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.

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 in4 . Rapido congelamento della laringe25 immediatamente dopo l'asportazione e conservazione a-80 ° C riduce al minimo il potenziale di degradazione del tessuto e l'alterazione delle proprietà biomeccaniche e permette di eseguire gli esperimenti in qualsiasi momento conveniente.
<ol><li>
Lo sbrinamento della laringe
	<ol>
<li>Inserire la laringe congelata in due sacchetti di autoclave o eventuali altri sacchetti in plastica con guarnizione impermeabile. Sigillare i sacchetti e metterli in una vasca di acqua riscaldata a 30 ° C fino a quando la laringe è completamente scongelata. La durata necessaria varia da poche ore a più di un giorno, a seconda della dimensione del laringe e temperatura di congelamento.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Pulizia della laringe
	<ol>
<li>Dopo la laringe è scongelata, rimuoverlo dal sacchetto e pulirlo accuratamente con soluzione fisiologica (0,9% NaCl).</li>
		<li>Rimuovere attentamente il tessuto superfluo come applicabile (cioè esterno collo muscoli, osso ioide ecc.) senza danneggiare le strutture principali della laringe e accorciare la trachea a una lunghezza adeguata per il montaggio della laringe in un tubo di alimentazione aria (solitamente ca. 4-5 cm).</li>
		<li>Controllare il tessuto laringeo per potenziali anomalie del tessuto, quali ferite, deformazioni organiche o crepe potenzialmente che accade dal processo di congelamento, che poteva rendere la laringe inadatto per l'esperimento.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Esposizione delle cartilagini tiroide e cricoide
	<ol>
<li>Rimuovere le parti del tessuto muscolo laringeo esterno intorno la cartilagine tiroidea e cricoidea usando un bisturi, esponendo così le cartilagini in preparazione per il taglio sagittale creando hemi-laringe. Questa fase di preparazione è raffigurata in Figura 1A e 1B.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Taglio sagittale attraverso la cartilagine tiroidea
	<ol>
<li>Fare un taglio verticale iniziale attraverso la parte anteriore della cartilagine tiroidea.</li>
		<li>Posizionare con attenzione il taglio leggermente più sul lato che sta per essere rimosso, per non danneggiare il popolare vocale che deve rimanere conservato. Se possibile, utilizzare un bisturi per il taglio. Se la cartilagine è ossificata, utilizzare una piccola sega.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Taglio della cartilagine cricoide
	<ol>
<li>Portare il taglio in verticale (inferiormente) da tra le cartilagini arytenoid e poi attraverso la cartilagine cricoide ad un livello circa orizzontale della tacca inferiore della tiroide.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Rimozione di una piega vocale, creando un'incisione a forma di L nella laringe
	<ol>
<li>Rendere un orizzontale tagliare a partire dall'estremità inferiore del taglio verticale precedentemente fatto nella cartilagine cricoide e portare il nuovo taglio verso la tacca inferiore della tiroide. Anteriormente e piegare il lato della laringe che sta per essere rimosso.</li>
		<li>Fare una verticale tagliare attraverso i tessuti molli sul lato interno della cartilagine tiroidea - attenzione mentre conduceva il taglio tra l'attacco anteriore dei popolare vocali alla cartilagine di tiroide, evitando così danni al popolare vocale.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Raffinatezza del taglio attraverso la cartilagine tiroidea
	<ol>
<li>Uso un bisturi, una sega o un file, al fine di applicare un taglio proprio dritto in cartilagine tiroidea e ottenere come vicino possibile alla parte anteriore del popolare vocale precedentemente ispezionato.</li>
		<li>Rimuovere anche una piccola parte della cartilagine tiroidea posteriore, al fine di creare spazio per inserire il Polo per avvicinare arytenoid cartilagine e così il vocal fold (Vedi sotto). Questa fase di preparazione è raffigurata in Figura 1 e D 1. Nota: A seconda della domanda di ricerca, esposizione completa del popolare complesso vocale può essere necessaria per consentire la visibilità dall'alto. In tal caso, le strutture sopra la piega vocale (vera) (cioè, la ventricolare o vestibolare piega, come applicabile dato l'anatomia dell'esemplare) dovrebbero essere rimosso. In alcuni esemplari il tessuto laringeo molle interno sopra le corde vocali potrebbe perdere la connessione con la cartilagine tiroidea e interferisce con il popolare vocale durante la vibrazione, causando potenzialmente spurie modelli oscillatorie (per lo più irregolari). In tal caso attenta rimozione di quel tessuto è inevitabile.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55303/55303fig1.jpg"> Figura 1 : Montaggio e preparazione di Hemi-laringe. (A) e (B) ripuliti laringe esemplare, Vista mediale e posteriore, prima della rimozione del popolare vocale di sinistra; (C) e (D) preparati hemi-laringe con incisione a forma di L (sinistra popolare vocale rimosso), mediale e dalla vista posteriore. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55303/55303fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>

2. esperimento Hemi-laringe
<ol><li>
Installazione di Hemi-laringeo
	<ol>
<li>Utilizzare un tubo di alimentazione dell'aria che trasporta l'aria riscaldata e umidificata nella laringe.</li>
		<li>Costrutto due disposti perpendicolarmente lastre trasparenti come una sostituzione per pezzi rimossi laringei.</li>
		<li>Punte di uso 4 per aumentare la stabilità della laringe e creazione di una configurazione corretta pre-phonatory laringe di avvicinare la piega vocale rimanente per la lastra di vetro verticale (Vedi Figura 2A). Nota: Teoricamente, le corde vocali anche potrebbe essere addotta da suture e pesi su una puleggia-leva sistema 26 . Tuttavia, tale approccio è, per la migliore conoscenza di questi autori, non ancora stato tentato per una preparazione hemilarynx.</li>
	</ol>
</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55303/55303fig2.jpg">
Figura 2 : Installazione di Hemi-laringe. (A) strutture di sostegno: aria tubo di alimentazione, arrangiamento di piastra di vetro a forma di L, rebbi di adduzione. (B) montata preparazione hemi-laringe con rebbi di adduzione. (C) e (D) primi piani di hemi-laringe-preparazione, visto dal lato e dalla parte superiore, rispettivamente. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55303/55303fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<ol start="2"><li>
Montaggio hemi-laringe
	<ol>
<li>Coprire il tubo di alimentazione dell'aria con fissativo protesi crema e montare la laringe utilizzando la parte restante della sua trachea. La crema fissante funziona come un adesivo e chiude gli spazi potenziali, creando così una tenuta ermetica.</li>
		<li>Fissare la trachea con una cinghia o una fascetta di serraggio di plastica.</li>
		<li>Anche coprire i bordi del taglio attraverso la cartilagine tiroidea con il fissativo crema, evitando di spalmare la crema fissante il popolare vocale o l'interno dei tessuti molle del laringeo.</li>
		<li>Fissare le piastre trasparente.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Stabilizzazione della cartilagine tiroidea, adduzione del popolare vocale usando i rebbi
	<ol>
<li>Utilizzare i rebbi del complesso popolare vocale alla piastra e stabilizzare la cartilagine tiroidea.</li>
		<li>Dopo la crema fissante è impostato, è possibile applicare il flusso d'aria al fine di stabilire l'oscillazione del popolare vocale e controllare per eventuali perdite tra hemi-laringe e le lastre di vetro.</li>
		<li>Sigillare le lacune eventualmente presenti in natura aggiungendo più crema fissante.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

Gli autori non hanno nulla a rivelare.

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...

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.

<table><tbody><tr><td>Surgical blades</td><td>Surgeon</td><td>Jai Surgical Ltd., New Delhi, India</td><td></td></tr><tr><td>Saw</td><td>Hand saw (Lux, 150 mm length)</td><td>Lux, Wermelskirchen, Germany</td><td></td></tr><tr><td>Thermometer</td><td>Testo 922</td><td>Testo Ltd., Hampshire, UK</td><td>K-type Probe, Operating temperature -20 to +50 &amp;deg;C</td></tr><tr><td>Autoclave bags</td><td>Autoclave bags</td><td>vwr.com, VWR International s.r.o., Stribrna Skalice, Czech republic</td><td></td></tr><tr><td>Conductive glass plates</td><td>Custom made</td><td>UPOL - Joint laboratory of Optics&lt;br/&gt; Trida 17. listopadu 50A, 772 07 Olomouc, the Czech Rep.</td><td></td></tr><tr><td>Fixative cream</td><td>Denture fixative cream</td><td>Blend-a-dent Natural</td><td></td></tr><tr><td>Prongs and fastening system</td><td>Customized Kanya Al eloxed profiles</td><td>Distributor: VISIMPEX a.s.. Seifertova 33, 750 02 Prerov, the Czech Rep.;</td><td>&amp;nbsp;Combination of Kanya RVS and PVS fastening systems (http://www.kanya.cz/) + custom made prongs</td></tr><tr><td>Mounting tube</td><td>Custom made</td><td>UPOL - Joint laboratory of Optics,&lt;br/&gt; Trida 17. listopadu 50A, 772 07 Olomouc, the Czech Rep.</td><td></td></tr><tr><td>LED Light</td><td>Verbatim 52204 LED Lamp</td><td>Mitsubishi Chemical Holdings Corporation, Tokyo, Japan</td><td></td></tr><tr><td>Camera</td><td>Canon EOS1100D</td><td>Canon Inc.</td><td>18-55 mm lens</td></tr><tr><td>Airpump</td><td>Resun LP100</td><td>Resun</td><td></td></tr><tr><td>Strobe light</td><td>ELMED Helio-Strob micro2</td><td>ELMED Dr. Ing. Mense GmbH, Heiligenhaus, Germany</td><td></td></tr><tr><td>Humidifier</td><td>Custom made</td><td>Voice Research Lab, Dept. Biophysics, Faculty of Sciences, Palacky University Olomouc, Czech republic</td><td></td></tr><tr><td>Subglottic tract</td><td>Custom made adjustable subglottic tract</td><td>Voice Research Lab, Dept. Biophysics, Faculty of Sciences, Palacky University Olomouc, Czech republic</td><td>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</td></tr></tbody></table>

hemi-laryngeal setup for studying vocal fold vibration in three dimensions

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.

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...

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Hemi-laryngeal Setup for Studying Vocal Fold Vibration in Three Dimensions

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.

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

The voice of humans and most non-human mammals is generated in the larynx through self-sustaining oscillation of the vocal folds. Direct visual ...

hemi-laryngeal-setup-for-studying-vocal-fold-vibration-three

Research

JoVE Journal

Biology

10.9K Views.  Palacky University Olomouc. 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.

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Determining 3D Flow Fields via Multi-camera Light Field Imaging

In the field of fluid mechanics, the resolution of computational schemes has outpaced experimental methods and widened the gap between predicted and observed phenomena in fluid flows. Thus, a need exists for an accessible method capable of resolving three-dimensional (3D) data sets for a range of problems. We present a novel technique for performing quantitative 3D imaging of many types of flow fields. The 3D technique enables investigation of complicated velocity fields and bubbly flows. Measurements of these types present a variety of challenges to the instrument. For instance, optically dense bubbly multiphase flows cannot be readily imaged by traditional, non-invasive flow measurement techniques due to the bubbles occluding optical access to the interior regions of the volume of interest. By using Light Field Imaging we are able to reparameterize images captured by an array of cameras to reconstruct a 3D volumetric map for every time instance, despite partial occlusions in the volume. The technique makes use of an algorithm known as synthetic aperture (SA) refocusing, whereby a 3D focal stack is generated by combining images from several cameras post-capture 1. Light Field Imaging allows for the capture of angular as well as spatial information about the light rays, and hence enables 3D scene reconstruction. Quantitative information can then be extracted from the 3D reconstructions using a variety of processing algorithms. In particular, we have developed measurement methods based on Light Field Imaging for performing 3D particle image velocimetry (PIV), extracting bubbles in a 3D field and tracking the boundary of a flickering flame. We present the fundamentals of the Light Field Imaging methodology in the context of our setup for performing 3DPIV of the airflow passing over a set of synthetic vocal folds, and show representative results from application of the technique to a bubble-entraining plunging jet.

A technique for performing quantitative three-dimensional (3D) imaging for a range of fluid flows is presented. Using concepts from the area of Light Field Imaging, we reconstruct 3D volumes from arrays of images. Our 3D results span a broad range including velocity fields and multi-phase bubble size distributions.

Determinazione campi di flusso 3D tramite multi-camera campo di luce Imaging

In the field of fluid mechanics, the resolution of computational schemes has outpaced experimental methods and widened the gap between predicted and ...

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Synthetic, Multi-Layer, Self-Oscillating Vocal Fold Model Fabrication

Sound for the human voice is produced via flow-induced vocal fold vibration. The vocal folds consist of several layers of tissue, each with differing material properties 1. Normal voice production relies on healthy tissue and vocal folds, and occurs as a result of complex coupling between aerodynamic, structural dynamic, and acoustic physical phenomena. Voice disorders affect up to 7.5 million annually in the United States alone 2 and often result in significant financial, social, and other quality-of-life difficulties. Understanding the physics of voice production has the potential to significantly benefit voice care, including clinical prevention, diagnosis, and treatment of voice disorders.
Existing methods for studying voice production include in vivo experimentation using human and animal subjects, in vitro experimentation using excised larynges and synthetic models, and computational modeling. Owing to hazardous and difficult instrument access, in vivo experiments are severely limited in scope. Excised larynx experiments have the benefit of anatomical and some physiological realism, but parametric studies involving geometric and material property variables are limited. Further, they are typically only able to be vibrated for relatively short periods of time (typically on the order of minutes).
Overcoming some of the limitations of excised larynx experiments, synthetic vocal fold models are emerging as a complementary tool for studying voice production. Synthetic models can be fabricated with systematic changes to geometry and material properties, allowing for the study of healthy and unhealthy human phonatory aerodynamics, structural dynamics, and acoustics. For example, they have been used to study left-right vocal fold asymmetry 3,4, clinical instrument development 5, laryngeal aerodynamics 6-9, vocal fold contact pressure 10, and subglottal acoustics 11 (a more comprehensive list can be found in Kniesburges et al. 12)
Existing synthetic vocal fold models, however, have either been homogenous (one-layer models) or have been fabricated using two materials of differing stiffness (two-layer models). This approach does not allow for representation of the actual multi-layer structure of the human vocal folds 1 that plays a central role in governing vocal fold flow-induced vibratory response. Consequently, one- and two-layer synthetic vocal fold models have exhibited disadvantages 3,6,8 such as higher onset pressures than what are typical for human phonation (onset pressure is the minimum lung pressure required to initiate vibration), unnaturally large inferior-superior motion, and lack of a "mucosal wave" (a vertically-traveling wave that is characteristic of healthy human vocal fold vibration).
In this paper, fabrication of a model with multiple layers of differing material properties is described. The model layers simulate the multi-layer structure of the human vocal folds, including epithelium, superficial lamina propria (SLP), intermediate and deep lamina propria (i.e., ligament; a fiber is included for anterior-posterior stiffness), and muscle (i.e., body) layers 1. Results are included that show that the model exhibits improved vibratory characteristics over prior one- and two-layer synthetic models, including onset pressure closer to human onset pressure, reduced inferior-superior motion, and evidence of a mucosal wave.

The methodology for fabricating synthetic vocal fold models is described. The models are life-sized and mimic the multi-layer structure of the human vocal folds. Results show the models to self-oscillate at pressures comparable to lung pressure and demonstrate flow-induced vibratory responses that are similar to those of human vocal folds.

Sintetico, Multi-Layer, Auto-oscillante Fabrication Vocal modello Fold

Sound for the human voice is produced via flow-induced vocal fold vibration. The vocal folds consist of several layers of tissue, each with differing ...

Bioingegneria

fMRI Mapping of Brain Activity Associated with the Vocal Production of Consonant and Dissonant Intervals

The neural correlates of consonance and dissonance perception have been widely studied, but not the neural correlates of consonance and dissonance production. The most straightforward manner of musical production is singing, but, from an imaging perspective, it still presents more challenges than listening because it involves motor activity. The accurate singing of musical intervals requires integration between auditory feedback processing and vocal motor control in order to correctly produce each note. This protocol presents a method that permits the monitoring of neural activations associated with the vocal production of consonant and dissonant intervals. Four musical intervals, two consonant and two dissonant, are used as stimuli, both for an auditory discrimination test and a task that involves first listening to and then reproducing given intervals. Participants, all female vocal students at the conservatory level, were studied using functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) during the performance of the singing task, with the listening task serving as a control condition. In this manner, the activity of both the motor and auditory systems was observed, and a measure of vocal accuracy during the singing task was also obtained. Thus, the protocol can also be used to track activations associated with singing different types of intervals or with singing the required notes more accurately. The results indicate that singing dissonant intervals requires greater participation of the neural mechanisms responsible for the integration of external feedback from the auditory and sensorimotor systems than does singing consonant intervals.

The neural correlates of listening to consonant and dissonant intervals have been widely studied, but the neural mechanisms associated with production of consonant and dissonant intervals are less well known. In this article, behavioral tests and fMRI are combined with interval identification and singing tasks to describe these mechanisms.

Mapping fMRI dell&#39;attività del cervello associata alla produzione vocale di intervalli consonanti e dissonanti

The neural correlates of consonance and dissonance perception have been widely studied, but not the neural correlates of consonance and dissonance ...

Comportamento

Investigating the Three-dimensional Flow Separation Induced by a Model Vocal Fold Polyp

The fluid-structure energy exchange process for normal speech has been studied extensively, but it is not well understood for pathological conditions. Polyps and nodules, which are geometric abnormalities that form on the medial surface of the vocal folds, can disrupt vocal fold dynamics and thus can have devastating consequences on a patient&#39;s ability to communicate. Our laboratory has reported particle image velocimetry (PIV) measurements, within an investigation of a model polyp located on the medial surface of an in&#160;vitro driven vocal fold model, which show that such a geometric abnormality considerably disrupts the glottal jet behavior. This flow field adjustment is a likely reason for the severe degradation of the vocal quality in patients with polyps. A more complete understanding of the formation and propagation of vortical structures from a geometric protuberance, such as a vocal fold polyp, and the resulting influence on the aerodynamic loadings that drive the vocal fold dynamics, is necessary for advancing the treatment of this pathological condition. The present investigation concerns the three-dimensional flow separation induced by a wall-mounted prolate hemispheroid with a 2:1 aspect ratio in cross flow, i.e. a model vocal fold polyp, using an oil-film visualization technique. Unsteady, three-dimensional flow separation and its impact of the wall pressure loading are examined using skin friction line visualization and wall pressure measurements.

Vocal fold polyps can disrupt vocal fold dynamics and thus can have devastating consequences on a patient&#39;s ability to communicate. Three-dimensional flow separation induced by a wall-mounted model polyp and its impact on the wall pressure loading are examined using particle image velocimetry, skin friction line visualization, and wall pressure measurements.

Investigare la separazione tridimensionale del flusso indotta da un modello di polipo piega vocale

The fluid-structure energy exchange process for normal speech has been studied extensively, but it is not well understood for pathological conditions. ...

Construction and Characterization of a Novel Vocal Fold Bioreactor

In vitro engineering of mechanically active tissues requires the presentation of physiologically relevant mechanical conditions to cultured cells. To emulate the dynamic environment of vocal folds, a novel vocal fold bioreactor capable of producing vibratory stimulations at fundamental phonation frequencies is constructed and characterized. The device is composed of a function generator, a power amplifier, a speaker selector and parallel vibration chambers. Individual vibration chambers are created by sandwiching a custom-made silicone membrane between a pair of acrylic blocks. The silicone membrane not only serves as the bottom of the chamber but also provides a mechanism for securing the cell-laden scaffold. Vibration signals, generated by a speaker mounted underneath the bottom acrylic block, are transmitted to the membrane aerodynamically by the oscillating air. Eight identical vibration modules, fixed on two stationary metal bars, are housed in an anti-humidity chamber for long-term operation in a cell culture incubator. The vibration characteristics of the vocal fold bioreactor are analyzed non-destructively using a Laser Doppler Vibrometer (LDV). The utility of the dynamic culture device is demonstrated by culturing cellular constructs in the presence of 200-Hz sinusoidal vibrations with a mid-membrane displacement of 40 &#181;m. Mesenchymal stem cells cultured in the bioreactor respond to the vibratory signals by altering the synthesis and degradation of vocal fold-relevant, extracellular matrix components. The novel bioreactor system presented herein offers an excellent in vitro platform for studying vibration-induced mechanotransduction and for the engineering of functional vocal fold tissues.

A novel vocal fold bioreactor capable of delivering physiologically relevant, vibratory stimulation to cultured cells is constructed and characterized. This dynamic culture device, when combined with a fibrous poly(&#949;-caprolactone) scaffold, creates a vocal fold-mimetic environment that modulates the behaviors of mesenchymal stem cells.

Costruzione e caratterizzazione di un Fold bioreattore Novel Vocal

In vitro engineering of mechanically active tissues requires the presentation of physiologically relevant mechanical conditions to cultured cells. To ...

Coordinate Mapping of Hyolaryngeal Mechanics in Swallowing

Characterizing hyolaryngeal movement is important to dysphagia research. Prior methods require multiple measurements to obtain one kinematic measurement whereas coordinate mapping of hyolaryngeal mechanics using Modified Barium Swallow (MBS) uses one set of coordinates to calculate multiple variables of interest. For demonstration purposes, ten kinematic measurements were generated from one set of coordinates to determine differences in swallowing two different bolus types. Calculations of hyoid excursion against the vertebrae and mandible are correlated to determine the importance of axes of reference.
To demonstrate coordinate mapping methodology, 40 MBS studies were randomly selected from a dataset of healthy normal subjects with no known swallowing impairment. A 5 ml thin-liquid bolus and a 5 ml pudding swallows were measured from each subject. Nine coordinates, mapping the cranial base, mandible, vertebrae and elements of the hyolaryngeal complex, were recorded at the frames of minimum and maximum hyolaryngeal excursion. Coordinates were mathematically converted into ten variables of hyolaryngeal mechanics.
Inter-rater reliability was evaluated by Intraclass correlation coefficients (ICC). Two-tailed t-tests were used to evaluate differences in kinematics by bolus viscosity. Hyoid excursion measurements against different axes of reference were correlated. Inter-rater reliability among six raters for the 18 coordinates ranged from ICC = 0.90 - 0.97. A slate of ten kinematic measurements was compared by subject between the six raters. One outlier was rejected, and the mean of the remaining reliability scores was ICC = 0.91, 0.84 - 0.96, 95% CI. Two-tailed t-tests with Bonferroni corrections comparing ten kinematic variables (5 ml thin-liquid vs. 5 ml pudding swallows) showed statistically significant differences in hyoid excursion, superior laryngeal movement, and pharyngeal shortening (p &#60; 0.005). Pearson correlations of hyoid excursion measurements from two different axes of reference were: r = 0.62, r2 = 0.38, (thin-liquid); r = 0.52, r2 = 0.27, (pudding).
Obtaining landmark coordinates is a reliable method to generate multiple kinematic variables from video fluoroscopic images useful in dysphagia research.

Coordinate mapping is a method of documenting salient features of hyolaryngeal biomechanics in the pharyngeal phase of swallowing. This methodology uses image analysis software to record coordinates of anatomical landmarks. These coordinates are imported into an excel macro and translated into kinematic variables of interest useful in dysphagia research.

Coordinare mappatura dei Hyolaryngeal Meccanica di deglutizione

Characterizing hyolaryngeal movement is important to dysphagia research. Prior methods require multiple measurements to obtain one kinematic measurement ...

Medicina

Stampa 3D di modelli di corde vocali in silicone multistrato

Manufacturing Process for Non-Adhesive Super-Soft Vocal Fold Models

This study aims to develop super-soft, non-sticky vocal fold models for voice research. The conventional manufacturing process of silicone-based vocal fold models results in models with undesirable properties, such as stickiness and reproducibility issues. Those vocal fold models are prone to rapid aging, leading to poor comparability across different measurements. In this study, we propose a modification to the manufacturing process by changing the order of layering the silicone material, which leads to the production of non-sticky and highly consistent vocal fold models. We also compare a model produced using this method with a conventionally manufactured vocal fold model that is adversely affected by its sticky surface. We detail the manufacturing process and characterize the properties of the models for potential applications. The outcomes of the study demonstrate the efficacy of the modified fabrication method, highlighting the superior qualities of our non-sticky vocal fold models.&#160;The findings contribute to the development of realistic and reliable vocal fold models for research and clinical applications.

Autore in primo piano: Progressi nella fabbricazione di modelli sintetici di corde vocali per applicazioni fonetiche e robotiche

This study demonstrates the manufacturing of non-sticky and super-soft vocal fold models by introducing a specific way to create the vocal fold layers, providing a detailed description of the manufacturing procedure, and characterizing the properties of the models.

Processo di produzione per modelli di corde vocali super-morbide non adesive

This study aims to develop super-soft, non-sticky vocal fold models for voice research. The conventional manufacturing process of silicone-based vocal ...

Preparation of the Rat Vocal Fold for Neuromuscular Analyses

The purpose of this tutorial is to describe the preparation of the rat vocal fold for histochemical neuromuscular study. This protocol outlines procedures for rat laryngeal dissection, flash-freezing, and cryosectioning of the vocal folds. This study describes how to cryosection vocal folds in both longitudinal and cross-sectional planes. A novelty of this protocol is the laryngeal tracking during cryosectioning that ensures accurate identification of the intrinsic laryngeal muscles and reduces the chance of tissue loss. Figures demonstrate the progressive cryosectioning in both planes. Twenty-nine rat hemi-larynges were cryosectioned and tracked from the emergence of the thyroid cartilage to the appearance of the first section that included the full vocal fold. The full vocal fold was visualized for all animals in both planes. There was high variability in the distance from the appearance of the thyroid cartilage to the appearance of the full vocal fold in both planes. Weight was not correlated to depth of laryngeal landmarks, suggesting individual variability and other factors related to tissue preparation may be responsible for the high variability in the appearance of landmarks during sectioning. This study details a methodology and presents morphological data for preparing the rat vocal fold for histochemical neuromuscular investigation. Due to high individual variability, laryngeal landmarks should be closely tracked during cryosectioning to prevent oversectioning tissue and tissue loss. The use of a consistent methodology, including adequate tissue preparation and awareness of landmarks within the rat larynx, will assist with consistent results across studies and aid new researchers interested in using the rat vocal fold as a model to investigate laryngeal neuromuscular mechanisms.

This protocol describes methods used to prepare rat vocal folds for histochemical neuromuscular study.

Preparazione della piega vocale del ratto per le analisi neuromuscolari

The purpose of this tutorial is to describe the preparation of the rat vocal fold for histochemical neuromuscular study. This protocol outlines procedures ...

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

Riepilogo

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Capitoli in questo video

Determinazione campi di flusso 3D tramite multi-camera campo di luce Imaging

Sintetico, Multi-Layer, Auto-oscillante Fabrication Vocal modello Fold

Mapping fMRI dell'attività del cervello associata alla produzione vocale di intervalli consonanti e dissonanti

Investigare la separazione tridimensionale del flusso indotta da un modello di polipo piega vocale

Costruzione e caratterizzazione di un Fold bioreattore Novel Vocal

Coordinare mappatura dei Hyolaryngeal Meccanica di deglutizione

Processo di produzione per modelli di corde vocali super-morbide non adesive

Processo di produzione per modelli di corde vocali super-morbide non adesive

Processo di produzione per modelli di corde vocali super-morbide non adesive

Preparazione della piega vocale del ratto per le analisi neuromuscolari