Name: hemi-laryngeal setup for studying vocal fold vibration in three dimensions
Uploaded: 2017-11-25T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Hemi-laryngeal Setup for Studying Vocal Fold Vibration in Three Dimensions at JoVE.com

Dette arbejde blev støttet af en APART grant af det østrigske akademi for Videnskaber (CTH), teknologi agenturet af Den Tjekkiske Republik projekt nr. TA04010877 (CTH, VH og JGS), og tjekkiske Science Foundation (GACR) projekt ingen GA16-01246S (til JGS). Vi takker W. Tecumseh Fitch for hans forslag til at bruge protesen Fikseringsvæske fløde og Ing. P. Liska fra tjekkiske hær Forest Service for hans hjælp i at erhverve skåret deer larynges.

De animalske prøver analyseret i dette papir blev behandlet i overensstemmelse med de etiske krav af Palacky-universitetet i Olomouc, Tjekkiet. De stammer fra red deer lever vildt i skovene, som blev jaget af tjekkiske hær Forest Service i løbet af en regelmæssig jagtsæson.
1. forberedelse af Hemi-strubehovedet modellen
Bemærk: Kun ordentligt forberedt prøver bør anvendes, som anført i4 . Hurtig nedfrysning af strubehovedet<sup class="...

Hemi-strubehovedet forberedelse deler fordele ved "konventionelle" (fuld) skåret strubehovedet setup: sådan en eksperimenterende tilgang, fysiske og fysiologiske randbetingelser og parametre (f.eks. subglottal pres eller vocal fold brudforlængelse) kan være kontrolleret ganske godt. Hemilarynx adfærd er homologe til af en fuld strubehovedet med en perfekt lateral symmetri, med undtagelsen, at omfanget af nogle parametre (fx., strømningshastighed, lydtryk) er reduceret med ca. 50%, men stadig er inden for r...

Stemme er typisk lavet af vibrerende larynx væv (hovedsagelig vokal folder), som konverterer en konstant luftstrøm, leveret af lungerne, i en sekvens af luftstrømmen impulser. Akustisk tryk bølgeform (dvs, den primære lyd) vej ud af denne sekvens af flow pulser akustisk ophidser den ansatsrøret, som filtrerer dem, og den resulterende lyd er udstrålede fra munden og (til en vis grad) fra næse1 . Den spektrale sammensætning af den genererede lyd er i høj grad påvirket af kvaliteten af vocal fold vibrationer, styret af larynx biomekanik og interaktioner med luftrør luftstrømmen2. Både i en klinisk og forskningsmæssig sammenhæng er dokumentation og vurdering af vocal fold vibration således først og fremmest interesse når man studerer stemme produktion.
Hos mennesker er direkte endoskopisk undersøgelse af strubehovedet under lyd produktion i vivo er udfordrende, og det er næsten umuligt i rettighedsbegrebet pattedyr, nuværende teknologiske midler. Derfor, og for at garantien omhyggeligt kontrolleret fysisk og/eller fysiologiske eksperimentelle randbetingelser, brugen af skåret larynges3,4 er i mange tilfælde en passende erstatning for undersøgelsen af in vivo stemme produktion mekanismer.
Vocal fold vibrationer er en kompliceret tredimensionel fænomen5. Mens konventionelle undersøgelsesmetoder som giver larynx endoskopi (i vivo) eller skåret strubehovedet præparater typisk kun en overlegen visning af den vibrerende vokal folder6, de tillader ikke komplet tre-dimensionelle analyse af Vocal fold bevægelse. Især i visningen superior lavere (caudale) margenerne af vokal folder er usynlig under en stor del af den vibrerende cyklus. Dette skyldes faseforsinkelsen mellem ringere (caudale) og den overlegne (kranie) kant af vokal folder, et fænomen, som typisk ses under vocal fold svingning5. Som direkte empiriske beviser for sikkerhedskopiering af resultaterne fra fysiske og matematiske modeller er knappe, viden om geometri og bevægelse af de lavere vocal fold kanten7, og således geometri af subglottal kanal8,9 , 10 er afgørende for bedre forståelse samspil mellem larynx luftstrøm, vocal fold væv og den resulterende kræfter og pres11,12. Et andet aspekt af vocal fold vibrationer, der er skjult fra de sædvanlige overlegen opfattelse er den lodret (caudo-kraniel) dybde af kontakten mellem de to vokal folder. Den lodrette kontakt dybde er relateret til den lodrette tykkelsen af vokal folder, som er en potentiel indikator for det vokale register bruges i sang ("bryst" vs "falset" register)13,14.
For at overvinde manglerne i konventionelle (fuld) skåret strubehovedet præparater, der kan udnyttes en såkaldt hemi-strubehovedet setup, hvor halvdelen af strubehovedet er fjernet, således at lette vurderingen af de vibrerende Karakteristik af de resterende Vocal fold i tre dimensioner. Overraskende, siden indførelsen af denne opsætning i 1960s15 og en indledende validering af begrebet i 199316, har ikke mange laboratorier udført eksperimenter med denne lovende eksperimenterende tilgang17,18 ,19,20,21,22,23. En forklaring på dette kan findes i vanskelighederne med at skabe en levedygtig hemi-strubehovedet forberedelse. Mens konventionelle skåret (fuld) strubehovedet forberedelse er veldokumenteret4, er ingen sådanne grundige instruktioner endnu rådighed for at skabe en hemi-strubehovedet setup. Det er derfor formålet med dette papir til at give en tutorial for at etablere et pålideligt reproducerbare hemi-strubehovedet setup, suppleret med eksperimentelle resultater fra red deer prøver.
En hemi-strubehovedet setup deler mange træk med en "konventionelle" skåret strubehovedet opsætning, såsom måleudstyr, højhastighedstog eller andre billedteknologi tilstrækkeligt dokumentere vibrationer af larynx strukturerne under lyd generation eller ordentlig levering af opvarmet, befugtet luft. Disse generelle betragtninger er beskrevet i detaljer i både en bog kapitel4 og en teknisk rapport fra det nationale Center for stemme og tale24. Gentagelse af disse instruktioner ville være uden for rammerne af dette manuskript. Her, er kun de specialiserede direktiver til at generere en hemi-strubehovedet setup præsenteret.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<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 &#176;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 
			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 >&#160;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, 
			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

Stemme af mennesker og de fleste ikke-menneskelige pattedyr er genereret i strubehovedet gennem selvbærende svingning af vokal folder. Direkte visuel dokumentation af vocal fold vibrationer udfordrende, især i ikke-menneskelige pattedyr. Som et alternativ giver skåret strubehovedet eksperimenter mulighed for at undersøge vocal fold vibrationer under kontrollerede fysiologiske og fysiske forhold. Brug af en fuld strubehovedet giver imidlertid blot en ovenfra af vokal folder, undtagen afgørende dele af oscillerende strukturer fra observation under deres interaktion med aerodynamiske kræfter. Denne begrænsning kan overvindes ved at udnytte en hemi-strubehovedet setup, hvor halvdelen af strubehovedet er mid-sagittally fjernet, giver både en overlegen og lateral udsigt over de resterende vocal fold under selvbærende svingning.
Her gives en trinvis vejledning til den anatomiske forberedelse af hemi-larynx strukturer og deres montering på laboratoriebænk. Eksemplarisk phonation hemi-strubehovedet forberedelse er dokumenteret med high-speed video data fanget af to synkroniserede kameraer (overlegne og laterale visninger), viser tredimensionale vocal fold bevægelse og tilsvarende tidsvarierende kontaktområde. Dokumentation af hemi-strubehovedet opsætning i denne publikation vil lette anvendelse og pålidelige repeterbarhed ved eksperimentel forskning, giver stemme forskere med potentiale for bedre at forstå biomekanik af stemme produktion.

Illustrationer af hemi-strubehovedet forberedelse og dens montering på luft forsyning rør, som der henvises til i det foregående afsnit, er fastsat i figur 1 og figur 2, henholdsvis.
Dokumentation af vocal fold vibrationer fra to kameravinkler
Luftmængde-induceret selvbærende svingning af...

Watch this Scientific Journal Video about Hemi-laryngeal Setup for Studying Vocal Fold Vibration in Three Dimensions at JoVE.com

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

Dette papir introducerer en protokol i præparation af hemi-strubehovedet prøver at lette en multi-dimensionelle opfattelse af vocal fold vibrationer, for at undersøge forskellige biofysiske aspekter af stemme produktion i mennesker og ikke-menneskelige pattedyr.

Hemi-larynx Setup for at studere Vocal Fold vibrationer i tre dimensioner

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

Research

JoVE Journal

Biology

Studying Aggression in Drosophila (fruit flies)

Studying Aggression in Drosophila fruit flies

Aggression is an innate behavior that evolved in the framework of defending or obtaining resources.  This complex social behavior is influenced by ...

Chip-based Three-dimensional Cell Culture in Perfused Micro-bioreactors

We have developed a chip-based cell culture system for the three-dimensional cultivation of cells. The chip is typically manufactured from ...

Microfabrication of Chip-sized Scaffolds for Three-dimensional Cell cultivation

Using microfabrication technologies is a prerequisite to create scaffolds of reproducible geometry and constant quality for three-dimensional cell ...

Microinjection Techniques for Studying Mitosis in the Drosophila melanogaster Syncytial Embryo

Microinjection Techniques for Studying Mitosis in the Drosophila melanogaster Syncytial Embryo

This protocol describes the use of the Drosophila melanogaster syncytial embryo  for studying mitosis1.  Drosophila has useful genetics with a sequenced ...

Patch Clamp and Perfusion Techniques for Studying Ion Channels Expressed in Xenopus oocytes

Patch Clamp and Perfusion Techniques for Studying Ion Channels Expressed in Xenopus oocytes

The protocol presented here is designed to study the activation of the large conductance, voltage- and Ca2+-activated K+ (BK) channels. The protocol may ...

FRET Imaging in Three-dimensional Hydrogels

FRET Imaging i Tre-dimensionelle Hydrogeler

Imaging of F&#246;rster resonance energy transfer (FRET)&#160;is a powerful tool for examining cell biology in real-time. Studies utilizing FRET commonly ...

An In Vitro Model for Studying Cellular Transformation by Kaposi Sarcoma Herpesvirus

An In Vitro Model for Studying Cellular Transformation by Kaposi Sarcoma Herpesvirus

En In Vitro Model til at studere cellulær Transformation af Kaposis sarkom Herpesvirus

Kaposi sarcoma (KS) is an unusual tumor composed of proliferating spindle cells that is initiated by infection of endothelial cells (EC) with KSHV, and ...

Cultivation of Caenorhabditis elegans in Three Dimensions in the Laboratory

Cultivation of Caenorhabditis elegans in Three Dimensions in the Laboratory

dyrkning af<em&gt; Caenorhabditis elegans</em&gt; I tre dimensioner i laboratoriet

The use of genetic model organisms such as Caenorhabditis elegans has led to seminal discoveries in biology over the last five decades. Most of what we ...

Quadruple-Checkerboard: A Modification of the Three-Dimensional Checkerboard for Studying Drug Combinations

Firdobbelt skakbræt: En ændring af det tredimensionale skakbræt til undersøgelse af lægemiddelkombinationer

The concept of drug-combination therapy is becoming very important mainly with the drastic increase in resistance to drugs. The ...

Direct Stochastic Optical Reconstruction Microscopy of Extracellular Vesicles in Three Dimensions

Direkte stokastisk optisk rekonstruktion Mikroskopi af ekstracellulære vesikler i tre dimensioner

Extracellular vesicles (EVs) are released by all cell types and play an important role in cell signaling and homeostasis. The visualization of EVs often ...