Речевая наука - Speech science

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

Речевое производство

Хрящевые ходы (бронхи и бронхиолы) легких.
Венечный отдел гортани и верхняя часть трахеи.
Сагиттальный разрез носа, рта, глотки и гортани.
Основная статья: Производство речи

Воспроизведение речи - очень сложная двигательная задача, в которой задействовано около 100 ротофациальных, гортанных , глоточных и дыхательных мышц . Точная и своевременная синхронизация этих мышц важна для производства сложных во времени речевых звуков, которые характеризуются переходами длительностью 10 мс между полосами частот и средней скоростью речи примерно 15 звуков в секунду. Для произнесения речи требуется, чтобы поток воздуха из легких ( дыхание ) проходил через голосовые складки гортани ( голосование ) и резонировал в голосовых полостях, образованных челюстью , мягким небом , губами , языком и другими артикуляторами ( артикуляция ).

Дыхание

Основная статья: Дыхание (физиология)

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 за счет поверхностного натяжения и отрицательного давления. 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 боковом измерениях. 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.

Звучание

Основная статья: Фонация

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 . Нарастает субглоточное давление, и поток воздуха раздвигает складки в нижнюю или верхнюю часть. Если объем воздушного потока постоянный, скорость потока увеличится в области сужения и вызовет снижение давления ниже однажды распределенного. 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

Основная статья: Манера артикуляции

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.

Центральная нервная система

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. Исследования семенных поражений Пола Брока показали, что воспроизведение речи зависит от функциональной целостности левой нижней лобной извилины .

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 .

Восприятие речи

Основная статья: Восприятие речи

Восприятие речи относится к пониманию речи. Начало процесса понимания речи - это сначала услышать произносимое 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

Основная статья: Акустика
Форма волны (амплитуда как функция времени) английского слова «выше».
Спектрограмма (частота как функция времени) английского слова buy.

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 для передачи вибраций).

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.

Смотрите также

Рекомендации

дальнейшее чтение