กายวิภาคของการออกเสียงและการควบคุมการเคลื่อนไหว

กายวิภาคของการออกเสียงและการควบคุมการเคลื่อนไหวเกี่ยวข้องกับโครงสร้างของช่องเสียงที่อยู่เหนือกล่องเสียงและการควบคุมของระบบประสาทที่ประสานงานโครงสร้างเหล่านี้เพื่อสร้างเสียงพูด ริมฝีปาก ลิ้น ขากรรไกร เพดานอ่อน และคอหอยจะปรับเปลี่ยนช่องเสียงอย่างต่อเนื่อง โดยทำหน้าที่กรองแหล่งกำเนิดเสียงให้เป็นพยัญชนะและสระของคำพูดด้วยความเร็วและความแม่นยำที่น่าทึ่ง

Definition

กายวิภาคของอวัยวะออกเสียงและโพรงเสียงสะท้อนที่อยู่เหนือกล่องเสียง พร้อมด้วยกระบวนการรับรู้และสั่งการเคลื่อนไหว (sensorimotor processes) ที่วางแผน จัดลำดับ และดำเนินการเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วเพื่อสร้างเสียงพูด

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมอวัยวะออกเสียงและโพรงเสียงสะท้อนที่อยู่เหนือกล่องเสียง วิธีการเคลื่อนไหวของอวัยวะเหล่านี้สร้างและแยกแยะเสียงพูด (การออกเสียงและการสะท้อน) และหลักการของการควบคุมการเคลื่อนไหวของเสียงพูด รวมถึงการวางแผนแบบส่งต่อ (feedforward planning) และการตอบสนองทางประสาทสัมผัส (sensory feedback) เป็นข้อมูลอ้างอิงทางกายวิภาค สรีรวิทยา และวิทยาศาสตร์การเคลื่อนไหวภายในกลไกการพูดและการได้ยิน ไม่ใช่แนวทางทางคลินิกสำหรับความผิดปกติของการเคลื่อนไหวของเสียงพูด

Core questions

• โครงสร้างใดของช่องเสียงที่ทำหน้าที่เป็นอวัยวะออกเสียงและโพรงเสียงสะท้อน?
• การเคลื่อนไหวของอวัยวะออกเสียงเปลี่ยนแหล่งกำเนิดเสียงให้เป็นเสียงพูดที่แตกต่างกันได้อย่างไร?
• ระบบประสาทวางแผนและควบคุมการเคลื่อนไหวของการพูดที่รวดเร็วและแม่นยำได้อย่างไร?

Key concepts

• อวัยวะออกเสียง (ริมฝีปาก, ลิ้น, ขากรรไกร, เพดานอ่อน)
• โพรงเสียงสะท้อน (คอหอย, ช่องปาก, ช่องจมูก)
• ตำแหน่งและลักษณะการออกเสียง
• ฟอร์แมนต์และการสะท้อนของช่องเสียง
• การออกเสียงร่วม (Coarticulation)
• การวางแผนแบบส่งต่อและการตอบสนองทางประสาทสัมผัส

Key theories

ทฤษฎีแหล่งกำเนิด-ตัวกรองของการผลิตเสียงพูด

ช่องเสียงทำหน้าที่เป็นตัวกรองอะคูสติกสำหรับแหล่งกำเนิดเสียงจากกล่องเสียง (หรือเสียงรบกวน) การเคลื่อนย้ายอวัยวะออกเสียงจะเปลี่ยนความถี่เรโซแนนซ์ของช่องเสียง (ฟอร์แมนต์) ซึ่งเป็นวิธีที่สระและพยัญชนะหลายตัวถูกสร้างขึ้นและรับรู้

การควบคุมการพูดแบบตอบสนองและส่งต่อ (แบบจำลองประเภท DIVA)

การควบคุมการเคลื่อนไหวของเสียงพูดถูกจำลองเป็นส่วนผสมของคำสั่งส่งต่อที่เรียนรู้มาและการควบคุมแบบตอบสนอง ซึ่งสัญญาณทางการได้ยินและทางกายสัมผัสจะถูกเปรียบเทียบกับเป้าหมายภายในและใช้เพื่อแก้ไขการเคลื่อนไหวที่กำลังดำเนินอยู่และในอนาคต

Mechanisms

เสียงพูดเกิดขึ้นเมื่ออวัยวะออกเสียงเปลี่ยนขนาดและรูปร่างของช่องเสียง ซึ่งจะปรับเปลี่ยนการสะท้อนของเสียงและจำกัดการไหลของอากาศชั่วขณะ ตามทฤษฎีแหล่งกำเนิด-ตัวกรอง (source-filter theory) สระเกิดจากรูปแบบฟอร์แมนต์ (formant patterns) ที่เป็นลักษณะเฉพาะซึ่งกำหนดโดยตำแหน่งของลิ้นและริมฝีปาก ในขณะที่พยัญชนะเกิดจากการจำกัดการไหลของอากาศที่กำหนดโดยตำแหน่งและลักษณะการออกเสียง บางครั้งมีแหล่งกำเนิดเสียงรบกวนที่จุดจำกัดการไหล การเคลื่อนไหวเหล่านี้เกิดจากการเคลื่อนไหวที่ทับซ้อนและคาดการณ์ล่วงหน้า (coarticulation) มากกว่าการแยกส่วน การควบคุมทำได้โดยการรวมคำสั่งการเคลื่อนไหวแบบส่งต่อที่เรียนรู้มากับการตอบสนอง: ระบบประสาทจะคาดการณ์ผลลัพธ์ทางประสาทสัมผัสของการเปล่งเสียงที่วางแผนไว้ และใช้การตอบสนองทางการได้ยินและทางกายสัมผัสเพื่อตรวจจับและแก้ไขข้อผิดพลาด ดังที่ได้กำหนดไว้ในแบบจำลองการเคลื่อนไหวของเสียงพูดเชิงคำนวณ การพูดมักถูกอธิบายว่าเป็นหนึ่งในพฤติกรรมการเคลื่อนไหวที่ซับซ้อนและรวดเร็วที่สุดของมนุษย์

Clinical relevance

กายวิภาคของการออกเสียงและการควบคุมการเคลื่อนไหวของเสียงพูดเป็นกรอบอ้างอิงสำหรับการทำความเข้าใจว่าการเคลื่อนไหวที่แม่นยำของการพูดถูกจัดระเบียบอย่างไร และด้วยเหตุนี้ การผลิตเสียงพูดจึงอาจได้รับผลกระทบอย่างไร หัวข้อนี้อธิบายโครงสร้างและการทำงานปกติ ไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการจัดการปัญหาการเคลื่อนไหวของเสียงพูดในแต่ละบุคคล

Evidence & guidelines

หัวข้อนี้อ้างอิงจากสัทศาสตร์เชิงอะคูสติก (acoustic phonetics) คำอธิบายการออกเสียง และแบบจำลองการควบคุมการเคลื่อนไหวของเสียงพูดที่ผ่านการตรวจสอบโดยผู้ทรงคุณวุฒิ มากกว่าหลักฐานจากการทดลองทางคลินิก แบบจำลองเชิงคำนวณที่อ้างอิงจากการสร้างภาพสมองด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (neuroimaging) ได้เชื่อมโยงกิจกรรมของเปลือกสมองกับการเคลื่อนไหวของอวัยวะออกเสียงและการใช้การตอบสนองทางประสาทสัมผัสในระหว่างการผลิตพยางค์

History

สัทศาสตร์เชิงอะคูสติกได้กำหนดความสัมพันธ์ระหว่างตำแหน่งของอวัยวะออกเสียงกับสเปกตรัมเสียงพูดในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 โดยมีทฤษฎีอะคูสติกของการผลิตเสียงพูดที่ให้คำอธิบายเชิงปริมาณของการสะท้อนเสียง งานวิจัยในเวลาต่อมาได้เปลี่ยนไปสู่คำถามเชิงรับรู้และสั่งการเคลื่อนไหวว่าสมองควบคุมอวัยวะออกเสียงอย่างไร โดยสร้างแบบจำลองการตอบสนองและส่งต่อที่ได้รับการตรวจสอบความถูกต้องด้วยการสร้างภาพสมองด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

Key figures

• Gunnar Fant
• Peter Ladefoged
• Raymond Kent
• Frank Guenther

Seminal works

• fant-1960
• guenther-2006

Frequently asked questions

อวัยวะออกเสียงหลักของการพูดคืออะไร?

อวัยวะออกเสียงหลักคือ ริมฝีปาก ลิ้น ขากรรไกร และเพดานอ่อน ซึ่งเคลื่อนไหวภายในโพรงคอหอย ช่องปาก และช่องจมูก เพื่อปรับรูปร่างของช่องเสียงและสร้างเสียงพูดที่แตกต่างกัน

สมองควบคุมการเคลื่อนไหวของการพูดที่รวดเร็วเช่นนี้ได้อย่างไร?

การควบคุมการเคลื่อนไหวของเสียงพูดเชื่อว่าเป็นการรวมกันของคำสั่งส่งต่อที่เรียนรู้มากับการตอบสนอง: ระบบประสาทจะคาดการณ์ผลลัพธ์ทางประสาทสัมผัสของการเปล่งเสียงที่วางแผนไว้ และใช้การตอบสนองทางการได้ยินและทางกายสัมผัสเพื่อแก้ไขการเคลื่อนไหวที่กำลังดำเนินอยู่และในเวลาต่อมา