Cơ chế sản xuất âm thanh và phát âm

Phát âm là quá trình thanh quản biến đổi luồng khí thở ra ổn định thành âm thanh. Khi các nếp gấp thanh âm khép lại và không khí được đẩy qua chúng, chúng bắt đầu dao động tự duy trì, cắt luồng khí thành một loạt các xung mà sau đó đường phát âm định hình thành lời nói và bài hát.

Definition

Phát âm là sự tạo ra âm thanh hữu thanh thông qua sự rung động tự duy trì của các nếp gấp thanh âm được điều khiển bởi luồng khí thở ra, tạo ra một nguồn âm thanh định kỳ mà đường phát âm sau đó lọc.

Scope

Chủ đề này bao gồm cơ học khí động học và mô của quá trình phát âm: áp lực dưới thanh môn và luồng khí tương tác với các nếp gấp thanh âm đàn hồi như thế nào để bắt đầu và duy trì rung động, cách kiểm soát cao độ và độ lớn, và vai trò trung tâm của sóng niêm mạc. Đây là một tài liệu tham khảo về sinh lý học giọng nói bình thường, không phải là hướng dẫn trị liệu giọng nói hoặc quản lý các rối loạn giọng nói.

Core questions

• Những lực nào bắt đầu và duy trì sự rung động của nếp gấp thanh âm?
• Tại sao việc phát âm tự duy trì chứ không phải được kích hoạt thần kinh theo từng chu kỳ?
• Cao độ (tần số cơ bản) và độ lớn được điều hòa như thế nào?
• Áp lực ngưỡng phát âm là gì?

Key concepts

• Áp lực dưới thanh môn (lực đẩy)
• Áp lực ngưỡng phát âm
• Sóng niêm mạc
• Tần số cơ bản và kiểm soát cao độ
• Cường độ giọng nói và độ lớn
• Khung bộ lọc nguồn của âm thanh hữu thanh

Key theories

Lý thuyết cơ đàn hồi-khí động học

Sự rung động của nếp gấp thanh âm phát sinh từ sự tương tác của các lực cơ và mô đàn hồi với các lực khí động học: áp lực dưới thanh môn đẩy các nếp gấp đã khép ra xa nhau, sự co hồi đàn hồi và hiệu ứng Bernoulli kéo chúng lại gần nhau, và chu kỳ lặp lại, do đó dao động tự duy trì chứ không phải được điều khiển từng chu kỳ bởi các xung thần kinh.

Mechanisms

Phát âm bắt đầu khi các cơ thanh quản nội tại khép các nếp gấp thanh âm qua khe thanh môn. Khí thở ra làm tăng áp lực bên dưới các nếp gấp đã đóng cho đến khi nó vượt quá áp lực ngưỡng phát âm và thổi chúng tách ra từ dưới lên trên; khi không khí tràn qua, áp lực nội thanh môn giảm xuống (hiệu ứng Bernoulli) cùng với sự co hồi đàn hồi của các nếp gấp kéo chúng lại gần nhau, và chu kỳ lặp lại nhiều lần mỗi giây. Bởi vì năng lượng để duy trì dao động được liên tục lấy từ luồng khí tương tác với mô, quá trình này tự duy trì — bản chất của lý thuyết cơ đàn hồi-khí động học (van den Berg, 1958; Titze, 1994). Cấu trúc phân lớp của nếp gấp cho phép lớp phủ di chuyển như một sóng niêm mạc trên phần thân, giúp cải thiện hiệu quả truyền năng lượng (Hirano, 1974; Titze, 1976). Cao độ được tăng lên chủ yếu bằng cách tăng độ căng và chiều dài của nếp gấp thanh âm (hoạt động của cơ nhẫn giáp), và độ lớn bằng cách tăng áp lực dưới thanh môn và cường độ đóng của nếp gấp.

Clinical relevance

Cơ chế phát âm giải thích tại sao những thay đổi về khối lượng, độ cứng hoặc sự đóng của nếp gấp thanh âm làm thay đổi chất lượng giọng nói, và chúng là cơ sở cho lý do đánh giá và phục hồi giọng nói. Mục này mô tả sinh lý học giọng nói bình thường để tham khảo và giáo dục và không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc điều trị bất kỳ rối loạn giọng nói nào.

History

Khoa học giọng nói hiện đại bắt đầu từ giữa thế kỷ XX, khi van den Berg trình bày lý thuyết cơ đàn hồi-khí động học, thay thế các ý tưởng thần kinh-thời gian trước đó cho rằng mỗi chu kỳ rung động được kích hoạt bởi thần kinh. Các công trình nghiên cứu cơ sinh học và mô hình hóa sau này của Titze và những người khác đã định lượng các điều kiện để dao động và vai trò của nếp gấp thanh âm phân lớp (van den Berg, 1958; Titze, 1976, 1994).

Key figures

• Janwillem van den Berg
• Ingo Titze
• Minoru Hirano

Seminal works

• vandenberg-1958
• titze-1994
• titze-1976

Frequently asked questions

Mỗi rung động của nếp gấp thanh âm có cần một xung thần kinh riêng biệt không?

Không. Một khi các nếp gấp đã được định vị và không khí đang lưu thông, sự rung động tự duy trì bởi các lực khí động học và đàn hồi; hệ thần kinh thiết lập các điều kiện (độ căng, sự đóng, luồng khí) chứ không phải kích hoạt từng chu kỳ.

Điều gì kiểm soát cao độ của giọng nói?

Cao độ chủ yếu phụ thuộc vào độ căng và chiều dài của các nếp gấp thanh âm, được tăng lên phần lớn bởi cơ nhẫn giáp, cùng với áp lực dưới thanh môn; các nếp gấp cứng hơn, dài hơn, căng hơn sẽ rung động nhanh hơn và tạo ra âm thanh cao hơn.