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

Detta arbete fick stöd av en APART beviljandet av den österrikiska akademin av vetenskaperna (CTH), teknik byrån i Tjeckien projekt nr. TA04010877 (CTH, VH och JGS), och den tjeckiska Science Foundation (GACR) projekt ingen GA16-01246S (till JGS). Vi tackar W. Tecumseh Fitch för hans förslag att använda protes fixativ kräm och Ing. P. Liska från den tjeckiska armén Forest Service för hans hjälp att förvärva de exciderad hjort larynges.

De animaliska prover analyseras i denna uppsats behandlades enligt standard etiska kraven i Palacky University i Olomouc, Tjeckien. De härrör från kronhjort som lever vilt i skogarna, som jagades av den tjeckiska armén Forest Service under ett ordinarie jaktsäsongen.
1. beredning av Hemi-struphuvudet förlagan
Obs: Endast ordentligt förberedda exemplar bör användas, som anges i4 . Snabb frysning av struphuvudet25...

Hemi-struphuvudet preparatet aktier fördelarna med den ”konventionella” (full) exciderad struphuvud setup: I ett sådant experimentella tillvägagångssätt, fysiska och fysiologiska randvillkor och parametrar (såsom subglottal trycket eller stämbandens töjning) kan vara kontrollerade ganska väl. Beteendet hos hemilarynx är homolog till det av en full struphuvudet med en perfekt laterala symmetri, med undantag att magnituder av vissa parametrar (t.ex., flöde, ljudtryck) reduceras med cirka 50%, men fo...

Röst skapas vanligtvis av vibrerande larynx vävnad (främst stämbanden), som konverterar ett konstant luftflöde, tillhandahålls av lungorna, i en sekvens av luftflöde pulser. Den akustiska tryckvågform (dvs, det primära ljudet) framväxande från denna sekvens av flödet pulserna akustiskt retar den vokala tarmkanalen som filtrerar dem, och det resulterande ljudet utstrålas från munnen och (till viss del) från näsan1 . Genererade ljudet spektral sammansättning påverkas till stor del av kvaliteten på stämbandens vibrationer, regleras av larynx biomekanik och interaktioner med luftrör luftflöde2. Både i en klinisk och en forskning kontext är dokumentation och bedömning av stämbandens vibrationer således av främsta intresse när man studerar röst produktion.
I människor, direkt endoskopisk undersökning av struphuvudet under ljudproduktion i vivo är utmanande och det är nästan omöjligt i ickemänskliga däggdjur, med tanke på nuvarande tekniska hjälpmedel. Därför, och för att garanti noggrant kontrollerade fysiska och fysiologiska experimentella randvillkor, användning av exciderad larynges3,4 är i många fall en tillräcklig ersättning för utredning av i vivo röst produktionen mekanismer.
Stämbandens vibrationer är en komplex tredimensionell företeelse5. Medan konventionella undersökningsmetoder som ger larynx endoskopi (i vivo) eller exciderad struphuvudet preparat normalt bara en överlägsen bild av den vibrerande stämbanden6, de tillåter inte för fullständig tredimensionell analys av stämbandens rörelser. I synnerhet i vyn överlägsen är stämbanden (kaudala) lägre marginaler osynliga under en större del av vibrerande cykeln. Detta beror på fas fördröjningen mellan underlägsen (kaudala) och överlägsen (kraniella) kanten av stämbanden, ett fenomen som är typiskt sett under stämbandens svängning5. Som direkta empiriska bevis för bakningen upp resultaten från matematiska och fysiska modeller är knappa, kunskap om geometri och rörelse av det lägsta röst vik kanten7, och därmed geometrin av subglottal kanal8,9 , 10 är avgörande för att bättre förstå samspelet mellan larynx luftflöde, stämbandens vävnad och den resulterande krafter och tryck11,12. En annan aspekt av stämbandens vibrationer som är dold från den sedvanliga överlägsen bild är det vertikala (caudo-kranial) djupet av kontakten mellan två stämbanden. Vertikala kontakt djupet är relaterad till den vertikala tjocklek av stämbanden, som är en potentiell indikator av vocal registret används i sång (”bröstet” vs. ”falsett” register)13,14.
För att övervinna bristerna i konventionella (full) exciderad struphuvudet preparat, en s.k. hemi-struphuvudet setup kan utnyttjas, där hälften av struphuvudet tas bort, vilket underlättar bedömningen av vibrerande kännetecknen av de återstående stämbandens i tre dimensioner. Överraskande, eftersom införandet av denna inställning i 1960-talet15 och en inledande validering av begreppet i 199316, har inte många laboratorier utfört experiment med denna lovande experimentell metod17,18 ,19,20,21,22,23. En förklaring till detta kan hittas i svårigheterna med att skapa en livskraftig hemi-struphuvudet beredning. Medan konventionella exciderad (full) struphuvudet är väldokumenterade4, finns ännu ingen sådan ingående instruktioner för att skapa en hemi-struphuvudet setup. Det är därför syftet med denna uppsats att ge en tutorial för att fastställa ett tillförlitligt reproducerbara hemi-struphuvudet setup, kompletterad med experimentella resultat från kronhjort exemplar.
En hemi-struphuvudet setup delar många egenskaper med en ”konventionell” exciderad struphuvudet setup, såsom mätutrustning, höghastighetståg eller andra bildteknik att på lämpligt sätt dokumentera vibrationerna av larynx strukturer under ljudalstring, eller korrekt leverans av uppvärmda befuktade luften. Dessa allmänna installationsprogrammet överväganden beskrivs i detalj i både en bok kapitel4 och en teknisk rapport från de nationella Center i röst och tal24. Upprepning av dessa instruktioner skulle vara utöver detta manuskript. Här presenteras endast de specialiserade direktiven för att generera en hemi-struphuvudet setup.

<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

Människor och de flesta icke-mänskliga däggdjur röst genereras i struphuvudet genom självunderhållande svängningen av stämbanden. Direkt visuell dokumentation av stämbandens vibrationer är utmanande, särskilt i icke-mänskliga däggdjur. Som ett alternativ ger exciderad struphuvudet experiment möjlighet att undersöka stämbandens vibrationer under kontrollerade fysiologiska och fysiska förhållanden. Användning av en full struphuvudet ger dock enbart en ovanifrån av stämbanden, exklusive avgörande delar av de oscillerande strukturerna från observation under deras interaktion med aerodynamiska krafter. Denna begränsning kan övervinnas genom att utnyttja en hemi-struphuvudet setup där hälften av struphuvudet mid-sagittally avlägsnas, vilket ger både en överlägsen och sidoutsikt över den återstående stämbanden under självbärande svängning.
Här ges en stegvis guide för anatomiska beredning av hemi-larynx strukturer och deras montering på bänken laboratorium. Exemplarisk phonation hemi-struphuvudet preparatets dokumenteras med höghastighetståg video data fångas av två synkroniserade kameror (överlägsna och laterala visningar), visar tredimensionella stämbandens rörelser och motsvarande tidsvarierande kontaktyta. Dokumentationen av hemi-struphuvudet inställningarna i denna publikation kommer att underlätta tillämpningen och pålitlig repeterbarhet i experimentell forskning, vilket ger röst forskare med potential att bättre förstå biomekanik av röst produktionen.

Illustrationer av hemi-struphuvudet preparatet och dess montering leverans luftslangen, som det hänvisas till i föregående avsnitt, finns i figur 1 och figur 2, respektive.
Dokumentation av stämbandens vibrationer från två kameravinklar
Luftflöde-inducerad självbärande svängningen av...

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

Detta paper introducerar ett protokoll för beredning av hemi-struphuvudet exemplar att underlätta en multi-dimensionell bild av stämbandens vibrationer, för att undersöka olika biofysiska aspekter av röst produktionen i människor och icke-mänskliga däggdjur.

Hemi-larynx Setup för att studera stämbandens 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

Studera Aggression i Drosophila (fruktflugor)

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-baserade tredimensionella Cell Kultur i perfusion Micro-bioreaktorer

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

Mikrofabrikation av Chip-storlek Byggnadsställningar för tredimensionell cellodling

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

Mikroinjektion Tekniker för att studera Mitos i 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

Patch Clamp och tekniker perfusion för att studera jonkanaler Uttryckt i Xenopus Oocyter

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 Tredimensionella 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 -modell för att studera cellulära omvandling av 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

odling av<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

Fyrdubbel schackbräde: En ändring av den tredimensionella schackbrädet för studier av läkemedelskombinationer

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

Direkt stokastisk optisk rekonstruktion mikroskopi av extracellulära blåsor 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 ...