Гортань как орган голосообразования

Гортань – это своеобразный музыкальный инструмент человеческого организма, позволяющий говорить, петь, выражать свои эмоции тихим голосом или громким криком. Как часть дыхательных путей, гортань представляет собой короткую трубку с плотными хрящевыми стенками. Достаточно сложное устройство стенок гортани позволяет ей порождать звуки разной высоты и громкости.

Строение гортани

Гортань располагается в передней области шеи на уровне IV–VI шейных позвонков. С помощью связок гортань подвешена к подъязычной кости, вследствие чего опускается и поднимается вместе с ней при глотании. Снаружи положение гортани заметно по выступу, сильно развитому у мужчин и образованному щитовидным хрящом. В просторечии этот выступ называют «кадык», или «адамово яблоко». Позади гортани находится глотка, с которой гортань сообщается, сбоку проходят крупные сосуды и нервы. Пульсацию сонных артерий легко прощупать на шее по сторонам от гортани. Внизу гортань переходит в трахею. Впереди трахеи, доходя до гортани, располагается щитовидная железа.

Твердый остов гортани состоит из трех непарных хрящей – щитовидного, перстневидного и надгортанника – и трех парных, важнейшими из которых являются черпаловидные. Хрящи гортани соединяются между собой суставами и связками и могут менять свое положение благодаря сокращению прикрепляющихся к ним мышц.

Основание гортани образует перстневидный хрящ, напоминающий горизонтально лежащий перстень: его узкая «дужка» обращена вперед, а широкая «печатка» – назад. Нижний край этого хряща соединяется с трахеей. Сверху к перстневидному хрящу присоединяются щитовидный и черпаловидные хрящи. Щитовидный хрящ – самый крупный, входит в состав передней и боковой стенок гортани. В нем различают две четырехугольные пластинки, соединяющиеся между собой под прямым углом у мужчин, образуя «кадык», и тупым углом (около 120°) у женщин.

Черпаловидные хрящи имеют форму пирамиды, их треугольное основание подвижно соединено с пластинкой перстневидного хряща. От основания каждого черпаловидного хряща вперед отходит голосовой отросток, в сторону – мышечный отросток. К последнему прикрепляются мышцы, двигающие черпаловидный хрящ вокруг его вертикальной оси. При этом изменяется положение голосового отростка, с которым соединена голосовая связка.

Сверху гортань покрыта надгортанником, его можно сравнить с «подъемной дверью» над входом в гортань (см. рис. 1). Нижний заостренный конец надгортанника прикреплен к щитовидному хрящу. Широкая верхняя часть надгортанника при каждом глотательном движении опускается и закрывает вход в гортань, тем самым препятствуя попаданию пищи и воды из глотки в дыхательные пути.

Все хрящи гортани относятся к гиалиновым и могут подвергаться окостенению, кроме надгортанника и голосового отростка черпаловидного хряща, образованных эластической хрящевой тканью. В результате окостенения, наступающего иногда в возрасте до 40 лет, голос теряет гибкость и приобретает хриплый, скрипучий оттенок.

Для образования звука важнейшее значение имеют голосовые связки, которые натянуты от голосовых отростков черпаловидных хрящей к внутренней поверхности угла щитовидного хряща (рис. 2). Между правой и левой голосовыми связками находится голосовая щель, через которую проходит воздух при дыхании. Под влиянием мышц хрящи гортани меняют свое положение. Мышцы гортани по функции делятся на три группы: расширяющие голосовую щель, суживающие голосовую щель, изменяющие напряжение голосовых связок.

Полость гортани выстлана слизистой оболочкой, которая чрезвычайно чувствительна: малейшее прикосновение постороннего тела к ней рефлекторно вызывает кашель. Покрывает слизистую оболочку гортани, исключая лишь поверхность голосовых связок, реснитчатый эпителий с большим количеством железок.

Под слизистой оболочкой гортани лежит фиброзно-эластическая мембрана. Полость гортани по форме напоминает песочные часы: средний отдел сильно сужен и ограничен сверху складками преддверия («ложные голосовые»), а снизу – голосовыми складками (рис. 3). На боковых стенках гортани между складкой преддверия и голосовой складкой заметны довольно глубокие карманы – желудочки гортани. Это остатки объемистых «голосовых мешков», которые хорошо развиты у человекообразных обезьян и, по-видимому, служат резонаторами. Под слизистой оболочкой голосовой складки располагаются голосовая связка и голосовая мышца, под слизистой оболочкой складки преддверия – неподвижный край фиброзно-эластической мембраны.

Функции гортани

Принято различать четыре основные функции гортани: дыхательную, защитную, фонаторную (голосообразующую) и речевую.

• Дыхательная. При вдохе воздух из полости носа попадает в глотку, из нее – в гортань, далее – в трахею, бронхи и легкие. При выдохе воздух из легких проходит весь путь по дыхательным путям в обратном направлении.
• Защитная. Движения ресничек, покрывающих слизистую оболочку гортани, непрерывно очищают ее, удаляя мельчайшие частицы пыли, попадающие в дыхательные пути. Пыль, окруженная слизью, выделяется в виде мокроты. Рефлекторный кашель является важным защитным приспособлением гортани.
• Фонаторная. Возникновение звука связано с колебанием голосовых связок при выдохе. Звук может меняться в зависимости от натяжения связок и ширины голосовой щели. Человек сознательно регулирует этот процесс.
• Речевая. Следует подчеркнуть, что в гортани происходит только образование звука, членораздельная речь возникает при работе органов полости рта: языка, губ, зубов, мимических и жевательных мышц.

Первое – голос, второе – мелодия

Способность человека издавать разные по силе, высоте и тембру звуки связана с движением голосовых связок под действием струи выдыхаемого воздуха. Сила издаваемого звука зависит от ширины голосовой щели: чем она шире, тем громче звук. Ширину голосовой щели регулируют не менее пяти мышц гортани. Безусловно, играет роль и сила самого выдоха, обусловленная работой соответствующих мышц груди и живота. Высота звука определяется числом колебаний голосовых связок в 1 секунду. Чем колебания чаще, тем выше звук, и наоборот. Как известно, чаще колеблются сильно натянутые связки (вспомните гитарную струну). Обеспечивают необходимое натяжение голосовых связок мышцы гортани, в частности голосовая мышца. Ее волокна вплетены в голосовую связку на всем ее протяжении и могут сокращаться как целиком, так и отдельными частями. Сокращение голосовых мышц вызывает расслабление голосовых связок, в результате чего высота издаваемого ими звука снижается.

Обладая способностью вибрировать не только целиком, но и отдельными частями, голосовые связки продуцируют добавочные звуки к основному тону, так называемые обертоны. Именно комбинацией обертонов характеризуется тембр человеческого голоса, индивидуальные особенности которого зависят также от состояния глотки, полости рта и носа, движений губ, языка, нижней челюсти. Дыхательные пути, расположенные выше голосовой щели, выполняют функцию резонаторов. Поэтому при изменении их состояния (например, при отеке слизистой оболочки полости носа и околоносовых пазух при насморке) меняется и тембр голоса.

Несмотря на сходство в строении гортани человека и человекообразных обезьян, последние не в состоянии говорить. Лишь гиббоны способны воспроизводить звуки, отдаленно напоминающие музыкальные. Только человек может сознательно регулировать силу выдыхаемого воздуха, ширину голосовой щели и натяжение голосовых связок, что необходимо для пения и речи. Медицинская наука, изучающая голос, называется фониатрией.

Еще во времена Гиппократа было известно, что голос человека продуцируется гортанью, но лишь 20 веков спустя Везалий (XVI в.) высказал мнение, что звук производят голосовые связки. Даже в настоящее время имеются различные теории голосообразования, основывающиеся на отдельных аспектах регуляции колебаний голосовых связок. Как крайние формы можно привести две теории.

Согласно первой (аэродинамической) теории, голосообразование – результат вибрационных движений голосовых складок в вертикальном направлении под действием воздушной струи во время выдоха. Решающая роль при этом принадлежит мышцам, участвующим в фазе выдоха, и мышцам гортани, которые сближают голосовые связки и оказывают сопротивление давлению воздушной струи. Настройка работы мышц происходит рефлекторно при раздражении воздухом слизистой оболочки гортани.

По другой теории движения голосовых складок происходят не пассивно под действием воздушной струи, а представляют собой активные движения голосовых мышц, осуществляющиеся по команде из головного мозга, которая передается по соответствующим нервам. Высота звука, связанная с частотой колебаний голосовых связок, зависит, таким образом, от способности нервов проводить двигательные импульсы.

Отдельные теории не могут полностью объяснить столь сложный процесс, как голосообразование. У человека, обладающего речью, функция голосообразования связана с деятельностью коры полушарий мозга, а также более низких уровней регуляции и представляет собой очень сложный, сознательно координируемый двигательный акт.

Гортань в нюансах

Состояние гортани специалист может исследовать с помощью особого прибора – ларингоскопа, основной элемент которого – маленькое зеркальце. За идею этого прибора известный певец и вокальный педагог М. Гарсия в 1854 г. удостоился звания почетного доктора медицины.

Гортань имеет значительные возрастные и половые особенности. С рождения до 10 лет жизни гортань мальчиков и девочек фактически не имеет различий. Перед наступлением половой зрелости рост гортани у мальчиков резко усиливается, что связано с развитием половых желез и выработкой мужских половых гормонов. В это время изменяется («ломается») и голос мальчиков. Мутация голоса у мальчиков длится около года и завершается в 14–15 лет. У девочек мутация совершается быстро и почти незаметно в возрасте 13–14 лет.

Гортань мужчины в среднем на 1/3 больше женской, голосовые связки значительно толще и длиннее (приблизительно на 10 мм). Поэтому и мужской голос, как правило, сильнее и ниже женского. Известно, что в XVII–XVIII вв. в Италии кастрировали мальчиков 7–8 лет, которые должны были петь в папском хоре. Их гортань в период полового созревания не претерпевала особых изменений и сохраняла детские размеры. Этим добивались высокого тона голоса, соединенного с мужской силой исполнения и нейтральным тембром (между детским и мужским).

В образовании голоса принимают участие многие органы и системы организма, а это требует их нормального функционирования. Поэтому голос, речь являются выражением не только нормальной деятельности отдельных органов и систем, включая и психику человека, но также их нарушений и патологических состояний. По изменению голоса можно судить о состоянии человека и даже развитии определенных заболеваний. Необходимо особо подчеркнуть, что любые изменения гормонального фона в организме (у женщины – применение гормональных препаратов, менструация, менопауза) могут приводить к изменениям голоса.

Звуковая энергия голоса очень мала. Если человек непрерывно будет говорить, то лишь за 100 лет произведет количество тепловой энергии, необходимое для того, чтобы сварить чашку кофе. Однако голос (как необходимая составная часть человеческой речи) является мощнейшим орудием, изменяющим окружающий мир!

Автор: Ольга Гурова, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, доцент кафедры анатомии человека РУДН