La ciencia del habla se refiere al estudio de la producción, transmisión y percepción del habla . La ciencia del habla abarca la anatomía , en particular la anatomía de la región orofacial, la neuroanatomía , la fisiología y la acústica .
La producción del habla es una tarea motora altamente compleja que involucra aproximadamente 100 músculos orofaciales, laríngeos , faríngeos y respiratorios . [2] [3] La sincronización precisa y expedita de estos músculos es esencial para la producción de sonidos del habla temporalmente complejos, que se caracterizan por transiciones tan cortas como 10 ms entre bandas de frecuencia [4] y una velocidad de habla promedio de aproximadamente 15 sonidos por segundo. La producción del habla requiere que el flujo de aire de los pulmones ( respiración ) sea fonado a través de las cuerdas vocales de la laringe ( fonación ) y resonado en las cavidades vocales moldeadas por la mandíbula , el paladar blando , los labios , la lengua y otros articuladores ( articulación ).
La respiración es el proceso físico de intercambio de gases entre un organismo y su entorno que implica cuatro pasos ( ventilación , distribución, perfusión y difusión) y dos procesos (inspiración y espiración). La respiración puede describirse como el proceso mecánico del aire que fluye dentro y fuera de los pulmones según el principio de la ley de Boyle , que establece que, a medida que aumenta el volumen de un recipiente, la presión del aire disminuirá. Esta presión relativamente negativa hará que el aire entre en el recipiente hasta que la presión se iguale. Durante la inspiración de aire, el diafragma se contrae y los pulmones se expanden atraídos por las pleuras a través de la tensión superficial y la presión negativa. Cuando los pulmones se expanden, la presión del aire se vuelve negativa en comparación con la presión atmosférica y el aire fluirá desde el área de mayor presión para llenar los pulmones. La inspiración forzada para el habla utiliza músculos accesorios para elevar la caja torácica y agrandar la cavidad torácica en las dimensiones vertical y lateral. Durante la espiración forzada para el habla, los músculos del tronco y el abdomen reducen el tamaño de la cavidad torácica comprimiendo el abdomen o tirando de la caja torácica hacia abajo, lo que obliga a que el aire salga de los pulmones.
La fonación es la producción de una onda sonora periódica por vibración de las cuerdas vocales . El flujo de aire de los pulmones, así como la contracción de los músculos laríngeos , provocan el movimiento de las cuerdas vocales. Son las propiedades de tensión y elasticidad las que permiten que las cuerdas vocales se estiren, se agrupen, se junten y se separen. Durante la prefonación, las cuerdas vocales se mueven de la posición abducida a la aducida . La presión subglótica aumenta y el flujo de aire fuerza a las cuerdas a separarse, de inferior a superior. Si el volumen del flujo de aire es constante, la velocidad del flujo aumentará en el área de constricción y provocará una disminución de la presión por debajo una vez distribuida. Esta presión negativa volverá a unir las cuerdas vocales que inicialmente estaban abiertas. El ciclo se repite hasta que las cuerdas vocales se abducen para inhibir la fonación o para tomar aire.
En un tercer proceso de producción del habla, la articulación, las estructuras móviles e inmóviles de la cara (articuladores) ajustan la forma de la boca , la faringe y las cavidades nasales ( tracto vocal ) a medida que el sonido de la vibración de las cuerdas vocales pasa a través de ellas produciendo frecuencias de resonancia variables.
El análisis de las lesiones cerebrales y la correlación entre la ubicación de las lesiones y los déficits conductuales fueron las fuentes más importantes de conocimiento sobre los mecanismos cerebrales que subyacen a la producción del habla durante muchos años. [5] [6] Los estudios seminales sobre lesiones de Paul Broca indicaron que la producción del habla depende de la integridad funcional del giro frontal inferior izquierdo . [7]
Más recientemente, los resultados de técnicas de neuroimagen no invasivas, como la resonancia magnética funcional (fMRI) , proporcionan evidencia creciente de que las habilidades humanas complejas no se localizan principalmente en áreas cerebrales altamente especializadas (por ejemplo, el área de Broca ) sino que se organizan en redes que conectan varias áreas diferentes de ambos hemisferios. La neuroimagen funcional identificó una red neuronal compleja subyacente a la producción del habla que incluye áreas corticales y subcorticales, como el área motora suplementaria , las áreas motoras cinguladas , la corteza motora primaria , los ganglios basales y el cerebelo . [8] [9]
La percepción del habla se refiere a la comprensión del habla. El comienzo del proceso hacia la comprensión del habla es escuchar primero el mensaje que se dice. El sistema auditivo recibe señales sonoras comenzando en el oído externo. Entran en el pabellón auricular y continúan hacia el conducto auditivo externo (conducto auditivo) y luego al tímpano . Una vez en el oído medio , que consta del martillo , el yunque y el estribo ; los sonidos se transforman en energía mecánica. Después de ser convertido en energía mecánica, el mensaje llega a la ventana oval, que es el comienzo del oído interno . Una vez dentro del oído interno, el mensaje se transfiere en energía hidráulica al pasar por la cóclea , que está llena de líquido, y al órgano de Corti . Este órgano nuevamente ayuda a que el sonido se transfiera a un impulso neuronal que estimula la vía auditiva y llega al cerebro . Luego, el sonido se procesa en el giro de Heschl y se asocia con el significado en el área de Wernicke . En cuanto a las teorías de la percepción del habla, existe una teoría motora y una teoría auditiva. La teoría motora se basa en la premisa de que los sonidos del habla están codificados en la señal acústica, en lugar de codificarse en ella. La teoría auditiva pone mayor énfasis en los mecanismos sensoriales y de filtrado del oyente y sugiere que el conocimiento del habla es un papel menor que solo se utiliza en condiciones perceptivas duras.
El habla se transmite a través de ondas sonoras , que siguen los principios básicos de la acústica . La fuente de todo sonido es la vibración. Para que exista el sonido, son necesarios una fuente (algo puesto en vibración) y un medio (algo que transmita las vibraciones).
Como las ondas sonoras son producidas por un cuerpo vibrante, el objeto vibrante se mueve en una dirección y comprime el aire directamente frente a él. A medida que el objeto vibrante se mueve en la dirección opuesta, la presión sobre el aire disminuye de modo que se produce una expansión o rarefacción de las moléculas de aire. Una compresión y una rarefacción forman una onda longitudinal . Las moléculas de aire vibrantes se mueven de un lado a otro en paralelo a la dirección de movimiento de la onda, recibiendo energía de las moléculas adyacentes más cercanas a la fuente y pasando la energía a las moléculas adyacentes más alejadas de la fuente. Las ondas sonoras tienen dos características generales: Una perturbación se produce en algún medio identificable en el que la energía se transmite de un lugar a otro, pero el medio no viaja entre dos lugares.
Las características básicas importantes de las ondas son la longitud de onda, la amplitud, el período y la frecuencia. La longitud de onda es la longitud de la forma de onda repetitiva. La amplitud es el desplazamiento máximo de las partículas del medio, que está determinado por la energía de la onda. Un período (medido en segundos) es el tiempo que tarda una onda en pasar por un punto determinado. La frecuencia de la onda es el número de ondas que pasan por un punto determinado en una unidad de tiempo. La frecuencia se mide en hercios (hz) (Hz ciclos por segundo) y se percibe como tono . Cada vibración completa de una onda de sonido se llama ciclo. Otras dos propiedades físicas del sonido son la intensidad y la duración. La intensidad se mide en decibelios (dB) y se percibe como volumen.
Existen dos tipos de tonos: tonos puros y tonos complejos . La nota musical producida por un diapasón se llama tono puro porque consiste en un tono que suena en una sola frecuencia. Los instrumentos obtienen sus sonidos específicos (su timbre ) porque su sonido proviene de muchos tonos diferentes que suenan juntos en frecuencias diferentes. Una sola nota tocada en un piano, por ejemplo, en realidad consiste en varios tonos que suenan juntos en frecuencias ligeramente diferentes.