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Biologie

तीन आयामों में मुखर गुना कंपन का अध्ययन करने के लिए Hemi-स्वरयंत्र सेटअप

Published: November 25, 2017
doi:
10.3791/55303
, , , ,
1Voice Research Lab, Department of Biophysics, Faculty of Science,Palacky University Olomouc, 2Laboratory of Bio-Acoustics, Dept. of Cognitive Biology,University of Vienna, 3ENES Lab, NEURO-PSI,CNRS UMR 9197,Université Lyon/Saint-Etienne, France

Summary

यह कागज hemi की तैयारी के लिए एक प्रोटोकॉल का परिचय-गला मुखर गुना कंपन के एक बहु आयामी दृश्य को सुविधाजनक बनाने के नमूनों, क्रम में मानव और गैर मानव स्तनधारियों में आवाज उत्पादन के विभिंन भौतिक पहलुओं की जांच करने के लिए ।

Abstract

मनुष्य और सबसे गैर मानव स्तनधारियों की आवाज आत्म मुखर परतों की दोलन बनाए रखने के माध्यम से गला में उत्पन्न होता है । मुखर गुना कंपन के प्रत्यक्ष दृश्य प्रलेखन विशेष रूप से गैर मानव स्तनधारियों में, चुनौतीपूर्ण है । एक विकल्प के रूप में, आबकारी गला प्रयोगों को नियंत्रित शारीरिक और शारीरिक स्थितियों के तहत मुखर गुना कंपन की जांच करने का अवसर प्रदान करते हैं । हालांकि, एक पूर्ण गला का उपयोग महज मुखर परतों के एक शीर्ष दृश्य प्रदान करता है, बेधड़क बलों के साथ बातचीत के दौरान अवलोकन से दोलन संरचनाओं के महत्वपूर्ण भागों को छोड़कर । इस सीमा एक hemi-गला सेटअप जहां गला के एक आधे मध्य sagittally हटा दिया है, दोनों एक बेहतर और शेष मुखर आत्म निरंतर दोलन के दौरान गुना के एक पार्श्व दृश्य प्रदान करने के उपयोग से दूर किया जा सकता है ।

यहां, hemi-स्वरयंत्र संरचनाओं और उनके प्रयोगशाला बेंच पर बढ़ते की संरचनात्मक तैयारी के लिए कदम दर कदम गाइड दिया जाता है । hemi के अनुकरणीय phonation-गला तैयारी उच्च गति वीडियो दो सिंक्रनाइज़ कैमरों (सुपीरियर और पार्श्व विचारों) द्वारा कब्जा कर लिया डेटा के साथ प्रलेखित है, तीन आयामी मुखर मोड़ गति और इसी समय-अलग संपर्क क्षेत्र दिखा । इस प्रकाशन में hemi-गला सेटअप के प्रलेखन प्रयोगात्मक अनुसंधान में आवेदन और विश्वसनीय दोहराने की सुविधा होगी, आवाज उत्पादन के यांत्रिकी बेहतर समझने की क्षमता के साथ आवाज वैज्ञानिकों प्रदान.

Introduction

आवाज आम तौर पर स्वरयंत्र ऊतक हिल द्वारा बनाई गई है (मुख्य रूप से मुखर परतों), जो एक स्थिर airflow धर्मांतरित, फेफड़ों द्वारा आपूर्ति, airflow दालों के एक दृश्य में. ध्वनिक दबाव तरंग (यानी, प्राथमिक ध्वनि) प्रवाह दालों के इस अनुक्रम से उभरते ध्वनिक मुखर पथ जो उन्हें फिल्टर उत्तेजित करता है, और जिसके परिणामस्वरूप ध्वनि मुंह से विकीर्ण है और (एक निश्चित डिग्री करने के लिए) नाक से1 . उत्पंन ध्वनि के वर्णक्रमीय संरचना मुख्यतः मुखर गुना कंपन की गुणवत्ता से प्रभावित है, स्वरयंत्र यांत्रिकी और सांस airflow2के साथ बातचीत द्वारा नियंत्रित । दोनों एक नैदानिक और एक अनुसंधान के संदर्भ में, प्रलेखन और मुखर गुना कंपन का आकलन इस प्रकार सबसे अधिक ब्याज की है जब आवाज उत्पादन का अध्ययन ।

मनुष्यों में, vivo में ध्वनि उत्पादन के दौरान गला के प्रत्यक्ष इंडोस्कोपिक जांच चुनौतीपूर्ण है, और यह लगभग असंभव है मानव स्तनधारियों में, वर्तमान तकनीकी साधनों को देखते हुए । इसलिए, और आदेश में सावधानी से नियंत्रित शारीरिक और/या शारीरिक प्रयोगात्मक सीमा शर्तों, एक्साइज larynges3,4 के उपयोग की गारंटी के लिए कई मामलों में है vivo में जांच के लिए एक पर्याप्त प्रतिस्थापन आवाज उत्पादन तंत्र ।

मुखर गुना कंपन एक जटिल तीन आयामी घटना है5. जबकि पारंपरिक स्वरयंत्र एंडोस्कोपी की तरह जांच तरीकों (vivo में) या आबकारी गला तैयारी आम तौर पर हिल मुखर6के केवल एक बेहतर दृश्य प्रदान करते हैं, वे पूरा तीन आयामी विश्लेषण के लिए अनुमति नहीं देते मुखर मोड़ गति । विशेष रूप से, बेहतर दृश्य में निचले (caudal) मुखर परतों के हाशिए थरथानेवाला चक्र के एक प्रमुख हिस्से के दौरान अदृश्य हैं । यह अवर (caudal) और बेहतर (कपाल) मुखर परतों, एक घटना है जो आम तौर पर मुखर गुना दोलन5के दौरान देखा जाता है की बढ़त के बीच के चरण में देरी के कारण है । गणितीय और शारीरिक मॉडलों से निष्कर्षों का समर्थन करने के लिए प्रत्यक्ष अनुभवजंय सबूत के रूप में दुर्लभ है, ज्यामिति और कम मुखर मोड़ एज7की गति का ज्ञान, और इस प्रकार subglottal चैनल की ज्यामिति8,9 , 10 बेहतर स्वरयंत्र airflow, मुखर गुना ऊतक, और जिसके परिणामस्वरूप सेना और दबाब11,12के बीच बातचीत को समझने के लिए महत्वपूर्ण है । मुखर गुना कंपन है कि पारंपरिक बेहतर दृश्य से छिपा हुआ है का एक और पहलू ऊर्ध्वाधर (caudo-कपाल) दो मुखर परतों के बीच संपर्क की गहराई है । ऊर्ध्वाधर संपर्क गहराई मुखर परतों, जो मुखर गायन में इस्तेमाल किया रजिस्टर का एक संभावित संकेतक है की ऊर्ध्वाधर मोटाई से संबंधित है (“छाती” बनाम “falsetto” रजिस्टर)13,14।

आदेश में पारंपरिक की कमियों को दूर करने के लिए (पूर्ण) आबकारी गला तैयारी, एक तथाकथित hemi-गला सेटअप का उपयोग किया जा सकता है, जहां गला का एक आधा हटा दिया जाता है, इस प्रकार शेष की थरथानेवाला विशेषताओं के आकलन की सुविधा मुखर तीन आयामों में गुना । हैरानी की बात है, 1960 के दशक में इस सेटअप की शुरूआत के बाद से15 और १९९३ में अवधारणा के एक प्रारंभिक सत्यापन16, नहीं कई प्रयोगशालाओं इस होनहार प्रयोगात्मक दृष्टिकोण के साथ प्रयोग किया है17,18 ,19,20,21,22,23. इस के लिए एक विवरण एक व्यवहार्य hemi-गला तैयारी बनाने की कठिनाइयों में पाया जा सकता है । जबकि पारंपरिक एक्साइज (पूर्ण) गला तैयारी अच्छी तरह से4प्रलेखित है, कोई ऐसी में गहराई से निर्देश के रूप में अभी तक एक hemi-गला सेटअप बनाने के लिए उपलब्ध हैं । इसलिए यह इस कागज के प्रयोजन के लिए एक मज़बूती से प्रतिलिपि hemi-गला सेटअप, लाल हिरण नमूनों से प्रयोगात्मक परिणामों द्वारा पूरक स्थापित करने के लिए एक ट्यूटोरियल प्रदान करने के लिए है ।

एक hemi-गला सेटअप एक “पारंपरिक” एक्साइज गला सेटअप, जैसे माप उपकरण, उच्च गति या अंय इमेजिंग प्रौद्योगिकी के साथ कई सुविधाओं के लिए पर्याप्त रूप से ध्वनि उत्पादन, या उचित के दौरान स्वरयंत्र संरचनाओं के कंपन दस्तावेज़ गरम, humidified हवा की आपूर्ति । इन सामांय सेटअप विचार दोनों एक पुस्तक अध्याय4 और आवाज और भाषण24के राष्ट्रीय केंद्र से एक तकनीकी रिपोर्ट में विस्तार से वर्णित हैं । इन निर्देशों की पुनरावृत्ति इस पांडुलिपि के दायरे से बाहर होगा । यहां, केवल एक hemi-गला सेटअप पैदा करने के लिए विशेष निर्देशों प्रस्तुत कर रहे हैं ।

Protocol

पशु इस पत्र में विश्लेषण नमूनों Olomouc, चेक गणराज्य में Palacky विश्वविद्यालय के मानक नैतिक आवश्यकताओं के अनुसार इलाज किया गया । वे जंगलों में बेतहाशा रहने वाले लाल हिरण से स्टेम करते हैं, जो एक नियमित शिकार के …

Representative Results

hemi के चित्र-गला तैयारी और उसके हवा की आपूर्ति ट्यूब पर बढ़ते, के रूप में पिछले अनुभाग में संदर्भित, चित्रा 1 और चित्रा 2, क्रमशः में प्रदान की जाती हैं । <p class="jove_content" fo:keep-together.wi…

Discussion

hemi-गला तैयारी “पारंपरिक” (पूर्ण) आबकारी गला सेटअप के लाभ: इस तरह के एक प्रयोगात्मक दृष्टिकोण में, शारीरिक और शारीरिक सीमा शर्तों और मापदंडों (जैसे subglottal दबाव या मुखर गुना बढ़ाव) हो सकता है काफी अच्छी तरह से न?…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

यह काम ऑस्ट्रिया के विज्ञान अकादमी (CTH), चेक गणराज्य परियोजना सं की प्रौद्योगिकी एजेंसी के एक अलग अनुदान द्वारा समर्थित किया गया था । TA04010877 (CTH, VH and JGS), और चेक साइंस फाउंडेशन (GACR) परियोजना सं GA16-01246S (to JGS) । हम अपने सुझाव के लिए डब्ल्यू Tecumseh फिच धंयवाद दांतों निर्धारण क्रीम का उपयोग करें, और आईएनजी । Liska ने आबकारी हिरण larynges को प्राप्त करने में उनकी मदद के लिए चेक सेना वन सेवा से पी.

Materials

Surgical blades Surgeon Jai Surgical Ltd., New Delhi, India
Saw Hand saw (Lux, 150 mm length) Lux, Wermelskirchen, Germany
Thermometer Testo 922 Testo Ltd., Hampshire, UK K-type Probe, Operating temperature -20 to +50 °C
Autoclave bags Autoclave bags vwr.com, VWR International s.r.o., Stribrna Skalice, Czech republic
Conductive glass plates Custom made UPOL – Joint laboratory of Optics
Trida 17. listopadu 50A, 772 07 Olomouc, the Czech Rep.
Fixative cream Denture fixative cream Blend-a-dent Natural
Prongs and fastening system Customized Kanya Al eloxed profiles Distributor: VISIMPEX a.s.. Seifertova 33, 750 02 Prerov, the Czech Rep.;  Combination of Kanya RVS and PVS fastening systems (http://www.kanya.cz/) + custom made prongs
Mounting tube Custom made UPOL – Joint laboratory of Optics,
Trida 17. listopadu 50A, 772 07 Olomouc, the Czech Rep.
LED Light Verbatim 52204 LED Lamp Mitsubishi Chemical Holdings Corporation, Tokyo, Japan
Camera Canon EOS1100D Canon Inc. 18-55 mm lens
Airpump Resun LP100 Resun
Strobe light ELMED Helio-Strob micro2 ELMED Dr. Ing. Mense GmbH, Heiligenhaus, Germany
Humidifier Custom made Voice Research Lab, Dept. Biophysics, Faculty of Sciences, Palacky University Olomouc, Czech republic
Subglottic tract Custom made adjustable subglottic tract Voice Research Lab, Dept. Biophysics, Faculty of Sciences, Palacky University Olomouc, Czech republic Hampala, V., Svec, Jan, Schovanek, P., and Mandat, D. Uzitny vzor c. 25585: Model subglotickeho traktu. [Utility model no. 25585: Model of subglottal tract] (In Czech) Soukup, P. 2013-27834(CZ 25505 U1), 1-7. 24-6-2013. Praha, Urad prumysloveho vlastnictvi
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References

  1. Story, B. H. An overview of the physiology, physics and modeling of the sound source for vowels. Acoust Sci Technol. 23 (4), 195-206 (2002).
  2. Titze, I. R. . Principles of voice production (second printing). , (2000).
  3. Cooper, D. S., Cummings, C. W., Fredrickson, J. M., Harker, L. A., Schuller, D. E., Krause, C. J. Ch. 95. Otolaryngology – head and neck surgery. 3, 1728-1737 (1986).
  4. Titze, I. R., Titze, I. R. . The myoelastic aerodynamic theory of phonation. , 1-62 (2006).
  5. Baer, T. . Investigation of phonation using excised larynxes (Doctoral dissertation). , (1975).
  6. Bless, D. M., Patel, R. R., Connor, N., Fried, M. P., Ferlito, A. Ch. 11. The Larynx. I, 181-210 (2009).
  7. Berke, G. S., et al. Laryngeal modeling: theoretical, in vitro, in vivo. Laryngoscope. 97, 871-881 (1987).
  8. Scherer, R. C., Titze, I. R., Curtis, J. F. Pressure-flow relationships in two models of the larynx having rectangular glottal shapes. J Acoust Soc Am. 73 (2), 668-676 (1983).
  9. Sidlof, P., et al. Geometry of human vocal folds and glottal channel for mathematical and biomechanical modeling of voice production. J Biomech. 41 (5), 985-995 (2008).
  10. Scherer, R. C., Torkaman, S., Kuehn, D. P., Afjeh, A. A. Intraglottal pressures in a three-dimensional model with a non-rectangular glottal shape. J Acoust Soc Am. 128 (2), 828-838 (2010).
  11. Titze, I. R. The physics of small-amplitude oscillation of the vocal folds. J Acoust Soc Am. 83 (4), 1536-1552 (1988).
  12. Horacek, J., Svec, J. G., Paidoussis, M. P. Ch. 2. , 1043-1054 (2002).
  13. Vilkman, E., Alku, P., Laukkanen, A. M. Vocal-fold collision mass as a differentiator between registers in the low-pitch range. J Voice. 9 (1), 66-73 (1995).
  14. Herbst, C. T., Svec, J. G. Adjustment of glottal configurations in singing. J Singing. 70 (3), 301-308 (2014).
  15. Hiroto, I. . Vibration of vocal cords: an ultra high-speed cinematographic study(Film). , (1968).
  16. Jiang, J. J., Titze, I. R. A methodological study of hemilaryngeal phonation. Laryngoscope. 103 (8), 872-882 (1993).
  17. Scherer, R. C., Druker, D. G., Titze, I. R., Fujimura, O. . Vocal physiology: voice production, mechanisms and functions. , 279-291 (1988).
  18. Jiang, J. J., Titze, I. R. Measurement of vocal fold intraglottal pressure and impact stress. J Voice. 8 (2), 132-144 (1994).
  19. Alipour, F., Scherer, R. C. Dynamic glottal pressures in an excised hemilarynx model. J Voice. 14 (4), 443-454 (2000).
  20. Berry, D. A., Montequin, D. W., Tayama, N. High-speed digital imaging of the medial surface of the vocal folds. J Acoust Soc Am. 110 (5 Pt 1), 2539-2547 (2001).
  21. Döllinger, M., Tayama, N., Berry, D. A. Empirical eigenfunctions and medial surface dynamics of a human vocal fold. Methods Inf Med. 44 (3), 384-391 (2005).
  22. Döllinger, M., Berry, D. A., Berke, G. S. Medial surface dynamics of an in vivo canine vocal fold during phonation. J Acoust Soc Am. 117 (5), 3174-3183 (2005).
  23. Döllinger, M., Berry, D. A., Kniesburges, S. Dynamic vocal fold parameters with changing adduction in ex-vivo hemilarynx experiments. J Acoust Soc Am. 139 (5), 2372-2385 (2016).
  24. Durham, P. L., Scherer, R. C., Druker, D. G., Titze, I. R. . Development of excised larynx procedures for studying mechanisms of phonation. Technical report. , (1987).
  25. Chan, R. W., Titze, I. R. Effect of postmortem changes and freezing on the viscoelastic properties of vocal fold tissues. Ann Biomed Eng. 31 (4), 482-491 (2003).
  26. Berg van den, J. W., Tan, T. S. Results of experiments with human larynxes. Practica Oto-Rhino-Laryngologica. 21, 425-450 (1959).
  27. Hampala, V., Garcia, M., Svec, J. G., Scherer, R. C., Herbst, C. T. Relationship between the electroglottographic signal and vocal fold contact area. J Voice. 30 (2), 161-171 (2016).
  28. Herbst, C. T., et al. Glottal opening and closing events investigated by electroglottography and super-high-speed video recordings. J Exp Biol. 217 (6), 955-963 (2014).
  29. Zemlin, W. R. . Speech and hearing science: Anatomy & physiology. , (1988).
  30. Lohscheller, J., Toy, H., Rosanowski, F., Eysholdt, U., Döllinger, M. Clinically evaluated procedure for the reconstruction of vocal fold vibrations from endoscopic digital high-speed videos. Med. Image Anal. 11 (4), 400-413 (2007).
  31. Wittenberg, T., Moser, M., Tigges, M., Eysholdt, U. Recording, processing, and analysis of digital high-speed sequences in glottography. Mach Vis Appl. 8 (6), 399-404 (1995).
  32. Larsson, H., Hertegard, S., Lindestad, P. A., Hammarberg, B. Vocal fold vibrations: high-speed imaging, kymography, and acoustic analysis: a preliminary report. Laryngoscope. 110 (12), 2117-2122 (2000).
  33. Wittenberg, T., Tigges, M., Mergell, P., Eysholdt, U. Functional imaging of vocal fold vibration: digital multislice high-speed kymography. J Voice. 14 (3), 422-442 (2000).
  34. Deliyski, D., Petrushev, P., Schade, G., Müller, F., Wittenberg, T., Hess, M. . AQL 2003 Hamburg: Proceeding Papers for the Conference Advances in Quantitative Laryngology, Voice and Speech Research. (CD ROM). , 1-16 (2003).
  35. Svec, J. G., Schutte, H. K. Kymographic imaging of laryngeal vibrations. Curr Opin Otolaryngol Head Neck Surg. 20 (6), 458-465 (2012).
  36. Doellinger, M., Berry, D. A. Visualization and quantification of the medial surface dynamics of an excised human vocal fold during phonation. J Voice. 20 (3), 401-413 (2006).
  37. Kusuyama, T., Fukuda, H., Shiotani, A., Nakagawa, H., Kanzaki, J. Analysis of vocal fold vibration by x-ray stroboscopy with multiple markers. Otolaryngol Head Neck Surg. 124 (3), 317-322 (2001).
  38. Fabre, P. Un procédé électrique percuntané d’inscription de l’accolement glottique au cours de la phonation: glottographie de haute fréquence; premiers résultats [A non-invasive electric method for measuring glottal closure during phonation: High frequency glottography: first results]. Bull. Acad. Nat. Med. 141, 66-69 (1957).
  39. Baken, R. J. Electroglottography. J Voice. 6 (2), 98-110 (1992).
  40. Baer, T., Stevens, K. N., Hirano, M. . Vocal Fold Physiology. , 119-133 (1981).
  41. Pelorson, X., Hirschberg, A., van Hassel, R. R., Wijnands, A. P. J., Auregan, Y. Theoretical and experimental study of quasisteady-flow separation within the glottis during phonation. Application to a modified two-mass model. J Acoust Soc Am. 96 (6), 3416-3431 (1994).
  42. Alipour, F., Scherer, R. C. Flow separation in a computational oscillating vocal fold model. J Acoust Soc Am. 116 (3), 1710-1719 (2004).
  43. Zhang, Z. Influence of flow separation location on phonation onset. J Acoust Soc Am. 124 (3), 1689-1694 (2008).
  44. Kaburagi, T., Tanabe, Y. Low-dimensional models of the glottal flow incorporating viscous-inviscid interaction. J Acoust Soc Am. 125 (1), 391-404 (2009).
  45. Sidlof, P., Doaré, O., Cadot, O., Chaigne, A. Measurement of flow separation in a human vocal folds model. Exp Fluids. 51 (1), 123-136 (2011).
  46. Smith, S. L., Thomson, S. L. Effect of inferior surface angle on the self-oscillation of a computational vocal fold model. J Acoust Soc Am. 131 (5), 4062-4075 (2012).
  47. Khosla, S., Oren, L., Ying, J., Gutmark, E. Direct simultaneous measurement of intraglottal geometry and velocity fields in excised larynges. Laryngoscope. 124, S1-S13 (2014).
  48. Brücker, C., Kirmse, C., Triep, M. Feedback of the glottal jet flow with supraglottal wall oscillations. Acta Acustica United With Acustica. 102 (2), 240-243 (2016).
  49. Herbst, C. T., Fitch, W. T., Lohscheller, J., Svec, J. G., Deliyski, D. D. . AQL 2013, Proceedings of the 10th International Conference on Advances in Quantitative Laryngology, Voice and Speech Research. , 75-76 (2013).
  50. Berke, G. S., Gerratt, B. R. Laryngeal biomechanics: an overview of mucosal wave mechanics. J Voice. 7 (2), 123-128 (1993).
  51. Boessenecker, A., Berry, D. A., Lohscheller, J., Eysholdt, U., Doellinger, M. Mucosal wave properties of a human vocal fold. Acta Acustica United With Acustica. 93 (5), 815-823 (2007).
  52. Hirano, M. . Clinical examination of voice. 5, (1981).
  53. Jing, B., Tang, S., Wu, L., Wang, S., Wan, M. Visualizing the Vibration of Laryngeal Tissue during Phonation Using Ultrafast Plane Wave Ultrasonography. Ultrasound in Med BIol. 42 (12), 2812-2825 (2016).
  54. Herbst, C. T., Suthers, R. A., Fitch, W. T., Fay, R. R., Popper, A. N. Ch. 6. Vertebrate Sound Production and Acoustic Communication. , 159-189 (2016).

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Herbst, C. T., Hampala, V., Garcia, M., Hofer, R., Svec, J. G. Hemi-laryngeal Setup for Studying Vocal Fold Vibration in Three Dimensions. J. Vis. Exp. (129), e55303, doi:10.3791/55303 (2017).
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