Nauka o mowie - Speech science

Nauka o mowie odnosi się do badań nad produkcją, transmisją i percepcją mowy . Logopedia obejmuje anatomię , w szczególności anatomię okolicy ustno-twarzowej oraz neuroanatomię , fizjologię i akustykę .

Produkcja mowy

Chrząstki (oskrzela i oskrzeliki) płuc.
Przekrój wieńcowy krtani i górna część tchawicy.
Strzałkowy odcinek nosa usta, gardło i krtań.

Wytwarzanie mowy jest bardzo złożonym zadaniem motorycznym, które obejmuje około 100 mięśni ustno-twarzowych, krtani , gardła i oddechowych . Precyzyjne i szybkie synchronizowanie tych mięśni jest niezbędne do wytwarzania czasowo złożonych dźwięków mowy, które charakteryzują się przejściami tak krótkimi, jak 10 ms między pasmami częstotliwości i średnią szybkością mówienia wynoszącą około 15 dźwięków na sekundę. Wytwarzanie mowy wymaga przepływu powietrza z płuc ( oddychanie ), który jest fonowany przez fałdy głosowe krtani ( fonacja ) i rezonowany w jamach głosowych ukształtowanych przez szczękę , podniebienie miękkie , usta , język i inne artykulatory ( artykulacja ).

Oddychanie

Oddychanie to fizyczny proces wymiany gazowej między organizmem a jego otoczeniem, składający się z czterech etapów ( wentylacja , dystrybucja, perfuzja i dyfuzja) oraz dwóch procesów (wdech i wydech). Oddychanie można opisać jako mechaniczny proces przepływu powietrza do i z płuc na zasadzie prawa Boyle'a , zgodnie z którym wraz ze wzrostem objętości pojemnika ciśnienie powietrza będzie się zmniejszać. To względnie podciśnienie będzie powodowało przedostawanie się powietrza do pojemnika, aż do wyrównania ciśnienia. Podczas wdechu powietrza przepona kurczy się, a płuca rozszerzają się, wciągane przez opłucną poprzez napięcie powierzchniowe i podciśnienie. Kiedy płuca się rozszerzają, ciśnienie powietrza staje się ujemne w porównaniu z ciśnieniem atmosferycznym i powietrze będzie przepływać z obszaru o wyższym ciśnieniu, aby wypełnić płuca. Wymuszona inspiracja do mowy wykorzystuje dodatkowe mięśnie do uniesienia klatki piersiowej i powiększenia klatki piersiowej w wymiarze pionowym i bocznym. Podczas wymuszonego wydechu do mowy, mięśnie tułowia i brzucha zmniejszają rozmiar klatki piersiowej poprzez uciskanie brzucha lub wyciąganie klatki piersiowej w dół, wypychając powietrze z płuc.

Fonacja

Fonacja to wytwarzanie okresowej fali dźwiękowej poprzez wibracje strun głosowych . Przepływ powietrza z płuc, a także skurcz mięśni krtani , powoduje ruch fałdów głosowych. To właśnie właściwości napięcia i elastyczności pozwalają na rozciąganie, wiązanie, łączenie i rozdzielanie fałdów głosowych. Podczas prefonacji fałdy głosowe przesuwają się z pozycji uprowadzonej do pozycji przywodzącej . Narasta ciśnienie podgłośniowe, a przepływ powietrza rozsuwa fałdy, od gorszego do wyższego. Jeśli objętość przepływu powietrza jest stała, prędkość przepływu wzrośnie w obszarze zwężenia i spowoduje spadek ciśnienia poniżej po rozłożeniu. To podciśnienie spowoduje ponowne pociągnięcie do siebie początkowo otwartych fałd. Cykl powtarza się, aż fałdy głosowe zostaną porwane w celu zahamowania fonacji lub wzięcia oddechu.

Artykulacja

W trzecim procesie produkcji mowy artykulacja, ruchome i nieruchome struktury twarzy (artykulatory) dostosowują kształt ust , gardła i jamy nosowej ( drogi głosowej ), gdy dźwięk drgań fałdów głosowych przechodzi przez wytwarzanie różnych częstotliwości rezonansowych.

Centralna kontrola nerwowa

Analiza uszkodzeń mózgu i korelacja między lokalizacją zmian a deficytami behawioralnymi były przez wiele lat najważniejszym źródłem wiedzy o mózgowych mechanizmach produkcji mowy. Badania zmian przełomowych przeprowadzone przez Paula Broca wskazały, że wytwarzanie mowy zależy od funkcjonalnej integralności lewego dolnego zakrętu czołowego .

Niedawno wyniki nieinwazyjnych technik neuroobrazowania, takie jak funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI) , stanowią rosnący dowód, że złożone umiejętności człowieka nie są przede wszystkim znajduje się w wysoce wyspecjalizowanych obszarach mózgu (np Ośrodek Broki ), ale są organizowane w sieci łączenia kilku różnych zamiast tego obszary obu półkul. Funkcjonalne neuroobrazowanie pozwoliło zidentyfikować złożoną sieć neuronową leżącą u podstaw produkcji mowy, obejmującą obszary korowe i podkorowe, takie jak dodatkowy obszar ruchowy , zakrętu obręczy motorycznej, pierwotna kora ruchowa , zwoje podstawy i móżdżek .

Percepcja mowy

Postrzeganie mowy odnosi się do rozumienia mowy. Początkiem procesu rozumienia mowy jest najpierw usłyszenie wypowiedzianego komunikatu. System słuchowy odbiera sygnały dźwiękowe, zaczynając od ucha zewnętrznego. Wchodzą do małżowiny usznej i przechodzą do przewodu słuchowego zewnętrznego ( przewodu słuchowego), a następnie do błony bębenkowej . Raz w uchu środkowym , które składa się z młoteczka , kowadełka i strzemiączka ; dźwięki zamieniają się w energię mechaniczną. Przekształcona w energię mechaniczną wiadomość dociera do owalnego okienka, które jest początkiem ucha wewnętrznego . Po wejściu do ucha wewnętrznego wiadomość jest przenoszona na energię hydrauliczną, przechodząc przez ślimak wypełniony płynem do Organu Cortiego . Ten organ ponownie pomaga przenieść dźwięk na impuls nerwowy, który stymuluje ścieżkę słuchową i dociera do mózgu . Dźwięk jest następnie przetwarzany w zakręcie Heschla i kojarzony ze znaczeniem na obszarze Wernickego . Jeśli chodzi o teorie percepcji mowy, istnieją teoria motoryczna i słuchowa. Teoria motoryczna opiera się na założeniu, że dźwięki mowy są kodowane w sygnale akustycznym, a nie zaszyfrowane w nim. Teoria słuchu kładzie większy nacisk na sensoryczne i filtrujące mechanizmy słuchacza i sugeruje, że znajomość mowy jest drugorzędną rolą, która jest wykorzystywana tylko w trudnych warunkach percepcyjnych.

Przekazywanie mowy

Kształt fali (amplituda jako funkcja czasu) angielskiego słowa „above”.
Spektrogram (częstotliwość jako funkcja czasu) angielskiego słowa „buy”.

Mowa jest przenoszona za pomocą fal dźwiękowych , które są zgodne z podstawowymi zasadami akustyki . Źródłem wszelkiego dźwięku są wibracje. Aby dźwięk zaistniał, potrzebne jest źródło (coś wprawionego w wibrację) i medium (coś, co przekazuje wibracje).

Ponieważ fale dźwiękowe są wytwarzane przez wibrujące ciało, wibrujący obiekt porusza się w jednym kierunku i spręża powietrze bezpośrednio przed nim. Gdy wibrujący obiekt porusza się w przeciwnym kierunku, ciśnienie w powietrzu jest zmniejszane, tak że następuje ekspansja lub rozrzedzenie cząsteczek powietrza. Jedna kompresja i jedna rozrzedzenie tworzą jedną falę podłużną . Wibrujące cząsteczki powietrza poruszają się tam iz powrotem równolegle do kierunku ruchu fali, odbierając energię z sąsiednich cząsteczek bliżej źródła i przekazując energię do sąsiednich cząsteczek dalej od źródła. Fale dźwiękowe mają dwie ogólne cechy: Zakłócenie występuje w jakimś identyfikowalnym ośrodku, w którym energia jest przenoszona z miejsca na miejsce, ale ośrodek nie przemieszcza się między dwoma miejscami.

Ważnymi podstawowymi cechami fal są długość fali, amplituda, okres i częstotliwość. Długość fali to długość powtarzającego się kształtu fali. Amplituda to maksymalne przemieszczenie cząstek ośrodka, które określa energia fali. Okres (mierzony w sekundach) to czas, w którym jedna fala przechodzi przez dany punkt. Częstotliwość fali to liczba fal przechodzących przez dany punkt w jednostce czasu. Częstotliwość mierzy się w hercach (Hz) ; (Cykle Hz na sekundę) i jest postrzegane jako wysokość . Każda pełna wibracja fali dźwiękowej nazywana jest cyklem. Dwie inne fizyczne właściwości dźwięku to intensywność i czas trwania. Intensywność jest mierzona w decybelach (dB) i jest postrzegana jako głośność.

Istnieją dwa rodzaje tonów: tony czyste i tony złożone . Dźwięk wytwarzany przez kamerton nazywany jest czystym tonem, ponieważ składa się z jednego tonu brzmiącego tylko na jednej częstotliwości. Instrumenty mają swoje specyficzne dźwięki - ich barwę - ponieważ ich dźwięk pochodzi z wielu różnych tonów, z których wszystkie brzmią razem na różnych częstotliwościach. Na przykład pojedyncza nuta grana na pianinie w rzeczywistości składa się z kilku dźwięków, z których wszystkie brzmią razem na nieco innych częstotliwościach.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura