiz Med Wochenschr (на немецком языке). 130 (3): 49–59. ПМИД 10683880 .
^ Рорден С., Карнат Х.О. (октябрь 2004 г.). «Использование повреждений головного мозга человека для определения функций: пережиток прошлой эпохи эпохи фМРТ?». Нат. Преподобный Нейроски . 5 (10): 813–9. дои : 10.1038/nrn1521 . ПМИД 15378041 .
^ БРОКА, М. ПОЛ (1861). «ЗАМЕЧАНИЯ НА СТАБИЛЬНОМ ФАКУЛЬТЕТЕ ФАКУЛЬТЕТА ЧАРЛИЧНОГО ЯЗЫКА, С ПОСЛЕДУЮЩИМ НАБЛЮДЕНИЕМ АФЕМИИ (ПОТЕРИ РЕЧИ)» . Бюллетень Анатомического общества . 6 . Йоркский университет, Торонто, Онтарио: 330–357 . Проверено 20 декабря 2013 г.
^ Рикер А., Матиак К., Вильдгрубер Д. и др. (февраль 2005 г.). «ФМРТ выявляет две отдельные мозговые сети, обеспечивающие контроль речевой моторики». Неврология . 64 (4): 700–6. дои : 10.1212/01.WNL.0000152156.90779.89 . ПМИД 15728295 .
^ Сёрёс П., Соколофф Л.Г., Бозе А., Макинтош А.Р., Грэм С.Дж., Стусс Д.Т. (август 2006 г.). «Кластерная функциональная МРТ явной речи». НейроИмидж . 32 (1): 376–87. doi : 10.1016/j.neuroimage.2006.02.046 . ПМИД 16631384 .

Дальнейшее чтение

Берман, Элисон. (2013). Наука о речи и голосе . 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: вычислительная основа и нейронная организация» . Нейрон . 69 (3): 407–22. дои : 10.1016/j.neuron.2011.01.019 . ПМК 3057382 . ПМИД 21315253 .

[GA-1] Jump up to: ^а ^б ^с Анатомия человеческого тела Грея , 20-е изд. 1918 год.

[Simonyan_2011-2] Симоньян К., Хорвиц Б. (апрель 2011 г.). «Гортанная моторная кора и контроль речи у человека» . Нейробиолог . 17 (2): 197–208. дои : 10.1177/1073858410386727 . ПМК 3077440 . ПМИД 21362688 .

[Levelt_1989-3] Левелт, Виллем Дж. М. (1989). Говорение: от намерения к артикуляции . Кембридж, Массачусетс: MIT Press. ISBN 978-0-262-12137-8 . OCLC 18136175 .

[Fitch_1997-4] Фитч Р.Х., Миллер С., Таллал П. (1997). «Нейробиология восприятия речи». Анну. Преподобный Нейроски . 20 : 331–53. дои : 10.1146/annurev.neuro.20.1.331 . ПМИД 9056717 .

[Huber_2000-5] Хубер П., Гутброд К., Оздоба С., Ниркко А., Лёвблад К.О., Шрот Г. (январь 2000 г.). «[Исследование афазии и локализация речи в мозге]». Schweiz Med Wochenschr (на немецком языке). 130 (3): 49–59. ПМИД 10683880 .

[Rorden_2004-6] Рорден С., Карнат Х.О. (октябрь 2004 г.). «Использование повреждений головного мозга человека для определения функций: пережиток прошлой эпохи эпохи фМРТ?». Нат. Преподобный Нейроски . 5 (10): 813–9. дои : 10.1038/nrn1521 . ПМИД 15378041 .

[BROCA-7] БРОКА, М. ПОЛ (1861). «ЗАМЕЧАНИЯ НА СТАБИЛЬНОМ ФАКУЛЬТЕТЕ ФАКУЛЬТЕТА ЧАРЛИЧНОГО ЯЗЫКА, С ПОСЛЕДУЮЩИМ НАБЛЮДЕНИЕМ АФЕМИИ (ПОТЕРИ РЕЧИ)» . Бюллетень Анатомического общества . 6 . Йоркский университет, Торонто, Онтарио: 330–357 . Проверено 20 декабря 2013 г.

[Riecker_2005-8] Рикер А., Матиак К., Вильдгрубер Д. и др. (февраль 2005 г.). «ФМРТ выявляет две отдельные мозговые сети, обеспечивающие контроль речевой моторики». Неврология . 64 (4): 700–6. дои : 10.1212/01.WNL.0000152156.90779.89 . ПМИД 15728295 .

[Sörös_2006-9] Сёрёс П., Соколофф Л.Г., Бозе А., Макинтош А.Р., Грэм С.Дж., Стусс Д.Т. (август 2006 г.). «Кластерная функциональная МРТ явной речи». НейроИмидж . 32 (1): 376–87. doi : 10.1016/j.neuroimage.2006.02.046 . ПМИД 16631384 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]