Distr´es es el t´ermino que se utiliza para definir el estr´es negativo. Algunas de las posibles consecuencias de un estr´es negativo, pueden desembocar en enfermedades relacionadas con el sistema fonador (disfon´ıa espasm´odica), el sistema nervioso o incluso sistema circulatorio (hipertensi´on).
Respecto a la disfon´ıa espasm´odica cabe decir que se trata de una enfermedad ra- ra ya que dentro de una poblaci´on de 100.000 individuos, esta enfermedad la padece 1 de cada 4 sujetos estudiados. Los s´ıntomas se empiezan a producir en el rango de edad comprendido entre los 30-50 a˜nos y es m´as frecuente en las mujeres. Existen 3 tipos de disfon´ıa: deabducci´on o apertura de las cuerdas vocales, adducci´on u oclu- si´on de las cuerdas vocales y la mixta. Para detectar dicha enfermedad es necesario realizar una nasofaringolaringoscop´ıa, la cual se realiza por medio de una fibra ´optica flexible. Este m´etodo es invasivo y molesto, pero necesario hasta el d´ıa de hoy para poder detectar un diagn´ostico de esta enfermedad.
Tal y como explican en el trabajo anteriormente citado, Armario y Nadal [129], los est´ımulos sist´emicos activan ´areas muy espec´ıficas del Sistema Nervioso Central (SNC) en el tallo encef´alico y ´areas circunventriculares. Desde estas ubicaciones se env´ıan se˜nales al n´ucleo paraventricular del hipot´alamo (PVN), que es clave en la respuesta fisiol´ogica del estr´es. Sin embargo, los est´ımulos emocionales inducen la activaci´on de un gran n´umero de ubicaciones del SNC, tales como corteza prefrontal y n´ucleos l´ımbicos (estriado ventral, septum y am´ıgdala).
La detecci´on autom´atica del estr´es tiene un ´ambito de aplicaci´on importante en la vida moderna. Sin embargo, la recopilaci´on de datos, la extracci´on de caracter´ısti- cas, algoritmos de clasificaci´on y los resultados est´an demasiado dispersos y es muy dif´ıcil hacer comparaciones entre ellos para comprobar el progreso del estado del arte a d´ıa de hoy.
1.3.
Producci´on de la Voz
En palabras del Profesor Antonio Quilis, “El habla es la realizaci´on concreta de la lengua en un momento y en un lugar determinados, por cada uno de los miembros de esa comunidad ling¨u´ıstica” [146]. El habla es la forma natural de comunicaci´on entre los seres humanos. Adem´as de la informaci´on ling¨u´ıstica, el habla ofrece la identidad, y refleja el estado de salud y emocional del hablante, a trav´es de la voz.
El sistema fonador o el sistema de producci´on del sonido articulado puede dividir- se en tres grupos, el sistema respiratorio, el sistema fonatorio y el sistema resonatorio, que se describir´an brevemente a continuaci´on.
Sistema respiratorio o cavidades infragl´oticas. El sistema respiratorio se com- pone de diafragma, pulmones, bronquios y tr´aquea. Este tiene dos ´unicos mo- vimientos, inspiraci´on y espiraci´on; es con este ´ultimo movimiento con el que se consigue la producci´on de sonido articulado. El funcionamiento consiste
primeramente en la introducci´on de aire en los pulmones, el cual llega hasta los bronquios, a continuaci´on el diafragma ejerce presi´on sobre los pulmones y ´estos expulsan el aire hacia la tr´aquea, ´organo constituido por anillos carti- laginosos, hasta llegar a la laringe. Este proceso se puede ver con m´as detalle en la figura 1.3. Este torrente de aire se va a denominar flujo glotal.
Figura 1.3: Sistema respiratorio. (Imagen de Dominio P´ublico - Licencia CC0 1.0).
Laringe u ´organo fonador. Tal y como se ha descrito en el punto anterior, la laringe est´a en continuaci´on ascendente de la tr´aquea. Est´a formada por cuatro cart´ılagos: el cricoides con forma de anillo y se encuentra en la base de la laringe que est´a unida a la tr´aquea. Eltiroides, se encuentra articulado con el cricoides; posee forma de envoltura o escudo y su dise˜no anguloso hace que se le
1.3. PRODUCCI ´ON DE LA VOZ
denomine“nuez o bocado de Ad´an”. Finalmente, dosaritenoides, con forma de pir´amide y ubicados en el engarce del cricoides; se mueven gracias a un sistema de m´usculos (interaritenoideo, tiroaritenoideo, aritenoideo transversal, oblicuo y cricoaritenoideos). En la figura 1.4 se puede ver la parte externa de la laringe.
Figura 1.4: Laringe externa. (Imagen realizada por Olek Remesz y traducida al castellano por Alejandro Navarro L´opez - Licencia CC 2.5).
En la parte interna de la laringe se encuentran las cuerdas o pliegues vocales, estas est´an conectadas con el tiroides en su parte anterior y por la parte pos- terior con los aritenoides. El espacio libre entre las cuerdas vocales se llama
glotis. Es importante destacar que el movimiento de los m´usculos interarite- noideos y cricoaritenoideos provocan que los cart´ılagos aritenoideos cierren y abran las cuerdas vocales. En la Figura 1.5 se puede ver la estructura de los pliegues vocales.
En las ´ultimas d´ecadas se han expuesto diferentes teor´ıas y modelos para la vibraci´on glotal, tal y como se presenta en el trabajo de la Doctora Isabel Vilaseca [66]. Los autores, en su mayor´ıa, postulan que las cuerdas vocales poseen una estratificaci´on anat´omica en capas, la cual es denominada como
Figura 1.5: Estructura de las pliegues vocales obtenida del libro Gray’s Anatomy. (Imagen de Dominio P´ublico - Licencia CC0 1.0).
“body-cover complex” [76]. Esta estructura en capas con distintas propiedades biomec´anicas permitir´a el desplazamiento de la mucosa y submucosa de la cuerda vocal (cover) sobre un cuerpo muscular m´as r´ıgido (body) formado por el ligamento y m´usculo vocal.
La cuerda vocal est´a constituida por una capa superficial de epitelio respirato- rio (epitelio escamoso estratificado). En la parte inferior de ´esta se hallar´ıa la llamadalamina propria. Esta l´amina est´a compuesta por fibras de col´ageno, fibras el´asticas y sustancia fundamental (tambi´en conocida como“quintaesen- cia”) [28]. ´Esta ´ultima es una sustancia trasl´ucida e incolora de composici´on gelatinosa y es la m´axima responsable de la viscoelasticidad y filtrado del teji- do conectivo. El ligamento vocal est´a compuesto por el conjunto de dos capas, una m´as fina y otra m´as densa y robusta. Por tanto, el epitelio respiratorio junto a la lamina propria superficial constituir´ıan la cubierta, la cual posee movimiento, y el cuerpo r´ıgido (body) de la cuerda vocal.
En la Figura 1.6 se representa la producci´on del ciclo vocal en diferentes fases o momentos. As´ı desde el punto de vista funcional, una vez que el torrente de aire llega a la cavidad lar´ıngea genera un incremento de la presi´on infragl´otica y peque˜nos escapes de aire entre los pliegues vocales. Dicha presi´on produce un movimiento ondulatorio vertical de abajo a arriba, permitiendo que las cuer- das vocales se separen y se junten; gracias a las contracciones musculares que ejercen movimiento sobre los aritenoides y por el efecto Bernoulli de succi´on (v´ease la figura 1.6). La fase inicial o cero es aquella en que ambos pliegues
1.3. PRODUCCI ´ON DE LA VOZ
se encuentran en fase de apertura, la fase uno representa la aproximaci´on de ambas cuerdas vocales por el movimiento ondulatorio (aducci´on), a continua- ci´on la fase dos representa el momento en que ambas cuerdas vocales se tocan (contacto), comenzando por el borde subgl´otico y seguidamente las fases 3, 4 y 5 representan los diferentes pasos de mayor contacto hasta la oclusi´on casi completa de los pliegues vocales. Las fases 6 y 7 representan la fase de ab- ducci´on (separaci´on de los pliegues). Una vez que se produce nuevamente la apertura gl´otica se concluye lo que se conoce como ciclo gl´otico completo. El aire que pasa a trav´es de la glotis y las cuerdas vocales se va a denominarflujo glotal.
(a) Fase 0. (b) Fase 1. (c) Fase 2. (d) Fase 3.
(e) Fase 4. (f) Fase 5. (g) Fase 6. (h) Fase 7.
Figura 1.6: Mecanismo de producci´on del ciclo vocal. (Im´agenes de Dominio P´ublico - Licencia CC0 1.0).
Adem´as el movimiento o vibraci´on de las cuerdas vocales define si los sonidos articulados son o no sonoros [146]
• Algunas consonantes como [b, d, g, m, n, l, r,...] y las vocales son pro- ducidos por la vibraci´on en las cuerdas vocales, por tanto son sonidos fonados.
• Otras consonantes como [s, f, x, θ] no producen vibraci´on en las cuerdas vocales, por tanto son sonidos no fonados, o sin voz.
Al igual que otros m´usculos en el organismo, las cuerdas vocales pueden mo- dificar tu tama˜no y tensi´on. Es l´ogico pensar que unas cuerdas vocales gruesas desembocar´an en unaF0baja, mientras que unas delgadas provocar´an el efecto
contrario [179].
La edad y el g´enero son elementos fisiol´ogicos importantes en la producci´on de la voz. Es por ello que los ni˜nos, al tener cuerdas vocales m´as cortas y delgadas producen unas frecuencias m´as altas, que con el paso de la pubertad se ven disminuidas por el engrosamiento de aquellas.
Cavidades supragl´oticas. Tras el paso por la cavidad lar´ıngea, el flujo de aire (fonado o turbulento) llega a la zona laringofar´ıngea para desembocar final- mente en las cavidades far´ıngea, oral y nasal. Como se puede observar en la Figura 1.7 las cavidades oral y nasal se definen como el espacio libre para
el paso del aire delimitado por los ´organos articulatorios, tales como lengua, labios, dientes, alv´eolo, ´uvula o campanilla y fosas nasales. El espacio libre que el conjunto de ´organos dejan se le denomina tracto vocal. La cavidad supragl´otica se encarga de articular diferentes sonidos dependiendo de la po- sici´on de todos sus ´organos. Dicho espacio genera resonancias que modifican la forma y crean diferentes filtros ac´usticos, los cuales imprimen distintas ca- racter´ısticas sobre la onda glotal y crean diversos sonidos. Por consiguiente, el habla es el resultado de la emisi´on sonora de un lenguaje articulado sobre un juego determinado de s´ımbolos, emitido desde el extremo de la cavidad oral (labios), que puede conllevar sonidos fonados o no, debidamente modificados por las cavidades oro-naso-far´ıngeas.
Figura 1.7: Imagen de la secci´on sagital de la cavidad supraglotal (partes para la articulaci´on): 1. Exo-labial, 2. Endo-labial, 3. Dental, 4. Alveolar, 5. Post-alveolar, 6. Pre-palatal, 7. Palatal, 8. Velar, 9. Uvular, 10. Far´ıngea, 11. Glotal, 12. Epiglotal, 13. Radical, 14. Postero-dorsal, 15. Antero-dorsal, 16. Laminar, 17. Apical, 18. Sub- apical. (Imagen basada en los trabajos [27] y [123] y elaborada por Rohieb bajo Licencia CC BY-SA 3.0).
Realizando un resumen de todo lo anteriormente descrito, podr´ıamos decir de forma esquem´atica que la producci´on de voz se debe a la vibraci´on inducida por la presi´on transglotal. Las cuerdas vocales vibran por la acci´on coordinada de un sistema complejo de cart´ılagos, m´usculos y tejidos conectados. Este sistema se activa por la actividad neuromotora inducida desde las zonas pre-motoras y motoras del cortex, derivado por v´ıas neuromotoras bulborraqu´ıdeas hacia los m´usculos gestores de los ´organos articulatorios tal y como queda reflejado en la figura 1.8. Las etapas sucesivas que se numeran en la figura, se detallan a continuaci´on.
1. Enlaces desde la corteza neuromotora ling¨u´ıstica hasta las capas de los ganglios basales.
2. Conjunto neuromotor que act´ua sobre los m´usculos de la compuerta velo- far´ıngea (elevador del velo del paladar, palatogloso y palato-far´ıngeo).
1.3. PRODUCCI ´ON DE LA VOZ
3. De igual forma actuando sobre el interruptor retro-lingual conectado al in- terruptor epiglotal (constrictores far´ıngeos superiores, medios e inferiores y estilofar´ıngeo).
4. Conjunto de nervios lar´ıngeos actuando sobre los m´usculos aritenoide trans- versal y oblicuo y el cricoaritenoide; este ´ultimo responsable de la adducci´on y abducci´on de las cuerdas vocales.
5. Conjunto del nervio vago (fr´enico) actuando sobre los m´usculos diafragm´aticos (diagragma crural).
6. Bucle de retroalimentaci´on en los ganglios basales amortiguaci´on del tono mus- cular. Lungs V P A T L G N Diaphragm Vocal Folds Pharynx 1 2 3 4 5 6
Figura 1.8: Vista simplificada de los principales caminos involucrados en la produc- ci´on de la fonaci´on.
En la figura 1.9 podemos observar el recorrido completo en el mecanismo de la producci´on de la voz. Se ha querido representar en forma de diagrama de transicio- nes para representar las entradas y salidas obtenidas en cada una de sus etapas.
Figura 1.9: Transiciones para la producci´on de voz.
El sonido puede ser identificado por cuatro caracter´ısticas fundamentales, tales comotono, intensidad, duraci´on y timbre:
Tono o pitch. El tono indica la frecuencia fundamental, representada normal- mente como F0. La frecuencia fundamental es la frecuencia m´as baja del es- pectro de frecuencias de una onda peri´odica. Todas las dem´as frecuencias se pueden representar como m´ultiplos de la frecuencia fundamental. El tono se mide en Hercios (Hz).
Intensidad de sonido. Es la potencia ac´ustica transferida por una onda sono- ra por unidad de ´area normal a la direcci´on de propagaci´on. La intensidad representa la amplitud de un sonido, es decir, como de fuerte o d´ebil es la se˜nal. Se mide en decibelios (dB SPL), donde SPL son las siglas de nivel de presi´on est´andar en ingl´es. Normalmente equivale a 20 micronewton por metro cuadrado, que se considera el umbral de percepci´on grosso modo.
Duraci´on. Esta caracter´ıstica mide cu´an larga o corta es la se˜nal a lo largo del tiempo. La duraci´on de una se˜nal ac´ustica se mide normalmente en horas, minutos, segundos y milisegundos.
Timbre. Esta cualidad es definida como la distribuci´on de energ´ıa sobre los
arm´onicos de la frecuencia fundamental (espectro), que se agrupan en pi- cos de intensidad, llamados formantes, seg´un unaenvolvente, dada por las
resonancias del tracto oro-naso-far´ıngeo. El o´ıdo humano percibe los sonidos complejos como un todo, con una calidad que depende del n´umero de con- tribuciones simult´aneas, en frecuencias m´ultiplos de una dada (fundamental), escaladas seg´un un patr´on de energ´ıa (timbre). Por lo tanto, el timbre puede ser definido tanto en hercios (Hz), como en decibelios (dB SPL).