Dem Bauplan der Stimme auf der Spur
Hall in Tirol, 24. September 2026 - Wie entsteht der Klang unserer Stimme? Obwohl wir täglich sprechen, ist dies bislang nur teilweise erforscht. Im Projekt „Structure2Sound“ wollen Forschende der Tiroler Privatuniversität UMIT TIROL und der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) den inneren Aufbau der Stimmlippen entschlüsseln. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und der österreichische Wissenschaftsfonds FWF fördern das deutsch-österreichische Projekt mit rund 674.000 Euro.
Nach Operationen, Bestrahlungen oder im Alter kann sich die Stimme dauerhaft verändern. Ursache sind häufig Vernarbungen im Gewebe der Stimmlippen. Diese beeinträchtigen deren Schwingung und verändern den Klang. „Structure2Sound“ untersucht, wie sich die Gewebestruktur auf diese Schwingung auswirkt.
Im Mittelpunkt steht die extrazelluläre Matrix der Stimmlippen, ein Netzwerk aus Kollagen, Elastin und Hyaluronsäure. „Wir wollen mit einer neuartigen Messmethode den Einfluss der einzelnen Bestandteile genau erfassen“, erklärt Projektleiter Univ.-Ass. Dr. techn. Raphael Lamprecht vom Institut für Mess- und Sensortechnik der UMIT TIROL.
Einzelne Bestandteile gezielt verändern
Für die 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 Projektleiterin PD Dr.in-Ing. Marion Semmler von der Abteilung für Phoniatrie und Pädaudiologie am Universitätsklinikum Erlangen der FAU.
Mit speziellen Enzymen zerstören die Forschenden gezielt Kollagen, Elastin oder Hyaluronsäure und untersuchen anschließend die Auswirkungen auf die Schwingung. Ein Kompressor ersetzt dabei die Lunge und leitet Luft durch den Kehlkopf. Hochgeschwindigkeitskameras, akustische Messungen und Drucksensoren erfassen, wann die Stimmlippen zu schwingen beginnen, wie regelmäßig sie sich bewegen und wie sich der Grundton verändert.
Internationale und interdisziplinäre Zusammenarbeit
Das Team in Erlangen untersucht die Auswirkungen veränderter extrazellulärer Matrix auf das Schwingungsverhalten. Parallel entwickelt die UMIT TIROL Verfahren, um die Gewebeveränderungen präzise zu vermessen. Dazu wird Gewebe sanft in einen kleinen Zylinder, die sogenannte Pipette, eingesaugt und künstlich zum Schwingen gebracht. Die Optische Kohärenz-Tomografie filmt diese Mikrobewegungen. Computermodelle übersetzen die Daten anschließend in konkrete Gewebeeigenschaften. „Diese Messmethode ermöglicht uns einen tiefen Einblick in das dynamische Verhalten der Stimmlippen, während wir gleichzeitig hochauflösende Bilder aufnehmen“, so Lamprecht.
Perspektiven für neue Therapien
Langfristig könnten die Ergebnisse Patientinnen und Patienten mit vernarbten Stimmlippen nach Operationen, Verletzungen oder Bestrahlungen helfen. „Solches Narbengewebe enthält häufig viel ungeordnet vernetztes Kollagen. Dadurch kann es nicht mehr frei schwingen“, sagt PD Dr. Semmler. Denkbar wäre, diese Strukturen gezielt abzubauen und dem Körper einen geordneten Wiederaufbau des Gewebes zu ermöglichen.
Auch altersbedingte Stimmveränderungen, Stimmlippenlähmungen 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.