Роль слуха в физиологическом контроле процесса речепродукции
На правах рукописи
ЯНОВИЧ СЕМЕН ВЛАДИМИРОВИЧ РОЛЬ СЛУХА В ФИЗИОЛОГИЧЕСКОМ КОНТРОЛЕ ПРОЦЕССА РЕЧЕПРОДУКЦИИ 03.00.13 – «Физиология»
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук
Челябинск – 2008
Работа выполнена в ГОУ ВПО «Уральский государственный университет им.
А.М. Горького».
Научный консультант:
заслуженный деятель науки РФ, доктор медицинских наук, профессор Юшков Борис Германович
Официальные оппоненты:
доктор биологических наук, профессор Попова Татьяна Владимировна доктор биологических наук, профессор Куликов Геннадий Аркадьевич
Ведущая организация:
ГОУ ВПО «Тюменский государственный университет»
Защита состоится «26» июня 2008 года в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.295.03 при ГОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет» по адресу: 454080, г.
Челябинск, пр. им. Ленина, 69, ауд.
С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки ГОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет»
Автореферат разослан «22» мая 2008 г.
Ученый секретарь диссертационного совета:
доктор биологических наук, доцент Н.В. Ефимова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования. Одной из актуальных проблем физиологии является изучение принципов сенсомоторной координации. Из всех сенсомоторных систем существенное значение для человека имеет слухоречевая система, так как речевая коммуникация занимает центральное место среди различных форм передачи информации.
К настоящему времени накоплено значительное количество данных о нарушениях в системе речепродукции, которые развиваются при потере слуха в раннем возрасте (Д.К. Вильсон, 1990). Однако в большинстве исследований рассматривают признаки речи в группе людей с нарушением слуха без градации по степени потери, либо с определенным узким диапазоном потери слуха. При этом акцент делается только на какой-то одной составляющей системы речепродукции – либо на фонации (M.B. Higgins, 2003, 2005), либо на артикуляции (J.D. Subtelny et al., 1989). При таком подходе отсутствует комплексное описание состояния системы речепродукции при нарушенном слухе, а предлагаемые механизмы зачастую объясняют нарушения лишь при конкретных случаях глухоты.
Остается неясным вопрос о том, как на повреждение слуха реагирует системы голосообразования и артикуляции. В частности, в системе фонации ряд авторов не обнаруживает повышения частоты основного тона глухих людей (Д.К. Вильсон, 1990;
В.И. Гарбарук, И.В. Дмитриева, 2001;
J. Ryalls, A.
Larouche, 1992), в то же время большая часть исследователей находит повышение частоты основного тона у глухих людей (Д.К. Вильсон, 1990;
M.I.
Bakkum et al., 1995;
M.B. Higgins et al., 2005;
S. Moller, R. Schonweiler, 1999;
E.
Seifert et al., 2002). Кроме того, малоизученной остается взаимосвязь между особенностями потери слуха и характером нарушений речепродукции.
Например, недостаточно исследовано влияние степени и возрастного периода потери слуха на акустические свойства речевых сигналов.
О нарушениях речи при повреждении слуха у взрослых позднооглохших людей имеются лишь единичные сведения (R.S. Waldstein, 1990). Вероятно, это связано с тем, что при данном типе глухоты разборчивость речи изменяется незначительно. В то же время, эти данные могут быть информативными для понимания механизмов регуляции в речеслуховой системе.
Наконец, стоит отметить, что в подобных исследованиях особое значение имеет язык, на котором говорит испытуемый. В основном изучение данной проблемы осуществлялось на представителях англоязычных народов, а акустические свойства речи глухих русскоязычных людей практически не исследованы, имеются лишь единичные работы, посвященные речи детей (В.И.
Гарбарук, И.В. Дмитриева, 2001;
Е.Л. Черкасова, 2001;
И.В. Боярченкова и др., 2007), а оценка речи у взрослых с постлингвальным нарушением слуха вообще не проводилась.
Практическая значимость изучения данной проблемы связана с тем, что частота нарушения слуха весьма велика (77 человек на 100 тысяч населения), для новорожденных это одна из самых часто встречающихся патологий (Г.П.
Бертынь, 1998;
S. Sneed, D. Joss, 1999). Естественно возникает необходимость в правильном представлении о механизмах развивающихся нарушений в речепродукции при потере слуха для разработки высокоэффективных методов реабилитации.
Цель исследования: определить влияние потери слуха в различные возрастные периоды и нарушения тональной чувствительности на систему речепродукции.
Задачи исследования:
1. Обосновать возможность использования акустических методов исследования для оценки состояния системы речепродукции.
2. Выявить влияние потери слуха на работу голосовых складок на основе анализа типов спектра, частоты основного тона и показателей апериодичности работы голосовых складок.
3. Выявить влияние потери слуха на систему артикуляции на основе анализа типов спектра и формант.
4. Провести сравнительный анализ речевого звукопроизводства у лиц с пре- и постлингвальной потерей слуха.
5. Выявить взаимосвязь между уровнем нарушения тональной чувствительности, особенностями потери слуха в разных частотных диапазонах и характером искажений в речевой системе.
6. Изучить влияние потери слуха в период становления аппарата речи и в период, когда он сформирован, на четкость произношения гласных звуков.
Научная новизна исследования. Впервые проведена комплексная оценка состояния аппарата речепродукции у русскоговорящих глухих людей с пре- и постлингвальной потерей слуха. Описаны акустические признаки, характеризующие работу систем голосообразования и артикуляции, в частности типы спектров, показатели периодичности работы голосовых складок, частотно-амплитудные свойства гласных.
Речепродукция при утрате слуха характеризуется двумя типами нарушений: зависящими и не зависящими от времени и степени потери слуха.
На характер нарушений в системе речепродукции влияет и то, какая гласная произносится. Выявлено, что в системе фонации у глухих детей происходит не только перенапряжение, но и недостаточное напряжение голосообразующего аппарата. Показано, что различия по величине потери слуха на правом и левом ухе сказывается на периодичности работы голосовых складок.
Теоретическая и практическая значимость работы. Полученные данные расширяют знания о механизмах слухоречевых взаимоотношений, обосновывают возможность использования акустических методов исследования для описания состояния системы речепродукции, демонстрируют роль возраста и уровня потери слуха в развитии патологий в речевой системе, описывают реакцию систем фонации и артикуляции на нарушение слуха.
Полученные данные свидетельствуют, что результаты акустического анализа могут быть использованы как критерий для диагностики эффективности существующих методов коррекции речевых нарушений у глухих. Данные создают теоретическую основу для разработки новых подходов в обучении глухих.
Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедре физиологии человека и животных Уральского государственного университета им. А.М. Горького.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Состояние органов голосообразования и артикуляции позволяют описать акустические методы исследования.
2. При потере слуха развиваются многочисленные нарушения в системах фонации и артикуляции, характер которых зависит от возраста, в котором случилась потеря слуха, уровня потери слуха, величины потери слуха в разных частотных диапазонах, от того, какой гласный звук произносится.
3. При потере слуха развиваются два типа нарушений в системе речепродукции: зависящие и не зависящие от особенностей повреждения слуха.
4. При нарушении слуха в момент формирования речевой функции развивается существенно больше патологий в речи, чем при потере слуха при уже сформировавшейся речи.
Апробация работы. Работа апробирована на конференции «Психология в XXI веке» (Екатеринбург, 2001), на региональной научно-практической конференции «Практическая психология» (Екатеринбург, 2002), на молодежной международной конференции «Экология» (Архангельск, 2003), на конференции «Физиология слуха и речи» (Санкт-Петербург, 2003, 2005), на международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2004), на студенческой конференции «Исследование биологических систем: перспективы и достижения» (Екатеринбург, 2004), на III Съезде физиологов Урала (Екатеринбург, 2006), на XX Съезде физиологического общества имени И.П. Павлова (Москва, 2007), на Ученом совете биологического факультета УрГУ (Екатеринбург, 2007).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 научных статей, в том числе 3 в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, главы с описанием материалов и методов исследования, четырех глав с изложением и обсуждением результатов собственных исследований, заключения, выводов и библиографического указателя, включающего 278 источников (из них 122 отечественных). Работа изложена на 169 странницах машинописного текста, содержит 27 таблиц и 11 рисунков.
ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В работе обследовано 74 человека, из них 45 детей в возрасте 4-5 лет: 25 с прелингвальной потерей слуха (12 мальчиков и 11 девочек) и 22 нормально слышащих (9 мальчиков и 13 девочек), а также 29 взрослых в возрасте 39- года: 22 с постлингвальной глухотой (7 мужчин и 15 женщин) и 7 нормально слышащих женщин. У взрослых людей половые отличия по спектральным признакам характерны для частоты основного тона и значениям формант, поэтому при анализе этих показателей мужчины не учитывались.
Для оценки уровня потери слуха проводился анализ тональных аудиограмм. Глухие люди разбивались на группы с учетом среднего уровня потери слуха. Сформированы следующие группы: уровень потери меньше дБ (8 женщин и 3 мужчины), 40-70 дБ (4 женщины и 1 мужчина, 5 детей), 70- дБ (3 женщины и 3 мужчины, 7 детей), больше 80 дБ (10 детей).
Всего было проанализировано 11630 сигналов.
Запись гласных звуков. Для регистрации были выбраны гласные, доступные для произношения детям с нарушением слуха – [а], [о], [у], [э], а для слышащих взрослых и детей дополнительно [и], [ы]. Испытуемому предъявляли карточку с написанной гласной и предлагали произнести ее. Звуки регистрировали изолированно при выключенных слуховых аппаратах. Запись производилась на ноутбук (модель HP pavilion zx5000, Pentium IV, ОЗУ Мб) с помощью микрофона Senheiser E845S (неравномерность частотной характеристики ±4 дБ, диапазон частот 0,04-16 кГц) с использованием внешней высокоточной звуковой карты M-AUDIO FIREWIRE SOLO. Частота дискретизации составляла 44 кГц.
Для анализа звукового сигнала использовали два подхода: спектральный и аудиторский.
Спектральный анализ осуществлялся с помощью специализированной программе «Adobe Audition 1.5» (Adobe System Incorporated). На спектрограмме звуков выделялись фрагменты с однородным звучанием и стационарными спектральными составляющими. Спектральный анализ фрагментов осуществлялся методом быстрого преобразования Фурье, данные которого взвешивались с помощью окна Хемминга (с числом отсчётов 256 и 1024, 2048).
Для каждого звукового сигнала измерялась частота и амплитуда всех гармоник.
Оценка частоты основного тона (ЧОТ) производилась посредством определения частоты первой гармоники. Значения частот первых двух формант определялись как максимумы на огибающей спектра. На основе полученных данных строились двухформантные плоскости. Для количественной оценки дифференцировки областей распределения гласных на двухформантной плоскости использовался способ, предложенный Лэйн (H. Lane et al., 2001), заключающийся в вычислении среднего расстояния между всеми парами гласных («average vowel spacing», AVS). Кроме того, были построены графики распределения медиан относительных амплитуд спектральных составляющих относительно амплитуды ЧОТ по методике предложенной коллективом сотрудников Лаборатории сенсомоторных систем (Г.А. Куликов и др., 1999;
Н.Г. Андреева и др., 2003).
Анализ типов спектра. Выделение типов спектра осуществлялось на основе классификации Г.А. Куликова с соавт. (1999). Выделено 9 типов спектра. Тип 1 – «плоский спектр», гармоническая структура сигнала стабильная и четкая. Тип 2, «понижающийся», значения гармоник понижаются.
Тип 3, «повышающийся», значения гармоник повышаются. Тип 4, «дисфонация» характеризуется неструктурированным распределением энергии по частотам. Тип 5, «сложный», состоит из нескольких вышеописанных типов.
Тип 6, «вибрация» характеризуется вибрирующим характером гармоник. Тип 7, спектр «скрипучего» звука, по распределению энергии похож на дисфонацию, но по звучанию отличен. 8 тип спектра – «бифонация», содержит дополнительные гармонические составляющие. Тип 9, «гиперфонация», ЧОТ значительно увеличивается. К пяти основным типам спектра относятся плоский, понижающийся, повышающийся, сложный и дисфонация. В их составе могут встречаться остальные типы спектров.
Основываясь на типах спектра, оценивали состояние системы фонации.
Работу голосовых складок описывают такие спектры как бифонация, гиперфонация, дисфонация и спектр скрипучего звука. Бифонация образуется из-за несимметричной работы голосовых складок. Гиперфонация возникает в результате чрезмерного подскладочного давления. Дисфонация, напротив, возникает при недостаточном напряжении голосовых складок, низком подскладочном давлении. Спектр скрипучего звука возникает в результате дрожания голосовых складок. Показатель уровня нарушений в системе фонации рассчитывается как сумма частот встречаемости гиперфонации, дисфонации и бифонации. Анализ типов спектра позволяет описать изменения не только в системе фонации, но и в системе артикуляции. Для оценки этих изменений использовался коэффициент стабильности, отражающий стабильность-нестабильность системы артикуляции, рассчитывающийся как отношение частоты встречаемости плоского типа спектра к сумме частот встречаемости сложного спектра и вибрации. Чем выше величина показателя, тем стабильнее работа артикуляторов.
Другой подход для оценки состояния системы фонации заключался в измерении показателей апериодичности работы голосовых складок.
Использовалась программа Praat v.4.03.02 (copyright Boersma P. and Weenink D., Institute of Phonetic Sciences, Amsterdam). Для анализа голоса использовался кросс-корреляционный метод, диапазон анализируемых частот 75-500 Гц. В качестве значений порогов патологии авторами Praat взяты данные из программы Multidimensional voice program (A.J. Low et al., 2006). Оценивались следующие показатели (Voice report): апериодичность по частоте, jitter local – средняя разница между последовательными периодами, деленная на средний период (порог патологии 1,04%), апериодичность по амплитуде, shimmer local – средняя абсолютная разница между амплитудами последовательных периодов, деленная на среднюю амплитуду (порог патологии 3,81%), гармоничность, mean harmonics-to-noise ratio (HTN) – это показатель акустической периодичности.
Аудиторский анализ. Для проверки того, как люди идентифицируют гласные звуки глухих детей, проведен аудиторский анализ. В аудиторском тесте предъявлялась с компьютера для прослушивания последовательность сигналов. Каждый звуковой сигнал предъявлялся на комфортном для аудиторов уровне громкости трехкратно с интервалом 2 секунды, с паузой между разнородными сигналами в 5 секунд. С помощью углового преобразования Фишера рассчитаны критические значения процентной доли ответов аудиторов, начиная с которых ответы значимо различаются. Оно составило 66-80% в зависимости от количества аудиторов.
Статистическая обработка данных проводилась в программе Statistica.
Использовались параметрические (t-тест) и непараметрические (критерий Манна-Уитни, Краскела-Уолиса, ранговой корреляции Спирмена) методы с уровнем статистической значимости равным 0,05 (Е.В. Сидоренко, 2001).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ У всех людей с нарушенным слухом были выделены как универсальные нарушения речепродукции, так и нарушения, появление которых зависит от времени потери слуха.
При прелингвальной потере слуха на уровне голосообразующего аппарата развиваются следующие нарушения: ассиметричность работы голосовых складок, о чем свидетельствует достоверно большая частота встречаемости бифонации (Таблица 1), изменение показателей апериодичности работы складок. Последнее находит свое отражение в том, что происходит увеличение апериодичности по частоте и амплитуде для всех гласных, уменьшение гармоничности для гласных [о] и [э], все показатели характеризуются высокой вариабельностью значений.
Таблица Частота встречаемости типов спектра в гласных глухих и слышащих детей (выделены достоверные различия по сравнению с нормально слышащими детьми, критерий Манна-Уитни, p0,05) Тип спектра Нормально Уровень потери слуха, дБ Все слышащие глухие 70 70-80 дети, n=22 n= n=5 n=7 n= Гласная [а] Показатели работы системы фонации Дисфонация 0% 2% 7% 3% 4% Бифонация 4% 5% 9% 11% 9% Гиперфонация 0% 5% 6% 9% 7% Количество нарушений 4% 13% 19% 25% 20% Спектр скрипучего звука 32% 14% 31% 23% 23% Показатели работы системы артикуляции Плоский 33% 26% 13% 21% 20% Сложный 59% 64% 78% 69% 70% Вибрация 22% 40% 43% 35% 39% Общее количество нарушений 58% 68% 93% 83% 82% Гласная [у] Показатели работы системы фонации Дисфонация 1% 5% 18% 13% 13% Бифонация 1% 8% 9% 10% 9% Гиперфонация 0% 16% 29% 18% 21% Количество нарушений 2% 29% 56% 41% 43% Спектр скрипучего звука 13% 11% 14% 22% 17% Показатели работы системы артикуляции Плоский 58% 34% 28% 28% 29% Сложный 35% 54% 46% 52% 51% Вибрация 6% 22% 38% 30% 30% Общее количество нарушений 21% 62% 80% 92% 81% Наблюдается недостаточный контроль уровня напряжения голосовых складок, о чем свидетельствуют большая частота встречаемости дисфонации и гиперфонации (Таблица 1), высокая вариабельность ЧОТ (Таблица 2).
Таблица Частота основного тона у слышащих и глухих детей Группа детей Среднее значение, Гц Диапазон изменений, Гц Дисперсия, Гц Слышащие, n=22 296 114 70 дБ, n=5 315 394 Глухие 70-80 дБ, n=7 304 454 80 дБ, n=10 304 215 В системе фонации количество нарушений нарастает по мере увеличения уровня потери слуха. Изменения затрагивают, прежде всего, звуки появляющиеся позднее в речевом онтогенезе (задние гласные – [о] и [у]).
В настоящее время нет единого общепризнанного объяснения механизма нарушений функций голосовых складок. Они могут быть связаны с неправильным сокращением мышц, вызывающих напряжение голосовых складок (Д.К. Вильсон, 1990), неспособностью контролировать подскладочное давление и напряжение голосовых складок (R.B. Monsen et al., 1979, M.B.
Higgins, A.E. Carney, 1994) или являться следствием общего напряжения мышц в области голосовой щели (Д.К. Вильсон, 1990). Повышение ЧОТ может происходить для включения тактильной обратной связи в систему речевого контроля, т.к. усиление напряжения по всему речевому тракту дает больше тактильной обратной связи (N.P. Erber, 1978;
M.B. Higgins, A.E. Carney, 1994).
В литературе имеются предположения, что лучшие слуховые остатки в низкочастотной области приводят к тому, что глухие дети стараются усилить эти частоты (В.И. Бельтюков, 1976;
Г.С. Лях, А.М. Марусева, 1979;
И.А.
Вартанян и др., 2006).
В нашем же исследовании показано, что в системе голосообразования при потере слуха вследствие недостаточного контроля голосовых складок может развиваться и перенапряжение, и ослабление в их работе, что снимает противоречивость данных литературы о направлении изменений ЧОТ.
Происхождение нарушений работы голосовых складок тесно связано с закономерностями протекания речевого онтогенеза. Потеря слуха на доречевой стадии развития, когда происходит формирование механизмов контроля в системе фонации (R.D. Kent, A.D. Murray, 1982;
K. Wermke et al., 2002), приводит к анормальному протеканию этого процесса, что ведет к нарушению механизмов голосообразования в старшем возрасте.
Механизм изменений показателей апериодичности работы голосовых складок связан с уменьшением слухового контроля (B. Behul, 1998). Однако неизвестно имеет ли слуховая система достаточный уровень чувствительности на низких частотах, чтобы отслеживать столь незначительные осцилляции частоты и амплитуды основного тона. В исследованиях показано, что слушатели не могут определить эти изменения (J. Kreiman, B. Gerratt, 2005).
При прелингвальной глухоте в системе артикуляции развиваются три группы нарушений. Во-первых, наблюдается нестабильность движений органов артикуляторов, о чем свидетельствуют призвуки в произношениях (в виде гласных и согласных), высокая встречаемость сложного типа спектра и вибрации, низкая – плоского (Таблица 1). Форманты характеризуются высокой вариабельностью значений: величины дисперсий и диапазонов изменения формант у глухих существенно превышают нормативные значения (Таблица 3).
Таблица Значения формант гласных звуков в группах детей (выделены достоверные различия по сравнению с нормально слышащими детьми, t-тест, p0,05) Форманта Показатель Группа детей (доверительный Слышащие Глухие с учетом уровня потери слуха Звук интервал) n=22 70 дБ 70-80 дБ 80 дБ n=5 n=7 n= А Среднее 1140 (51) 1078 (166) 1051 (42) 1026 (108) Диапазон изменений 421 (109) 535 (220) 732 (142) 1132 (711) Дисперсия 18325 18848 31163 (11135) (4521) (18354) (10176) О Среднее 642 (26) 712 (142) 779 (202) 748 (44) Диапазон изменений 282 (73) 322 (272) 475 (206) 438 (142) Дисперсия 10803 8501 (8448) 12996 (5388) (3790) (5748) F1, Гц У Среднее 642 (34) 633 (111) 678 (104) 614 (35) Диапазон изменений 143 (39) 453 (283) 757 (411) 422 (155) Дисперсия 3148 13602 55878 (1474) (9658) (47444) (9852) Э Среднее 678 (47) 827 (95) 805 (58) 776 (64) Диапазон изменений 238 (82) 370 (271) 687 (278) 447 (119) Дисперсия 8243 16962 29253 (3573) (13211) (19919) (13606) А Среднее 1565 (57) 1636 (179) 1697 (87) 1688 (132) Диапазон изменений 628 (102) 1339 (191) 1291 (306) 1024 (297) Дисперсия 43372 89939 106143 (12847) (20015) (53546) (58424) О Среднее 1000 (44) 1345 (153) 1317 (162) 1334 (99) Диапазон изменений 469 (100) 762 (96) 864 (272) 834 (271) Дисперсия 31275 123438 F2, Гц (16364) (15824) (102830) (23413) У Среднее 1146 (207) 1303 (108) 1462 (411) 1247 (171) Диапазон изменений 815 (651) 946 (251) 1407 (661) 1128 (502) Дисперсия 313062 69412 161300 (414310) (27385) (150856) (73613) Э Среднее 1550 (296) 1761 (353) 1800 (370) 1733 (207) Диапазон изменений 811 (365) 1202 (938) 1382 (499) 1540 (440) Дисперсия 110327 241729 168333 (68883) (266278) (70493) (185505) Во-вторых, искажаются целевые артикуляции – средние значения формант гласных глухих достоверно отличаются от аналогичных слышащих детей (Таблица 3). Происходит редукция пространства гласных звуков на формантной плоскости: показатель AVS у слышащих равен 495 Гц, а у глухих детей с потерей слуха 70 дБ 377 Гц, 70-80 дБ – 399 Гц, 80 дБ – 373 Гц.
Кроме того, на формантной плоскости отмечаются значительные области перекрытия представительств разных гласных (рис. 1).
а б Рис 1. Расположение значений первой и второй формант гласных звуков слышащих (а) и глухих детей (б) с потерей слуха 70-80 дБ. F1 – частота первой форманты, Гц;
F2 – частота второй форманты, Гц. Эллипсами обозначены границы областей, включающие 75% значений.
В-третьих, при прелингвальном нарушении слуха утрачивается четкость произношения гласных звуков, о чем свидетельствует отсутствие различий по амплитудно-частотным свойствам различных гласных. В большей степени искажаются звуки [о] и [э]. При этом у нормально слышащих детей зоны перекрытия по относительным амплитудам имеются лишь на высоких частотах, а у глухих детей, зон перекрытия больше, и они располагаются по всему частотному диапазону.
Происхождение данных нарушений, как и в случае с фонацией, связано с анормальным протеканием стадий речевого развития. Вследствие потери слуха ребенок не может в полном объеме имитировать звуки окружающей речи, нарушается формирование акустико-артикуляционных связей. Это приводит к наличию у глухого ребенка искаженных целевых артикуляций.
Полученная формантная картина гласных является общим свойством артикуляции звуков глухими людьми и описана в литературе как феномен централизации формант (R.B. Monsen 1976;
J.D. Subtelny, 1992). Причинами этого является измененная артикуляция у глухих людей, связанная с особенностями движений языка. У слышащих людей форма языка во время произношения различных гласных отличается, а у глухих она для разных звуков одинакова. Положение языка при нормальном слухе всегда стабильно, а у глухих оно варьирует (P. Dagenais, 1992;
J. Ryalls, 1992). Полученные данные свидетельствуют, что аналогичные изменения обнаруживаются и у исследуемых детей.
Степень нарушения артикуляции зависит от того, какой именно гласный звук произносится и происходит это в определенной последовательности. Во первых, с учетом положения языка в ротовой полости (признак ряда, F2), задние гласные становятся похожими на передние. Во-вторых, с учетом величины подъема языка (F1), у всех глухих искажаются звуки со средним подъемом, с ростом потери слуха изменяется речепродукция гласной с низким подъемом. В большей степени повреждаются средние гласные ([о] и [э]). Это обусловлено отличиями между звуками по частотным признакам и времени появления в речевом онтогенезе. В то же время, известно, что в процессе обучения речи дети способны имитировать произношение звуков по видимым артикуляционным признакам, при этом каждая гласная характеризуется различной степенью видимости этих признаков (В.В. Алякринский, 1979). Для глухих детей, вследствие нарушения имитации на основе слуха, при обучении происходит компенсация за счет включения зрительной обратной связи, что может быть одной из причин искажения речепродукции в зависимости от произносимого гласного звука.
Таким образом, при прелингвальной потере слуха изменения в артикуляции не ограничиваются только резонаторными полостями, описываемыми частотами первых двух формант, а нарушается работа всего артикуляционного аппарата, на что указывает анализ амплитудно-частотных свойств звуков.
При постлингвальной потере слуха, когда речевой аппарат уже сформирован, нарушения в речепродукции менее выражены. Так на уровне голосообразующего аппарата проявляется асимметричность работы голосовых складок, о чем свидетельствуют большая частота встречаемости бифонации (Таблица 4, для примера приведены только три кардинальных гласных русского языка). Перенапряжения/ослабления голосовых складок не происходит, поэтому гиперфонация и дисфонация отсутствуют.
На уровне артикуляционного аппарата развивается три группы нарушений. Во-первых, не поддерживается стабильное положение органов артикуляторов, о чем свидетельствуют высокая частота встречаемости сложного спектра и вибрации, низкая – плоского типа спектра (Таблица 4). Во вторых, происходит редукция пространства гласных звуков на формантной плоскости, об этом показывает уменьшение величины AVS, которая у слышащих людей составляет 955 Гц, у взрослых глухих с потерей слуха 40 дБ – 844 Гц, 40-70 дБ – 911 Гц, 70 дБ – 874 Гц. В-третьих, стираются различия между гласными звуками независимо от их артикуляции, о чем свидетельствует уменьшение количества критических полос, по которым различаются Таблица Частота встречаемости типов спектра для гласных взрослых людей (выделены достоверные различия по сравнению с нормально слышащими людьми, критерий Манна-Уитни, p0,05) Тип спектра Нормально Группа глухих людей по Все слышащие уровню потери слуха глухие n=7 n= 40 дБ 40-70 дБ 70 дБ n=11 n=5 n= Гласная А Показатели работы системы фонации Бифонация 17% 17% 13% 9% 13% Количество нарушений 17% 17% 13% 9% 13% Спектр скрипучего звука 42% 33% 40% 25% 33% Показатели работы системы артикуляции Плоский 42% 20% 13% 5% 13% Сложный 57% 67% 80% 93% 80% Вибрация 34% 40% 38% 23% 39% Общее количество нарушений 94% 86% 92% 57% 78% Гласная И Показатели работы системы фонации Бифонация 4% 0% 0% 0% 0% Количество нарушений 4% 0% 0% 0% 0% Спектр скрипучего звука 6% 0% 0% 0% 0% Показатели работы системы артикуляции Плоский 59% 50% 40% 40% 50% Сложный 41% 44% 60% 60% 47% Вибрация 0% 36% 25% 14% 46% Общее количество нарушений 10% 43% 44% 44% 50% Гласная У Показатели работы системы фонации Бифонация 2% 0% 0% 0% 17% Количество нарушений 2% 17% 0% 0% 0% Спектр скрипучего звука 14% 0% 14% 0% 0% Показатели работы системы артикуляции Плоский 53% 60% 70% 22% 59% Сложный 42% 40% 20% 78% 40% Вибрация 2% 0% 9% 9% 14% Общее количество нарушений 18% 49% 17% 25% 46% амплитудно-частотные признаки звуков. Прежде всего, изменения затрагивают звуки, имеющие различную артикуляцию. По мере увеличения степени потери слуха, искажения затрагивают и звуки, схожие по артикуляции, приводя в конечном итоге к тому, что при значительном нарушении слуха стираются различия между всеми гласными звуками (Таблица 5).
Таблица Среднее число критических полос, по которым у взрослых слышащих и глухих людей речевой звук отличается от остальных гласных (критерий Манна-Уитни, p0,05) Сравниваемые Группа людей гласные Нормально Глухие с учетом уровня потери слуха слышащие 40 дБ 40-70 дБ 70 дБ n=7 n=8 n=4 n= Различие гласной от всех других звуков А 10,8 9 8,4 6, Э 11,6 3,2 7,8 Ы 9,8 7,4 7 2, И 11,8 9,6 7,6 5, О 9,8 6 7,4 3, У 11,8 8 10,6 4, Различие в парах гласных с учетом их артикуляции а/э 8 2 5 ы/и 9 12 7 о/у 9 6 7 а-э/ы-и 12 7 6,8 5, а-э/о-у 12 6,5 11 6, ы-и/о-у 10,5 8 7,8 3, Полученные данные указывают на то, что при постлингвальной потере слуха страдают, прежде всего, те элементы речи, которые контролируются слухом в процессе акта речепродукции. При этом наименее уязвимы формантные признаки, формирование которых происходит на ранних стадиях речевого онтогенеза, несущих перцептивно значимую информацию.
Однако, несмотря на это, пространство гласных звуков на формантной плоскости редуцируется. Объяснение механизмов этого феномена в литературе отсутствует. Можно предположить, что это вызвано небольшими изменениями в движениях языка, недостаточными по величине, что бы привести к существенным изменениям формант. Кроме того, постлингвальная потеря слуха приводит к постепенному изменению целевых артикуляций, на первых этапах происходит редукция пространства гласных звуков, а затем наступает нарушение самих целевых артикуляций, как это происходит и при прелингвальной потере слуха. Данное предположение подтверждается результатами анализа амплитудно-частотных свойств гласных, выявившего сходства между различными звуками, которое в большей степени выражено при высоких уровнях потери слуха. А так же данными по восстановлению речи у людей с постлингвальной глухотой после кохлеарного протезирования (L.
Kishon-Rabin et al., 1999). Согласно данным (R.S. Waldstein, 1990), ведущими факторами, вызывающими процесс «перенастройки» целевых артикуляций при постлингвальном нарушении слуха, являются уровень и длительность потери слуха.
Основываясь на результатах проведенного исследования речевой системы у детей и взрослых с потерей слуха, можно выделить два типа перестроек в аппарате речепродукции. Первый тип представляет собой стереотипные изменения, наблюдаемые у всех глухих. К ним относится асимметричность работы голосовых складок, редукция пространства гласных звуков. Второй тип перестроек, возникающих в речепродукции, при потере слуха связан с особенностями формирования гласных звуков (в аспекте построения моторных программ произношения). Эти реакции сильно зависят от возраста, когда случилась потеря слуха, и от особенностей нарушения тональной чувствительности, включения в контроль речи других систем обратных связей. Нарушение слуха в момент формирования речевой системы (прелингвальная глухота) приводит к существенным патологическим отклонениям на всех уровнях речепродукции. Нарушение слуха при уже сформировавшейся речевой системе (постлингвальная глухота) не приводит к столь сильным отклонениям.
Величина потери слуха влияет на общее количество нарушений в системе речепродукции. Чем выше потеря слуха, тем их больше. В конечном счете, высокая потеря слуха приводит к тому, что речь у всех глухих (и детей, и взрослых) становится сходной.
Кроме того, характер нарушений в речепродукции зависит от свойств нарушения тональной чувствительности: уменьшения частотной избирательности и слуховой чувствительности в разных частотных диапазонах (в большей степени эти факторы влияют на работу системы артикуляции) и различия по величине потери слуха на левом и правом ухе (критично для системы фонации). Наконец, для компенсации нарушения слуховой обратной связи происходит включение в контроль речепродукции других систем обратных связей: зрительной (больше влияет на артикуляцию) и проприоцептивной (больше влияет на систему фонации).
Проведенное исследование свидетельствует, что слуховая система является важнейшим элементом контроля речевой системы. Она влияет как на функциональное состояние органов речевого тракта, так и на процессы, связанные с программированием произношения гласных звуков.
ВЫВОДЫ 1. Акустические методы позволяют охарактеризовать работу систем голосообразования и артикуляции.
2. Характер нарушений работы голосообразующего аппарата определяется временем потери слуха. Только при прелингвальной потере слуха развиваются перенапряжение и недостаточное напряжение в голосообразующем аппарате, нестабильность работы голосовых складок.
Независимо от времени потери слуха, у всех глухих голосовые складки работают ассиметрично. Так у глухих взрослых и детей по сравнению с нормально слышащими достоверно чаще встречается бифонация, показатели апериодичности работы по частоте и амплитуде превышают нормативные значения.
3. В системе артикуляции при потере слуха происходят изменения, характер которых зависит от времени и уровня потери слуха. Это проявляется в том, что у всех глухих в системе артикуляции происходит редукция пространства гласных звуков на формантной плоскости и развивается вариабельность артикуляции, которая увеличивается с ростом уровня потери слуха. Целевые артикуляции искажаются только при прелингвальном нарушении слуха, это проявляется в том, что средние значения частот формант отличны от аналогичных величин нормально слышащих детей, на формантной плоскости области представительств гласных звуков значительно перекрываются.
4. В системе фонации характер нарушений определяется уровнем потери слуха и акустическими свойствами произносимой гласной. В частности общее количество нарушений в системе фонации увеличивается с ростом уровня потери слуха. Кроме того, больше повреждаются звуки акустически схожие между собой ([о] и [у]), которые характеризуются относительно поздним появлением в речевом онтогенезе.
5. При нарушении слуха произношение гласных звуков утрачивает свою четкость, что приводит к отсутствию различий по амплитудно-частотным свойствам между гласными звуками. При высоком уровне потери слуха гласные звуки глухих детей и взрослых становятся сходными между собой.
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ В изданиях, входящих в список ВАК РФ 1. Янович С.В. Спектральные характеристики гласных звуков глухих детей четырех лет / А.В. Зайцев, В.И. Лупандин // Сенсорные системы. – 2004. – Т.18, №2. – С. 132-139.
2. Янович С.В. Состояние системы речепродукции у детей с нарушенным слухом / Б.Г. Юшков // Вестник Уральской медицинской академической науки.
– 2006. – №3 -2 (15). – С. 79.
3. Янович С.В. Состояние системы речепродукции при пре- и постлингвальном нарушении слуха / Б.Г. Юшков, Л.Л. Стародумова // Вестник Уральской медицинской академической науки. – 2007. – №4 (18). – С. 87-93.
В других изданиях 4. Янович С.В. Формантный анализ гласных звуков глухого ребенка / А.В.
Зайцев, Н.Н. Копылова, Е.Е. Рыжова // Психология в XXI веке. Материалы межвуз. конф., посв. 10-летию факультета психологии УрГУ. – Екатеринбург:
Изд-во Банк культурной информации, 2001. – С. 32-33.
5. Янович С.В. Акустический анализ гласных звуков глухих детей / А.В.
Зайцев, Е.Е. Рыжова, С.В. Романенко // Практическая психология 2002. Т. V.
Матер. региональной науч.-практ. конф. – Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. пед.
ун-та., 2002. – С. 126-128.
6. Янович С.В. Роль неосознанных стратегий адаптации в психологической реабилитации лиц с посттравматическими стрессовыми расстройствами / Г.В.
Талалаева // Реабилитология. Сборник научных трудов (ежегодное издание). – №1. – М.: Изд-во РГМУ, 2003. – С. 488-491.
7. Янович С.В. Геоэкология и волновая коммуникация человека: настоящее и будущее / Г.В. Талалаева // Экология-2003. Тезисы молодежной международной конференции. – Архангельск, 2003. – С. 72-73.
8. Янович С.В. Инструментальный анализ гласных звуков глухих детей / С.В.
Янович // Тезисы студенческих научных работ: Направление «Естественные науки». – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2003. – С. 35-36.
9. Янович С.В. Оценка влияний нарушений слухового восприятия на спектральные характеристики гласных / А.В. Зайцев, В.И. Лупандин // Физиология слуха и речи. 3-я конференция, посв. памяти чл.-кор. АН СССР Г.В. Гершуни. Тезисы докладов. – СПб, 2003. – С. 53-54.
10. Янович С.В. О распознавании гласных звуков на основе интегральной характеристике спектра / Д.С. Перевалов // Труды 5-й Международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки». Естественные науки. Часть 18-Б. Секции: информатика, вычислительная техника и управление. – Самара, 2004. – C. 100-102.
11. Янович С.В. Аудиторский анализ гласных звуков глухих детей / С.В.
Янович // Исследование биологических систем: перспективы и достижения.
Тезисы студенческой конференции. – Екатеринбург, Изд-во Урал. Ун-та, 2004.
– С. 55-56.
12. Янович С.В. Оценка влияния степени потери слуха на спектральные признаки гласных звуков / Б.Г. Юшков // Физиология слуха и речи. Тезисы докладов IV школы-конференции, посвященной 100-летию со дня рождения Г.В. Гершуни. – 2005. – С.66-67.
13. Янович С.В. Акустические характеристики гласных звуков глухих детей / Б.Г. Юшков // XX Съезд физиологического общества им И.П. Павлова. Тезисы докладов. – Москва.: Русский врач., 2007. – С. 502.