Anatomia i fizjologia narządu głosu (krtani)

Dźwięki są jednym z ważniejszych źródeł informacji o otaczającym nas świecie. Mowa stanowi podstawowy sposób porozumiewania się ludzi, którzy wyrażają dodatkowo za jej pomocą emocje, nastroje i artystyczne przeżycia. Mowa umożliwia rozwój intelektualny jednostki i kulturowy całej ludzkości. Stanowi ona jedną z największych zdobyczy człowieka i czynnik kształtujący jego cywilizacyjny rozwój. Głos jest bardzo złożonym zjawiskiem akustycznym i mechanicznym. Do jego wytwarzania niezbędna jest możliwość tworzenia podstawowego składnika, jakim jest dźwięk. W kategoriach fizycznych dźwięk stanowią drgania mechaniczne (akustyczne), polegające na ruchu cząstek ośrodka sprężystego względem położenia równowagi. Środowiskiem, w którym występują drgania może być dowolny ośrodek płynny, gazowy lub stały, a w szczególności powietrze. Przejawem drgań ośrodka powietrznego są lokalne zagęszczenia i rozrzedzenia powietrza, w których wyniku powstają miejscowe zmiany ciśnienia względem ciśnienia atmosferycznego (zwane ciśnieniem akustycznym), rozchodzące się w postaci fal, na które reaguje ucho ludzkie. W organiźmie człowieka miejscem tworzenia (generatorem) drgań jest krtań. Aby w pełni zrozumieć proces powstawania dźwięków i przekształcania ich w mowę konieczna jest podstawowa znajomoć anatomii i fizjologii krtani. Krtań umiejscowiona jest w części środkowej odcinka szyi, między gardłem a tchawicą (ryc. 1). Jej długość wynosi około 4-6 cm. Na szyi tworzy widoczną, zwłaszcza u mężczyzn, charakterystyczną wyniosłość krtaniową (tzw. jabłko Adama). Krtań jest zbudowana ze szkieletu chrzęstnego, więzadeł i mięśni. Szkielet chrzęstny tworzy dziewięć chrząstek: (trzy parzyste i trzy nieparzyste). Poszczególne chrząstki połączone są stawami i więzadłami oraz mięśniami. Wyróżniamy dwie grupy mięśni krtani: zewnętrzne i wewnętrzne. Rola mięśni zewnętrznych polega na ustalaniu położenia krtani, podnoszeniu jej w górę, obniżaniu ku dołowi, przemieszczaniu ku przodowi i do tyłu. Mięśnie wewnętrzne krtani, zwłaszcza mięśnie głosowe odgrywają zasadniczą rolę w procesie fonacji (tworzenia dźwięku). 

Rycina 1. Lokalizacja krtani w drogach oddechowych

Wnętrze krtani stanowi jama krtani wysłana błoną śluzową, w której części środkowej leżą fałdy głosowe. Możemy wyróżnić w niej trzy piętra(ryc. 2):
- Piętro górne przedsionek krtani, jest to część leżąca powyżej fałdów kieszonek;
- Piętro środkowe zawierające fałdy głosowe i głośnię;
- Piętro dolne czyli jama podgłośniowa, bezpośrednio łącząca się z tchawicą (dolnymi drogami oddechowymi).

Rycina 2. Schemat ogólny krtani

Szczególną rolę, ze względu na swoją funkcję fonacyjną, odgrywają fałdy głosowe. Stanowią one bowiem element zdolny do drgań. Fałdy głosowe to parzyste struktury, w skład których wchodzą więzadła głosowe, mięśnie głosowe, tkanka łączna, naczynia krwionośne, nerwy i pokrywająca je błona śluzowa. Przestrzeń zawartą między fałdami głosowymi nazywamy szparą głośni. Stanowi ona najwęższą część krtani. Fałdy głosowe posiadają właściwość zbliżania się i oddalania, co powoduje odpowiednio zwieranie i rozwieranie szpary głośni (ryc. 3a i 3b). 

Rycina 3. Schemat czynności fałdów głosowych

Zwarcie fałdów głosowych podczas fonacji może być różne, od czego zależy nastawienie głosowe. Rozróżniamy trzy rodzaje nastawienia głosowego:
- Nastawienie miękkie, występujące, gdy fałdy głosowe podczas fonacji zbliżają się do siebie, zostawiając wąską, eliptyczną szczelinę, pozwalającą im na swobodne drgania. Fałdy są do siebie zbliżone, ale niezbyt silnie zwarte. Miękkie nastawienie głosowe jest cechą charakterystyczną głosu fizjologicznego.
- Nastawienie twarde, występujące, gdy fałdy głosowe mocno się zwierają, zbyt silnie napierając na siebie. W takiej sytuacji głos jest twardy i ma charakter eksplozyjny.
- Nastawienie chuchające, występujące, gdy fałdy głosowe nie stykają się i pozostaje między nimi szczelina o różnym kształcie, w zależności od tego, które mięśnie uległy porażeniu, czy niedowładowi. Część powietrza wydechowego nie zostaje zamieniona na falę głosową, lecz tworzy komponent szmerowy.

Do powstania dźwięku niezbędne jest wytworzenie drgań powietrza przechodzącego przez szparę głośni. Drgania te powstają w krtani na skutek ruchów fałdów głosowych, odbywających się w kierunku poprzecznym do ich długiej osi. W znacznym uproszczeniu mechanizm ten wygląda następująco (ryc. 4):
Pierwszą fazą jest wdech, który umożliwia zgromadzenie w płucach dostatecznie dużej iloci powietrza. Na skutek czynności mięśni oddechowych rozpoczyna się wydech. Powietrze wydychane z płuc jest motorem wprawiającym w drgania fałdy głosowe (ryc. 4a). Ponieważ w fazie wydechu szpara głośni jest zamknięta (fałdy głosowe ściśle do siebie przylegają), następuje wzrost ciśnienia powietrza w okolicy podgłośniowej (poniżej fałdów głosowych). Po przekroczeniu wartości krytycznej ciśnienia następuje rozwarcie szpary głośni. Przez szparę głośni przepływa powietrze. Doprowadza to do spadku ciśnienia podgłośniowego i powrotu fałdów głosowych do pierwotnego położenia (ich zwarcia).
Powtarzające się wielokrotnie w jednostce czasu cykle naprzemiennego rozwierania i zwierania fałdów głosowych powodują powstawanie drgań powietrza, czyli dźwięku (ryc. 4b). Charakter tego dźwięku (zwanego tonem krtaniowym) zależy od właściwości fałdów głosowych ich długości, napięcia, elastyczności i masy, oraz charakteru przepływu powietrza. Cechy te mogą być modulowane poprzez czynność mięśni krtaniowych, a w szczególności przez mięsień głosowy. 

Rycina 4. Schemat tworzenia dźwięku

Ton krtaniowy posiada określoną wysokość i natężenie, jest jednak słaby i bezbarwny. Przechodząc przez struktury leżące powyżej szpary głośni (rezonatory) dźwięk taki nabiera odpowiedniej siły i barwy poprzez wzmocnienie lub osłabienie niektórych składowych tonu krtaniowego i przekształca się w głos artykułowany.
Rezonatory głosowe dzielimy na:
- Dolne - położone poniżej głośni (krtani); obejmują one tchawicę, oskrzela, płuca często określamy je wspólnie jako rezonator piersiowy.
- Górne - położone powyżej głośni (krtani); obejmują one zatoki przynosowe, jamę nosową, gardło, jamę ustną. Określamy je wspólnym mianem rezonatora nasady. Część z nich posiada zdolność zmiany swojej objętości i kształtu, co wpływa na możliwość odpowiedniej modulacji głosu. Stąd nazywamy je również rezonatorami ruchomymi.

Na skutek ruchów języka, warg, podniebienia, policzków oraz dzięki ruchom zwierania i rozwierania szczęk głos artykułowany zamieniany jest w głoski mowy. Tworzenie głosu i mowy wymaga wzajemnego współdziałania wszystkich wymienionych składowych i pozostaje pod ścisłą kontrolą słuchu, ośrodkowego układu nerwowego oraz uwarunkowane jest licznymi mechanizmami odruchowymi