FAU-Forschende untersuchen den inneren Aufbau der Stimmlippen
Nach Operationen, Bestrahlungen oder auch im Alter kann sich die Stimme dauerhaft verändern. Ursache dafür sind oftmals Vernarbungen im Gewebe der Stimmlippen: Sie beeinträchtigen ihre Schwingung, wodurch sich der Klang der Stimme verändert. Das deutsch-österreichische Forschungsprojekt „Structure2Sound“ untersucht, wie sich der innere Aufbau der Stimmlippen auf diese Schwingung auswirkt.
Im Mittelpunkt des Projekts steht die sogenannte extrazelluläre Matrix der Stimmlippen: ein Netzwerk, das hauptsächlich aus Kollagen, Elastin und Hyaluronsäure besteht. Diese Bestandteile beeinflussen, wie sich die Stimmlippen bewegen. „Wie das genau passiert und welche Rolle die einzelnen Bestandteile spielen, wollen wir herausfinden“, erklärt Projektleiterin PD Dr. Marion Semmler von der Abteilung für Phoniatrie und Pädaudiologie am Universitätsklinikum Erlangen der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU).
Einzelne Bestandteile gezielt verändern
Für ihre Versuche verwenden die Forschenden Kehlköpfe von Schweinen, die als Nebenprodukte in Schlachthöfen anfallen. „Schweinestimmlippen ähneln menschlichen Stimmlippen in ihrem Aufbau und ihrem Schwingungsverhalten besonders stark“, erklärt PD Dr. Semmler. „Sie eignen sich daher besonders gut, um zu untersuchen, wie einzelne Bestandteile die Stimme beeinflussen.“
Mit speziellen Enzymen zerstören die Forschenden gezielt Kollagen, Elastin oder Hyaluronsäure im Gewebe. Anschließend untersuchen sie, welche Folgen die fehlenden Bestandteile für die Schwingung haben. In einem Versuchsaufbau ersetzt ein Kompressor die Lunge: Er leitet Luft durch den Kehlkopf. Hochgeschwindigkeitskameras, akustische Messungen und Drucksensoren erfassen dabei, wann die Stimmlippen zu schwingen beginnen, wie regelmäßig sie sich bewegen und wie sich der Grundton dadurch verändert.
Internationale und interdisziplinäre Zusammenarbeit
Während das Team in Erlangen untersucht, wie Veränderungen der extrazellulären Matrix das Schwingungsverhalten beeinflussen, entwickelt der österreichische Projektleiter Dr. Raphael Lamprecht vom Institute of Measurement and Sensor Technology der UMIT TIROL neue Messverfahren, um das Gewebe zu untersuchen.
Die Kombination beider Ansätze ermöglicht es, den Zusammenhang zwischen dem inneren Aufbau der Stimmlippen, ihren Materialeigenschaften und ihrem Schwingungsverhalten systematisch zu erforschen.
„Wenn wir wissen, welche Bestandteile für welche Eigenschaften der Stimme entscheidend sind, könnten wir Patienten in Zukunft deutlich schonender behandeln.“ PD Dr. Marion Semmler
Perspektiven für neue Therapien
Langfristig könnten die Ergebnisse Patientinnen und Patienten helfen, deren Stimmlippen nach Operationen, Verletzungen oder Bestrahlungen vernarbt sind. „Solches Narbengewebe enthält häufig viel ungeordnet vernetztes Kollagen. Dadurch kann es nicht mehr frei schwingen“, sagt PD Dr. Semmler. „Denkbar wäre zum Beispiel, diese Strukturen anhand neuer Erkenntnisse gezielt abzubauen und es dem Körper dadurch zu ermöglichen, das Gewebe geordnet wieder aufzubauen.“
Auch altersbedingte Stimmveränderungen, Lähmungen der Stimmlippen oder die gezielte Anpassung der Stimmlage könnten künftig von den Erkenntnissen profitieren. „Wenn wir wissen, welche Bestandteile für welche Eigenschaften der Stimme entscheidend sind, könnten wir Patienten in Zukunft deutlich schonender behandeln“, sagt PD Dr. Semmler.