Giọng nói hoạt động thế nào: Toàn bộ khoa học đằng sau lời nói

Điều gì xảy ra trong nửa giây giữa lúc bạn nghĩ ra một từ và lúc bạn nói ra?

Giọng nói của bạn được tạo ra bởi ba hệ thống hoạt động nối tiếp nhau: phổi đẩy không khí ra, luồng khí đó làm rung hai nếp mô nhỏ trong cổ họng, và những rung động ấy được định hình lại khi đi qua khoang miệng và mũi. Toàn bộ quá trình chỉ mất khoảng 50 mili giây.

Nhưng đây là điều khiến tôi bất ngờ khi bắt đầu tìm hiểu: dây thanh của bạn thực ra không phải là dây. Chúng là những nếp mô gồm năm lớp riêng biệt, mỗi lớp đảm nhận một nhiệm vụ cụ thể. Và phần vật lý đằng sau đó đủ khiến một kỹ sư cơ khí phải ghen tị - chúng ta đang nói về lớp mô rung hơn 100 lần mỗi giây, được điều khiển bởi những cơ mà bạn chưa từng ý thức nghĩ tới.

Tôi đã dành nhiều tháng đọc các nghiên cứu, trò chuyện với huấn luyện viên giọng nói và thử nghiệm trên chính giọng của mình. Những gì học được đã thay đổi hoàn toàn cách tôi nghĩ về việc nói. Nếu bạn muốn hiểu vì sao giọng mình nghe như vậy - và liệu có thể thay đổi được không - trước hết bạn cần hiểu bộ máy tạo ra nó.

Ba hệ thống tạo nên giọng nói của bạn

Tạo ra giọng nói không phải là một quá trình đơn lẻ. Đó là ba hệ thống riêng biệt phối hợp với nhau, mỗi hệ thống làm một việc hoàn toàn khác nhau. The Voice Foundation phân chia như sau:

Hệ thống 1: Nguồn năng lượng (hơi thở)

Mọi thứ bắt đầu từ không khí. Phổi, cơ hoành, lồng ngực và các cơ ngực tạo thành thứ mà giới khoa học về giọng nói gọi là "hệ hô hấp" hay lực đẩy hơi thở. Hãy hình dung đây là máy phát điện.

Khi bạn thở ra để nói, bạn không chỉ đẩy không khí ra ngoài. Bạn đang tạo ra một luồng áp suất đều đặn, có kiểm soát, để vận hành nếp thanh âm. Từ khóa ở đây là "có kiểm soát". Nói to hơn không có nghĩa là đẩy mạnh hơn - mà là điều khiển luồng khí đó theo cách khác.

Theo hướng dẫn về bệnh lý giọng nói của Trung tâm Y khoa Đại học Mississippi, thở bằng cơ hoành - dùng bụng thay vì ngực - tạo ra giọng nói khỏe hơn mà ít bị căng hơn. Lý do là vì sử dụng phần đáy và phần sau của phổi cho phép lấy nhiều khí hơn, nhờ đó luồng khí đi qua nếp thanh âm cũng mượt mà hơn.

Cơ hoành bị căng có thể khiến giọng bạn nghe hụt hơi, run rẩy hoặc không đều. Các dấu hiệu gồm thở nông, khó chịu ở vùng ngực và giọng yếu hơn bình thường.

Hệ thống 2: Bộ phận rung (thanh quản)

Đây là nơi âm thanh thực sự được tạo ra. Thanh quản - thường được gọi nôm na là hộp phát âm - nằm trong cổ họng và chứa các nếp thanh âm (còn gọi là dây thanh, dù cách gọi này đang dần ít được dùng vì chúng chẳng giống dây chút nào).

Thanh quản có cấu trúc phức tạp hơn ta tưởng. Theo StatPearls trên NCBI Bookshelf, nó gồm một khung sụn (sụn giáp, sụn nhẫn và sụn phễu), các cơ nội tại, các cơ ngoại lai, dây thần kinh và lớp niêm mạc lót bên trong.

Khi bạn thở bình thường, nếp thanh âm mở ra để không khí đi qua. Khi bạn muốn nói, chúng khép lại gần như hoàn toàn, và luồng khí thở ra bị ép qua khe hẹp giữa chúng. Điều này tạo ra rung động.

Đây là phần trái với trực giác: nếp thanh âm không được gảy như dây đàn guitar. Chúng chuyển động nhờ các lực khí động học. Khi không khí lao qua khe hẹp, nó tạo ra hiệu ứng hút (hiệu ứng Bernoulli) kéo hai nếp mô khép lại với nhau. Sau đó áp suất lại tăng lên, đẩy chúng tách ra, và chu kỳ lặp lại. Quá trình này diễn ra cực kỳ nhanh.

Hệ thống 3: Bộ phận định hình (đường phát âm)

Âm thanh thô do nếp thanh âm tạo ra chỉ là một tiếng vo ve. Nó chẳng giống giọng bạn chút nào. Tiếng vo ve đó được biến đổi khi đi qua đường phát âm - cổ họng, khoang miệng, hốc mũi và các xoang.

Theo Toronto Speech Therapy, những cấu trúc này đóng vai trò là các khoang cộng hưởng. Khi sóng âm đi qua, một số tần số được khuếch đại còn một số khác bị giảm bớt. Chính quá trình lọc này tạo nên nét riêng cho giọng nói của bạn.

Sau đó lưỡi, vòm miệng mềm và môi nhào nặn âm thanh đã cộng hưởng ấy thành những từ có thể nhận ra được. Cả hệ thống phối hợp với nhau để biến một tiếng vo ve đơn giản thành những âm phức tạp của tiếng nói con người.

Nếp thanh âm thực sự được cấu tạo từ gì?

Đây là phần thú vị nhất. Nếp thanh âm không phải là những vạt mô đơn giản. Theo StatPearls, chúng có năm lớp riêng biệt, mỗi lớp có thành phần và chức năng riêng.

Lớp 1: Biểu mô (lớp da ngoài)

Lớp ngoài cùng là một màng mỏng biểu mô lát tầng - về cơ bản là da. Nó dày khoảng 0.05mm ở giữa nếp thanh âm. Lớp này giữ hình dạng cho nếp thanh, bảo vệ mô bên dưới và giúp điều hòa độ ẩm.

Trên bề mặt các tế bào biểu mô này có những cấu trúc tí hon gọi là vi gờ (microridge) và vi nhung mao (microvilli). Nhiệm vụ của chúng? Dàn đều và giữ lại lớp chất nhầy. Bôi trơn đầy đủ là điều kiện thiết yếu để nếp thanh âm rung mượt mà - nếu thiếu, bạn sẽ bị ma sát quá mức và kích ứng.

Lớp 2-4: Lamina propria (vùng dao động)

Ngay bên dưới biểu mô là lamina propria, và nó được chia thành ba lớp con:

Lớp nông (khoang Reinke): Giới khoa học về giọng nói mô tả lớp này có độ đặc như "gelatin mềm". Nó lỏng lẻo, dễ uốn và giàu các chất như axit hyaluronic giúp điều hòa lượng nước. Lớp này tạo ra tấm đệm cho phép nếp thanh âm rung tự do. Nó chiếm khoảng 13% độ dày của lamina propria.

Lớp giữa: Lớp này có độ đặc như "một bó dây cao su mềm". Nó chủ yếu gồm các sợi đàn hồi có thể giãn ra rồi co lại. Chiếm khoảng 51% lamina propria, đây là lớp con dày nhất.

Lớp sâu: Được mô tả như "một bó chỉ bông", lớp này chứa các sợi collagen mang lại độ bền. Nó ngăn nếp thanh âm bị kéo giãn quá mức đến biến dạng. Lớp giữa và lớp sâu cùng nhau tạo thành cái gọi là dây chằng thanh âm.

Lớp 5: Cơ thanh âm (động cơ)

Dưới cùng là cơ vân - cơ giáp-phễu hay cơ thanh âm. Đây là phần thân của nếp thanh âm và chiếm phần lớn khối lượng của chúng.

Đây là điều tôi mới biết gần đây: nghiên cứu công bố trên tạp chí Hormones cho thấy lamina propria ở trẻ sơ sinh chỉ gồm một lớp duy nhất. Lúc mới sinh chưa có dây chằng thanh âm. Nó bắt đầu xuất hiện vào khoảng 4 tuổi, ba lớp rõ rệt hình thành trong khoảng 6-12 tuổi, và hoàn thiện vào cuối tuổi vị thành niên. Giọng nói của bạn thực sự vẫn đang được hình thành suốt thời thơ ấu.

Nếp thanh âm rung nhanh đến mức nào?

Nhanh hơn bạn đoán. Theo The Voice Foundation, nếp thanh âm rung hơn 100 lần mỗi giây khi phát âm, và thường còn nhanh hơn nhiều.

Một nghiên cứu dân số trên 2,472 người tham gia đưa ra những con số cụ thể:

• Nếp thanh âm của nam giới rung trong khoảng 90-500 Hz, trung bình khoảng 115 Hz khi trò chuyện bình thường
• Nếp thanh âm của nữ giới rung trong khoảng 150-1000 Hz, trung bình khoảng 200 Hz khi trò chuyện

Ở mức nói nhẹ, nghiên cứu ghi nhận tần số trung bình là 111.8 Hz ở nam và 161.3 Hz ở nữ. Ở mức nói to hơn, các con số này tăng lên 175.5 Hz ở nam và 246.2 Hz ở nữ.

Điều gì quyết định tốc độ rung này? Hai yếu tố chính: độ căng của nếp thanh âm và khối lượng của chúng. Kéo nếp thanh mỏng và căng hơn, chúng rung nhanh hơn (cao độ cao hơn). Để chúng dày lên và thả lỏng, chúng rung chậm hơn (cao độ thấp hơn). Các cơ thanh quản liên tục thực hiện những điều chỉnh này khi bạn nói.

Vì sao giọng bạn khác giọng mọi người?

Một phần là do giải phẫu. Nếp thanh âm của nam giới trưởng thành dài từ 17mm đến 25mm. Ở nữ giới, con số này là 12.5mm đến 17.5mm. Nếp thanh dài hơn và dày hơn sẽ rung chậm hơn, tạo ra cao độ thấp hơn.

Nhưng đó mới chỉ là khởi đầu. Đường phát âm của bạn - hình dạng và kích thước của cổ họng, khoang miệng và hốc mũi - hoạt động như một dấu vân tay âm thanh riêng biệt. Khi âm thanh đi qua các khoang này, một số tần số được khuếch đại (gọi là formant) trong khi những tần số khác bị giảm đi.

Theo các nghiên cứu về cộng hưởng, hầu (ống cơ chạy từ phía sau mũi xuống thanh quản) là khoang cộng hưởng quan trọng nhất nhờ vị trí, kích thước và khả năng điều chỉnh của nó. Khoang miệng đứng thứ hai, với hình dạng do lưỡi, độ mở của hàm và môi quyết định.

Ngay cả những khác biệt tinh tế trong các cấu trúc này cũng tạo ra chênh lệch rõ rệt về chất giọng. Đó là lý do vì sao cặp song sinh cùng trứng vẫn có giọng phân biệt được dù bộ gen gần như giống hệt nhau.

Vì sao giọng bị vỡ - và làm sao ngăn được?

Vỡ giọng là sự gián đoạn nhất thời trong khả năng kiểm soát cơ của nếp thanh âm. Theo Biology Insights, hiện tượng này xảy ra khi nếp thanh đột ngột giãn ra, co lại hoặc siết chặt vượt quá mức phối hợp dự kiến. Sự thay đổi đột ngột trong kiểu rung gây ra cú nhảy cao độ bất chợt hoặc mất tiếng tạm thời.

Yếu tố dậy thì

Testosterone khiến thanh quản to ra và nếp thanh âm dài, dày hơn. Nghiên cứu cho thấy trong tuổi dậy thì, cao độ giọng nam hạ xuống khoảng một quãng tám. Giọng của các bé trai vị thành niên thường bắt đầu vỡ vào 12-13 tuổi và ổn định trong khoảng 15-18 tuổi.

Vấn đề nằm ở đâu? Não và các cơ phát âm cần thời gian để thích nghi với kích thước mới. Những đường dẫn truyền thần kinh từng điều khiển giọng trẻ con phải hiệu chỉnh lại cho một nhạc cụ hoàn toàn khác. Cho đến khi đó, cao độ không ổn định là chuyện thường gặp.

Thay đổi ở tuổi dậy thì của nữ giới ít kịch tính hơn - cao độ chỉ hạ 3-4 nửa cung - nhưng có thể kèm theo giọng hụt hơi hơn, thỉnh thoảng vỡ giọng và hát sai cao độ.

Những nguyên nhân phổ biến khác

Mất nước: Nếp thanh âm cần độ ẩm để rung mượt mà. Khi khô, chuyển động của chúng trở nên thất thường. Đó là lý do ca sĩ ám ảnh với chuyện uống đủ nước.

Trạng thái cảm xúc: Hồi hộp, lo âu và ngượng ngùng làm căng các cơ vùng cổ họng. Điều này hạn chế chuyển động của nếp thanh âm và khiến chúng dễ bị thay đổi cao độ đột ngột, ngoài tầm kiểm soát.

Mỏi giọng: Nói hoặc hát kéo dài có thể làm kiệt sức những cơ nhỏ điều khiển nếp thanh âm, dẫn đến mất kiểm soát tạm thời.

Cách phòng ngừa

Dựa trên tổng hợp nghiên cứu của Healthline:

• Uống ít nhất 64 ounce nước mỗi ngày. Nước ở nhiệt độ phòng tốt hơn nước lạnh trước khi nói, vì nước lạnh có thể hạn chế chuyển động của cơ thanh quản.
• Khởi động giọng bằng các bài tập trước khi nói hoặc hát trong thời gian dài.
• Tránh la hét hoặc thì thầm quá nhiều - cả hai đều gây căng cho dây thanh.
• Đừng thay đổi cao độ hay âm lượng quá nhanh. Hãy chuyển từ từ.
• Kiểm soát căng thẳng bằng các kỹ thuật thư giãn như hít thở sâu.
• Cho giọng nghỉ ngơi đủ sau khi sử dụng nhiều.

Hormone thay đổi giọng nói của bạn suốt đời ra sao?

Giọng nói của bạn không cố định. Hormone định hình lại nó trong suốt cuộc đời.

Vai trò của testosterone

Nghiên cứu công bố trên tạp chí Hormones cho thấy trong 20 năm đầu đời, nếp thanh âm dài thêm khoảng 0.7mm mỗi năm ở nam và 0.4mm mỗi năm ở nữ. Kết quả là chiều dài tối đa ở người trưởng thành vào khoảng 16mm với nam và 10mm với nữ.

Nồng độ testosterone ở nam trong tuổi dậy thì cao gấp 20-30 lần so với nữ cùng tuổi. Điều này dẫn đến khối cơ và dây chằng thanh quản tăng lên, cộng thêm sự hạ xuống thứ phát của thanh quản - một thay đổi chỉ có ở nam giới, làm kéo dài đường phát âm.

Giọng nói khi về già

Đây là điều bất ngờ: nam và nữ trải qua những thay đổi giọng nói ngược nhau khi có tuổi.

Ở nam giới trên 65 tuổi, nồng độ testosterone đã giảm khoảng 1% mỗi năm kể từ tuổi 30. Điều này góp phần gây teo cơ, ảnh hưởng cả đến cơ thanh âm. Kết quả? Nếp thanh âm bị lõm cong, độ khép thanh môn giảm, giọng hụt hơi hơn và cao độ cao hơn. Giọng nam giới thực sự nghe nữ tính hơn khi về già.

Nữ giới thì ngược lại. Những thay đổi nội tiết sau mãn kinh thường khiến cao độ giọng nói thấp xuống.

Vì vậy, trong khi nam giới trẻ có giọng trầm hơn nữ giới trẻ, thì ở người cao tuổi, khác biệt giọng nói giữa hai giới lại ít hơn.

Giọng nói ảnh hưởng thế nào đến cách người khác nhìn nhận bạn?

Đây là nơi khoa học giọng nói gặp tâm lý học, và các kết quả nghiên cứu khá ấn tượng.

Giọng trầm và uy tín

Một tổng quan hệ thống trên Frontiers in Psychology cho thấy đặc tính âm học của giọng nói thực sự tác động đến mức độ đáng tin cậy mà người nghe cảm nhận — nhưng cũng chỉ ra rằng riêng cao độ là một chỉ báo không đáng tin, và chỉ có ý nghĩa khi đi cùng các yếu tố âm học và hoàn cảnh khác. Tổ tiên tiến hóa của chúng ta nhiều khả năng đã gắn những âm tần số thấp với vóc dáng to lớn và vị thế áp đảo.

Có một thiên kiến ưu ái giọng trầm hơn cho các vị trí lãnh đạo, bất kể giới tính người nói. Về mặt sinh học, giọng trầm hơn báo hiệu nồng độ testosterone cao hơn, vốn tương quan với cảm nhận về sự áp đảo và tự tin.

Nhưng mọi chuyện phức tạp hơn

Đây mới là chỗ thú vị. Nghiên cứu về niềm tin trong chuyện tiền bạc cho thấy khi phải quyết định giao tiền cho ai, người ta lại thiên về giọng có cao độ cao hơn. Trong khi cao độ thấp báo hiệu quyền lực, cao độ cao hơn có thể truyền tải sự ấm áp và tinh thần hợp tác - những phẩm chất quan trọng khi cân nhắc chuyện có đi có lại.

Người chuyên nghiệp tự điều chỉnh

Nghiên cứu cho thấy các giáo sư nói bằng giọng trầm hơn, vang hơn khi trả lời những câu hỏi đòi hỏi kiến thức chuyên môn - một cách vô thức để thể hiện uy tín. Phụ nữ hạ cao độ nhiều hơn nam giới khi đưa ra lời khuyên nghề nghiệp so với khi chỉ đường thông thường.

Ai trong chúng ta cũng làm vậy ở mức độ nào đó. Giọng nói của bạn không tĩnh tại - bạn tự nhiên điều chỉnh nó theo hoàn cảnh, thường là mà không hề nhận ra.

Bạn có thể luyện để thay đổi giọng nói không?

Có, nhưng kèm một vài lưu ý.

Một tổng quan phạm vi về các nghiên cứu luyện giọng cho thấy phương pháp hiệu quả nhất với người khỏe mạnh là bài tập đường phát âm bán khép (Semi-Occluded Vocal Tract Exercises - SOVTE), đặc biệt là phát âm qua ống hút. Tác động tích cực được ghi nhận ở cả các chỉ số âm học lẫn chất giọng do chính người tập tự đánh giá.

Tuy nhiên, tổng quan này cũng cho thấy thời lượng tập tối ưu là 5-7 phút với nam và 3-5 phút với nữ. Tập lâu hơn mức đó lại gây tác động tiêu cực đến chất giọng và tăng cảm giác khó chịu ở giọng.

Một nghiên cứu trên sinh viên âm nhạc theo dõi 23 sinh viên trong 18 tháng luyện tập. Kết quả cho thấy cải thiện đáng kể ở Chỉ số Mức độ Rối loạn Giọng (Dysphonia Severity Index) và quãng giọng được mở rộng. Luyện giọng có tác dụng - chỉ là cần thời gian và kỹ thuật đúng.

Với giáo viên, các nghiên cứu dài hạn cho thấy những người được đào tạo vẫn giữ được sức khỏe giọng nói tốt hơn sau gần hai năm kể từ khi hoàn thành chương trình, trong khi nhóm đối chứng không được đào tạo thì bị suy giảm giọng.

Những điểm cần nhớ

• Giọng nói là hệ thống ba phần: hơi thở cung cấp năng lượng, nếp thanh âm tạo rung động, và đường phát âm định hình âm thanh cuối cùng.
• Nếp thanh âm có năm lớp: Mỗi lớp có đặc tính cơ học khác nhau, tất cả đều phát triển suốt thời thơ ấu và tuổi vị thành niên.
• Hormone định hình lại giọng nói suốt cuộc đời: Giọng nam trầm xuống rõ rệt ở tuổi dậy thì nhưng lại cao lên khi về già. Nữ giới đi theo chiều ngược lại.
• Vỡ giọng xảy ra khi khả năng điều khiển thần kinh không theo kịp thay đổi thể chất: Có thể phòng ngừa bằng cách uống đủ nước, khởi động giọng và tránh gắng sức.
• Cách bạn nghe ảnh hưởng đến cách người khác nhìn nhận bạn: Giọng trầm truyền tải uy tín, còn giọng ấm áp xây dựng niềm tin. Bối cảnh mới là điều quyết định.
• Luyện giọng thực sự có tác dụng: Nhưng kỹ thuật đúng mới quan trọng, và tập nhiều hơn không phải lúc nào cũng tốt hơn.

Hiểu bộ máy đằng sau giọng nói là bước đầu tiên để sử dụng nó hiệu quả hơn. Dù bạn muốn nghe tự tin hơn, phòng tránh mỏi giọng, hay chỉ đơn giản là thỏa trí tò mò về một trong những công cụ giao tiếp mạnh mẽ nhất của mình, khoa học đã nói rõ: giọng nói của bạn dễ luyện hơn bạn tưởng nhiều.

Những ứng dụng như Deepr có thể giúp bạn theo dõi thay đổi trong các chỉ số giọng nói theo thời gian - đo độ trầm, độ rõ ràng và sự tự tin khi bạn luyện tập. Nhưng thành quả thực sự chỉ đến khi bạn hiểu mình đang luyện điều gì.