5.4. Дыхание и речь
Дыхание – это процесс газообмена между организмом и внешней средой, при котором из внешней среды в легкие поступает кислород, а из легких уходит углекислый газ. Кислород необходим для жизнедеятельности тканей органов и систем для процесса окисления, в результате которого высвобождается энергия. Углекислый газ является конечным продуктом обмена веществ, процессов окисления. Остановка дыхания приводит к гибели человека.
Дыхание является рефлекторным актом. Русский физиолог И. А. Миславский в 1919 г. установил, что в продолговатом мозге имеется группа клеток, разрушение которых приводит к остановке дыхания. Этот участок ствола мозга был обозначен как «Дыхательный центр». В настоящее время эта область дыхательного центра включается в систему блуждающего нерва и связана с более высокими и более низкими отделами нервной системы. Дыхательный центр находится в состоянии постоянной активности: в нем ритмически (автоматически) постоянно возникают импульсы возбуждения. Ритмические импульсы передаются из дыхательного центра по центробежным нейронам к дыхательным мышцам и диафрагме, обеспечивая чередование вдоха и выдоха. Автоматизм дыхательного центра связывают с процессами обмена веществ.
Особое значение в регуляции дыхания имеют импульсы, идущие от рецепторов дыхательных мышц и от рецепторов самих легких, от которых зависит глубина вдоха и выдоха. При вдохе, когда легкие растягиваются, раздражаются рецепторы, заложенные в их стенках. Импульсы от рецепторов по центростремительным волокнам блуждающего нерва достигают дыхательного центра, тормозят центр вдоха и активизируют центр выдоха. В результате дыхательные мышцы расслабляются, грудная клетка опускается, диафрагма принимает вид купола, объем грудной клетки уменьшается и происходит выдох. Выдох, в свою очередь рефлекторно стимулирует вдох. В регуляции дыхания принимает участие кора головного мозга, обеспечивающая приспособительную реакцию дыхательного центра в зависимости от физической и эмоциональной нагрузки. На состояние дыхательного центра оказывает влияние химический состав воздуха и крови, в частности газовый обмен (внешнее и внутреннее дыхание).
В период внутриутробного развития плода дыхание происходит через плаценту матери, легкие находятся в спавшемся состоянии, небольшие движения плевры подготавливают основу дыхания после рождения. Согласно данным И. А. Аршавского, который много лет занимался проблемами новорожденности в норме и патологии, дыхательные движения улучшают кровоснабжение плода, а также являются своеобразной тренировкой дыхательных движений. После рождения у ребенка резко нарушается газовый состав крови, накапливается углекислый газ, который рефлекторно раздражает дыхательный центр, обусловливая первый вдох новорожденного, сопровождающийся криком. При этом раскрывается голосовая щель, легкие наполняются воздухом, что отличает дышавшего от недышавшего новорожденного. При раздражении дыхательного центра происходит активное включение спинномозговых мотонейронов, ретикулярной формации в стволе мозга и отдельных нервных клеток, которые будут обеспечивать движение артикуляционной мускулатуры, необходимой для выполнения сосательного рефлекса. За первым вдохом наступает выдох, затем дыхательная система начинает рефлекторно функционировать. К моменту рождения ребенка его дыхательный центр способен обеспечивать ритмичную схему фаз дыхательного цикла (вдох и выдох) до 100 раз в минуту, но не умеет регулировать его глубину в зависимости от состава окружающего воздуха, в частности дети более устойчивы к недостатку кислорода. Чувствительность дыхательного центра к содержанию углекислого газа повышается с возрастом и в школьном возрасте достигает уровня взрослых.
О функциональном состоянии дыхательного аппарата свидетельствует возможность произвольно изменять дыхание (подавлять дыхательные движения или производить максимальную вентиляцию). В произвольной регуляции дыхания участвует кора головного мозга, центры, связанные с восприятием речевых раздражителей и с ответами на эти раздражители. Произвольная регуляция дыхания связана со второй сигнальной системой и появляется лишь с развитием речи (необходимость удлинять выдох для произнесения слова или ряда слов). Возможные изменения в произвольной регуляции дыхания играют важную роль при выполнении дыхательных упражнений и помогают правильно сочетать определенные упражнения с фазой дыхания (вдох и выдох).
Правильное дыхание формируется в процессе жизни. Вдох короче выдоха (1:1,2). У взрослых – 16 вдохов-выдохов в минуту, дыхание более глубокое и ритмичное. Такой ритм дыхания облегчает физическую и умственную деятельность. Детей необходимо научить правильно дышать при ходьбе, беге и других видах физической нагрузки – это одна из задач учителя. Одно из условий правильного дыхания – это забота о развитии грудной клетки. Для этого важно правильное положение тела во время сидения за партой, дыхательная гимнастика и другие физические упражнения, развивающие мускулатуру, приводящие в движение грудную клетку. Особенно полезны в этом отношении такие виды спорта, как плавание, гребля, катание на коньках, ходьба на лыжах. Обычно человек с хорошо развитой грудной клеткой дышит равномерно и правильно. Надо приучать детей ходить и стоять, соблюдая прямую осанку, т. к. это содействует расширению грудной клетки, облегчает деятельность легких и обеспечивает более глубокое дыхание.
Большое значение для человека имеет свежий воздух, богатый кислородом. Поэтому помещение, в котором находятся дети, должно быть хорошо проветриваемое, а также свободное от занятий время дети должны проводить на свежем воздухе, особенно при занятии физической культурой. Благодаря особому свойству гемоглобина вступать в соединения с кислородом и углекислым газом, кровь способна поглощать эти газы в значительном количестве. Одна молекула гемоглобина способна присоединить к себе четыре молекулы кислорода, образуя неустойчивое соединение оксигемоглобин. Известно, что 1 мл гемоглобина связывает 1,34 мл кислорода. В 100 мл крови содержится 15 г гемоглобина. При поступлении крови в ткани организма гемоглобин отдает тканям кислород и соединяется с углекислым газом, образуя карбгемоглобин. Это соединение тоже непрочное и легко распадается в легких, отдавая углекислый газ и соединяясь с кислородом. Гемоглобин эритроцитов может соединяться и с угарным газом (окись углерода), образуя карбоксигемоглобии – стойкое соединение, не допускающее соединение с кислородом. Ткани организма задыхаются в отсутствии кислорода, что приводит к гипоксии или удушью (асфиксия). В этом случае больного нужно вынести на свежий воздух, а в тяжелых случаях – направить в стационар для переливания крови, преимущественно эритроцитарной массы.
Проблемы дыхательной функции рассматриваются не только в анатомии и физиологии, но и в клинике соматических заболеваний. Уместно рассматривать вопросы дыхания, как одного из основных структур речевой деятельности. Это особенно важно в связи с тем, что вся речь построена на выдохе.
Н. И. Жинкин (1959), изучая сложные механизмы речеобразования, рассматривает несколько систем, управление которыми обеспечивает произнесение слов. К таким системам относятся: а) генераторная, б) энергетическая, в) резонаторная. Эти системы по их управлению составляют авторегулирующийся механизм словесного произнесения. Под авторегулировкой понимается достаточно строгое кондиционирование или нормализация конечного акустического эффекта речи, осуществляемого специальными управляющими устройствами для отбора из множества акустических признаков тех, которые входят в состав произносимой речи. Для образования нормализованного слога необходимо одновременно включение всех трех мышечных синергий.
Структура генераторной системы состоит из двух звеньев: а) голосовых связок и б) щелей и затворов, образуемых во рту при движении языка и губ. В первом звене образуются тоновые спектры (прерывистые), во втором звене – шумовые спектры (непрерывные). При включении обоих генераторов одновременно образуются смешанные спектры. Авторегулировка включения и выключения этих генераторов происходит под контролем обратной связи, осуществляемой через слуховой прием речи.
Энергетическая система мышечных синергий состоит тоже из двух звеньев: а) поперечно-полосатых мышц (диафрагма и межреберные мышцы), которые сообщают большую или меньшую скорость воздушному потоку, идущему к генераторам и резонаторам на выходе; б) гладких мышц трахеобронхиального дерева, рефлекторная перистальтика которого, разная на каждом речевом звуке, определяет количество подаваемого воздуха к тем же вышележащим системам. Авторегулировка этих двух звеньев слабо обеспечена обратной связью от слухового приема речи, т. к. дыхательный аппарат находится вне сферы произвольного управления.
Резонаторная система является специфической для речи. До прихода через резонаторы звук остается слабым, а главное, лишенным речевых спектров, поэтому доречевым. Эта система мышечных синергий также состоит из двух звеньев:
а) ротовой полости (рис. 26), где образуются статические речевые спектры, благодаря переменам положения языка и губ;
б) глоточной трубки, которая, плавно модулируя и меняя объем на каждом речевом звуке, во-первых, сообщает речевому спектру динамическую форманту и, во-вторых, формирует слог, что акустически выражается в виде подъема и падения дуги громкости.
Рот и глотка взаимно регулируют друг друга. В ротовой полости происходит артикуляция, т. е. движение артикуляционной мускулатуры, которая обеспечивает единство речевых спектров, сдвиги гармоник по частоте и амплитудам, что акустически выражается в редукции слогов. В глоточной трубе происходит дезартикуляция, т. е. перестройка речевых спектров, сдвиги гармонии по частоте и амплитуде, что акустически выражается в редукции слогов. Так как глоточная трубка находится в резонаторной системе и, обладая мягкими стенками, способна плавно модулировать, то именно она является источником постоянных обратных афферентаций в головной мозг. Эти афферентации точно информируют о количестве потребного воздуха и скорости его истечения для образования данного звука речи. Именно эти глоточные модуляции и посылают пучки тех обратных связей, которых не хватало для авторегуляции речевого дыхания.
Под влиянием двух потоков обратной связи – слуховой и кинестетической – в коре головного мозга складывается память на правильное произнесение определенных слогов данного языка (активный словарь). Надо думать, что эта память сформирована в виде двигательных стереотипов, каждый из которых может быть запущен по одному корковому импульсу. Этот единый эфферентный импульс сразу расходится по двум путям: а) пирамидному, к органам ротовой артикуляции, и б) экстрапирамидному пути, который в подкорковых образованиях снова расщепляется на ряд путей: к трем сжимателям глотки, к ее продольным мышцам, к ряду мышечных групп гортанно-глоточного узла, к трахео-бронхиальному дереву и, через посредство дыхательного центра в продолговатом мозгу, достигает диафрагмы и межреберных мышц. Таким образом, в подкорке происходит перешифровка единого коркового импульса на множество разных по форме и направлению движений, которые согласуются этой перешифровкой так, чтобы получилось конъюнктивное (объединенное) произведение всех речевых движений.
Рис. 26. Сагиттальный разрез головы и шеи по срединной плоскости:
Во время речи органы дыхания, продолжая выполнять свою основную биологическую функцию газообмена, осуществляют одновременно голосообразующую и артикуляционную функцию.
Дыхание при речи (так называемое речевое дыхание) по сравнению с основным дыханием в покое имеет существенное отличие, обусловленное особыми требованиями, предъявляемыми к дыхательному акту во время речи.
Как известно, речь формируется на базе выдоха. Для слитного произношения целых слов (фраз, синтагм), облегчающих восприятие связной речи, необходим удлиненный выдох. Вдох же, напротив, должен быть укорочен, чтобы сократить обусловленные им паузы между отрезками речи.
Первая особенность речевого дыхания состоит в том, что, в отличие от обычного дыхания, фаза выдоха в 5–8 раз продолжительнее вдоха. Удлинение выдоха происходит не только за счет перераспределения времени внутри дыхательного цикла (вдох-выдох), но и за счет увеличения продолжительности всего цикла (таблица 1).
Таблица 1
Особенности речевого дыхания
Нормальное речевое дыхание вырабатывается у ребенка параллельно с развитием речи. Вторым отличительным признаком речевого дыхания является количество вдохов и выдохов в 1 минуту. Так, в покое человек делает 16–20 вдохов-выдохов в 1 минуту, во время речи – только 8-10. Уменьшение количества вдохов-выдохов возникает в связи с удлинением времени выдоха при речи. Чтобы выдох был длиннее, необходимо большее количество воздуха. Его набирают уже не только через нос, а подключают забор воздуха через рот, что обеспечивает увеличение количества вдыхаемого воздуха. Необходимо особенно подчеркнуть участие реберных и диафрагмальных выдыхательных мышц, участвующих в акте дыхания при речи. Их активное участие обеспечивает перераспределение воздушной струи таким образом, чтобы воздуха хватило на произнесение слова целиком или словосочетания, или короткой фразы (в зависимости от подготовленности).
При нарушении иннервации двигательной мускулатуры (при поражении пирамидных путей – детский церебральный паралич разной степени выраженности) возникает расстройство произвольной дыхательной системы: вдох-выдох становится нерегулированным, выдох коротким, что оказывает влияние на ритм и плавность речи. Ребенок делает вдох после каждого произнесенного слога, речь становится прерывистой.
При различных патологических состояниях, когда нарушается слух и выпадает сенсорная афферентация на звуки речи, но сохраняется кинестетическая, которая помогает развитию речи, используются различные методики обучения считывания с губ и говорения. При нарушении или сбое кинестетических импульсов в рече-двигательном анализаторе может возникнуть заикание, которое характеризуется нарушением темпа, ритма и плавностью речи. Заикание часто возникает на фоне стертых (неярко выраженных) дизартрических симптомов (нарушение дыхания, фонации и артикуляции). При поражении коркового отдела рече-двигательного анализатора в раннем детском возрасте задерживается развитие речи (моторная алалия). Сбой в дыхательной системе возможен при частых пневмониях и плеврите, а также при таком инфекционном заболевании, как коклюш.
