Фізіологія гортані
Гортань бере участь у дихальній, захисній, голосовій та мовній функціях.
Дихальна функція.Кількість повітря, що надходить у нижні дихальні шляхи, регулюється за допомогою розширення та звуження голосової щілини за допомогою нервово-м'язового апарату гортані. При вході скорочується задні перснечерпалоподібні м'язи, що розширює голосову щілину.
Дихальний центр знаходиться в довгастому мозку і пов'язаний з блукаючим нервом, який здійснює іннервацію гортані. М. В. Сергієвський (1953) показав, що повітря, що проходить через горло, грає роль подразника рецепторного апарату цього органу, що викликає рефлекторну зміну ритму і глибини дихальних рухів. При подразненні рецепторів гортані та трахеї виникають імпульси, що йдуть до дихальних м'язів, в першу чергу до міжреберних та діафрагми, що також впливає на стан голосової щілини. Гортань, регулюючи функцію зовнішнього дихання, впливає заповнення альвеол повітрям, дифузію у яких газів, кровонаповнення порожнин серця.Захисна функція.При ковтанні надгортанник та інші елементи присінка гортані прикривають вхід у неї і тим самим ізолюють дихальні шляхи від харчопровідних. При кожному ковтальному русі змінюється положення гортані: вона рухається знизу вгору і ззаду наперед, внаслідок чого вхід у горло виявляється вище харчової грудки, яка проходить по її бокових поверхнях і через грушоподібні кишені потрапляє в стравохід, а не в дихальні шляхи. Мова при цьому натискає на надгортанник, який відхиляється назад і закриває вхід у горло, а вестибулярні та голосові складки стуляються. Роздільна функція філогенетично, очевидно, найдавніша функція гортані. Із неї розвинувся й інший захисний механізм: спазм входув гортань і голосової щілини при надходженні з повітрям, що вдихається, сторонніх тіл і шкідливих домішок. Важливим захисним механізмом гортані є рефлекторний кашель (форсований видих), який, як і відкашлювання, сприяє евакуації назовні твердих, рідких і газоподібних частинок.
Бар'єрну функцію виконують миготливий епітелій, лімфаденоїдна тканина гортані, а також слиз, що має бактерицидні властивості.
Голосоутворювальна (фонаторна) функція.Гортань нагадує язичковий духовий інструмент, причому довжина і форма голосових складок може змінюватися. Утворення звуків відбувається на видиху при змиканні голосових складок. Не повітря коливає голосові складки, а вони, ритмічно скорочуючись, надають повітряному струменю коливального характеру. Коливання голосових складок – причина утворення звуків. У цьому процесі бере участь весь дихальний апарат – від легень до носа: легені, бронхи та трахея виконують роль хутра, а ковтка, порожнини носа та рота – резонаторів.
Голосові складки коливаються завдяки впливу на них голосових м'язів, що скорочуються під впливом ритмічних імпульсів, що надходять із центрів головного мозку зі звуковою частотою. Це узгоджується з нейрохронаксичною теорією освіти голосу, запропонованою французьким дослідником R. Husson. Його теорія виникла на противагу міоеластичної теорії фонації, що раніше існувала, згідно з якою голосові складки коливаються пасивно як пружні перетинки при проходженні між їх зімкнутими краями струму повітря, створюваного дихальним апаратом. Проте нейрохронактична теорія, хоч і є нині провідною, неспроможна пояснити деяких явищ. Так, передача подразнень високої частоти (1000-2000 Гц) до голосових складок не може бутизабезпечена тільки описаним вище шляхом через рефрактерну фазу нерва. У цьому лабільність нерва вбирається у 400-500 Гц.
Проте "зв'язковий" звук зовсім не схожий на звуки живого голосу. Свій природний тембр голос набуває лише завдяки системі резонаторів, тобто складається з основного тону та обертонів. Роль резонаторів виконують повітроносні порожнини, найважливішими з яких є ковтка, носова та ротова порожнини.
Мовленнєва функція.У гортані утворюється основний звук, мова ж формується в "надставній" трубі і стає можливою внаслідок артикуляційних рухів губ, м'якого піднебіння, язика, нижньої щелепи, гортані. Кожному голосному звуку відповідає особливе положення органів резонаторних порожнин - м'якого піднебіння, язика, губ тощо. Згодні звуки утворюються від того, що на шляху видихуваного повітря окремі частини ротової порожнини стуляються і повітряний струмінь, прориваючись через ці перешкоди, відтворює звук. Індивідуальні особливості в роботі апарату артикуляції, що залежать від його анатомічних особливостей, зумовлюють особливий, індивідуальний характер розмовної мови у кожної людини.
Діяльність голосоутворювального та артикуляційного апаратів знаходиться під регулюючим впливом кори головного мозку. Мова формується завдяки функціонуванню слухового аналізатора та становить діяльність другої сигнальної системи. У зв'язку з цим частотний діапазон голосу укладається у частотний діапазон слухового сприйняття, складаючи його частину. Так, якщо діапазон сприйманих людиною звуків, що передаються через повітря, охоплює область від 16 до 20 000 Гц, то діапазон звуків, що застосовуються в співі, приблизно знаходиться в інтервалі від 64 до 1356 Гц.
Голос характеризується силою, висотою та тембром. Силаголоси визначається потужністю видихуваного повітря, ступенем напруги голосових складок, амплітудою їх коливань. Висота голосу характеризується кількістю коливань голосових складок за одну секунду, яке залежить від довжини, пружності та товщини останніх. Тембр визначає забарвлення голосу (теплоту, м'якість, милозвучність). Він формується за рахунок призвуків, або гармонік, що утворюються у резонаторах. У вокалі розрізняють постійні та мінливі резонатори. До постійних відносяться порожнини глотки, рота та носа, які складають так звану надставну трубу. Резонатори, що змінюються - це емоції, під впливом яких змінюється голос під час розмови або співу. Тембр голосу має вікові особливості.
Співочий голос. Розрізняють дискантові та альтові дитячі співочі голоси: дискант – високий дитячий голос, альт – низький (вище за тенор).
Довжина горла у хлопчиків і у дівчаток до 3 років однакова. Просвіт її у дітей лійкоподібний, у дорослих циліндричний. Відзначається виражене зростання гортані у віці 5-7 років і в період статевого дозрівання: у дівчаток у 13-14 років, у хлопчиків у 14-16 років. Це період найінтенсивнішого зростання гортані: у хлопчиків вона зростає на 60%, а й у дівчаток на 50%; відзначаються фізіологічна гіперемія гортані та "безпричинна" захриплість. Зрештою, такий фізіологічний процес тягне за собою зміну голосу - так звану мутацію. В результаті мутації змінюються тембр, сила та висота голосу: дискант може стати тенором, альт – баритоном чи басом. Під час мутації у хлопчиків голос знижується на октаву, у дівчаток – на два тони.
Гортань - гормонально-залежний орган, про що свідчать ті зміни, які відбуваються в ній у період статевого дозрівання та клімактеричному періоді. На фонаторну функцію гортанівпливають гормони щитовидної та статевих залоз, надниркових залоз та гіпофіза. При порушенні гормональної сфери змінюються тонус гортанних м'язів та функціональні властивості гортані, насамперед фонаторна функція.
У чоловіків розрізняють три типи співацького голосу: тенор, баритон та бас. Тенор – високий голос: довжина голосових складок 15-17 мм, кількість їх коливань за секунду 122-580. Баритон-голос середньої висоти: довжина голосових складок 18-21 мм, кількість коливань 96-426 за секунду. Бас – низький голос: довжина голосових складок 23-25 мм, кількість коливань 81-325 за секунду. Тенор може бути ліричним, драматичним (піано дається важко, але сильно звучить на верхах і низах) і легким, баритон і бас - низьким і високим.
У жінок розрізняють: сопрано (драматичне, ліричне та колоратурне) – високий голос: довжина голосових складок 10-12 мм, кількість їх коливань 258-1304 на секунду; меццо-сопрано-голос середньої висоти: довжина голосових складок 12-14 мм, 217-1034 коливання на секунду; контральто - низький голос: довжина голосових складок 13-15 мм, 145-690 коливань за секунду.
У наведеній класифікації неможливо було врахувати всі без винятку різновиди голосу з огляду на можливості, теситуру та темброві характеристики голосу виконавців [Максимов І., 1987]. Завжди були і будуть виконавці із "проміжними голосами", до речі, дуже якісними.
Діапазон розмовного голосу дорівнює одній октаві, співочому – двом октавам, проте зустрічаються співочі голоси та більшого діапазону – до чотирьох октав (Імма Сумак, Маро Робен).