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생물학

Hemi-laryngée Setup pour étudier la Vibration du champ Vocal en trois Dimensions

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

Cet article présente un protocole pour la préparation de spécimens hémi-larynx facilitant une vue multidimensionnelle de la vibration du champ vocal, afin d’étudier divers aspects biophysiques de la production de la voix chez les humains et les mammifères non humains.

Abstract

La voix de l’homme et de la plupart des mammifères non humains est générée dans le larynx par oscillation autonome des plis vocal. Une documentation visuelle directe de vibration du champ vocal est difficile, en particulier chez les mammifères non humains. Comme alternative, larynx excisés expériences offrent la possibilité d’enquêter sur la vibration du champ vocal dans des conditions physiologiques et physiques contrôlées. Cependant, l’utilisation d’un larynx complet fournit simplement une vue de dessus des plis vocal, à l’exclusion des parties essentielles des structures oscillants d’observation au cours de leur interaction avec les forces aérodynamiques. Cette limitation peut être surmontée en utilisant une configuration de l’hémi-larynx où la moitié du larynx est mi-sagittally supprimé, fournissant fois supérieur et une vue latérale du pli vocal restant pendant les oscillations auto-entretenue.

Ici, un guide étape par étape pour la préparation anatomique des structures de l’hémi-larynx et leur fixation sur le banc de laboratoire est donné. Phonation exemplaire de la préparation de l’hémi-larynx est documentée avec des données vidéo à haute vitesse, capturées par deux caméras synchronisées (vues supérieures et latérales), affichage en trois dimensions de champ vocal motion et zone de contact correspondante instationnaire. La documentation de l’installation de l’hémi-larynx dans cette publication facilitera l’application et répétabilité fiable dans la recherche expérimentale, fournissant des scientifiques de la voix avec la possibilité de mieux comprendre la biomécanique de la production de la voix.

Introduction

Voix est généralement créé par vibrant tissu laryngé (principalement les plis vocaux), qui convertit un flux d’air constant, fourni par les poumons, dans une série d’impulsions d’air. L’onde de pression acoustique (c.-à-d., le son principal) émergeant de cette séquence d’impulsions de débit acoustique excite le tractus vocal qui les filtre, et le résultat sonore est émis de la bouche et (dans une certaine mesure) par le nez1 . La composition spectrale du son généré est largement influencée par la qualité de la vibration du champ vocal, régie par la biomécanique laryngé et les interactions avec la trachée d’air2. Tous les deux dans une clinique et un contexte de recherche, documentation et l’évaluation de la vibration du champ vocal est donc avant tout intérêt lorsque l’on étudie la production vocale.

Chez l’homme, directe investigation endoscopique du larynx au cours de la production sonore en vivo est un défi, et il est pratiquement impossible chez les mammifères non humains, compte tenus des moyens technologiques actuels. Par conséquent et afin de garantie soigneusement contrôlée physiques et/ou physiologiques boundary conditions expérimentales, l’utilisationdes excisés larynges3,4 est dans bien des cas un remplacement adéquat pour l’étude des in vivo mécanismes de production de la voix.

Vibration du champ vocal est un phénomène tridimensionnelle complexe5. Alors que les méthodes d’investigation classiques comme endoscopie laryngée (in vivo) ou préparations de larynx excisés fournissent en général seulement une superbe vue de la vibration de cordes vocales6, ils ne permettent pas une analyse tridimensionnelle complète de motion du champ vocal. En particulier, dans la vue supérieure les marges inférieures (caudales) des plis vocaux sont invisibles durant une partie importante du cycle vibratoire. C’est en raison du retard de phase entre l’inférieur (caudale) et le bord supérieur (crânien) des plis vocal, un phénomène est généralement observé au cours de la champ vocal oscillation5. Comme les preuves empiriques direct pour la sauvegarde des résultats de modèles mathématiques et physiques sont rares, connaissance de la géométrie et le mouvement de la voix inférieure pliez bord7et donc la géométrie du canal subglottal8,9 , 10 est indispensable pour mieux comprendre l’interaction entre le larynx d’air, champ vocal tissulaire et la résultante des forces et des pressions11,12. Un autre aspect de la vibration du champ vocal qui est cachée à la vue supérieure coutume est la profondeur verticale (caudo-craniale) du contact entre les deux plis de chant. La profondeur de contact verticale est liée à l’épaisseur verticale des plis vocal, qui est un indicateur potentiel du registre vocal utilisé en chant (« thorax » vs « fausset » Registre)13,14.

Afin de remédier aux insuffisances des préparations classiques larynx excisées (complet), une installation dite hémi-larynx peut être utilisée, où la moitié du larynx est supprimée, ce qui facilite l’évaluation des caractéristiques vibratoires des autres champ vocal en trois dimensions. Curieusement, depuis l’introduction de cette configuration dans les années 196015 et une validation initiale du concept en 199316, pas de nombreux laboratoires ont effectué des expériences avec cette approche expérimentale prometteuse17,18 ,19,20,21,22,23. Une explication pour ceci pourrait se trouve dans les difficultés de la création d’une préparation de l’hémi-larynx viable. Alors que la préparation classique excisés larynx (complet) est bien documenté4, aucune des instructions très détaillées ne sont encore disponibles pour la création d’un programme d’installation de l’hémi-larynx. Il est donc le but de ce document à fournir un tutoriel pour créer une configuration fiable reproductible hémi-larynx, complétée par les résultats expérimentaux de spécimens de red deer.

Un programme d’installation de l’hémi-larynx partage de nombreuses caractéristiques avec une configuration du larynx excisées « classiques », tels que les équipements de mesure, à grande vitesse ou autre technologie d’imagerie afin de documenter adéquatement les vibrations des structures laryngées au cours de la génération de sons, ou d’établissement apport d’air chauffé, humidifié. Ces considérations générales d’installation sont décrits en détail à la fois un livre chapitre4 et un rapport technique du Centre National de la voix et la parole24. La réitération des présentes instructions serait au-delà de la portée de ce manuscrit. Ici, seules les directives spécialisées pour générer un programme d’installation de l’hémi-larynx sont présentés.

Protocol

Les spécimens animaux analysés dans le présent document ont été traités conformément aux exigences éthiques standards de l’Université Palacky à Olomouc, République tchèque. Ils proviennent des cerfs vivant sauvagement dans les forêts, qui ont été chassés par l’armée tchèque Forest Service pendant une saison de chasse régulière. 1. préparation de l’échantillon de l’hémi-larynx Remarque : Seuls spécimens préparés correctement doivent s…

Representative Results

Illustrations de la préparation de l’hémi-larynx et sa fixation sur le tube d’alimentation air, telles que citées dans la section précédente, sont fournies au tableau 1 et Figure 2, respectivement. Documentation de la vibration du champ vocal de deux angles de caméra Induite par le f…

Discussion

La préparation de l’hémi-larynx partage les avantages de la configuration du larynx excisées (complet) « classiques » : dans une telle approche expérimentale, les conditions aux limites physiques et physiologiques et paramètres (par exemple pression subglottal ou allongement du champ vocal) peuvent être assez bien contrôlé. Le comportement de la hemilarynx est homologue à celui d’un larynx complet avec une parfaite latéral de symétrie, à l’exception que l’ampleur de certains paramètres (par …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ce travail a été soutenu par une subvention APART de l’Académie autrichienne des Sciences (CTH), l’Agence des technologies de la République tchèque du projet no. TA04010877 (CTH, VH et JGS), et la Fondation tchèque de la Science (GACR) du projet aucune GA16-01246S (à JGS). Nous remercions W. Fitch Tecumseh pour sa suggestion d’utiliser prothèse Fixateur crème et Ing. P. Liska du Service des forêts armée tchèque pour son aide dans l’acquisition des larynges cerf excisés.

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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