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

Dit werk werd gesteund door de toekenning van een APART van de Oostenrijkse Academie van Wetenschappen (CTH), het Bureau van de technologie van de Tsjechische Republiek project neen. TA04010877 (CTH, VH en JGS), en de Tsjechische Science Foundation (GACR) project geen GA16-01246S (tot JGS). Wij danken W. Tecumseh Fitch voor zijn suggestie om gebruik gebit kleefpoeders crème, en Ing. P. Liska uit de Tsjechische leger Forest Service voor zijn hulp bij het verwerven van de verwijderde herten larynges.

De dierlijke specimens die in dit artikel geanalyseerd werden behandeld overeenkomstig de standaard ethische eisen van de Turin Universiteit in Olomouc, Tsjechië. Zij vloeien voort uit edelhert, wild leven in de bossen, die werden tijdens een reguliere jachtseizoen gejaagd door de Tsjechische leger Forest Service.
1. bereiding van het monster Hemi-strottenhoofd
Opmerking: Alleen goed bereide monsters moeten worden gebruikt, zoals aangegeven in4</sup...

De hemi-strottenhoofd voorbereiding deelt de voordelen van de "conventionele" (volledige) verwijderde strottenhoofd setup: In dergelijke experimentele aanpak, fysieke en fysiologische randvoorwaarden en parameters (zoals subglottal druk en vocale vouw rek) kunnen redelijk goed gecontroleerd. Het gedrag van de hemilarynx is homoloog aan die van een volledige strottenhoofd met een perfecte lateraal symmetrie, met de uitzondering dat magnitude van enkele parameters (bv., lucht debiet, geluidsdruk) met ongeveer 50% ...

Stem is meestal gemaakt door trillende laryngeal weefsel (vooral de vocal folds), dat een constante luchtstroom zet, geleverd door de longen, in een reeks van pulsen van de luchtstroom. De golfvorm van de akoestische druk (dat wil zeggen, de primaire geluid) die uit deze opeenvolging van stroom pulsen akoestisch boeit het spraakkanaal die ze filtert, en het resulterende geluid is uit de mond en (tot op zekere hoogte) straalde uit de neus1 . De spectrale samenstelling van het gegenereerde geluid wordt grotendeels beïnvloed door de kwaliteit van de vocale vouw trillingen, vallende laryngeal biomechanica en interacties met de tracheale luchtstroom2. Zowel in een klinische en de context van een onderzoek is documentatie en evaluatie van vocale vouw trilling dus van vooral belang bij de studie van productie van de stem.
Bij de mens, directe Endoscopische onderzoek van het strottenhoofd tijdens geluidsproductie in vivo is uitdagend, en is het vrijwel onmogelijk in niet-menselijke zoogdieren, huidige technologische middelen gegeven. Daarom, en om garantie zorgvuldig gecontroleerd fysieke en/of fysiologische experimentele randvoorwaarden, het gebruik van verwijderde larynges3,4 is in veel gevallen een adequate vervanging voor onderzoek van in vivo stem productie mechanismen.
Vocale vouw vibratie is een complexe driedimensionale fenomeen5. Terwijl conventionele onderzoeksmethoden zoals geven laryngeal endoscopie (in vivo) of verwijderde strottenhoofd preparaten doorgaans slechts een superieure weergave van de trillende vocal folds6, ze doen niet toestaan voor de volledige drie-dimensionale analyse van vocale vouw beweging. In het bijzonder in de superieure weergave zijn de lagere (caudal) marges van de vocal folds onzichtbaar tijdens een groot deel van de trilling cyclus. Dit is te wijten aan de vertraging van de fase tussen de inferior (caudal) en de superieure (craniale) rand van het vocal folds, een verschijnsel dat meestal tijdens vocale vouw trilling5 gezien wordt. Als directe empirisch bewijs voor back-up bevindingen van wiskundige en fysische modellen is schaars, kennis van de geometrie en de motie van de lagere vocal vouwen rand7, en dus de geometrie van de subglottal kanaal8,9 , 10 is cruciaal voor het beter begrijpen van de interactie tussen laryngeal luchtstroom, vocale vouw weefsel en de resulterende krachten en druk11,12. Een ander aspect van de vocale vouw trillingen die is verborgen in de gebruikelijke superieure weergave is de verticale (caudo-craniale) diepte van het contact tussen de twee vocal folds. De verticale contact diepte is gerelateerd aan de verticale dikte van de vocal folds, die een mogelijke indicator van de vocale register gebruikt in zingen ("borst" vs. "falsetto" register)13,14.
Om te overwinnen van de tekortkomingen van conventionele (volledige) verwijderde strottenhoofd preparaten, een zogenaamde hemi-strottenhoofd setup kan gebruikt worden, waar de helft van het strottenhoofd wordt verwijderd, waardoor de beoordelingvan de vibrerende kenmerken van de resterende vocale vouwen in drie dimensies. Verrassend, sinds de invoering van deze opstelling in de jaren 1960-15 en een eerste validatie van het concept in 199316, niet veel laboratoria opgetreden experimenten met deze veelbelovende experimentele aanpak17,18 ,19,20,21,22,23. Een verklaring hiervoor kan gevonden worden in de moeilijkheden van het creëren van een levensvatbare hemi-strottenhoofd voorbereiding. Terwijl de conventionele verwijderde (volledige) strottenhoofd voorbereiding goed gedocumenteerd4 is, zijn geen dergelijke diepgaande instructies nog beschikbaar voor het maken van een hemi-strottenhoofd setup. Daarom is het doel van deze paper om een tutorial voor het opzetten van een betrouwbaar reproduceerbare hemi-strottenhoofd setup, aangevuld met een experimentele resultaten uit edelhert monsters.
Een hemi-strottenhoofd setup deelt vele kenmerken met een "conventionele" verwijderde strottenhoofd setup, zoals meetapparatuur, high-speed of andere imaging technologie om de trillingen van de laryngeal structuren adequaat document tijdens het geluid genereren, of goede toevoer van verwarmde, bevochtigde lucht. Deze algemene overwegingen zijn in detail beschreven in zowel een boek hoofdstuk4 en een technisch verslag van het nationale centrum van stem en spraak24. Herhaling van deze instructies zou buiten het bestek van dit manuscript. Hier, worden alleen de gespecialiseerde richtlijnen voor het genereren van een hemi-strottenhoofd setup gepresenteerd.

<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

De stem van de mensen en de meeste niet-menselijke zoogdieren is gegenereerd in het strottenhoofd door middel van zichzelf onderhoudende trilling van de vocal folds. Directe visuele documentatie van vocale vouw trillingen is uitdagend, met name in de niet-menselijke zoogdieren. Als alternatief bieden verwijderde strottenhoofd experimenten de mogelijkheid te onderzoeken van vocale vouw trillingen onder gecontroleerde fysiologische en fysieke omstandigheden. Het gebruik van een volledige strottenhoofd biedt echter slechts een bovenaanzicht van de vocal folds, met uitzondering van cruciale delen van de oscillerende structuren van waarneming tijdens hun interactie met aërodynamische krachten. Deze beperking kan worden overwonnen door gebruik te maken van een hemi-strottenhoofd setup waar de helft van het strottenhoofd is medio-sagittally verwijderd, bieden een superieure zowel een laterale weergave van de resterende vocale vouw tijdens zichzelf onderhoudende trilling.
Hier is een stapsgewijze handleiding voor de anatomische voorbereiding van hemi-laryngeal structuren en hun montage op de laboratorium-Bank krijgt. Voorbeeldige articulatie van de hemi-strottenhoofd voorbereiding is gedocumenteerd met high-speed video gegevens die zijn vastgelegd door twee gesynchroniseerde camera's (superior en laterale meningen), weergegeven: driedimensionale vocale vouw beweging en bijbehorende tijd tegenover wisselende contactoppervlak. De documentatie voor de hemi-strottenhoofd setup in deze publicatie vergemakkelijkt toepassing en betrouwbare herhaalbaarheid in experimenteel onderzoek, stem wetenschappers te voorzien van de mogelijkheden om de biomechanica van stem productie beter te begrijpen.

Illustraties van het preparaat hemi-strottenhoofd en de montage ervan op de luchtslang voor levering, waarnaar wordt verwezen in de vorige sectie, worden gegeven in Figuur 1 en Figuur 2, respectievelijk.
Documentatie van vocale vouw trillingen vanuit twee hoeken
Luchtstroom-geïnduceerde zelfv...

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

Deze paper introduceert een protocol voor de bereiding van hemi-strottenhoofd specimens te vergemakkelijken van een multi-dimensionale weergave van vocale vouw trillingen, om te onderzoeken van verschillende biofysische aspecten van de productie van de stem in de mensen en niet-menselijke zoogdieren.

Hemi-laryngeal Setup voor het bestuderen van de vocale Fold trillingen in drie dimensies

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

Studeren Agressie in Drosophila (fruitvliegjes)

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

Chip-op basis van drie-dimensionale Cultuur van de Cel in doorbloed Micro-bioreactoren

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

Microfabricage van Chip-en kleinbedrijf Stellingen voor drie-dimensionale celkweek

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

Micro-injectie technieken voor het bestuderen van mitose in de Drosophila melanogaster Syncytieel 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

Patch Clamp en perfusie technieken voor het bestuderen van Ion Channels Uitgedrukt in Xenopus Eicellen

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 in Driedimensionale Hydrogels

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

Een In Vitro Model voor het bestuderen van cellulaire transformatie door Kaposi sarcoom 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

teelt van<em&gt; Caenorhabditis elegans</em&gt; In drie dimensies in het Laboratorium

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

Quadruple-Checkerboard: een wijziging van het driedimensionale dambord voor het bestuderen van medicijncombinaties

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

Directe stochastische optische reconstructiemicroscopie van extracellulaire blaasjes in drie dimensies

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