26dgpp08 10.3205/26dgpp08 urn:nbn:de:0183-26dgpp083 Vortrag Laryngeale Mechanismen im hochfrequenten Phonationsbereich Köberlein Köberlein M. M Prof. Dr.
Universität für Musik und Darstellende Kunst, Antonio-Salieri Institut für Gesang und Stimmforschung in der Musikpädagogik, Johannesgasse 8, 1010 Wien, ÖsterreichUniversität für Musik und Darstellende Kunst, Antonio-Salieri Institut für Gesang und Stimmforschung in der Musikpädagogik, Wien, Österreich
marie.koeberlein@med.uni-muenchen.de author Wingerath Wingerath A. A
Martin Luther University Halle-Wittenberg, Sprechwissenschaft und Phonetik, Halle, Deutschland
author Kirsch Kirsch J. J
Klinikum der Ludwig-Maximilians-Universität, Phoniatrie und Pädaudiologie, München, Deutschland
author Grawunder Grawunder S. S
Martin Luther University Halle-Wittenberg, Sprechwissenschaft und Phonetik, Halle, Deutschland
author Echternach Echternach M. M
Klinikum der Ludwig-Maximilians-Universität, Phoniatrie und Pädaudiologie, München, Deutschland
author German Medical Science GMS Publishing House
Düsseldorf
 610 20260826 germ This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 License. Dieser Artikel ist ein Open-Access-Artikel und steht unter den Lizenzbedingungen der Creative Commons Attribution 4.0 License (Namensnennung). M0654 08 Deutsche Gesellschaft für Phoniatrie und Pädaudiologie 42. Wissenschaftliche Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Phoniatrie und Pädaudiologie (DGPP) Stimme: Stimmphysiologie Starnberg 20260916 20260919 V06 Hintergrund: Die Mechanismen zur Erzeugung extrem hoher Frequenzen oberhalb von 1.000 Hz sind wenig erforscht, da die verfügbaren Methoden limitiert sind. Aktuell gibt es Theorien (1) zum Damping-Mechanismus (sog. M2d), wobei die schwingende Stimmlippenlänge reduziert wird sowie (2) zur epitheldominierten Schwingung bei minimaler Amplitude (sog. M3). Die Mechanismen konnten bisher lediglich von stroboskopischen Aufnahmen (M2d) oder Finite-Elemente-Modelling (M3) abgeleitet werden. Ziel dieser Studie war es, das tatsächliche Schwingungsverhalten der Stimmlippen im Kontext extrem hoher Frequenzen sichtbar zu machen.Material und Methode: Mittels simultaner Hochgeschwindigkeits-Laryngoskopie bei 20.000 fps, Elektroglottographie und Audioaufnahmen wurden Phonationen im Bereich 1–3 kHz aufgezeichnet. Es wurden drei sowohl männliche als auch weibliche Probanden inkludiert.Ergebnisse: Die erfassten Schwingungsmuster lassen sich den genannten Theorien zuordnen. Jedoch unterscheiden sie sich in der Detailkonfiguration und dem akustischen Ergebnis sowie der Steuerbarkeit. Die Mechanismen erscheinen als unabhängig vom biologischen Geschlecht einsetzbar, sowie auch bei vorhandenen Phonationsverdickungen anwendbar.Schlussfolgerung: Da die detektierten Grundfrequenzen der verschiedenen Signale übereinstimmen, ist davon auszugehen, dass die Phonationen von bis zu 3.100 Hz einen Ursprung in der Stimmlippenoszillation haben; dies trifft auch auf erfasste nichtharmonische Frequenzen zu. TextHintergrundDie Mechanismen zur Erzeugung extrem hoher Frequenzen oberhalb von 1.000 Hz sind wenig erforscht, da die verfügbaren Methoden limitiert sind . Aktuell gibt es Theorien zum Damping-Mechanismus (sog. M2d) , wobei die schwingende Stimmlippenlänge reduziert wird, sowie zur epitheldominierten Schwingung mit minimaler Amplitude (sog. M3) . Die Mechanismen konnten bisher lediglich von laryngostroboskopischen Aufnahmen oder Finite-Elemente-Modelling abgeleitet werden. Ziel dieser Studie war es, das Schwingungsverhalten der Stimmlippen im Kontext extrem hoher Frequenzen zeitlich hochaufgelöst sichtbar zu machen.Material und MethodenEs wurden drei Personen gemessen (zwei männlich, eine weiblich), welche extrem hohe Phonationen im künstlerischen Kontext gezielt einsetzen. Mittels simultaner Hochgeschwindigkeits-Videolaryngoskopie (HSV) bei 20.000 fps, Elektroglottographie (EGG) und Audioaufnahmen wurden Phonationen im Bereich 1.000–3.100 Hz aufgezeichnet. Aus dem Bildmaterial wurde die Glottisfläche segmentiert, die Schwingungsfrequenz sowie der Offenquotient berechnet und die prozentual schwingende Länge der Stimmlippen gemessen. Aus dem Audiomaterial wurden Spektren generiert und aus dem EGG-Signal wurde die Grundfrequenz extrahiert.ErgebnisseIm Vergleich stimmten die Grundfrequenzen der verschiedenen Quellen überein. Es zeigten sich in allen Aufnahmen verkürzte Schwingungslängen von weniger als 25% der Stimmlippenlänge (Abbildung 1 ) sowie Oszillationsbewegungen an der Stimmlippenoberfläche. Bei allen Probanden blieb während der Phonation ein unterschiedlich großer glottaler Spalt. Bei einem der männlichen Probanden wurden Phonationsverdickungen festgestellt, welche die schwingende Länge unterteilte. Bei der weiblichen Probandin kam es zur Entwicklung von sog. Sidebands im Klangspektrum aufgrund nicht-linearer Schwingungsmuster der Stimmlippen, sowie fehlender Steuerungsfähigkeit der Tonhöhe.DiskussionDie erfassten Schwingungsmuster von verkürzter schwingender Länge und minimaler Schwingungsamplitude lassen sich gleichzeitig den eingangs genannten Theorien von Damping und epithel-dominierter Oszillation zuordnen und widersprechen Hypothesen zu aeroakustischer Tonerzeugung (Pfeifmechanismen) . Jedoch unterscheiden sich die Phonationen in der Detailkonfiguration und dem akustischen Ergebnis sowie der Steuerbarkeit. Die Mechanismen erscheinen als unabhängig vom biologischen Geschlecht einsetzbar.Als Mechanismus zur Verkürzung der schwingenden Länge ist eine primär cartilaginöse Adduktion bei relaxiertem M. thyroarytaenoideus plausibel .Möglicherweise können Phonationsverdickungen die extrem hohe Phonation sogar unterstützen, indem sie bei epitheldominierter Oszillation die schwingende Länge der Stimmlippen unterbrechen und somit verkürzen, bei weniger cartilaginöser Adduktion und größerem glottalen Spalt. Bei der Generation von nicht-linearen Sidebands bei der stimmlich gesunden Probandin werden irreguläre Schwingungsmuster willentlich eingesetzt , welche in anderen Kontexten tendenziell als pathologisch eingeordnet werden , . Die genaue muskuläre Steuerung zur Erzeugung dieser Muster bedarf weiterer Untersuchungen.Fazit/SchlussfolgerungenDa die detektierten Grundfrequenzen der verschiedenen Signale übereinstimmen, ist davon auszugehen, dass die Phonationen von bis zu 3.100 Hz einen Ursprung in der Stimmlippenoszillation haben; dies trifft auch insbesondere auf nichtharmonische Frequenzen zu. Zur Erzeugung der extrem hohen Phonationen kommen teilweise willentlich eingesetzte pathologische Muster zum Einsatz. Wingerath A Grawunder S What is glottal whistle? – Exploring extremely high fundamental frequencies in human vocal production 2023 Proceedings of the 20th International Congress of Phonetic Sciences - ICPhS 2023; 2023 Aug 7-11; Prague, Czech Republic 1821-5 Wingerath A, Grawunder S. What is glottal whistle? – Exploring extremely high fundamental frequencies in human vocal production. In: Skarnitzl R, Volín J, editors. Proceedings of the 20th International Congress of Phonetic Sciences - ICPhS 2023; 2023 Aug 7-11; Prague, Czech Republic. International Phonetic Association; 2023 [cited 2024 Nov 3]. p. 1821-5. Available from: https://www.internationalphoneticassociation.org/icphs-proceedings/ICPhS2023/full_papers/841.pdf https://www.internationalphoneticassociation.org/icphs-proceedings/ICPhS2023/full_papers/841.pdf Fantini M The Physiology of Vocal Damping: Historical Overview and Descriptive Insights in Professional Singers 2024 J Voice S0892-1997(24)00265-0 Fantini M. The Physiology of Vocal Damping: Historical Overview and Descriptive Insights in Professional Singers. J Voice. 2024 Sep 2:S0892-1997(24)00265-0. DOI: 10.1016/j.jvoice.2024.08.015 https://doi.org/10.1016/j.jvoice.2024.08.015 Titze IR Riede T A proposal for epithelial dominance in extremely high fundamental frequency vocalizations 2025 J Acoust Soc Am 1283-95 Titze IR, Riede T. A proposal for epithelial dominance in extremely high fundamental frequency vocalizations. J Acoust Soc Am. 2025 Aug 1;158(2):1283-95. DOI: 10.1121/10.0038968 https://doi.org/10.1121/10.0038968 Edgerton ME Tan S Evans G Jang MH Kim BK Loo FY Pitch profile of the glottal whistle (M4) 2013 Malaysian Journal of Science 78-85 Edgerton ME, Tan S, Evans G, Jang MH, Kim BK, Loo FY, et al. Pitch profile of the glottal whistle (M4). Malaysian Journal of Science. 2013;32(1):78-85. DOI: 10.22452/MJS.VOL32NO1.13 https://doi.org/10.22452/MJS.VOL32NO1.13 Wingerath A Köberlein M Kirsch J Grawunder S Echternach M Investigation on vocal damping and epithelial oscillation regarding laryngeal mechanisms M2d and M3 2026 JASA Express Lett Wingerath A, Köberlein M, Kirsch J, Grawunder S, Echternach M. Investigation on vocal damping and epithelial oscillation regarding laryngeal mechanisms M2d and M3. JASA Express Lett. 2026 May. Naqvi Y Gupta V Functional Voice Disorders 2026 StatPearls Naqvi Y, Gupta V. Functional Voice Disorders. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2026 Jan– [letztes Update: 28.04.2023]. Verfügbar unter: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK563182/ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK563182/ Woo P Vibratory Characteristics of Diplophonia Studied by High Speed Video and Vibrogram Analysis 2019 J Voice 7-15 Woo P. Vibratory Characteristics of Diplophonia Studied by High Speed Video and Vibrogram Analysis. J Voice. 2019 Jan;33(1):7-15. DOI: 10.1016/j.jvoice.2017.08.013 https://doi.org/10.1016/j.jvoice.2017.08.013 0
1 1 Abbildung 1: Aufnahmen der Stimmlippen aller Probanden P1-3 bei weitester glottaler Öffnung. Jeweils ist der schwingende Bereich mit unterbrochenen Linien, der glottale Spalt mit durchgezogenen Linien markiert.
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