resumen cobeta - fisiología de la fonación

8/17/2019 Resumen COBETA - Fisiología de la fonación

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RESUMEN CAPÍTULO 3

FISIOLOGÍA DE LA FONACIÓN

Alumno: Rubén Cifuentes Reyes

Tutora: Flga. Milka Parra Mesec

Fecha: 15 de Marzo de 2016


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1. Estructura de las cuerdas vocales

Durante el proceso de fonación, las cuerdas vocales convierte la energía aerodinámica en acústica,este proceso ocurre en la glotis mediante la vibración modulada por los espacios subglóticas ysupraglóticas, dando como resultado final la voz.

La zona en donde se presenta un movimiento más acentuado durante la fonación es el borde libre.

Para poder entender a mayor certeza este proceso es necesario conocer las distintas capas de lacuerda vocal:

• Epitelio de la mucosa

• Lámina propia

• Músculo vocal

La primera capa es la encargada de mantener la forma de la cuerda vocal. Cubiertas ademas por dospequeñas capas que le permitirán protege las estructuras, impide la deshidratación y facilita elmovimiento de los cilios estas son las capas mucinosa y serosa.

La segunda capa tradicionalmente se ha dividido en 3 capas: capa superficial también denominadaespacio de Reine con mucha flexibilidad; , intermedia conformada por fibras elásticas y profundapredominando fibras de colágeno siendo menos flexibles. La capa superficial es la que posee másfibras de elastina y la unión entre la capa intermedia y profunda formar el ligamento vocal.

Y finalmente el músculo vocal que constituye el cuerpo de la cuerda vocal, cambiando su rigidez deacuerdo a la contracción muscular que el individuo este realizando.

Unas de las características más sobresalientes del ligamento vocal es la variabilidad de la densidad,ya que determinan diferentes propiedades mecánicas y estas poseen distintas característicasvibratorias. Esta posee además 5 capas que se agrupan en:

• Cubierta: consistente en el epitelio y la capa superficial de la lámina propia.• Transición: consistente en el ligamento vocal.

• Cuerpo: conformado por el músculo vocal.

Existen variaciones en la longitud de la cuerda vocal: masa de fibras de colágeno en el tendón de lacomisura anterior, mácula flava anterior formada por fibras elásticas y fibroblastos, mácula flavaposterior formada por fibras elásticas y fibroblastos.

La estructura de la cuerda vocal cambia según la edad del individuo:

• Recién nacido: no hay ligamento vocal, el cono elástico no alcanza el borde de la cuerda,agrupaciones de fibras que forman máculas flavas, posuerpoee dos capas cubierta y cuerpo.

• Adolescencia: se desarrolla la estructura estratificada.


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3. Mecanismos de la fonación

Ferrein, Liskovius y Lehfeldt fueron autores que publicaron estudios sobre la fisiología vocal. Ferreindemostró que la vibración vocal es la que produce voz anticipándose a la teoría mioelástica-aerodinámica. Helmholtz demostró que la fonación es el resultado de soplos de aire emitidos a travésde la glotis, siendo este el germen para saber que la voz se produce por un flujo de aire establedesde los pulmones, sementando por segundo generando armónicos con frecuencias más agudas al

pasar por las cavidades de las vías aéreas altas.

Lieberman propuse que la F0 del sonido producido por la apertura y cierre de las cuerdas vocales y laconfiguración de las cavidades supraglóticas es independiente, siendo esto que la F0 puede variarmanteniendo los mismos formantes y a la inversa.

3.1 Teoría Neurocronáxica

Según Husson, las cuerdas vocales vibrarían debido a contracciones rítmicas de la porción vocal delos músculos tiroaritenoideos. Siendo estas contracciones que tendrían la misma frecuencia que laF0. Es desechada esta teoría por las siguientes razones: el mascullo tiroaritenoideo no tiene funciónabductora, la voz presenta F0 superiores a la tasa de impulsos que los nervios recurrentes soncapaces de transmitir; las cuerdas vocales son capaces de producir voz al aplicar flujo aireosubglótico y las cuerdas paralizadas son capaces de producir sonido vocal.

3.2 Teorías mioelástica-aerodinámica de Van den Berg y mucoondulatoria de Perelló.

En oposición a la anterior, las teorías mielastica-aerodinámica y mucoondulatoria, proponen dosprincipios básicos para explicar la producción de la voz:

• Sugieren que la F0 viene determinada por la masa de la cuerda, viscoelasticidad de las cuerdas y lapresión subglótica.

• Las cuerdas vocales vibran por fuerzas que se explican por el principio de Bernoulli.

El aspecto mielastico se refiere al control neuromuscular de la tensión y elasticidad de la cuerda, deacuerdo a esto las cuerdas se aproximan y contraen y se tensan para poder regular suelasticidadsiendo la coordinación de la presión subglótica y de la elasticidad vocal la clave para poderregular la voz. Además también permite la configuración de la apertura glótica.

El aspecto aerodinámico explica el papel de la dinámica de fluidos en el inicio de la vibración de lascuerdas ya aproximadas. Los principios aerodinámicos son:

• El aire fluye de una zona de más presión a otra de menor presión.

• La presión de un fluido incompresible disminuye conforme aumenta la velocidad de sus moléculas,de acuerdo al principio de Bernoulli.

• La velocidad de las moléculas de un fluido incompresible confinado en un conducto aumenta enfunción del estrechamiento del área de la selección de éste.

Para poder iniciar la voz, las cuerdas vocales deben aproximarse para formar un canal estrecho oligeramente cerrado que separa la subglotis de la supraglotis, luego de eso comienza la espiración deaire desde los pulmones, aumentando la presión entre las cuerdas y se produce un empuje en contrade su elasticidad. Cuando la presión es bastante alta (permitiendo separa los tejidos de las cuerdas)el aire fluye a través de la glotis abierta. La diferencia de presiones entre la subglotis y la supraglotisproduce presión positiva que insufla aire desde la tráquea hacia la superficie media de las cuerdasvocales. En cuanto el flujo aéreo pasa a través del estrechamiento de la glotis, la velocidad de las


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moléculas aumenta, determinando una reducción de la presión transglótica produciendo presiónnegativa. Ya teniendo que el aire fluye por la glotis abierta, existen varias fuerzas combinadas que lacierran nuevamente:

• El efecto Bernoulli del flujo aéreo a través de un estrechamiento del conducto crea fuerza negativaque tracciona la cuerda medialmente.

• La elasticidad o retroceso de la cuerda permitiendo que recobren si forma original.

• El aire escapando a través de la glotis descendiendo la presión subglótica, disminuyendo la fuerzaque mantiene aparato los tejidos de las cuerdas vocales permitiendo iniciar otro ciclo glótico(frecuencia media de 110 por segundo en voz masculina y 200 por segundo en voz femenina).

3.2.1 Teoría cuerpo-cubierta

Según la teoría mielastica-aerodinámica, la masa y la tensión de las cuerdas, son los factores másimportante que determinan la F0 de la fonación. Las dos capas (la cubierta y el cuerpo) intervienen enel control de su tensión, refiriendo que la cubierta esta formada por el epitelio y las capas superficial eintermedia de la lámina propia siendo flexible elástica y no contráctil y el cuerpo constituido por lacapa profunda de la lámina propia y el mascullo vocal siendo esta más rígida teniendo propiedadescontráctiles activas que permiten ajustar la rigidez y concentrar la masa.

Durante la contracción aislada del músculo tiroaritenoideo, el cuerpo de la cuerda aumenta su rigidezpor el acortamiento del músculo, mientras que la cubierta se torna más laxa y flexible. Esta diferenciaentre ambas capas, la combinación de estiramiento y la contracción determina la amplitud de la ondamucosa. Esta teoría es útil para poder explicar la interacción del músculo cricotiroideo y de lascontracciones del músculo tiroaritenoideo en la regulación de la F0.

3.2.2 Dinámica de las cuerdas vocales

La vibración de las cuerdas posee una apariencia visual de ondas que atraviesan la superficiemucosa de abajo arriba en ciclos regulares. La propagación del movimiento vibratorio de la mucosa

se ordena en una secuencia de movimientos medibles de cierre y de apertura lateral a lo largo delborde libre, desde la parte inferior hacia la más alta. Es denominada onda mucosa por su semejanzaa las ondas que se propagan en un líquido. La velocidad en que se propaga la onda depende enfunción de las condiciones de la cuerda y viaja aún más rápido cuando las cuerdas se someten a unafuerza de estiramiento (mayor presión subglótica, cuando existe mayor flujo espiratorio y cuandoexiste producción de frecuencias altas).

3.2.3 Física de la teoría mielastica-aerodinámica

Lieberman detalló en el año 1986 los fenoles físicos que suceden durante la vibración vocal,recordando que sobre las cuerdas actúan dos fuerzas: aerodinámicas que movilizan las cuerdashacia lateral y titulares que permiten que las cuerdas recuperen su posición central.


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Fas: presión subglóticaFab: fuerza de BernoulliFto y Ftc: tensión de los ligamentos vocales que restauran la posición neutra de las cuerdas vocales.

La Fas resultado de la presión subglótica contra las cuerdas vocales en aducción, es máxima al iniciodel ciclo vocal; el efecto Bernoulli que explica Fab es un ejemplo del principio de conservación de la

energía por cuanto la velocidad de un gas o líquido se incrementa al pasar por un punto de mayoramplitud a otro de menor amplitud, descendiendo su presión. Asumiendo que la constricción góticacontiene un flujo uniforme sin fricción de un fluido incompresible:


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Si la corriente aérea es constante, la misma masa debe viajar por unidad de tiempo a través de laparte menos amplia del tubo, en donde A2V2 es el área de sección por la velocidad de las partículasen la constricción glótica. Dado que P es constante, A1V1=A2V2. La velocidad de las partículas esmayor que la velocidad de las partículas en la tráquea, porque:

donde A2 es el área de sección de la constricción será mayor en el punto de menor sección del tubo.La energía potencial debe disminuir en cuanto la energía cinética aumenta, pues la suma de lasenergías cinética y potencial permanece constante. Esto significa que la presión en el punto deconstricción del tubo, disminuye y lo hace por debajo de la presión atmosférica, momento en que lascuerdas vocales comienzan a juntarse de nuevo en la línea media al ser succionadas por la presióndiferencial entrela presión y la atmosférica.

Timcke et al. analizaron la vibración vocal mediante fotografías ultrarrápidas que mostraban laapertura y cierre de la glotis durante cada ciclo vocal.

Gráfico de un ciclo normal, en el cual la anchura gótica se representa en el eje vertical y la duracióndel ciclo en horizontal.

Cada ciclo se divide en una fase de apertura, cierre y de aproximación. En una voz normal, lascuerdas se separan a mayor velocidad de la que se aproximan evidenciando un gráfico diferentecuando la voz es disfónica.


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3.2.4 Parámetros de la vibración cordal

Patrones vibratorios visibles mediante la videoestroboscopia:

• Frecuencia fundamental: frecuencia básica de la voz que se encuentra relacionada con el periodovocal o tiempo que dura un ciclo completo de vibración vocal.

• Desplazamiento horizontal del borde libre de la cuerda: se refiere a la parte observable de la cuerdalocalizada más a medial. Esta no es una parte fija de la cuerda, sino que varía ciclo a ciclo,permitiendo realizar observaciones tales como la amplitud o el cierre glótico. El desplazamientolatero-median del borde libre se denomina amplitud y la distancia entre los bordes libres de ambascuerdas se conoce como anchura glótica.

• Onda mucosa: para que se origine es necesario contar con una capa superficial de la lámina propiasuave y flexible. Es una onda que viaja por el borde libre de la cuerda, de abajo arriba, visibledurante la vibración de la cuerda, excepto en falsete.

• Homogeneidad: la no existencia de diferencias de fase en la vibración a lo largo de la cuerda.

• Simetría: indicando propiedades mecanizas idénticas en ambas cuerdas vocales.

4. Bases fisiológicas de la fonación

Durante la fonación se produce un ajuste continuo del flujo aireo por la interacción de las estructurassubglóticas, glóticas y supraglóticas, creando una serie de variables que son las que controlas laconversión de la energía aerodinámica en acústicas: presión subglótica, propiedades biomecánicasde las cuerdas vocales, la resistencia supraglótica y la resonancia.

4.1 Presión subglóticaLa energía aerodinámica de entrada al aparato donador se genera en las vías respiratorias bajas,durante la espiración se establece un flujo aireo desde los pulmones hacia la glotis. Esta presión seregula de forma compleja por las dimensiones y la forma de las vías aireas. por las propiedadeselásticas y por la contracción muscular activa (diafragma y músculos abdominales) de la paredtorácica.

Durante el habla, las dimensiones de las vías respiratorias y de la laringe cambian constantemente,afectando la presión subglótica. Los cambios en la glotis y de las propiedades viscoelásticas de lascuerdas asociados a los movimientos articulatorios de éstas pueden alterar el umbral de la presiónsubglótica necesaria para mantener la vibración vocal, encomiando “presión umbral de fonación”.

Estos factores influyen sobre la presión subglotica necesaria para mantener una determinada energíade conversión en la laringe. Debido a que estas interacciones tienen lugar durante la fonación, sededuce que los mecanismos que permiten la adaptación de la fonación de una manera suave a esasvariables deben contar con un análisis y retroalimentación por parte de sistemas sensoriales talescomo los sensores de presión, propioceptivos, de tensión y estiramiento muscular y auditivos ayudana controlas la presión subglotica necesaria para comenzar y mantener la producción de la voz.


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La apertura glótica y la viscoelasticidad de las cuerdas vocales varían durante la fonación asociadacon el habla, estos factores afectan la presión entre la subglotis y la supraglotis, por lo que debehaber un ajuste activo de la presión subglótica para iniciar y mantener la vibración vocal.

Un umbral de fonación se define como la mínima presión requerida para llevar a que las cuerdasvibren, al poseer un umbral bajo precisa un esfuerzo respiratorio menor para iniciar y mantener lafonación. Estudios han demostrado que la presión aérea necesaria para mantener la vibración vocal

es menor que la que se requiere para iniciarla. Para que se genere la presión subglotica requiere quela apertura de la glotis oponga una resistencia al paso del aire. El cierre de las cuerdas y elincremento de la rigidez determinan la resistencia al paso de la corriente aérea. Las mediciones de lapresión gótica demuestran que el aumento de la apertura gótica permite el paso de un flujo aéreomayor y por tanto disminuye la resistencia.

Este umbral de fonación se ve afectada por diversos factores: deshidratación y la presencia de unamasa en la superficie de la cuerda, así como la enfermedad de Parkinson por la alteración de larigidez muscular y la descoordinación entre músculos antagonistas.

4.2 Propiedades biomecánicas de las cuerdas vocales

La configuración de la glotis previa a la fonación se determina por el grado de aducción de lascuerdas y la viscoelasticidad de los tejidos. Esta configuración será la causa de que las cuerdasvibren en fase y de la perdida de energía durante la conversión de la energía a acústica.

Las propiedades físicas básicas de las cuerdas vocales son:

• Masa: la frecuencia de vibración es inversamente proporcional a la masa de las cuerdas. De estaforma se explica que al disminuir su masa se produzcan sonidos agudos al aumentar la frecuenciafundamental. Siendo fenómeno inverso cuando aumenta la masa, desciende la frecuenciafundamental, produciendo sonidos graves.

• Tensión: la capacidad de cambiar la longitud de las cuerdas por la contracción de músculos, permitecontrolar su tensión de estiramiento, de esta manera la tensión de las cuerdas vocales se determinapor las fuerzas contráctiles de la musculatura intrínseca y las características titulares del cuerpo, lacubierta y la estructura fibroconectiva de las cuerdas vocales. En estado de reposo, las cuerdaspueden ser estiradas para incrementar la tensión elástica por medio de la contracción delcricotiroideo. Sin embargo, cuando el músculo vocal actúa aparece una contracciónn que permiteun cambio en la tensión muscular sin variar su longitud.

• Viscosidad: determina la resistencia a la deformación titular. Esta es inversamente proporcional a lafacilidad con que las capas de tejidos se deslizan unas sobre otras en respuesta a una fuerzaparalela. Una mayor viscosos ocasiona una mayor fricción interna con una mayor pérdida de

energía en forma de calor y hace que se necesite una mayor presión subglótica para mantener lasmismas características vibratorias. La hidratación de las cuerdas vocales determina una mejorcalidad vocal y facilidad de producción vocal, por la disminución de viscosidad de ellas.


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4.3 Resistencia supraglótica y resonancia

Los efectos de filtrado del tracto supraglótico o tracto vocal influyen de manera significativa en la voz.

Los resonadores no generan energía sonora, sólo responden a la energía que reciben. La teoríafuente-filtro explica estos procesos en donde las vocales son sonidos producidos por la vibraciónlaringea, cuya configuración determina un patrón de resonancia particular, lo que representa el filtro o

sistema de transmisión selectivo de frecuencias. La energía acústica recogida a nivel de labios es elproducto de la energía de la fuente laríngea y de la resonancia del tracto vocal supraglótico.

Para llegar a los labios, debe viajar por el tracto supraglótico, donde sufrirá una serie de cambios porla resonancia, atenuando o amplificando determinado grupos de armónicos para definir unosmáximos relativos de amplitud dentro del espectro, denominados “formantes”. Una vez que el sonidoproducido por las cuerdas vocales es dotado por los formantes, podrán distinguirsepsicoacústicamente las distintas vocales, cada una con un patrón formántico distinto. Cada formantese describe por dos características: frecuencia central y su ancho de banda.

La relación entre el resonador y la fuente de energía es de independencia. Es un hecho importanteque explica por qué una persona puede producir el fonema /i/ grave como aguda sin perder ladistinción fonética. El tono vocal se determina caso por entero por la frecuencia de vibración de lascuerdas vocales no afecta a las propiedades del resonador.

5. Acústica de la fonación

El resultado acuático se encuentra regulado por el control fonatorio, reflejado en aspectos como laintensidad, frecuencia fundamental, modo de fonación y la resistencia del sistema fonatorio para elmantenimiento de las características de la voz.

5.1 Intensidad

El volumen relativo de la voz se determina como el valor de la presión sonora de la señal acústicamedida en la boca, siendo un importante factor en la comunicación y se encuentra regulado en lostres niveles:


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• Subglótico: la energía aerodinámica de entrada es el producto de la presión subglótica y el flujoaireo traqueal. Ambos factores están determinados por la frecuencia fundamental de la señal. Lapresión subglótica ejerce su efecto en frecuencias graves y el flujo traqueal con las frecuenciasaltas.

• Glótico: con una presión constante, cuanto menor se ala presión transglótica mayor será ladiferencia de presiones que fuerza el paso del aire a través de la glotis. Si la apertura se reduce,

ésta se acompaña de un aumento en la viscosidad de las cuerdas dando lugar a una mayor friccióntisular, que afecta de manera negativa a la conversión de la energía aerodinámica en acústica yempeora la eficiencia.

• Supraglótico: la resonancia del tracto vocal tiene efectos en la distribución de la energía acústica.Este efecto es utilizado por los cantantes para aumentar la intensidad del canto sin requerir unesfuerzo respiratorio ni vocal importante.

5.2 Frecuencia fundamental

El tono de la voz se relaciona con la frecuencia fundamental de la vibración vocal, que se correlacionacon cambios en la tensión vocal y con la presión subglótica.

La contracción de los músculos cricotiroideos determina un aumento de la tensión vocal,especialmente en las frecuencias altas. La contracción de los músculos tiroaritenoideos, puedeincrementar o disminuir la tensión de la cubierta y el cuerpo de las cuerdas, además afecta a lafrecuencia fundamental de la vibración cordal, ocasionando un acortamiento del cuerpo de lascuerdas, con lo que se induce una disminución de la tensión de su cubierta. Además del acortamientodel cuerpo, origina un aumento de su masa y rigidez, induciendo que también afecta la frecuenciafundamental.

En frecuencias altas, la contracción del tiroaritenoideo tiende a disminuir la frecuencia fundamental.

5.3 Registros vocales y variantes de ataque glóticoPor modo de fonación se define como las características perceptuales distintas que se asocian conun tipo de patrón vibratorio de las cuerdas. Los principales modos de fonación son:

• En el extremo grave, el vocal fry

• En el centro, el modal

• En el extremo agudo, el falsete

La correlación es la duración relativa del cierre gótico, en donde el vocal fry es prolongado y en el

falsete es muy corto llegando incluso a no producirse.

Además existen una variedad de ataques glóticos. Así la fonación puede comenzar con un ataquegótico duro, suave y aéreo, dependiendo de la fuerza de la contracción del músculo tiroaritenoideo,antes y durante el inicio de la fonación. Un incremento en la mioelasticidad vocal produce unafonación constreñida en cambio una fase cerrada con respecto a la fase abierta da lugar a una vozaérea.


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5.4 Eficiencia y resistencia

Se define como la relación de la intensidad del producto acuático de la fonación con la energíaaerodinámica de entrada. Dado que es difícil la energía aerodinámica, se propone métodos paraestimar la eficiencia vocal, como el índice s/a. La eficiencia de la producción vocal depende de lacapacidad de conversión de la energía como de la resistencia del sistema para conservar una calidadvocal determinada.

Este mecanismo no se tel ideal para conseguir una potente energía acústica a largo plazo. Laproducción vocal a largo plazo se afecta por el estrés mecánico sobre los tejidos vocales durante lacolisión de las cuerdas entre sí y por las fuerzas relacionadas con los fenómenos aerodinámicos de lafonación.

6. Cambios en la voz a lo largo de la vida

Se observan cambios en la voz a lo largo del crecimiento, especialmente en longitud de las cuerdasvocales, al desarrollo de los músculos cricotiroideo y tiroaritenoideo, a los cambios en la estructura delos tejidos de las cuerdas vocales y a la osificación de los cartílagos de la laringe.

Durante la niñez los cambios más importantes son resultados del rápido crecimiento de la laringe, delas cuerdas y de los tejidos vecinos. Al nacimiento, la longitud de la parte membranosa de las cuerdases de alrededor de 2 mm en ambos sexos.

Durante los primeros 20 años de vida crece a un ritmo de 0,7 mm por año en los niños y 0,4 mm enlas niñas, lo que conduce a una longitud máxima en el adulto de 16 mm en el hombre y 10 mm en lamujer. Este crecimiento de las cuerdas se acompaña de una caída en la frecuencia fundamental.

Como en la infancia los pulmones y las cuerdas vocales son de menor tamaño, se esperaría que laproducción de la voz sea de menor intensidad, pero en realidad los niños y niñas son capaces deemitir sonidos vocales a intensidades aún mayores que los adultos, esto es debido a que las

frecuencias fundamentales agudas se acompañan de un aumento en la intensidad y porque lapresión pulmonar durante la fonación de los niños es un 50% a un 60% mayor que la de los adultos.

En la adolescencia suceden grandes cambios, en especial en el hombre. Por acción de latestosterona, genera un crecimiento acelerado de la laringe que condiciona un aumento en el tamañoy el grosor de las cuerdas. Al aumentar la longitud, disminuye la frecuencia fundamental y el aumentodel grosor determina un cambio en el timbre vocal.

En el sexo femenino los cambios vocales son menos evidentes, no existiendo diferencias entre lasvoces masculina y femenina hasta la pubertad. La F0 de la voz femenina cae 2,4 semitonos entre los7 y 15 años, mientras que en la masculina cae en torno a una octava, para situarse por término medioen 207 Hz y 137 Hz respectivamente.

Una vez ya adquirida la voz madura alrededor de los 20 años, tiende a permanecer estable hasta los60 años, siempre que la persona se mantenga sana, cuide su dieta y haga ejercicio.


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Aunque la voz se permanezca estable, en las décadas medias de la vida ocurren cambios fisiológicosen especial por la osificación de los cartílagos laríngeos, aumentando su rigidez. Además se puedenobservar otros cambios que alteran la calidad de voz: atrofia o degeneración de las cuerdas vocalesafectando al músculo tiroaritenoideo, afectando al rendimiento vocal. Cambios distróficos de lascélulas musculares impidiendo la correcta recepción del impulso nervioso, originando voz débil ytemblorosa y aparición de edema en la cubierta de las cuerdas vocales, impidiendo su normalvibración descendiendo en la F0 y aspereza vocal.

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