Oscillazioni meccaniche in sistemi biologici

Lo scopo di questa attività di ricerca è quello di studiare il campo di vibrazioni meccaniche associato a due sistemi fisici naturali: l’ apparato fonatorio e il cuore. Le vibrazioni meccaniche della trachea e della laringe emesse da un operatore che produce un suono associato alle cinque vocali italiane sono state registrate utilizzando due Vibrometri laser Doppler e sono state confrontate con i rispettivi segnali acustici. Si è osservata una propagazione verso l'alto delle vibrazioni meccaniche ed è stato possibile stimare un ritardo temporale tra le due tracce registrate in due punti distinti della trachea, uno più vicino ai polmoni e l’altro più vicino alla laringe. Queste oscillazioni tracheali sono auto-oscillazioni nel tempo e sono associate alla frequenza di pitch, ciò indica un’ulteriore instabilità idrodinamica alla base della trachea. Questo porta a nuove intuizioni nel meccanismo che controlla il pitch nel discorso. Si mostra che i campi vibrazioni acustiche e meccaniche possono essere scomposti in due modi Landau, che sono cicli limite. Le caratteristiche di non linearità evidenziate suggeriscono un nuovo modello fenomenologico del tratto vocale. In questo modello la trachea svolge un ruolo fondamentale nella generazione dei suoni vocalici e contiene informazioni sulla frequenza di pitch. Una tecnica alternativa è suggerita per monitorare il corretto funzionamento del cuore. La vibrazione meccanica associata al cuore è stata indagata utilizzando due Vibrometri laser Doppler. Si dimostra che la trasformata di Hilbert del segnale registrato con i due Vibrometri ha un andamento temporale simile al segnale elettrocardiografico. Questa tecnica può fornire uno strumento diagnostico innovativo e prezioso nel campo della cardiologia. [a cura dell'autore]