摘要

聲音的產生是基於青春期荷爾蒙調節的討論。概述的原因是語音產生是病理的一個組成部分——在許多多重殘疾病例中，語音產生是極其重要的。在英國皇家醫學學會(Royal English Society of Medicine)的一項調查中，隻有少數關於青春期的研究包含了發聲，所以我們用其他試驗的參考資料來補充概述。睾酮與男性聲音的降低有關，雌二醇與女性聲音的變化有關。血清激素結合球蛋白(SHBG)對基頻變化的有趣預測函數₀)在青少年時期的閱讀，是闡明。不僅僅是降低F₀但也可以看到說話時所用頻率的擴大。最低的音調(在聲音輪廓中)與荷爾蒙的發育有關。討論了其他雄激素和雌激素。聲音產生的激素發育受下丘腦調控，可能與生長激素有關。輸入信號主要來自顳上回後部、腦島和輔助運動區，以及運動皮層的原始綜合發聲中心。所有這些發現在未來都很重要，使用先進的語音分析和人工智能方法來理解病理。

關鍵字

聲音生產;發展;青春期;激素;青春期

介紹

在正常情況下和病理上，青春期是聲音變化的一個具有挑戰性的時期，缺乏聲音產生能力阻礙了社會功能。了解正常的荷爾蒙變化對於幫助病理診斷聲音問題是必不可少的。因此，我們試圖對荷爾蒙和青春期的研究做一個概述，重點是聲音產生科學可以聯係在哪裏。

測量聲音產生的技術方法包括高速膠片與分析程序相結合，例如聲門分析工具(GAT)。對於每秒4000張圖片的高速膠片，卷積網絡分析被用於臨床環境以及光學相幹斷層掃描[1-3]。這些具有大量輸入信息的方法應該與青春期的激素和其他生物測量相關聯，以幫助治療包括聲音產生在內的許多發育障礙。

概述的目的是確認聲音產生發育的精確測量與青春期相關激素發育之間的聯係的最新狀態，為病理學中對聲音和大腦功能的補充理解打開大門。聲音產生的測量應該是病理學的一個組成部分，例如包括人工耳蝸植入在內的遺傳畸形[4,5]，並補充青春期聲音中斷的任意定義，因為即使現在也有研究通過客戶的自我評估來進行。

方法

通過Medline, Embase和hand search，英國皇家醫學學會的圖書館員檢索到的包括青春期聲音產生研究在內的荷爾蒙研究論文數量很少。表1顯示了“聲音、荷爾蒙和性別發展”係統綜述的搜索方法。搜索結果是9篇論文，因此，我們包括了我們自己對其他關於青春期的論文的密集搜索，通常是基於其他學科研究的參考文獻列表，這可能與理解青春期的發展有關，即使這些論文沒有聲音測量。

組#	尋找	結果
S8	S7 not ti(跨性別者*或“跨性別者”)	214 *
S7	(s1或s2或s3)和(s4或s5或s6)和(la(英語)或any(英語))和pd (2010-2020)	222
S6	MJEMB。確切(“性激素”)或MJEMB。EXACT(“激素”)或mjemb .EXACT. explosion(“激素作用”)或mjemb .EXACT. explosion(“性激素”)	327531
S5	(“荷爾蒙”)或(“性發展”)	910938
S4	Ti,ab((激素[*1]或激素或睾丸激素*或[*2]雌激素*或孕激素*)接近/5(發育*或青春期或改變*或增加*或減少*或成熟或青春期*))	264432
S3	MJEMB。EXACT(“聲帶”)或MJEMB。準確的(“聲音”)	18716
S2	確切。爆炸("聲音")或。EXACT(“聲帶”)	14166
S1	Ti,ab((聲音[*1]或聲音*)接近/5(變*或發展*))	12589

表1:搜索策略
數據庫:Embase^®, MEDLINE^®(運行24/03/20)
*搜索策略檢索了一些參考文獻，然後手動搜索以找到最相關的。9個參考資料的詳細信息已經按照你原來的要求提供了。

結果

研究大腦和基因與青春期荷爾蒙和聲音產生的關係

通過係統檢索Voice, Hormonal, and Gender Development (Voice, hormone, and Gender Development)找到的9篇論文中，僅有4篇可用[6-9]。另外兩篇論文被用作相鄰研究[10,11]。

我們隨後的手工搜索主要是使用關於青春期的論文中的參考書目。這些關於激素發育的論文不包括聲音產生的發展，但由於係統搜索返回的結果有限(9篇論文)，因此這些論文被用來說明圍繞聲音產生的問題。

青少年時期與聲音產生相關的大腦發育主要是遺傳的。這一切都是從鼻位開始的，GnRH(促性腺激素釋放激素)神經元從鼻位遷移到下丘腦[12,13]，如圖1所示。

圖1顯示了瘦素對GnRH神經元的中樞激活，瘦素被認為是正常青春期發育所必需的。鼻位和GnRH神經元的發育被認為是KNDy神經元(Kisspeptin, neurokinin B, dynorphins)刺激因素的因果機製。所涉及的基因包含在圖中。神經肽α - msh通過調節瘦素的作用在能量穩態中起關鍵作用，並可能在青春期的代謝控製中起核心作用。從下丘腦，在中基底區，弓狀核(ARC)，垂體受到刺激，也由GnRH-PG(促性腺激素釋放激素-前列腺素)，該反應取決於GnRH-R-(受體)。促卵泡激素和促黃體激素刺激女孩的卵巢，而男孩的卵巢分泌睾丸激素，刺激青春期。在女孩中，用於卵子儲備的抗勒激素(AMH)和抑製垂體中卵泡刺激素(FSH)產生的抑製素水平與E平衡調節₂(雌二醇)，刺激青春期。外在因素(EDC)和身體質量指數(BMI)對發展有影響。

麥卡錫在她的書中詳細描述了動物的性和大腦的發展，但承認動物研究不能直接用於人類的聲音研究。Perrodin C, et al. [15]， Zaqout SI and al - hussain SM [17]， Xie Y and Dorsky RI[17]討論了脊椎動物物種間大腦包括下丘腦的發育。人類皮層下發育的知識由Abbott等人總結

Wierenga等[bbb]研究表明，睾酮水平的變化與雄性蒼白體、伏核、海馬和杏仁核體積的發育以及雌性尾狀體和海馬體積的發育有關。青春期成熟和實足年齡之間的模型相互作用似乎是性別特異性的。Etchell A等人承認，兒童時期語言發展的性別差異尚不清楚——在對46項已發表研究的回顧中，他們得出結論，性別差異可能在某些發展階段更為突出，因為兩性之間成熟的速度不同。他們承認需要更多的研究來了解性激素和發育階段的影響。他們注意到，大腦結構和功能的性別差異並不一定會導致任務表現的差異，而且關於發育的性別差異的證據是有限的，當存在時，性別差異通常與年齡和任務等多種因素相互作用。

青春期第1-5階段的重要定義是指馬歇爾和坦納在第2 - 4階段男孩的聲音變化。Styne DM[22]對青春期現象做了全麵的概述，涉及坦納，包括遺傳學，激素等，聲音沒有討論。這在Busch AS等人的青春期調查中也是如此。作者在這裏指出，青春期不能被視為一個單獨的事件，他們討論了基本的遺傳變化，激素變化以及前麵提到的大腦變化。概念是1。腎上腺素(在腎上腺中產生DHEAS和和烯二酮)3.乳房發育;初潮，月經的開始;5.陰毛發育;godanarch，第二性征。 Styne DM [22] also discusses prepubertal values of serum hormone binding globulin (SHBG) and oestron/oestradiol with general guidelines for prepubertal values. They point out that the pubertal stages are determined by hormones, of which most of the circulating oestradiol and testosterone is associated with SHBG and that prepubertal boys and girls have equal concentration of SHBG.

突變的聲音發生在12歲、5歲到14歲之間。16歲男性的聲帶長18-24毫米，有一個基本的(F₀)，頻率為130赫茲。在16歲的女孩中，聲帶長15-20mm，基本頻率(F₀)為220-225 b[23]。在6-12歲時，聲帶有兩層，在16歲時，聲帶有三層，這是用光學相幹斷層掃描[24]記錄的。表2為男生聲音參數與雄激素的關係，表3為女生聲音參數與雄激素/雌激素的關係。

年齡	(年)	8.7 - -12.9	13.0 - -15.9	16.0-19.5 /年	變化百分比
沒有男生		19	15	14
血清睾酮	(n摩爾/升)	0.54	10.5	18日,9	68
二氫睾酮	(n摩爾/升)	0.18	1.21	1.57	37
遊離睾酮	(n摩爾/升)	0.007	0.14	0.33	77
性激素結合球蛋白	(n摩爾/升)	134	66	45	-16年
4雄烯二酮	(n摩爾/升)	0.54	1.17	2.5	24
脫氫硫酸乙二酮	(n摩爾/升)	1400	4100	5900	25
睾丸體積	(毫升)	2、3	13	20.	36
基頻	(赫茲)	237	184	125	-11年
聲音範圍	(半音來)	3.7	4．8	5	3．9
Phonetogram區域	(cm2)	19	28	34	9.2
最低生物音調	(赫茲)	158	104	72	－12

表2:顯示了男孩聲音參數與雄激素之間的關係。
按青春期前、青春期、青春期後年齡分組的男孩的激素、青春期和嗓音參數的幾何平均值及這些參數的年變化百分比。(聲標麵積:1cm²=32半音× dB(A))[49]。

年齡	(年)	8.7 - -12.9	13.0 - -15.9	16.0 - -19.8	意義
總數		18	12	11
Oesterone (E1)	pmol	57	104	123	**
雌二醇(E2)	pmol	73	135	108
總睾酮	nmol	0.5	0.76	0.94
遊離睾酮	nmol	0.006	0.037	0.009
硫酸酯酮(E1SO4)	pmol	732	1924	2342	**
脫氫表雄酮	nmol	3210	3700	7200	**
雄烯二酮	nmol	1.44	3.28	3.43	*
性激素結合球蛋白(SHBG)	nmol	153	130	123
月經初潮		+ 4	+ 9	+ 11
陰毛期		1 - 4	2 - 5	4 - 6
母體發育階段		1 - 4	2 - 5	5
連續講話的基本頻率	赫茲	256	248	241
連續講話中的聲調範圍	半音來	3.7	4.2	5.2	**
唱歌的音域	半音來	23	30.	38
Phonetographic區域	厘米2	17.3	21.8	28.3	**
音標最低音	赫茲	166	156	145	*
音標中音	赫茲	429	409	413
音標最高音	赫茲	1136	1105	1263

表3:顯示了女孩聲音參數與雄激素/雌激素之間的關係。
按青春期前、青春期、青春期後年齡分組的女孩的激素、青春期和嗓音參數的幾何平均值。相對標準偏差在11% ~ 140%之間。(組間差異有顯著性:p < 0.01 xx;p < 0.05 x)²轉換係數:1cm²=32半音× dB(a)[49]。

Busch AS等人(bbb)最近還描述了在13,6歲(13,5-13,8歲)時反複出現的“聲音破裂”。聲音破裂是自我評估的，與睾丸大小11,8 mm (4-20 mm)和生殖器階段3(2-5)相對應。在病理學上，應該更多地關注與青春期相關的聲音產生，如前麵提到的，例如在人工耳蝸和許多其他發育障礙中，如特納綜合征[25,26]。在成人中，人們似乎已經接受了在人類發聲過程中，導水管周圍灰質(PAG)與核心邊緣係統和喉皮質運動結構之間的功能連接，分為意誌性和非意誌性發聲[27]。

圖2描述了輸入和持續的聲音調製是如何從顳後上回(PSTG)以及輔助運動區(SMA)和腦島進行的。Penfield和Roberts[31]描述了原始綜合發聲中心(VOC)的輸出。圖1中的黑線表示直接路徑通過皮質球通路和小腦(CBL)雙側。灰線表示從VOC到扣帶、杏仁核(AM)、導水管周圍灰核(PAG)、橋腦橋和髓質的網狀區域，並輸入到大腦兩側的模糊核(NA)。人類基於情感的發聲和意誌的發聲比之前提出的表現出更多的整合——應該注意的是，反射性發聲和習得性發聲——而不是無意識的說話——有一個共同的係統。

圖1:介紹了以下丘腦為中心參與青春期調節的基因的概述。胎兒的發育從鼻位開始，伴隨著GnRH神經元(促性腺激素釋放激素表達神經元)的發育和整合。

圖2:輸入和持續調製來自顳後上回(VOC下的pSTG)以及輔助運動區(SMA)和腦島。來自初級綜合發聲中心(VOC)的輸出。黑線為雙側經皮質球通路和小腦(CBL)的直接通路。灰線表示從VOC到扣帶、杏仁核(AM)、導水管周圍灰質(PAG)、腦橋和髓質的網狀區，並輸入到大腦兩側的模糊核(NA)。從那裏到迷走神經。

Holstege G等人強調，隻有人類才能說話，因為通過意誌或軀體運動係統的外側部分，他們能夠通過激活前額葉區域、PAG和尾側髓核Retro Ambiguous (NRA)，將發聲調節成單詞和句子。NRA是唯一能直接進入發聲運動神經元的細胞群。在計劃中的大規模大腦發育變化圖表中，重點將放在9-17歲的青春期，並將結構和功能活動與青春期激素和青春期發育bb0進行比較。Vasung L等人得出結論，目前尚不清楚其他代謝需求如何影響發育。

與青春期荷爾蒙和聲音產生有關的聲學

隨著Peterson和Barney b[31]對元音的研究，人們對人聲的理解發生了變化。已經對形成峰泛音最大值在兒童bb10中的作用進行了研究。一個重要的方法是研究語音和歌唱中的共振發展[33-35]。Nacci A等人對聲帶中的性激素受體進行了研究，但很少被發現。作者推測，一生中不同性別的聲音變化可能與喉部組織中某種生長因子的不同表達有關，而這種表達又可能受到激素變化的影響。有趣的是，Sato K等人[36]的一項研究表明，兩名腦癱兒童(7歲和12歲)的聲帶粘膜，無語音，無聲音，沒有聲帶韌帶，固有層呈均勻結構，聲帶星狀細胞合成的纖維蛋白和糖胺聚糖等細胞外基質物質較少。

荷爾蒙和腎上腺素

腎上腺素包括與陰毛和腋毛有關的腎上腺外層的變化。Guran T, et al.[37]測量了健康兒童腎上腺素的年齡和DHEA-S分泌，其中8歲女孩和7歲男孩的DHEA-S濃度超過108,4 nm/L(40µg/mL)視為腎上腺素升高。Dörr HG等[38]證實未接受生長激素治療的Turner女孩DHEA-S較高，但腎上腺素上升時間與未接受激素治療時相同。Whittle S等人關注腎上腺素分泌時間對腦功能的影響，研究了與年齡無關的高DHEA-S定義的早期腎上腺素分泌對腦功能的影響。83名兒童，平均年齡9.53歲(標準差0.34)，其中43名女性，DHEA水平升高與整個樣本中扣帶皮層以及女性皮質和皮質下區域的影響相關活動降低有關。較高的脫氫表雄酮水平也與女性外化心理症狀的增加有關，這在一定程度上是由腦島後激活介導的。作者認為腎上腺素分泌的時間是影響相關腦功能的重要調節因子。Barendse MEA等人證實，腎上腺素在大腦結構中的變化早於腦缺血。在一項9年的fMRI上對DHEA/ DHEA- s和睾酮的縱向研究中，高DHEA與白質微觀結構呈負相關。較高的數值也通過對杏仁核和額下回的影響與焦慮症狀有關。 Testosterone was related to the development of white matter.

發聲的發展應該比自我報告的發聲中斷更準確，以便與身體其他部位的發育和病理bbb進行比較。有許多發育障礙，其中發聲是障礙的一部分。治療後的腎上腺皮質腫瘤引起了聲音發育的新關注。成年女性9例，青少年女性10例₀在1和F中降低到132赫茲₀分別為165/168 Hz。大多數人的F0正常，從189到245 Hz[41]。

相鄰的研究

早期發育的某些方麵會影響青少年與聲音相關的激素狀況:特別是在出生和生長激素周圍的“迷你青春期”。一個問題是，許多關於激素的研究都是在靈長類動物/非人類身上進行的，這意味著即使一些結果是常見的——當涉及到人類的聲音時，它們可能也不能被使用。對於圍產期的“小青春期”，重要的是要了解血清中的外周激素是短暫性激素激增的調節劑，其程度與青春期相當[42-44]。Borysiak A等人注意到F0特性與生物有效雌二醇(E₂)(平均E₂/SHBG和睾酮/平均睾酮在生命的第二個月。他們將結果解釋為E₂對聲帶粘彈性的影響。

在大鼠中[8,9]，研究了聲帶，特別是細胞外基質(extracellular matrix, ECM)在聲帶固有層中的作用。去卵巢大鼠透明質酸降低。膠原-1水平降低，觀察後期膠原-3水平也有所下降。同一組大鼠的彈性蛋白密度較低。他們認為聲帶是雌激素敏感的靶器官。

霍奇斯-西蒙CR等人(hodge - siemon CR, et al.[45])和她的研究小組對91名青春期男性的睾丸激素和聲音參數進行了研究，結果表明，在控製年齡的情況下，精力狀況較好的男性(來自tanner特異性生長曲線的年齡bmi殘差)睾丸激素較高，聲音較低。給女性注射睾丸激素是一種眾所周知的降低嗓音的藥物。Wuntakal R等人[b]提到了LHRH激動劑治療卵巢癌的一些聲音效果。Zacharin M[47]對兒童和青少年嚴重疾病的繼發性性腺功能減退的治療進行了概述，因為許多兒童現在能從慢性疾病中存活下來。

青春期聲音產生變化的激素預測

Shirtcliff EA等人對青春期激素變化進行了概述，結果表明，基於照片的訪談結合睾酮、脫氫表雄酮和體檢具有更好的預測價值。SHBG對男生F0變化的預測意義為p<0.05，女生閱讀標準文本時聲門電圖對半音基頻音調範圍(F0範圍)的擴大和E1So4測量的預測價值為p<0.05[49]。

Gaidano G等人發現，青春期前受試者的SHBG結合能力均值，無論是雙氫睾酮還是睾酮，都明顯高於青春期前受試者。SHBG的結合能力是一組改變青春期進化的蛋白質的結果。Rosner W等人討論SHBG作為一種細胞調節劑，他們證明了SHBG對類固醇激素的另一種作用方式，這種作用方式不需要類固醇與受體相互作用。Kim MR等人測量了SHBG在青春期早期顯著下降。他們發現，Tanner 2期的50 nm/L與Tanner 1期明顯不同，而且遊離雄激素指數(FAI=睾酮/SHBG)甚至可以更好地區分青春期的開始。SHBG的下降與總體重和體重指數的顯著增加一致。

Simo R等人描述了性激素結合球蛋白(SHBG)是如何由肝髒產生並分泌到血液中的，在血液中，它與性類固醇結合，並通過限製它們向靶組織的擴散來調節它們的生物利用度。血漿SHBG水平性別二態性的分子機製有待進一步研究。Laurent MR等人評論說，循環SHGB在體內的生理作用尚不清楚，在他們的研究中使用了表達人類SHBG轉基因的轉基因小鼠。由於SHGB的“多因子組織效應”，它是預測青春期Tanner期2-4期聲音變化的一個有趣因素。

討論

係統的圖書館搜索結果隻給出了4項研究，包括青春期荷爾蒙和聲音產生

在激素研究中，聲音中斷是自我評估的。另一方麵，在語音病學中，青春期的聲音產生發育是沒有激素的。隨著社會的需求，包括語音製作(語音表演)，例如多殘障患者的處境就很糟糕。我們有高速膠片和GAT、深度學習和光學相幹斷層掃描等工具來分析大尺度的聲音和聲帶現象。大數據量和深度學習是可以比較的。這可以讓我們對越軌建言有更細致的理解。光學相幹層析成像可以同時給出異常組織功能的信息。

基頻₀)，音調範圍和最低音調

在青春期，很容易在明確的情況下測量F0，例如，在閱讀標準文本或使用標準計數時測量F0，並與睾酮/雌二醇有關。它不僅僅是均值F₀這種情況正在改變，而且頻率變化正在擴大(音調範圍)，正如可以在語音配置文件[5]中看到的那樣。音調變低，我們知道，這與雄激素和雌激素有關(表2和3)[49]。這是唱詩班的歌唱教師用來預測聲音產生的青春期變化。

青少年發聲變化的預測

睾酮和雌二醇的測定與F的變化有關₀年齡13-15.9歲。血清激素結合球蛋白(SHBG)是男孩青春期F0變化的顯著預測因子。這使我們可以推測聲音的變化是否與更廣泛的症狀複合體有關[49-54]。要進一步了解荷爾蒙對聲音產生的控製，另一種方法可能是將其作為一種標準，不僅與青春期1-5階段有關，還與腎上腺素、陰部、腺體、初潮和月經初潮出現的時間有關。這可以明確激素和聲音產生的關係，也可用於病理bb0。

結論

係統檢索了Voice, Hormonal, and Gender Development，遺憾的是隻檢索到9篇論文，其中4篇與該主題相關。額外的人工搜索得到了關於荷爾蒙變化和青春期的論文，但沒有聲音產生。有些報紙內容豐富。介紹了青春期激素的正常遺傳調控。激素的發育，特別是血清激素結合球蛋白(SHBG)對青春期發聲發育的預測作用尚不完全清楚。在未來，結合激素和更新的在線高速語音產生測量可以更好地理解語音產生的發展-最終結合光學相幹斷層掃描和神經網絡分析。特別是在病理上，對多數遺傳性多殘綜合征患者的認識得到了更好的理解。

作者的貢獻

概念:MP。數據管理:MP, AOJ。形式分析:MP, AOJ。資金獲取:MP。方法:MP, AOJ可視化:MP, CL, AOJ。寫作-原稿:MP。寫作評審及編輯:MP、CL、AOJ。

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條信息

文章類型:研究文章

引用:王曉燕，王曉峰，王曉峰，等(2020)青春期正常語音生成的激素調控。臨床病例雜誌5(4):dx.doi.org/10.16966/2471-4925.207

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出版的曆史:

收到日期:2020年10月7日

接受日期:2020年10月22日

發表日期:2020年10月23日