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생물학

Hemi-laringeo Setup per lo studio delle vibrazioni del popolare vocale in tre dimensioni

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

Questo documento introduce un protocollo per la preparazione di campioni di hemi-laringe facilitando una vista multi-dimensionale di vibrazione del popolare vocale, al fine di indagare i vari aspetti biofisici della produzione vocale negli esseri umani e non umani mammiferi.

Abstract

La voce degli esseri umani e la maggior parte dei mammiferi non umani viene generata nella laringe attraverso self-sustaining oscillazione dei popolare vocali. Documentazione visiva diretta della vibrazione del popolare vocale è impegnativo, specialmente in mammiferi non umani. In alternativa, laringe asportata esperimenti forniscono la possibilità di indagare la vibrazione del popolare vocale in condizioni fisiologiche e fisiche controllate. Tuttavia, l’uso di una laringe completa fornisce semplicemente una vista dall’alto dei popolare vocali, escluse parti cruciali delle strutture oscillante da osservazione durante la loro interazione con le forze aerodinamiche. Questa limitazione può essere superata utilizzando un programma di installazione di hemi-laringe dove metà della laringe è metà-sagittally rimosso, fornendo sia una superior e una vista laterale del popolare vocale rimanente durante l’oscillazione autosostenuto.

Qui, una guida passo passo per la preparazione anatomica delle strutture hemi-laringeo e il loro montaggio su banco di laboratorio è dato. Fonazione esemplare della preparazione hemi-laringe è documentato con alta velocità dati video catturati da due telecamere sincronizzate (viste superiore e laterale), visualizzando tridimensionale del popolare vocale movimento e area di contatto corrispondente variabili nel tempo. La documentazione dell’installazione hemi-laringe in questa pubblicazione faciliterà l’applicazione e affidabile ripetibilità nella ricerca sperimentale, fornendo gli scienziati vocale con il potenziale per comprendere meglio la biomeccanica della produzione vocale.

Introduction

Voce viene in genere creato dalla vibrazione del tessuto laringeo (principalmente le corde vocali), che converte un flusso d’aria costante, fornito dai polmoni, in una sequenza di impulsi di flusso d’aria. La forma d’onda di pressione acustica (vale a dire, il suono primario) emergono da questa sequenza di impulsi di flusso acusticamente eccita il tratto vocale che li filtra, e il suono risultante è irradiato dalla bocca e (in una certa misura) dal naso1 . La composizione spettrale del suono generato è in gran parte influenzata dalla qualità della vibrazione del popolare vocale, sotto l’egida della laringe biomeccanica e interazioni con il flusso d’aria tracheale2. Sia in una clinica e un contesto di ricerca, documentazione e valutazione delle vibrazioni del popolare vocale è quindi di interesse soprattutto in quando si studia la produzione vocale.

In esseri umani, indagine endoscopica diretta della laringe durante la produzione del suono in vivo è impegnativo, ed è praticamente impossibile in mammiferi non umani, dati mezzi tecnologici attuali. Pertanto e in ordine alla garanzia attentamente controllato fisico e/o fisiologico sperimentale condizioni al contorno, l’uso di asportato larynges3,4 è in molti casi un’adeguata sostituzione per indagine su in vivo meccanismi di produzione di voce.

Vibrazione del popolare vocale è un fenomeno complesso tridimensionale5. Mentre i metodi di indagine convenzionali come endoscopia laringea (in vivo) o preparazioni laringe asportata in genere forniscono solo una superior vista dei popolare vocali vibrante6, non consentono per analisi tridimensionale completa di movimento del popolare vocale. In particolare, nella vista superiore i margini inferiori (caudali) dei popolare vocali sono invisibili durante una parte importante del ciclo vibratorio. Ciò è dovuto il ritardo di fase tra il inferior (caudale) e il bordo superiore (craniale) dei popolare vocali, un fenomeno che si verifica in genere durante popolare vocale oscillazione5. Come diretta evidenza empirica per il backup risultati da modelli matematici e fisici è scarso, conoscenza della geometria e movimento del canto inferiore piegare bordo7e quindi la geometria del canale subglottidale8,9 , 10 è cruciale per comprendere meglio l’interazione tra il flusso d’aria laringeo, il tessuto popolare vocale e la risultante delle forze e pressioni11,12. Un altro aspetto della vibrazione del popolare vocale che è nascosto dal consueta superior vista è la profondità verticale (caudo-craniale) del contatto tra le due corde vocali. La profondità di contatto verticale è relativo allo spessore verticale dei popolare vocali, che è un indicatore potenziale del registro vocale usato in canto (“petto” vs “falsetto” registro)13,14.

Al fine di superare le carenze delle preparazioni convenzionali laringe asportata (completo), può essere utilizzato un programma di installazione di cosiddetto hemi-laringe, dove metà della laringe è rimosso, facilitando così la valutazione delle caratteristiche vibratorie delle rimanenti del popolare vocale in tre dimensioni. Sorprendentemente, dopo l’introduzione di questa configurazione nel 1960s15 una convalida iniziale del concetto nel 199316, non molti laboratori hanno eseguito esperimenti con questo promettente approccio sperimentale17,la18 ,19,20,21,22,23. Una spiegazione per questo potrebbe essere trovata nelle difficoltà di creazione di una preparazione valida hemi-laringe. Mentre la preparazione convenzionale asportato laringe (completo) è ben documentato4, nessun tali istruzioni approfondite sono ancora disponibili per la creazione di un setup di hemi-laringe. È dunque lo scopo di questa carta per fornire un tutorial per la creazione di una configurazione riproducibili in modo affidabile hemi-laringe, completata da risultati sperimentali da esemplari di cervo.

Un programma di installazione di hemi-laringe condivide molte caratteristiche con un setup di laringe asportata “convenzionali”, come apparecchiature di misurazione, ad alta velocità o altra tecnologia di imaging per documentare adeguatamente le vibrazioni delle strutture laringee durante la generazione del suono, o corretto fornitura di aria riscaldata e umidificata. Queste considerazioni generali di setup sono descritte in dettaglio in un libro capitolo4 e una relazione tecnica dal centro nazionale di voce e discorso24. Reiterazione di queste istruzioni potrebbe essere oltre la portata di questo manoscritto. Qui, solo le direttive specializzate per la generazione di un programma di installazione di hemi-laringe sono presentate.

Protocol

Gli esemplari di animali analizzati in questa carta sono stati trattati in conformità con i requisiti standard etici dell’Università Palacky in Olomouc, Repubblica Ceca. Essi derivano da red deer selvaggiamente vivono nelle foreste, che sono stati cacciati dal servizio forestale esercito ceco durante una stagione di caccia regolare. 1. preparazione del campione Hemi-laringe Nota: Solo i campioni correttamente preparati devono essere utilizzati, come indicato in<sup …

Representative Results

Illustrazioni della preparazione hemi-laringe e suo montaggio sul tubo di alimentazione dell’aria, come indicato nella sezione precedente, sono forniti in Figura 1 e Figura 2, rispettivamente. Documentazione di vibrazione del popolare vocale da due angolazioni Oscillazione autosufficiente indo…

Discussion

La preparazione di hemi-laringe condivide i vantaggi dell’installazione “convenzionali” laringe asportata (completo): tale approccio sperimentale, possono essere fisiche e fisiologiche condizioni al contorno e parametri (quali la pressione subglottidale o allungamento del popolare vocale) abbastanza ben controllata. Il comportamento della hemilarynx è omologo a quella di una laringe completa con una perfetta laterale simmetria, con l’eccezione che magnitudini di alcuni parametri (ad es., portata d’aria, pressio…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Questo lavoro è stato supportato da una sovvenzione APART dell’Accademia austriaca delle scienze (CTH), l’agenzia di tecnologia della Repubblica Ceca nessun progetto. TA04010877 (CTH, VH e GDC), e la Fondazione di scienza ceca (GACR) nessun GA16-01246S (al GDC) del progetto. Ringraziamo W. Tecumseh Fitch per suo suggerimento di usare la crema fissante della protesi dentaria e Ing. P. Liska dal servizio di foresta dell’esercito ceco per il suo aiuto nell’acquisire la larynges di cervi asportato.

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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