Анатомо-физиологические механизмы речи

Речь является продуктом психической деятельности человека и результатом сложного взаимодействия разных мозговых структур. Реализация устной речи происходит благодаря координированной работе периферического двигательного аппарата, которая обеспечивается центральной нервной системой.

В речепроизводстве участвуют дыхательный, фонаторный и артикуляционный отделы периферического речевого аппарата.

Дыхательный отдел периферического речевого аппарата составляет энергетическую основу речи, обеспечивая так называемое речевое дыхание. Анатомически этот отдел представлен грудной клеткой, легкими, межреберными мышцами и мышцами диафрагмы. Легкие обеспечивают определенное подсвязочное давление воздуха. Оно необходимо для работы голосовых складок, модуляций голоса и изменений его тональности.

При физиологическом дыхании (т.е. вне речи) вдох происходит активно за счет сокращения дыхательных мышц, а выдох — относительно пассивно за счет опускания стенок грудной клетки, эластичности легких. Фазы вдоха и выдоха в покое мало отличаются по длительности. По способу преимущественного расширения грудной полости физиологическое дыхание подразделяется на различные типы: 1) реберное (грудное); 2) брюшное; 3) смешанное (грудо-брюшное). В свою очередь, реберное дыхание бывает трех разновидностей: а) ключичное; б) верхнереберное; в) нижнереберное. Ключичное и верхнереберное дыхание относится к нерациональным способам дыхания, так как расширение грудной клетки ограничено вследствие малой подвижности реберных стенок. При брюшном дыхании дыхательный объем существенно не отличается от такового при нижнереберном дыхании, однако дыхательные движения при этом пластичнее. Более рациональным является грудо-брюшное дыхание, которое нередко в практике называют диафрагмальным. При этом типе дыхания обеспечивается не только достаточный объем воздуха, но и оптимальная пластичность дыхательных движений. Этот тип дыхания наиболее адекватен и для фонации.

В процессе речи существенно увеличивается функциональное значение фазы выдоха. Перед началом речи обычно делается быстрый и более глубокий, чем в покое, вдох. Речевой вдох осуществляется через нос и рот, а в процессе речевого выдоха поток воздуха идет только через рот. “Речевой” вдох характеризуется наличием определенного объема воздуха, способного обеспечить поддержание под связочного давления. Большое значение для озвучивания высказывания имеет рациональный способ расходования воздушной струи. Время выдоха удлиняется настолько, насколько необходимо звучание голоса при непрерывном произнесении интонационно-логически завершенного отрезка высказывания (т.е. синтагмы).

Фонаторный отдел периферического речевого аппарата анатомически представлен гортанью и ее голосовыми складками. Вне речи складки раздвинуты. При фонации голосовые складки напрягаются, смыкаются и производят колебательные движения. Именно колебательные движения голосовых складок и порождают звуковые волны.

Частотная и силовая характеристики человеческого голоса являются отражением амплитуды и частоты колебания голосовых складок.

Основной и дополнительный тоны голоса модулируются системой резонаторов. Основными резонаторами человеческого голоса являются глотка, ротовая полость и полость носа с его придаточными пазухами, а также лобная полость. Кроме того, определенный тембр голосу придают полости трахеи и бронхов, грудной клетки в целом, полости гортани. Резонаторы отличаются у отдельных людей по форме, объемам, особенностям их использования во время речи, что придает голосу индивидуальную тембровую окраску.

В эффекте резонанса принимает особое участие мягкое небо и те мышцы, которые перекрывают пространство между носоглоткой и ротоглоткой.

Резонаторы, которые образуются костями черепа, а именно: носовая полость, лобная полость, не меняют своего объема, поэтому генерируют звуки на очень узкий диапазон.

Частотный диапазон голоса человека измеряется в герцах. Частотный диапазон разговорного голоса составляет лишь 1/10 от общего диапазона голоса. У мужчин частотный диапазон голоса составляет 80-150 Гц, у женщин — 120-400 Гц, у детей он значительно выше. Так как человеческий слух неодинаково чувствителен к звукам разной частоты, то воспринимаемая громкость голоса зависит не только от абсолютной силы, но и от его частотных характеристик. Высокие голоса ощущаются, как более громкие.

Окраска голоса отражает эмоциональное состояние говорящего и даже психическое состояние индивидуума в самом широком смысле слова.

В голосовом диапазоне существуют тембровые различия, которые по аналогии с музыкальными инструментами носят название голосовых регистров. В человеческом голосе различают три регистра: грудной, головной и средний (смешанный).

Артикуляционный отдел периферического речевого аппарата представлен полостью pтa, нижнeй челюстью, языком, губами, глоткой и мягким небом.

Мягкое небо при спокойном дыхании расслаблено, частично закрывает вход в ротовую полость из глотки. Во время глубокого дыхания, зевания и речи небная занавеска поднимается вверх, открывая проход в полость рта и, наоборот, закрывая проход в носоглотку. Все случаи, когда голос приобретает носовой оттенок, называются открытой назализацией. Если носовой оттенок голоса отсутствует при произнесении носовых звуков (Н, М), говорят о закрытой назализации.

Основную роль в произнесении речевых звуков играют мышцы языка. Кроме него, в артикуляторном акте принимают участие мышцы губ и щек, мышцы, поднимающие нижнюю челюсть и мышцы шеи.

Язык представляет собой массивную мышцу, которая не имеет сухожилий. В нем можно выделить функционально большое количество мышечных групп, которые анатомически не обособлены, но осуществляют в процессе речи разные задачи. Например, кончик языка, боковые мышцы, мышцы спинки языка, мышцы корня и т.д. Можно выделить функционально отдельные волокна, которые выполняют свою особую роль в произнесении звука. При произнесении отдельного речевого звука часть мышечного волокна может быть напряжена, а другая часть расслаблена. Напряжение артикуляторной мышцы в процессе устной речи связано не только с конкретной работой по произнесению отдельного звука. Оно несет на себе влияние остаточного напряжения от произнесении предыдущего звука, а также подготовительное напряжение, связанное с произнесением последующего звука, которые входят в состав слова (коартикуляция). Кроме этого, эмоциональное состояние, в котором находится говорящий, также влияет на степень напряжения мышц как языка, так и всего речевого аппарата. Таким образом, мышцы языка испытывают комплекс различных влияний. Каждый речевой звук — результат сложных мышечных синергий, то есть одновременных сокращений разных мышечных волокон, относящихся к разным функциональнвм группам. Наиболее сложные мышечные синергий необходимы для артикуляции переднеязычных звуков, т.е. смычных, щелевых, дрожащего “р”. Необходимые для этого тонкие движения мышц кончика языка осуществляются при условии фиксации корня языка его внешними мышцами, а также мышцами подъязычной кости и шеи.

Артикуляцией называется работа периферических органов речи по воспроизведению звуков.

Артикуляция согласных происходит при расслабленных мышечных стенках резонаторных полостей, в то время как в ротовой полости имеется локальный фокус произвольно сокращенных мышц.

Гласные звуки — это своего рода “озвученный выдох”. При их артикуляции происходит тоническое напряжение мышечных стенок резонаторных полостей при отсутствии преграды на пути струи выдыхаемого воздуха.

Речевая артикуляция — это произвольные движения, которым ребенок обучается в дошкольном возрасте. Для формирования речевой артикуляции в процессе речевого онтогенеза необходимы те сложнейшие координаторные механизмы центральной нервной системы, которые способны регулировать специфическую точную работу мышц артикуляторного аппарата, обеспечивающих устную речь.

Нервная система, обеспечивающая работу речевого аппарата, состоит из центральной и периферической частей. Периферические нервы иннервируют мышцы речевого аппарата.

Центральная часть нервной системы состоит из нескольких отделов, тесно взаимодействующих между собой.

Ядра, от которых отходят периферические нервы, иннервирующие речевой аппарат, расположены в стволе мозга (варолиев мост, продолговатый мозг), в шейном и грудном отделе спинного мозга (рис. 1).

Продолговатый мозг состоит из ядер черепно-мозговых нервов (подъязычного, языкоглоточного и частично тройничного), а также нисходящих и восходящих проводниковых систем. Часть ядерных образований (оливы) продолговатого мозга связаны с мозжечком и имеют отношение к экстрапирамидной системе. Другая часть ядер (пирамиды) содержит нейроны пропрецептивной (суставно-мышечной) чувствительности.

В продолговатом мозге располагаются центры, которые регулируют сердечную деятельность, дыхание и другие вегетативные функции. Продолговатый мозг обеспечивает также непроизвольные функции сосания, глотания, чихания, моргания и некоторые другие.

Проводящие пути продолговатого мозга связывают его со стриопаллидарной системой, корой больших полушарий, лимбической системой, ретикулярной формацией. Все проводящие пути продолговатого мозга являются продолжением путей спинного мозга.

Черезваролиев мост проходит пирамидный (двигательный) путь, пути от коры к мозжечку, общечувствительный путь, путь от ядер слухового нерва. В варолиевом мосту находится несколько ядер, в том числе ядра слухового, лицевого и тройничного нервов.

Следующими, более сложно организованными отделами центральной нервной системы являютсястволовые и подкорковые ядра, благодаря которым осуществляются элементарные безусловно-рефлекторные голосовые реакции типа вскрикивания, стона, плача, смеха.

Подкорковые (базальные) ядра располагаются в толще белого вещества полушарий мозга.

Часть ядер подкорковой области входит в важное в функциональном отношении образование—стриопаллидарную систему. Стриопаллидарная система является, в свою очередь, составной частью экстрапирамидной системы, которая участвует в реализации двигательных актов. Стриопаллидарная система осуществляет перераспределение тонуса мышц в процессе выполнения движений, подготавливает мышцы к двигательной активности (фоновый тонус). "Благодаря данной системе в онтогенезе вырабатывается плавность движений, постепенная их экономия и автоматизация.

Считается, что данная система обеспечивает ритм движений, в том числе и речевых, а также принимает непосредственное участие в автоматизации двигательного акта.

Стриопаллидарная система связана с корой головного мозга, пирамидной системой и некоторыми другими образованиями.

Часть подкорковых ядер входит в другую функциональную систему —лимбнко-ретикулярный комплекс.Под данным термином понимают целый комплекс тесно взаимосвязанных структур мозга, который играет важную роль в регуляции эмоций и висцеро-соматических-реакций организма. Данный комплекс обеспечивает эмоционально-адаптивные поведенческие реакции, мотивационные формы поведения.

В лимбико-ретикулярном комплексе важное значение имеет таламус, который принимает участие, в активизации процесса внимания и в организации эмоций (рис. 2).

Именно на уровне таламуса происходит формирование вегетативных и некоторых психических компонентов эмооций. По данным некоторых авторов, таламус принимает участие в контроле за спонтанной речью.

Тесная связь таламуса со стриопаллидарной системой проявляется в обеспечении им сенсорного компонента автоматизированных движений.

Область, находящаяся непосредственно под таламусом, — гипоталамус, является сложным рефлекторным аппаратом, благодаря которому происходит поддержание постоянства внутренней среды организма (гомеостаз). Гипоталамус контролирует деятельность всех эндокринных желез. Эта часть мозга является центром, регулирующим состояние: сон-бодрствование. Гипоталамус обеспечивает вегетативные реакции, сопровождающие эмоции (частота сердечных сокращений, дыхание, потоотделение и т.д.).

Ретикулярная формация ствола мозга играет основополагающую роль корково-подкорковых взаимоотношений. Она состоит из нервных клеток и густой сети нервных волокон, идущих в различных направлениях и связывающих разные части мозга.

Следующей структурой более высокого функционального уровня являютсяподкорково-мозжечковые ядраи их проводящие системы. Они обеспечивают основные просодические компоненты звучной речи: темп, плавность, громкость, индивидуальный тембр, эмоциональную выразительность.

Мозжечок обеспечивает очень важную функцию — координацию движений, регуляцию мышечного тонуса и равновесие. Благодаря его деятельности обеспечивается точность, целенаправленность движений. Мозжечок имеет тесные связи со многими отделами нервной системы.

У человека под влиянием социальной среды в процессе онтогенеза формируются особыеструктуры коры больших полушарий мозга, функция которых обеспечивает речевой праксис (рис.3).

Собственно речевые движения являются одним из видов произвольных движений. Возбуждение, возникая в двигательных областях коры, передается мышцам речевых органов. Пирамидный путь (кортико-нуклеарный) проводит импульсы от коры мозга в первую очередь к ядрам черепно-мозговых нервов, располагающихся в продолговатом и спинном мозге, и к другим структурам нижележащих функциональных уровней.

В самой нижней части премоторной извилины левого полушария (главным образом, у правшей) расположена височная область, в центре которой находится зона Брока, функцией которой является реализация двигательной стороны речи. На заднем участке височной извилины, на стыке первичной слуховой и двигательной коры головного мозга находится зона Вернике, с функцией которой связывают восприятие речи.

“Центры” речи” (в том числе письмо, счет), как ограниченные участки мозга, где “заложена” конкретная функция, выделяются достаточно условно. Эти “центры” расположены на стыках тех зон мозга, где заканчиваются нервные пути от различных органов чувств. Именно там осуществляется высший корковый анализ, необходимый для реализации таких функций как зрение, слух, осязание и т.п. Для развития такого мощнейшего психического и психомоторного акта, как речь, необходимо формирование функциональных связей между определенными корковыми зонами. Стыки этих зон и создают как бы “центры” речи.

Еще в прошлом веке установлена асимметрия локализации речевых зон. Многочисленные современные нейрохирургические данные свидетельствуют о том, что организация речи осуществляется при взаимодополняющем постоянном взаимодействии двух полушарий. К настоящему времени накоплены данные о том, что у человека имеются биологические различия в организации и функционировании полушарий мозга, которые создают предпосылки к детерминации когнитивных процессов. Целый ряд структур левого полушария мозга характеризуется большими различиями по сравнению с симметричными отделами правой гемисферы. Особенно это выражено во вторичных отделах слуховой коры, также как и в задней части постцентральной извилины, обеспечивающей кинестетическую афферентацию артикуляционного аппарата.

Нейроанатомические различия имеются не только в “речевых” зонах, но и в других структурах, в первую очередь затылочных и верхнетеменных. Три основные модальности (т.е. ощущение звука, света, осязания) наиболее представлены в левой гемисфере (у правшей). В то же время величина правой лобной коры больше левой, что позволяет связывать обеспечение наиболее сложных уровней регуляции психической активности с правым полушарием.

Известно, что повреждение левого полушария на ранних этапах онтогенеза не приводит к алалии, так как в правом полушарии имеются нейроанатомические предпосылки для развития “речевых” зон. При поражении правого полушария нарушаются невербальные психические функции, что не компенсируется левым полушарием.

С деятельностьюправого полушария связывают регулирование активности речевых центров левого полушария, обеспечение помехоустойчивости речевого слуха, интонационные характеристики речи, конкретность и предметность высказываний.

С деятельностьюлевого полушария связаны, главным образом, языковые уровни: фонологическая система, морфологический механизм словообразования, синтаксическое структурирование высказывания, кратковременная и долговременная словесная память.

В настоящее время выяснено, что только 15% леворуких имеют центры речи в правом полушарии. У 70% леворуких эти центры представлены в левом полушарии, у 15% центры речи представлены билатерально.

Преимущественная роль отдельного полушария проявляется лишь в определенной фазе формирования или реализации речи.

До настоящего времени не теряют актуальности представления А.Р. Лурии о принципах работы центральной нервной системы.

А.Р. Лурия выделяеттри функциональных блока в деятельности мозга. К первому блоку он относит подкорковые структуры и структуры лимбической системы, которые обеспечивают тонус коры мозга, регулируют состояние бодрствование-сон.

Второй блок включает кору задних отделов больших полушарий. Считается, что этот блок является основным в обеспечении познавательных процессов. В структуре второго блока выделяют три зоны. В первичных зонах осуществляется анализ раздражении от органов чувств.

Участки коры первичной зоны строго соответствуют раздражениям, идущим от определенных органов чувств (слух, зрение и пр.). Анализ возбуждений, приходящих в первичные зоны, осуществляется во вторичных зонах. Они имеют так же, как и первичные зоны, специфическую модальность. Первичные и вторичные зоны — это корковые отделы анализаторов (зрительного, слухового и др.). Третичные зоны являются зонами перекрытия корковых отделов анализаторов, где происходит интеграция полученной чувственной информации различных модальностей.

Третий блок мозга включает передний отдел больших полушарий, куда входят моторные, премоторные и префронтальные области. Этот блок обеспечивает регуляцию и контроль социального поведения.

Моторная организация речевого акта обеспечивается вторичными отделами постцентральной области и нижними отделами левой премоторной области. В постцентральной области происходит анализ ощущений движения речевых органов. Эти ощущения поступают от мышц речевых органов (кинестезии). В премоторной области синтезируются программы речедвигательного акта (кинемы). В третичных отделах коры больших полушарий происходит сложнейшая аналитико-синтетическая деятельность, следствием которой является перекодирование акустико-моторной информации, поступающей из вторичных зон, в смысловые схемы.

Результатом деятельности речевых областей мозга является импульсация, которая проводится сначала к ядрам периферических нервов, а затем с их помощью к мышцам речевого аппарата.

Таким образом, речь представляет собой сложнейший феномен человеческой психики. Она формируется в результате взаимодействия различных уровней и областей мозга. Наличие и качественные характеристики речи зависят от совместной синхронной работы многих зон коры правого и левого полушарий при условии функционирования нижележащих структур мозга.