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Biologie

Configuración de Hemi-laríngea para el estudio de vibración de la cuerda vocal en tres dimensiones

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

Este papel presenta un protocolo para la preparación de las muestras de hemi-laringe facilitando una visión multidimensional de la vibración de la cuerda vocal, con el fin de investigar diversos aspectos biofísicos de la producción de la voz en los seres humanos y no humanos mamíferos.

Abstract

La voz de los seres humanos y la mayoría de los mamíferos no humanos se genera en la laringe a través de la oscilación autosostenible de las cuerdas vocales. Documentación visual directa de la vibración de la cuerda vocal es un reto, especialmente en los mamíferos no humanos. Como alternativa, extirpada laringe experimentos proporcionan la oportunidad para investigar la vibración vocal bajo condiciones fisiológicas y físicas controladas. Sin embargo, el uso de una laringe completo simplemente proporciona una vista superior de las cuerdas vocales, excepto las porciones cruciales de las estructuras oscilantes de la observación durante su interacción con las fuerzas aerodinámicas. Esta limitación puede ser superada mediante la utilización de una configuración de hemi-laringe donde la mitad de la laringe se mid-sagittally retira, proporcionando una superior y una vista lateral del doblez vocal restante durante oscilación autosostenida.

Aquí, se da una guía paso a paso para la preparación anatómica de las estructuras de la hemi-laríngea y su montaje en el Banco de laboratorio. Fonación ejemplar de la preparación de la hemi-laringe está documentado con datos de alta velocidad videos capturados por dos cámaras sincronizadas (vistas superiores y lateral), mostrando del movimiento tridimensional del doblez vocal y área contacto variables en el tiempo correspondiente. La documentación de la configuración de la hemi-laringe en esta publicación facilitará la aplicación y constancia fiable en la investigación experimental, los científicos de la voz proporciona el potencial para entender mejor la biomecánica de la producción de la voz.

Introduction

Voz se crea típicamente por vibración del tejido laríngeo (principalmente las cuerdas vocales), que convierte un flujo de aire constante, suministrada por los pulmones, en una secuencia de pulsos de flujo de aire. La forma de onda de presión acústica (es decir, el sonido principal) salen de esta secuencia de pulsos de flujo acústico excita el tracto vocal que filtra, y el sonido resultante es irradiado de la boca y (hasta cierto punto) de la nariz1 . La composición espectral del sonido generado en gran parte está influenciada por la calidad de la vibración vocal, gobernada por la biomecánica laríngea y las interacciones con el flujo de aire traqueal2. Tanto en una clínica y un contexto de investigación, documentación y evaluación de la vibración de la cuerda vocal está así de interés principal al estudiar la producción de la voz.

En los seres humanos, investigación endoscópica directa de la laringe durante la producción de sonido en vivo es un desafío, y es prácticamente imposible en los mamíferos no humanos, medios tecnológicos actuales. Por lo tanto y en orden a la garantía cuidadosamente controlado física o fisiológica experimental condiciones de contorno, el uso de laringes suprimido3,4 es en muchos casos una substitución adecuada para la investigación de en vivo mecanismos de producción de la voz.

Vibración de la cuerda vocal es un fenómeno tridimensional complejo5. Mientras que los métodos de investigación convencionales como endoscopia laríngea (en vivo) o preparaciones de laringe suprimido normalmente proporcionan sólo una vista superior de los pliegues vocales vibrante6, no permiten análisis tridimensional completo de movimiento de la cuerda vocal. En particular, en la vista superior los márgenes inferiores (caudales) de las cuerdas vocales son invisibles durante una parte importante del ciclo vibratorio. Esto es debido al retraso de fase entre el inferior (caudal) y el borde superior (craneal) de las cuerdas vocales, un fenómeno que se ve típicamente durante el doblez vocal oscilación5. Como escasa evidencia empírica directa para respaldar los resultados de modelos matemáticos y físicos, conocimiento de la geometría y el movimiento del vocal baja doble borde7y, por tanto, la geometría del canal subglótico8,9 , 10 es crucial para entender mejor la interacción entre el flujo de aire laríngea, tejido del pliegue vocal y la resultante fuerzas y presiones11,12. Otro aspecto de la vibración de cuerdas vocales que se esconde de la vista superior habitual es la vertical (caudo-craneal) profundidad de contacto entre las dos cuerdas vocales. La profundidad vertical del contacto se relaciona con el espesor vertical de las cuerdas vocales, que es un indicador potencial del registro vocal en canto (“pecho” vs “falsete” registro)13,14.

Para superar las deficiencias de los preparados convencionales laringe extirpada (completo), se puede utilizar una configuración llamada hemi-laringe, donde la mitad de la laringe se quita, lo que facilita la evaluación de las características vibratorias de los restantes del doblez vocal en tres dimensiones. Sorprendentemente, desde la introducción de esta configuración en la década de 196015 y una validación inicial del concepto en 199316, no muchos laboratorios han realizado experimentos con este prometedor enfoque experimental17,18 ,19,20,21,22,23. Una explicación para esto podría encontrarse en las dificultades de crear una preparación viable hemi-laringe. Mientras que la preparación convencional extirpada laringe (completo) está bien documentado4, no hay tales instrucciones más detalladas aún están disponibles para crear una configuración de hemi-laringe. Por lo tanto es el objetivo del presente trabajo proporcionar un tutorial para crear una configuración fiable reproducible hemi-laringe, complementada por los resultados experimentales de ejemplares de ciervo rojo.

Una configuración de hemi-laringe comparte muchas características con una configuración “convencional” laringe suprimido, como equipo de medida, de alta velocidad u otra tecnología de imagen para documentar adecuadamente las vibraciones de las estructuras laríngeas durante la generación de sonido, o correcto suministro de aire calentado y humidificado. Estas consideraciones de configuración general se describen en detalle en un capítulo del libro4 y un informe técnico del Centro Nacional de la voz y el habla24. Reiteración de estas instrucciones sería más allá del alcance de este manuscrito. Aquí, se presentan sólo las directivas especializadas para generar una configuración de hemi-laringe.

Protocol

El animal muestras analizadas en este trabajo fueron tratadas conforme a los requisitos de la norma éticos de la Universidad Palacky de Olomouc, República Checa. Derivan de vivir violentamente en los bosques, que eran buscados por el ejército Checo bosque servicio durante la temporada regular de la caza de ciervo. 1. preparación de la muestra de Hemi-laringe Nota: Muestras debidamente preparadas sólo puede usarse, como se indica en4 . Ráp…

Representative Results

Ilustraciones de la preparación de la hemi-laringe y su montaje en el tubo de suministro de aire, como se indica en el apartado anterior, se encuentran en la figura 1 y figura 2, respectivamente. Documentación de la vibración de la cuerda vocal desde dos ángulos de cámara Inducida por el …

Discussion

La preparación de la hemi-laringe comparte las ventajas de la configuración “convencional” laringe extirpada (completo): en este enfoque experimental, condiciones físicas y fisiológicas y parámetros (tales como presión subglótico o alargamiento de cuerdas vocales) pueden ser controlar bastante bien. El comportamiento del hemilarynx es homólogo de una laringe completo con un perfecto lateral simetría, con la excepción de que magnitudes de algunos parámetros (e.g., caudal de aire, presión sonora) se re…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabajo fue financiado por una subvención APART de la Academia Austriaca de Ciencias (CTH), la Agencia de tecnología de la República Checa del proyecto no. TA04010877 (CTH, VH y JGS), y la Fundación de la ciencia Checa (GACR) no proyecto 01246S GA16 (a JGS). Agradecemos a W. Tecumseh Fitch su sugerencia de usar crema fijadora de la dentadura y Ing. Liska de P. del servicio de bosque del ejército Checo por su ayuda en la adquisición de las laringes de ciervos suprimido.

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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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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