Anatomie und Physiologie Bau und Funktion des Stimmorgans

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1 hfkm-regensburg / Stimmkunde / Script SS 09 Anatomie und Physiologie Bau und Funktion des Stimmorgans Ansatzrohr Kehlkopf Atmungsorgan Das Stimmorgan gliedert sich in Atmungsorgan, Kehlkopf und Ansatzrohr Lauterzeugungsprozesse Im Stimmorgan laufen bei der Lautbildung bestimmte Prozesse ab die in nebenstehender Grafik dargestellt sind. Das Atemorgan ist für den Luftstromprozess verantwortlich, im Kehlkopf läuft der Phonationsprozess ab und das Ansatzrohr übernimmt den Artikulationsprozess zu dem der OroNasale-Prozess hinzugerechnet werden kann. 1

2 1. Das Atmungsorgan 1.1. Das Organ hfkm-regensburg / Stimmkunde / Script SS 09 Die Atmung dient primär dem Gasaustausch in den Lungen. Sie hat damit zuallererst eine lebenserhaltende Funktion. Die Lunge liegt geschützt in den Brustkorb (Knochen, Knorpel) und die dazugehörigen Muskeln/Bänder eingebettet und wird nach unten (zum Bauchraum, den Eingeweiden) durch das Zwerchfell (Muskel) begrenzt. Die durch die geöffnete Kehle einströmende Luft gelangt über die Luftröhre in den sich in zwei Lungenlappen immer feiner verzweigenden Bronchialbaum, in die Bronchien/Bronchioli, schließlich in die Alveolen (Gesamtoberfläche ca. 100 m2), in denen der Gasaustausch stattfindet Funktion/Luftstromprozesse/Mechanismen Wie bereits mehrfach gesagt wurde, ist die Grundlage eines jeden Lautes ein Luftstrom, d.h. bewegte Luft. Bei der Erzeugung von Sprachlauten gibt es verschiedene Mechanismen zur Erzeugung eines solchen Luftstromes. Alle haben gemein, dass die beteiligten Organe die Luft entweder komprimieren oder verdünnen, dass also entweder ein Druck oder ein Saugeffekt entsteht. Durch diese beiden Prozesse wird die Luft in Bewegung versetzt. Von diesen beiden unterschiedlichen Effekten (Druck oder Sog) hängt auch die Richtung des Luftstromes ab. Luftstrom kann nach außen gerichtet sein. Druck erzeugt dabei einen exspiratorischen Luftstrom. Luftstrom kann nach innen gerichtet sein. Sog erzeugt dabei einen inspiratorischen Luftstrom. Bei der Mehrzahl aller Sprachlaute sowie beim Gesangsakt wird der benötigte Luftstrom durch exspiratorische Aktivität des Atmungsorgans hervorgebracht. Der Transport der ein- und ausströmenden Luft wird von den Atemmuskeln erledigt (die Lunge selbst ist ja ein Gewebe und kein Muskel). Man unterscheidet Einatmungs- und Ausatmungsmuskeln, sowie Atemhilfsmuskeln Atemphasen: Ein und Ausatmung Einatmung Bei der Einatmung wichtigster Muskel ist das kuppelförmige Zwerchfell (zwerch = quer). Diese vom Muskel gebildete Kuppel flacht bei Kontraktion ab und fördert dabei allein bis zu zwei Drittel des Atemvolumens. Gleichzeitig erweitert sich der Brustkorb. In Folge des bei diesem Vorgang entstehenden Unterdruckes wird Luft in die Lunge eingesaugt. Die Baucheingeweide werden dabei durch das Tiefertreten des Zwerchfelles komprimiert, die Körpermitte tritt hervor. 2

3 Ausatmung Beim Erschlaffen des Zwerchfelles erfolgt die Ausatmung. Das normale Ausatmen (nicht zu verwechseln mit der tönenden Ausatmung beim Singen) ist ein eher passiver Vorgang. Die Zwischenrippen- bzw. das Zwerchfell erschlaffen, wodurch sich der Brustkorb infolge seines Gewichtes (Schwerkraft) senkt bzw. das Zwerchfell durch seine Elastizität nach oben wölbt, wobei die Aufwärtsbewegung des Zwerchfelles durch die Kontraktion der Bauchmuskulatur unterstützt werden kann. Dabei schlankt die Körpermitte ab. Auf diese Weise erhöht sich der Druck auf die Lunge und führt in der Folge zu einer Volumenverkleinerung und einem Luftdruckanstieg. Besteht eine Verbindung zur Außenluft, wird im Falle eines Überdrucks Luft aus dem Körper ausströmen. Atmung und Körperform (Haltung) stehen in enger Wechselbeziehung und hängen beide wesentlich von Art und Intensität der geforderten Leistung ab. Deswegen wird in der Physiologie der Atmung auch zwischen verschiedenen Atemarten und Atemtypen unterschieden. Für die Stimmbildung ist wichtig, dass die sängerische Atemführung (Singatmung) eine besondere Art der Atmung ist und sich zum Teil wesentlich von Ruheatmung, Leistungsatmung oder Sprechatmung unterscheidet, weil für die Tonerzeugung ein möglichst konstanter mittlerer Atemdruck erforderlich ist. Dieser wird erst durch gezielte Aktivität der Atmungsmuskulatur erreicht. Sie setzt eine sängerische Körperhaltung (Form) voraus. Luftröhre Kleine Brustmuskeln entspannen sich Lunge verkleinert sich Zwischenrippenmuskeln entspannen sich Zwerchfell erschlafft und wölbt sich nach oben 2. Der Kehlkopf Ein Tongenerator 2.1. Das Organ seitl. Längsschnitt Längsschnitt von hinten gesehen 3

4 Der Kehlkopf kann die unteren Luftwege gegen den Rachen verschließen. Die Kehlkopfmuskeln dienen (mit einer Ausnahme) dem Verschluss und verhindern so das Eindringen von Fremdkörpern. Außerdem erzeugt der Kehlkopf Töne. Dem Kehlkopf liegt ein Knorpelgerüst mit Bändern zugrunde, das die Muskeln trägt und großenteils von Schleimhaut überkleidet ist. Das Knorpelgerüst (Skelett) setzt sich aus Schildknorpel, Ringknorpel, den beiden Stellknorpeln und dem Kehldeckel zusammen. Im durch die Knorpel gebildeten Kehlkopf befinden sich damit verbunden zwei muskulöse, mit einem elastischen Gewebe überzogenen Falten (vulgo: die Stimmbänder), die den Atemstrom in Ton wandeln. Physiologisch korrekt werden die inneren kompakten Muskelkörper dieser Falte als Musculus vocalis (paarig) bezeichnet, die Ränder, ein elastisches Gewebe, in das dieser M. vocalis gebettet ist, als Ligamenta vocalia (Ausläufer eines größeren elastischen Gewebes, Conus elasticus genannt). Diese beiden muskulösen Schleimhautfalten bezeichnet man auch als Stimmlippe (eher benützt für die gemeinsame Bezeichnung von M. vocalis und Ligg. vocalia) oder Stimmfalte (eher benützt für die gesamte Falte). Glottis nennt man die stimmbildenden d.h. alle die Stimmritze begrenzenden Strukturen, Stimmritze bezeichnet den Spalt der geöffneten Glottis. Doch herrscht leider bis heute noch keine wirklich detaillierte Einheitlichkeit in der Begriffsbestimmung Jedoch erst in Verbindung und Feinabstimmung mit einer ganzen Reihe von weiteren benachbarten meist paarigen Muskelgruppen ist die den Gesangston bildende Funktion der Glottis gewährleistet. Diese Muskeln ermöglichen der Glottis in ihrem antagonistischen Wirken (d.h. sie wirken untereinander als Gegenspieler) erst den dazu nötigen kompletten Schluss, die Feineinstellung, sowie das weite Öffnen bei der Einatmung und unterstützen außerdem wesentlich die Spannungsarbeit der Stimmlippen. Dabei unterscheidet man Spanner, Dehner, Öffner und Schließer. Darüber hinaus mitbestimmen Teile eines auch als Einhängemechanismus bezeichneten Muskelgeflechtes (man unterscheidet hier Heber und Senker) Lage und Verankerung des Kehlkopfes, somit auch Länge und Form des Ansatzrohres, z. B. im sogenannten tiefen Verankern der Kehle Außenansicht Kehlkopf (Knorpel, Bänder, Muskeln) 4

5 Blick in den Kehlkopf, von oben auf die Stimmfalte (nach Husler, Singen, Abb.13) 2.2. Funktion/Mechanismus der Tonerzeugung Stellungen der Glottis: Die Atemstellung Am einfachsten lässt sich die Stellung der Glottis beim Atmen beschreiben. Sowohl die Stimmlippen als auch die Stellknorpel liegen in ihrer ganzen Länge auseinander, so dass ein Lungenluftstrom relativ ungehindert entweichen kann. Beim normalen Ausatmen liegen sie etwas enger beieinander als beim Einatmen. Soweit bekannt, ist die Stellung der Glottis bei stimmlosen Lauten die gleiche wie beim Ausatmen. Ein typischer Laut, der mit dieser Glottisstellung gebildet wird, ist das stimmlose h, bei dem auch die Artikulationsstelle glottal ist. Im Übrigen ist diese Glottisstellung die Grundlage für alle stimmlosen Laute Die Phonationsstellung Bei der Bildung von stimmhaften Lauten, d.h. bei Vokalen wie [a e i o u] oder Klingern wie [m n l j w], sind die Stimmlippen so angeordnet, dass sie sich in ihrer gesamten Länge fast berühren. Wenn durch diese sehr enge Annäherung ein exspiratorischer Luftstrom geschickt wird, bilden sich Kräfte, durch deren Zusammenspiel dieser Luftstrom in eine Folge von periodischen Pulsen verwandelt wird. Dieser Vorgang soll im Folgenden etwas genauer betrachtet werden Die Flüsterstellung Flüstern ist ein kräftiges zischendes Geräusch, das durch einen turbulenten Luftstrom durch eine stark verengte Glottis hervorgebracht wird. In geflüsterter Sprache sind normalerweise stimmhafte Laute geflüstert, somit stimmlos, stimmlose Laute bleiben unverändert. Flüsterdreieck-> Der Glottisverschluss Bei der Bildung eines Glottisverschlusses werden die Stimmlippen in ihrer gesamten Länge fest zusammengepresst. 5

6 Die Tonerzeugung hfkm-regensburg / Stimmkunde / Script SS 09 Die heute gültige Phonationstheorie geht von einer an der Glottis wirksam werdenden Wechselwirkung zwischen Atemdruck und den Muskelkräften im Kehlkopf aus (muskoelastischaerodynamische Theorie) und zwar nach dem Prinzip der Polsterpfeife. Demnach sind die aerodynamischen Größen, d. h. subglottischer Druck, Strömungsgeschwindigkeit und Glottiswiderstand die entscheidenden stimmbildenden Parameter. Damit sind jedoch wesentliche Stimmphänomene wie Nachsingen eines Tones auf exakt der vorgegebenen Tonhöhe, Glissando und Schwellton nicht hinreichend erklärbar. Es besteht die Ansicht, dass darüber hinaus noch nervale Steuermechanismen in Aktion treten Phasen der Phonation und Randkantenverschiebung Die folgende Abbildung zeigt das Öffnen und Schließen der Glottis genauer: Phase 1: Ausgangsposition, die Stimmlippen sind sanft geschlossen Phase 2-4: Drückt die komprimierte Atemluft von unten gegen die Stimmlippen entsteht ein subglottaler Druck, der bei Erreichen eines Schwellwertes diese auseinander drängt. Dabei trennen sich zunächst die unteren Ränder. Später trennen sich auch die oberen Ränder. Phase 5-8: Sind die Stimmfalten geöffnet, kann die Atemluft wie durch eine Düse in den Rachenraum entweichen. Durch diese schnelle Strömung entsteht jedoch eine seitliche Sogwirkung, der sog. Bernoulli Effekt, der die Randkantenverschiebung zur Folge hat. Er saugt die Stimmlippen, unterstützt durch deren Elastizität, an und zieht diese zusammen. Dabei schließen sich zuerst die unteren Ränder, die oberen Folgen, wenn der subglottale Luftstrom abgeschnitten ist. Phase 9: Die Stimmlippen liegen breit aneinander und sind geschlossen. Als Folge davon wird unterhalb der Glottis erneut ein Druck aufgebaut, der sie den Phonationszyklus von vorne beginnen lässt. Auf diese Weise wiederholt sich dieser Zyklus immer wieder und erzeugt die regelmäßige Vibration, die wir Stimme nennen. Die Vibrationsgeschwindigkeit und damit die Stimmhöhe eines stimmhaften Lautes hängen von der Spannung der Stimmlippen ab, die von der Kehlkopfmuskulatur kontrolliert wird. 6

7 Tonveränderungen in der Glottis hfkm-regensburg / Stimmkunde / Script SS 09 Neben dieser grundsätzlichen Bewegung bei der Tonerzeugung, vermag der Kehlkopf durch vielgestaltige Veränderungen der Stimmlippen und Spannung der umgebenden Muskulaturen eine Reihe von Klangveränderungen hervorzubringen: Tonhöhenveränderung: Als Grundregel gilt: Je höher der Ton, desto gespannter und länger die Stimmlippen, je tiefer ein Ton, desto entspannter und kürzer die Stimmlippen (Es gibt daneben noch andere Regeln, so ist die Tonhöhe zuweilen auch von der Menge der schwingenden Masse der Stimmlippen abhängig. Das bedeutet, dass nur ein Teil der Stimmlippen zur Tonerzeugung herangezogen werden kann) Stimmregister: Bestimmten Einstellungen und Spannungskombinationen (Funktionen des Stimmorgans) sind ganz bestimmte Stimmklänge zugeordnet. Bereiche von mit gleicher Stimmfunktion erzeugten Klängen werden als Register bezeichnet. Gleitende Übergänge zwischen den Registern sind möglich und in bestimmten Grenzen erlernbar und stimmpädagogisch erstrebenswert im sogenannten Registerausgleich Lautstärke: Die Lautstärke ist eine Funktion der Qualität des Stimmlippenverschlusses, der schwingenden Masse und des eingesetzten Atemdruckes. Als Grundregel gilt: Je höher Masse und Druck, desto lauter der Ton. Eine tragfähige und durchdringungskräftige Stimme hängt aber noch von weiteren Faktoren (Individueller Bau des Organs, Einstellungen im Resonanzrohr, Formanten, ausgewogener Spannkraft) ab 3. Das Ansatzrohr - Ein Tonmodulator 3.1. Das Organ Das oberhalb der Stimmlippenebene gelegene Raumsystem wird Ansatzrohr genannt. Es beginnt in den Taschenfalten, dem Kehlkopfeingang hinter dem Kehldeckel, erstreckt sich weiter über den Rachen, die Mundhöhle, Nase und die Nebenhöhlen, wird weiter gebildet durch Mundboden/Kiefer mit der Zunge und durch Wangenmuskulatur und Lippen. Zahlreiche Muskeln ermöglichen außerordentlich vielgestaltige Formveränderungen dieses hochgradig gedämpften Resonanzsystems. Das Ansatzrohr macht den an den Stimmlippen erzeugten Ton (Primärton) erst zu dem, was man die menschliche Stimme nennt. 7

8 3.2. Funktion Das Ansatzrohr hat artikulatorische und phonatorische Funktion. Artikulatorische Funktion bedeutet Bildung von stimmhaften und stimmlosen Phonemen. Phonatorische Funktion bedeutet Beeinflussung des Obertonspektrums bezüglich Frequenz, Bandbreite und Amplitude durch Änderungen der Konfiguration und Wandbeschaffenheit. Dadurch kann der Stimmklang, die Stimmfarbe verändert werden. Es dient also der Lautbildung allgemein, sowie der Verstärkung, insbesondere jedoch der Färbung des Primärtones durch die Ausprägung von Formanten. Die Hauptresonanzräume des Ansatzrohres sind: Nasenhöhle, Mundhöhle, Rachen (Parynx), Bereich unmittelbar über dem Kehlkopf (Larynx) Die Artikulatoren In den Resonanzräumen des Ansatzrohres befinden sich die sogenannten Artikulatoren. Artikulatoren sind Sprechorgane oder Teile von Sprechorganen, die am unmittelbarsten an der Erzeugung eines bestimmten Lautes beteiligt sind. Wir unterscheiden passive und aktive Artikulatoren. Je nach Aufgabe hat ein und derselbe Artikulator manchmal passive oder aktive Funktion. 8

9 Die sängerische Grundeinstellung des Ansatzrohres Abb. a zeigt die entspannte Ruhelage des Kehlkopfes und des Ansatzrohres Abb. b zeigt die sängerische Position von Kehlkopf und Ansatzrohr. Sie wird erzielt durch tiefe Verankerung des Kehlkopfes mit gleichzeitigem Anheben des Gaumensegels. Der Raumgewinn lässt sich an der dunkelschraffierten Fläche ablesen. Beteiligt: unterhalb desselben gelegene Muskulaturen (Teile des sogenannten Einhängemechanismus). Der dabei erzielte Raumgewinn soll nicht durch eine nach hinten rutschende oder drückende Zunge wieder gemindert werden. Daraus resultiert die stimmbildnerische Forderung: Kehle tief und möglichst ruhig, Zunge kurz und breit vorne an die Zähne, Gaumensegel hochgespannt Der Einhängemechanismus Der Einhängemechanismus kann die Kehle in alle Richtungen verankern und bewegen. Die beteiligten Muskeln (rot) gliedern sich in Heber und Senker. 9