Configuración de Hemi-laríngea para el estudio de vibración de la cuerda vocal en tres dimensiones

Este papel presenta un protocolo para la preparación de las muestras de hemi-laringe facilitando una visión multidimensional de la vibración de la cuerda vocal, con el fin de investigar diversos aspectos biofísicos de la producción de la voz en los seres humanos y no humanos mamíferos.

Para entender cómo se crea la voz humana y de los mamíferos, es importante investigar las vibraciones de las cuerdas vocales. Dado que son difíciles de estudiar dentro del cuerpo, se han utilizado laringes extirpadas para obtener información más detallada sobre el comportamiento y las propiedades de las cuerdas vocales. En este vídeo, demostramos cómo crear la llamada configuración de hemilaringe.

Se extirpa la mitad de la laringe para visualizar la vibración de las cuerdas vocales no solo desde arriba sino también desde los lados. Esto es beneficioso para estudiar las características vibratorias que permanecen ocultas en una configuración convencional utilizando una laringe completa. En esta demostración se utilizará la laringe de un ciervo rojo.

Dado que las muestras de laringe utilizadas generalmente se congelan rápidamente en nitrógeno líquido y se almacenan en el congelador, es necesario descongelar la muestra elegida correctamente para no alterar las propiedades biomecánicas del tejido. Primero, inserte la laringe congelada en un autoclave doble o en cualquier otra bolsa de plástico con cierre impermeable. También agregue un peso, que ayuda a mantener la laringe debajo de la superficie del agua.

Selle la bolsa y póngala en un baño de agua con una temperatura de unos 30 grados centígrados hasta que la laringe esté completamente descongelada. Después de que la laringe se haya descongelado por completo, sáquela de la bolsa y límpiela a fondo con solución salina. Si está presente, elimine las estructuras superfluas, como los músculos externos del cuello o el hueso hioides.

Para algunas preguntas de investigación bioacústica, las estructuras supralaríngeas pueden mantenerse intactas, lo que sin embargo limita la visibilidad de las cuerdas vocales desde la parte superior. Acorte la tráquea a una longitud de unos 45 centímetros para que pueda usarse más tarde para montar la laringe en un tubo de suministro de aire. Antes de proceder a la preparación, compruebe siempre la laringe en busca de posibles anomalías tisulares y, en ocasiones, de las grietas introducidas durante el proceso de congelación instantánea.

El siguiente paso consiste en exponer la mitad del cartílago tiroides. En primer lugar, extirpa los músculos laríngeos externos con un bisturí. Comience el procedimiento de corte con un corte vertical inicial a través de la parte anterior del cartílago tiroides.

Con cuidado, lleve el corte más hacia el lado que debe eliminarse para evitar daños en las cuerdas vocales que deben preservarse y estudiarse. Si el cartílago está demasiado rígido debido a la osificación, use una sierra pequeña. A continuación, corta el cartílago cricoides en medio de la agitación.

Cree la incisión verticalmente desde entre los cartílagos aritenoides y deténgase aproximadamente en el nivel horizontal de la escotadura tiroidea inferior. Conecte ambas incisiones haciendo un corte horizontal comenzando en el extremo inferior de la incisión vertical en el cartílago cricoides y dirija el corte hacia la escotadura tiroidea inferior. Dobla el lado de la laringe que se va a extirpar hacia el extremo anterior y haz un corte vertical a través del tejido blando en el lado interno del cartílago tiroides.

Este es el momento más crucial de todo el procedimiento. Por lo tanto, tenga mucho cuidado al crear la incisión desde la unión anterior de las cuerdas vocales al cartílago tiroides. Si el cartílago tiroides se secciona correctamente, la glotis resultante siempre contendrá un ligero espacio anterior.

Con el fin de exponer las cuerdas vocales para obtener una buena visión superior, a veces es útil eliminar también las estructuras por encima de las cuerdas vocales. En algunos casos, los tejidos blandos internos de la laringe pierden su conexión con el cartílago tiroides después del procedimiento de corte e interfieren con las cuerdas vocales. En ese caso, la extirpación de este tejido superfluo es inevitable.

Por último, se extrae una pequeña parte del cartílago tiroideo posterior para facilitar la aducción de las cuerdas vocales a través de los aritenoides. La laringe ahora tiene una mortis en forma de L que coincide con la disposición de la placa de clase en forma de L utilizada en la configuración. El lado izquierdo de la hemilaringe proporciona una vista medial donde las incisiones en la tiroides y el cartílago cricoides son visibles junto con el pliegue vocal restante y el cartílago aritenoides.

La configuración experimental de los hemianinges consta de tres partes básicas. Un tubo de suministro de aire que suministra aire caliente y humidificado a la laringe. A continuación, dos placas transparentes en sustitución de las partes laríngeas extraídas y las puntas para la aducción de la cuerda vocal estudiada y la estabilización de la laringe.

Ahora, montaremos la laringe en el tubo de suministro de aire. Cubra el tubo con crema fijadora de dentaduras postizas y monte la laringe con su tráquea. La crema fijadora de dentaduras postizas funciona como adhesivo y sella posibles huecos.

Sujete la tráquea con una correa de plástico apretada o alguna otra abrazadera útil. Cubra también los bordes del corte con la crema fijadora de dentaduras postizas y coloque las placas transparentes. Estabilizar el cartílago tiroideo y aducir las cuerdas vocales utilizando las puntas.

En esta etapa, la configuración hemilaríngea está lista para usar. Aplique el flujo de aire y verifique si hay fugas. Si el aire se escapa hacia los lados, sella los espacios agregando un poco más de crema fijadora.

Para ver las vibraciones de las cuerdas vocales en tiempo real, se puede aplicar luz estroboscópica. La aplicación principal de la configuración de la hemilaringe es observar la vibración de las cuerdas vocales no solo desde la parte superior sino también desde los lados. Para ello, se utilizan dos cámaras de vídeo de alta velocidad sincronizadas.

Uno para la vista superior y otro para la vista lateral. Aquí vemos la vibración de las cuerdas vocales de la hemilaringe documentada por las dos cámaras sincronizadas que funcionan a 6.000 fotogramas por segundo. El panel izquierdo muestra la vista superior y el panel derecho muestra la vista lateral.

Las cuerdas vocales vibran a una velocidad de unos 70 ciclos por segundo y los vídeos capturados se muestran aquí en cámara lenta. El espacio entre la cuerda vocal y la placa de vidrio se llama glotis. Se puede cuantificar midiendo su área a medida que cambia con el tiempo.

Aquí, esta área glotal se expresa en píxeles. Es cero cuando la cuerda vocal está en contacto con la placa de vidrio y distinto de cero cuando el aire fluye a través de la glotis. El análisis de la señal acústica resultante del proceso de vibración de las cuerdas vocales en la hemilaringe muestra que los principales eventos de excitación acústica ocurren en dos instancias durante un ciclo vibratorio.

En el momento de la apertura glotal, cuando la cuerda vocal pierde contacto con la placa de vidrio y en el momento del cierre glótico cuando la cuerda vocal ha vuelto a alcanzar el contacto completo con la placa de vidrio. En la siguiente animación, el área de contacto variable en el tiempo de la cuerda vocal con la placa de vidrio se muestra en naranja para un ciclo vibratorio. En este caso, la configuración de la hemilaringe se utiliza para validar un método llamado electroglottografía o EGG.

La señal EGG adquirida simultáneamente se muestra aquí en azul. Existe una correlación razonablemente buena entre el área de contacto de las cuerdas vocales y la señal EGG. Esto se documenta con más detalle en un estudio reciente de nuestro grupo.

En la última sección de este video, presentamos un método novedoso para evaluar la vibración de las cuerdas vocales en tres dimensiones llamado análisis quimiográfico del movimiento glotal. En un quimiograma digital, la información de la imagen que se encuentra a lo largo de una línea dentro de un video de alta velocidad se evalúa para cada fotograma de video y se traza de izquierda a derecha. El quimiograma resultante muestra el movimiento de la estructura de las cuerdas vocales a lo largo de la línea de exploración a medida que se desarrolla en el tiempo.

Los quimiogramas se generan tanto para la vista superior como para la lateral con las líneas de exploración quimiográfica colocadas exactamente en el centro de la cuerda vocal. Se traza el desplazamiento temporal de los bordes de las cuerdas vocales. El gráfico azul claro muestra la deflexión lateral de la cuerda vocal y los gráficos rojo y verde muestran la deflexión vertical del borde inferior y superior de la cuerda vocal respectivamente.

La información resultante se puede combinar para sintetizar una animación que muestre el movimiento de la glotis en dos dimensiones, como se ve en la línea media glotal. En este video, hemos proporcionado un tutorial para crear una configuración de hemi-laringe. Hemos mostrado algunas aplicaciones potenciales para evaluar la vibración de las cuerdas vocales no solo desde la parte superior sino también desde los lados, agregando así datos empíricos cruciales para comprender mejor un aspecto clave de la generación de voz.