Принцип дыхания

Гладкие мышечные волокна бронхиальной системы легких регулируются вегетативным отделом  нашей нервной системы и непосредственным волевым усилиям не подчиняются. В зависимости от потребностей организма  в данный момент, они регулируют просвет бронхов и тем самым активность воздухообмена. Когда человек бежит, бронхи максимально раскрыты для облегчения наилучшей вентиляции; когда человек спит, они сужены и некоторые отделы легких вообще почти выключены из дыхания.

Легочная ткань воздушна, эластична, напоминает губку, ее основную массу составляют наполненные воздухом легочные пузырьки, в стенках которых, как и вообще в легком в целом, много эластической соединительной ткани, напоминающей по своим свойствам резину. Эластичность и воздушность легочной ткани делает ее плохим звукопроводящим материалом, что необходимо помнить при обсуждении вопроса о «грудном резонаторе». Кроме того, эластичность легких важна для понимания механизма выдоха.

Одетые блестящей  скользкой оболочкой — плеврой, они полностью заполняют грудную полость, плотно прилегая к ее стенкам, также покрытым плеврой. Таким образом, плевра легочная и плевра пристеночная прилегают друг к другу и дают возможность легкому свободно скользить во время вдоха и выдоха. Нижние поверхности легких прилежат к диафрагме, также покрытой плеврой.

Легкие не имеют  мышц, за счет которых мог бы быть произведен вдох, сами они расшириться  не могут. Вдох; т. е. всасывание воздуха  в легкие, производится благодаря  расширению в стороны и поднятию грудной клетки, а также опусканию диафрагмы. 

Легкие пассивно следуют за грудными стенками и диафрагмой, растягиваются благодаря своей  эластичности в стороны и вниз, и воздух входит в трахеобронхиальное дерево. Вдох всегда активен и производится за счет работы подвластной нашей воле поперечнополосатой мускулатуры грудной клетки и диафрагмы.

К мышцам-вдыхателям надо отнести все многочисленные группы скелетных мышц, способных  поднимать и разводить в стороны  ребра, а также важнейшую мышцу  вдоха — диафрагму.

Диафрагма, или грудобрюшная преграда, представляет собой мышцу сложной формы, напоминающую купол, и имеет сухожильную середину. Прикрепленная к стенкам полости тела спереди, по краю реберной дуги, и примерно на том же уровне от боковых и задних отделов полости тела, она посылает пучки своих волокон вверх, к сухожильному центру купола. При сокращении этих волокон купол диафрагмы становится площе, оттягивается вниз, а вместе с ним растягиваются вниз и легкие. Сокращение мышечных волокон диафрагмы, или, как говорят, ее опускание, — акт активности этой мышцы вдоха. При расслаблении мышечных волокон диафрагмы купол ее поднимается вверх, что имеет место при выдохе.

Выдох может быть осуществлен как активно —  при сокращении мышц-выдыхателей, так  и пассивно, без затраты мышечных усилий. Во время сна или при спокойном сидении, когда потребность вентиляции легких минимальна, выдох может происходить пассивно, за счет опускания, спадения грудных стенок в силу их тяжести, а также, вследствие действия эластической тяги легких, растянутых во время вдоха. На такой пассивный выдох не затрачивается мышечной энергии, поэтому, с точки зрения организма, он весьма целесообразен.

В ряде случаев, когда  требуется повышенная вентиляция легких, механизм выдоха осуществляется активно, при помощи системы мышц-выдыхателей. К ним относятся все группы мышц, способные своим действием опускать ребра, а также мощный выдыхатель — мышцы брюшного пресса. Активность этих выдыхательных мышц легко проверяется на себе при действиях, связанных с резким повышением подсвязочного давления, как, например, покашливание.

Мышцы вдоха и  выдоха работают по принципу мышц-антагонистов. Когда мышцы-вдыхатели грудной  клетки сокращаются, мышцы-выдыхатели расслабляются. Когда диафрагма  сокращается (опускается), мышцы брюшного пресса расслабляются и живот подается вперед. При активном выдохе брюшной пресс сокращается, а диафрагма расслабляется, поднимаясь под действием внутрибрюшного давления вверх.

Описанная система  действия мышц работает согласованно и одновременно, но у некоторых индивидуумов (преимуществе» но женщин) в дыхании больше участвуют движения грудной клетки, у других — система: диафрагма — брюшной пресс. Это различие послужило причиной выделить различные типы дыхания. Как показывают

научные наблюдения, все люди в жизни дышат смешанным дыханием, т. е. с участием груди и живота одновременно. Однако определенная зависимость типа дыхания от пола, отмечавшаяся и прежде, но приписывавшаяся больше осанке, чем конституциональному фактору, — нашла в последнее время свое подтверждение в интересных наблюдениях французских авторов. Последние, исследовав дыхание новорожденных, нашли, что у новорожденных девочек превалирует грудное дыхание, а у мальчиков — брюшное.

Система дыхания  имеет двойное управление со стороны  нервной системы: произвольное и непроизвольное.

С одной стороны, мы можем произвольно управлять  дыхательными движениями: дышать часто  или медленно, глубоко или поверхностно, можем задержать дыхание на определенный срок, можем заставить себя дышать только животом, выключив живот и т. д. Однако кроме этой произвольности существует и непроизвольная система, регулирующая деятельность дыхания. Вдох и выдох совершаются ритмично, равномерно без всякого нашего вмешательства в это регулирование. Если мы задержим дыхание слишком долго, то вне зависимости от нашей воли наступит вдох. Когда запрос организма в кислороде невелик, — дыхание совершается медленно, а когда потребность большая (при мышечной работе), — дыхание убыстряется, наступает одышка. К непроизвольной системе регулирования относится также и деятельность гладких мышц бронхов, о чем было сказано выше.

Таким образом, говоря о дыхании, разбирая его функцию, мы должны учитывать, что оно имеет  произвольно-непроизвольную систему  управления и обладает большой приспособляемостью, в зависимости от ставящихся перед организмом задач.

При жизненном  дыхании, о котором мы говорили, разбирая функцию дыхания, перед дыхательным  аппаратом стоит только одна задача — целесообразного газообмена крови, снабжения ее кислородом. Фонация  речевая и певческая накладывают кроме этой общей жизненной задачи новые сложные и тонкие задания, связанные с произнесением речевых звуков, с образованием нужной мелодики речи, а в пении — с образованием певческого голоса. 

Дыхание в речи. 

Как только перед  голосовым аппаратом ставится задача произнесения звуков речи, работа дыхания необычайно усложняется. Оно начинает гибко подчиняться тем требованиям, которые диктует ему гортань и артикуляторные органы в целях образования нужного речевого звука, произнесенного с той или иной экспрессией.

Все звуки речи делятся по звучанию и механизму  своего образования на две большие  группы: гласные и согласные. Как  мы уже указывали, одни из них имеют  тоновую природу, другие — шумовую. В соответствии с этим, в организме  имеются два типа возбудителя звуков. Один из них — тоновой генератор, т. е. возбудитель звуковых колебаний, имеющих определенную высоту, силу и тембр, — это голосовая щель (голосовой затвор). Благодаря этому возбудителю звуковых колебаний возникает голос, звук, который потом, в результате резонанса глоточной и ротовой полостей, меняет свой тембр, превращаясь в тот или иной гласный.

Второй тип возбудителя  — шумовой возбудитель звуковых колебаний — создает непрерывные  спектры, часто очень широкой  полосы, которые мы воспринимаем как шумы. Шумы возбуждаются благодаря прорыву или прохождению струи воздуха через препятствия: суженные отверстия, щели или другие затворы, ставящиеся артикуляторным аппаратом (артикуляционный затвор). Эти шумы мы классифицируем нашим ухом как тот или иной согласный звук. При формировании сонорных (звучных) согласных в работу включаются и звуковой и шумовой возбудители звуков.

Энергию для рождения звуковых колебаний всегда несет  дыхание, которое в зависимости  от того, какой возбудитель звуков работает, какой звук формируется и с какой силой он должен прозвучать, должно быть подано в нужном количестве и под необходимым давлением. Если, например, надо образовать два согласных звука: один взрывной — типа п, другой целевой — типа с, то даже если они будут произнесены с одной силой, дыхательная струя будет подана для их образования по-разному. Чтобы образовать п, — надо сначала создать давление во рту и потом на этом дыхании резко разомкнуть губы, прорвать губной затвор. При согласном с струя дыхания плавно подается без сильного давления к щелевому затвору, образованному кончиком языка и передней частью нёбного свода. Плавно протекая через сужение, она создает своеобразный шум, который мы и воспринимаем как с. На одном согласном — подъем давления и прорыв, на другом — плавная подача воздушной струи. Каждый согласный звук требует своего характера работы артикуляционного аппарата, а вместе с ним точно координированного посыла дыхания (его количества и давления).

При формировании гласных звуков речи возбудитель звуков не меняется — это всегда голосовой затвор — голосовая щель. Но и здесь, как показали точные наблюдения, голосовая щель работает на разных гласных неодинаково, вместе с ней неодинаково работает и дыхание.

Какой бы теории голосообразования  не придерживаться: мышечно-эластической или нейро-хронаксической, мы должны принять необходимость подачи дыхания к связкам, для того чтобы возник звук. Возникнув на уровне голосовой щели и имея еще индиферентный характер, звук поступает затем в глоточную и ротовую полости, где принимает форму соответствующего гласного, и потом уже выводится в наружное пространство. На своем пути от связок до губ звук голоса в той или иной степени гасится стенками ротоглоточного канала. Как показали исследования Н. И. Жинкина, звук гасится на разных гласных в различной степени. Степень убывания силы звука определяется формой ротоглоточного канала при данном гласном звука. На и, например, после широкой глотки идет суженная ротовая полость, вследствие чего звук гасится в наибольшей степени, в то время как на а звук, выйдя из гортани, попадает в узкую глотку, которая переходит в широкую ротовую полость. Такая форма создает наименьшие потери для звука. Поэтому разные гласные обладают неодинаковой громкостью. Если бы голосовой аппарат не реагировал на это явление разной громкости гласных, то при попытке произнести их с равной затратой усилия некоторые из них были бы всегда громки, а другие всегда еле слышны. Чтобы ликвидировать эту разногромкость, голосовой аппарат через слуховой контроль всегда усиливает слабозвучащие звуки и ослабляет громкие. Как показал Жинкин, таким регулировочным механизмом автоматически выравнивающим силу звучания гласных, необходимую, чтобы речь была понятной, является механизм дыхания. Для формирования слабозвучащего гласного д подается более сильное подсвязочное давление и большее количество воздуха, на а оно ослабляется и воздуха подается меньше.

Многие исследователи  еще давно отмечали, что для  формирования гласного и требуется  большее подсвязочное давление, чем для гласного а. Работнов, измерив подсвязочное давление на разных гласных, дает такую последовательность его уменьшения на разных гласных: и-у-е-о-а. На и—13,5, у— 12,5, е—12, о—11, а—10 мм ртутного столба при произнесении звуков с одинаковой силой голоса. Исследования Н. И. Жинкина подтвердили эту последовательность и показали причину ее. Разногромкость гласных заставляет усиливать слабозвучащие звуки и ту при помощи более сильного дыхания.

Кроме того, на характер работы голосовой щели в сильной  степени влияет то противодавление (импеданс), которое образуется в полостях ротоглоточного канала. Этот импеданс, как мы помним, различен на разных звуках речи и оказывает свое влияние на работу голосовой щели, а тем самым и на дыхание.

Обобщая изложенное и представив себе поток быстрозвучащей человеческой речи, насыщенной к тому же акцентами, повышениями и понижениями голоса (т. е. имеющий кроме смыслоразличительной стороны и выразительную, экспрессивную функцию), можно понять, какой сложной цепью быстро сменяющихся воздушных давлений со стороны дыхательных органов должно все это осуществляться.

В системе управления дыхательной функцией должны быть заложены механизмы, способные осуществить  всю эту быстротекущую смену  давлений и нужных для каждого  звука порций дыхания. Как показали рентгенографические исследования Жинкина, таким автоматическим устройством регулирующим давление является гладкая мускулатура бронхиального дерева и диафрагма.

Жинкину удалось  установить, что при произнесении слова «мила» в момент формирования и диафрагма стоит выше, а при переходе к а она делает резкое движение вниз (парадоксальное движение), чем снижает давление под связками и тем самым громкость а. В это время бронхи, которые были широкими на и, мгновенно суживаются при переходе от и к а, так как для уменьшения громкости а надо не только снизить давление, но и подать к связкам меньшее количество дыхания, чем на и. Ширина просвета бронхов регулирует количество воздуха, поступающее к голосовой щели, а движения диафрагмы — степень его давления.

Следовательно, на общий посыл дыхания, который  определяет общий уровень громкости  речи в данный момент, регулировочная мускулатура — диафрагма и  гладкие мышцы бронхиального  дерева накладывают свой «узор» смены  давлений, в зависимости от работы голосового и артикуляционного затворов.

Таким образом, в  исследованиях Жинкина гипотеза Работнова об активной роли гладких  мышц бронхов получила свое четкое экспериментальное подтверждение. Однако если Работнов считал ее основной силой, создающей бронхиальный выдох, то теперь экспериментально доказана ее регулировочная роль. Эта регулировочная роль гладкой мускулатуры бронхов и диафрагмы осуществляется автоматически, рефлекторно, без участия нашего сознания. Сознание контролирует только общий посыл дыхания, т. е. громкость речи, ее акценты, повышения и понижения, связанные с эмоциональной окраской произносимого. Автоматизм, который вырабатывается между подачей дыхания, работой гортани и артикуляторных органов при произношении звуков речи, устанавливается с детства. Это саморегулирующаяся система работы артикуляционных органов и голосовой щели, с одной стороны, и дыхания — с другой.

В речевой функции  весьма явственно выражается двойное  управление дыханием и его гибкая приспособляемость к жизненным  заданиям, о которых мы говорили выше.