灵长类动物脸演变过程中的反向解剖与 dicect 显示其他隐藏数据
Summary
面部表情是模仿肌肉产生的一种视觉交流方式。在这里, 我们提出了新的技术的反向解剖和 dicect 充分可视化和评估模仿肌肉的协议。这些组合技术可以检查模仿肌肉组织的形态和生理方面, 以确定功能方面。
Abstract
许多哺乳动物分类群产生了社交或情感意图的面部表情或面部表情, 作为近距离视觉交流的一种手段。这些显示是通过收缩模仿肌肉, 这是骨骼肌连接到真皮。反向解剖, 从头骨上取下完整的面膜, 并反向接近模仿肌肉, 是一种有效但具有破坏性的方式来揭示模仿肌肉的形态, 但它是破坏性的。dicect 是一种新的机制, 用于可视化骨骼肌, 包括模仿肌肉, 并分离单个肌肉束进行定量测量。此外, dicect 还为肌肉的可视化提供了一种非破坏性的机制。反向解剖和 dicect 的结合技术可用于评估模拟肌肉组织的进化形态以及这些肌肉的潜在收缩强度和速度。这项研究进一步表明, dicect 可以用来准确和可靠地可视化模仿肌肉, 以及反向解剖, 并提供了一个非破坏性的方法, 采样模仿肌肉。
Introduction
模仿肌肉组织, 或面部表情肌肉组织, 是骨骼肌, 在整个哺乳动物1发现。虽然大多数哺乳动物骨骼肌附着在离散骨性地标上, 但模仿肌肉组织的独特性主要是面部、头皮和颈部的腹侧, 4. 我的工作是什么？模拟肌肉收缩将 “面膜” 变形为社会和情感意图的表情或面部表现, 改变眼睛、鼻腔和口腔括约肌的大小和形状, 用于喂养、呼吸和发声,是大多数哺乳动物2、3、4、5中存在的整体近距离视觉交流机制的一部分。在哺乳动物, 模仿肌肉产生的面部显示有助于调节和维护地域边界, 社会纽带, 和社会群体, 通过提示有关发送者的情感和行为意图的细节 2, 5。
在哺乳动物中, 灵长类动物的部分特点是在整个生命周期中采用了高水平的社会行为, 所有物种都生活在一个社会群体 2,5。虽然有些分类群, 如夜间的半乳糖和, 可能生活在只有母亲和后代组成的群体中, 但其他分类群, 如白天的猕猴和, 可能生活在100多人的群体中.无论社会群体的大小, 灵长类动物经常使用与等级和地域相关的定型社会行为, 这些行为通常包括面部显示部分。面部展示是维持社会群体成员之间联系、支配地位等级、生殖和日常生活一部分的交流过程的一部分, 特别是在白天的第2、5、7种物种中.虽然一段时间以来人们已经清楚地看到, 面部肌肉组织被用来创建这些面部显示, 但直到最近才显现出来, 面部肌肉的形态和生理与社会变量的功能需求有关 2, 8。此前对灵长类动物的系统发育和行为多样性的研究表明, 生活在大型复杂社会群体中的日物种往往有大量的离散面部显示, 这些显示集中在嘴唇、眉毛和眼睑的运动上有大量的面部肌肉聚集在嘴唇和眼眶区域9。相反, 对生活在小群体中的夜间物种的研究很少, 但这些物种有大量离散的面部肌肉, 外耳和嘴唇周围有依恋, 这可能与耳朵和嘴唇的运动有关 (在一些夜间活动的物种中记录了 2,9, 10,11.此外, 与恒河猴或黑猩猩相比, 人类在模仿肌肉组织中的慢抽搐肌球蛋白纤维的比例相对较高, 这可能与人类模仿肌肉组织在嘴唇周围收缩的 “减缓” 有关在讲话声音的生产期间或对肌肉的一般抗疲劳能力8。
可以说, 人类是所有灵长类动物中最社会化的, 并发展了语言, 将其作为社会交流的一个组成部分。不过, 人类使用面部表情作为视觉交流的一种手段, 并拥有已知的最伟大的灵长类动物面部显示曲目。为了更全面地了解围绕人类和一般灵长类动物社会行为演变的变量, 提高对灵长类动物模仿肌肉组织的形态和生理的了解是非常可取的。由于模仿肌肉组织附着在皮肤本身, 并且在某些物种中可能特别薄, 难以想象, 因此我们开发了一种独特的方法来可视化这种肌肉组织的过程, 用于记录总存在/缺席和附件, 以及用于显微解剖处理的取样。
“反向解剖” 是一种方法, 通过从头部去除整个面膜, 并提高可见性, 即使是小肌肉, 保持模仿肌肉组织。由于反向解剖是一个破坏性的过程, 罕见和有价值的标本可能并不总是可用于这种方法。dicect 是一种有效的方法, 可以直观地显示许多模仿肌肉, 即使是微小的物种12,13,14。这种方法可以与反向解剖配合使用, 也可以在罕见的、有价值的标本可能不会解剖的情况下使用, 可以提供很多信息, 而不必在 “反向解剖”12,13中摘下面膜, 14岁本协议描述了一套将反向解剖与 dicect 结合的方法, 以检查灵长类动物的模仿肌肉组织。
Protocol
Representative Results
Discussion
按照 “反向解剖” 协议的步骤, 通常会产生一个面膜, 可以缓慢和有条不紊地解剖, 以揭示模仿肌肉组织, 无论头部的大小。特别重要的是要缓慢移动, 不断评估肌肉是否在不经意间被完全割伤, 特别是在身体较小的物种中。
为了确定肌肉组织的位置, 让发育中的面膜分阶段干燥, 不断评估结缔组织与肌肉组织的距离, 是非常重要的。如果结缔组织留在面膜上, 肌肉组织将是不可见?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
作者希望感谢 yerkes 国家灵长类动物研究中心获得黑猩猩和恒河猴标本, 并感谢 chris vinyard (俄亥俄州东北部医科大学) 获得普通的马甲标本。我们感谢北卡罗来纳大学的玛丽莎·博特切尔、凯特琳·伦纳德和安东妮亚·梅扎在扫描过程中提供的协助。这项工作部分是在杜克大学共用材料仪器设施 (smif) 进行的, 该设施是北卡罗来纳州研究三角纳米技术网络 (rtnn) 的成员, 该网络得到了国家科学基金会的支持 (grant eccs-1545)作为国家纳米技术协调基础设施 (nnci) 的一部分。这是杜克大学狐猴中心1405号出版物。
Materials
| Nikon XTH 225 ST | Nikon | no catalog numbers | |
| 10% buffered formalin | Fisher Scientific | SF98-4 | |
| Iodine, ACS Grade | Lab Chem, Inc. | LC155901 | |
| Sodium thiosulfate | Acros Organics | AC450620010 | |
| Potassium Iodide | Alfa Aesar | A1270430 |
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