Обратный диссекции и DiceCT выявить иначе скрытых данных в эволюции приматов лица
Summary
Выражения лица являются режим визуальной коммуникации, производимые подражательный мышц. Здесь мы представляем протоколы для новых методов обратного диссекции и DiceCT полной визуализации и оценить подражательный мышц. Эти комбинированные методы могут изучить Морфологические и физиологические аспекты подражательный мускулатуры для определения функциональных аспектов.
Abstract
Выражения лица, или лица дисплеев, социальных или эмоциональных намерений производятся многим таксонам млекопитающих как средства визуального общения с сородичами с близкого расстояния. Эти дисплеи достигаются путем сокращения подражательный мышц, которые являются скелетных мышц, придает в дерме лица. Обратная рассечение, удаление полная маска из черепа и приближается к подражательный мышц в обратном порядке, является эффективным, но разрушительные способом выявления морфологии подражательный мышцы, но это является разрушительным. DiceCT — это новый механизм для визуализации скелетных мышц, включая подражательный мышцы и изоляции отдельных мышц брошюры для количественного измерения. Кроме того DiceCT предоставляет механизм неразрушающего для визуализации мышц. Комбинированные методы обратного диссекции и DiceCT могут использоваться для оценки эволюционной морфологии подражательный мускулатура, а также потенциальные сокращения численности и скорость в этих мышц. Это исследование далее показывает, что DiceCT может использоваться для точно и достоверно визуализировать подражательный мышц, а также обратный диссекции и предоставляют неразрушающий метод выборки подражательный мышц.
Introduction
Подражательный мускулатура, или выражение лица мускулатура, скелетных мышц и встречается во всем Mammalia1. Хотя наиболее млекопитающих скелетных мышц придает дискретных костлявые достопримечательностей, подражательный мускулатура уникален в его вложения, главным образом в кожу лица, волосистой части головы и брюшной аспект шеи1,2,3, 4. Подражательный мускулатура сужение искажает «маска» в выражениях или лица отображает социальных и эмоциональных намерений, изменяет размер и форма сфинктеров глаз, полости носа и полости рта, используемые в кормлении, дыхание и в вокализации, и является частью механизма общего закрытия близость визуальной коммуникации, среди большинства млекопитающих2,3,4,5. Различных млекопитающих лица показывает, порожденных подражательный мышцы помощь в регулировании и поддержание территориальных границ, социальных связей и социальной группы, Каинг сородичами на эмоциональные и поведенческие намерения отправителя2, 5.
Среди млекопитающих как с использованием высокий уровень социального поведения на протяжении жизненного цикла с всех видов, живущих в социальной группе2,5частично характеризуются приматов. Во время некоторых таксонов такие как ночные galagos и Лори, могут жить в группах, состоящих только из матери и потомство, другие таксонов, таких как суточный макак и бабуинов, могут жить в группах свыше 100 человек6. Независимо от размера социальной группы приматы часто используют стереотипы социального поведения, связанные с ранга и территориальности и эти поведения обычно включают в себя компонент лица дисплея. Лица дисплеи являются частью процесса поддержания связей между государствами-членами социальных групп, Доминирование иерархий, воспроизводства и коммуникации, которая является частью повседневной жизни, особенно в дневное время видов2,5,7 . Хотя было ясно в течение некоторого времени что лицевой мускулатуры используется для создания эти лица дисплеи, лишь недавно стало очевидным, что форма лицевой мускулатуры и физиологии, связанные с функциональными требованиями социальных переменных2, 8. Предыдущие исследования на филогенетически и функционально различных диапазонов приматов показали, что суточный видов, живущих больших, сложных социальных групп, как правило имеют большое количество дискретных лица показывает что фокус на движение губ, бровей и век с большим количеством мышц лица группируются вокруг губ и орбитальных региона9. Напротив, там было несколько исследований на ночной вид, живущих в малых группах, но эти виды имеют большое количество дискретных лицевых мышц с вложениями вокруг наружного уха и губы, которые могут быть связаны с движениями ушей и губы (которая были зарегистрированы в некоторых ночных видов в агонистических встреч с сородичами и местонахождения звуки)2,9,10,11. Кроме того люди имеют относительно высокий процент миозин медленно сокращающиеся волокна в мимикрией мускулатура чем макак резус или шимпанзе, которые могут быть связаны с «замедление» в сокращение мускулатуры человека подражательный вокруг губ используются в процессе производства звуков речи или возможности общего сопротивления усталости мышц8.
Люди являются, пожалуй, наиболее социально всех приматов и разработали язык как один из компонентов социальной коммуникации. Тем не менее хотя, люди используют выражение лица как средства визуальной коммуникации и имеют наиболее известные лица дисплей репертуар среди приматов. В попытке более полностью понять переменные окружающие эволюции человека и общие приматов социального поведения углубление понимания морфологии и физиологии подражательный мускулатуры приматов весьма желательно. Потому что подражательный мускулатура прилагается к самой кожи и может в некоторых видов, быть исключительно тонким и трудно визуализировать, мы разработали уникальный метод визуализации это мускулатура процессы записи валовой присутствие/отсутствие и вложения, а также выборки для microanatomical обработки.
«Обратный рассечение» — это метод для сохранения подражательный мускулатура, удалив весь маска для лица из головы и увеличивая видимость даже мелких мышц. Потому что обратный рассечение — деструктивный процесс, редкие и ценные образцы могут не всегда быть доступны для этой методологии. DiceCT является эффективным методом, который может визуализировать многие подражательный мышц даже крошечные видов12,,1314. Этот метод может использоваться совместно с обратном вскрытие или в случаях, когда редкие и ценные образцы не могут быть расчленены и может предоставить много информации без необходимости удалить маска для лица «обратный рассечение»12,13, 14. Настоящий Протокол описывает набор методов для объединения обратном вскрытие с DiceCT для изучения приматов подражательный мускулатура.
Protocol
Representative Results
Discussion
Следующие шаги для «обратный рассечение» протокол обычно производит маска для лица, которое может быть медленно и методично расчлененный раскрыть подражательный мускулатура, независимо от размера головы. Это особенно важно, чтобы двигаться медленно и непрерывно оценивать ли мышцы бы…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы хотели бы отметить Йеркс приматов Национальный научно-исследовательский центр для доступа к шимпанзе и резус макака образцов и Крис Виньярд (северо-восток Огайо медицинский университет) для доступа к общим игрунка образцов. Мы благодарим Боттчер Марисса, Кейтлин Леонард и Antonia Meza в университете Северной Каролины для помощи в процессе сканирования. Эта работа была выполнена частично на герцога университет общие материалы инструментария фонда (SMIF), членом из Северной Каролины исследовательский треугольник нанотехнологии сети (RTNN), который поддерживается Национальный научный фонд (Грант ECCS-1542015) в рамках национальной скоординированной инфраструктуры нанотехнологий (NNCI). Это герцог Lemur центр номер публикации 1405.
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 |
Riferimenti
- Gregory, W. K. . Our face from fish to man. , (1929).
- Burrows, A. M. The facial expression musculature in primates and its evolutionary significance. BioEssays. 30, 212-215 (2008).
- Santana, S. E., Dobson, S. D., Diogo, R. Plain faces are more expressive: comparative study of facial colour, mobility and in primates. Biology Letters. , (2014).
- Burrows, A. M., Cohn, J. F., Li, S. Z., Jain, A. K. Comparative anatomy of the face. Encyclopedia of Biometrics. , (2014).
- Liebal, K., Waller, B. M., Burrows, A. M., Slocombe, K. . Primate Communication. , (2013).
- Rowe, N., Myers, M. . All the World’s Primates. , (2016).
- Burrows, A. M., Waller, B. M., Micheletta, J. Mimetic muscles in a despotic macaque (Macaca mulatta) differ from those in a closely related tolerant macaque (M. nigra). Anatomical Record. 299, 1317-1324 (2016).
- Burrows, A. M., Parr, L. A., Durham, E. L., Matthews, L. C., Smith, T. D. Human faces are slower than chimpanzee faces. PLoS One. 9, 0110523 (2014).
- Burrows, A. M. Functional morphology of mimetic musculature in primates: how social variables and body size stack up to phylogeny. Anatomical Record. 301, 202-215 (2018).
- Burrows, A. M., Smith, T. D. Muscles of facial expression in Otolemur, with a comparison to Lemuroidea. Anatomical Record. 274, 827-836 (2003).
- Burrows, A. M., Li, L. What’s inside tarsier faces. Yearbook of Physical Anthropology. 60, 96 (2015).
- Dickinson, E., Stark, H., Kupczik, K. Non-destructive determination of muscle architectural variables through the use of DiceCT. Anatomical Record. 301, 363-377 (2018).
- March, D., Hartstone-Rose, A. Functional morphology and behavioral correlates to postcranial musculature. Anatomical Record. 301, 419-423 (2018).
- Santana, S. E. Comparative anatomy of bat jaw musculature via diffusible iodine-based contrast-enhanced computed tomography. Anatomical Record. 301, 267-278 (2018).
- Burrows, A. M., Waller, B. M., Parr, L. A., Bonar, C. J. Muscles of facial expression in the chimpanzee (Pan troglodytes): descriptive, comparative and phylogenetic contexts. Journal of Anatomy. 208, 153-167 (2006).
- Burrows, A. M., Waller, B. M., Parr, L. A. Facial musculature in the rhesus macaque (Macaca mulatta): evolutionary and functional contexts with comparisons to chimpanzees and humans. Journal of Anatomy. 215, 320-334 (2009).
- Cox, P. G., Jeffery, N. Reviewing the Morphology of the Jaw-Closing Musculature in Squirrels, Rats, and Guinea Pigs with Contrast-Enhanced MicroCt. Anatomical Record. 294, 915-928 (2011).
- Gignac, P. M., Kley, N. J., Clarke, J. A., Colbert, M. W., Morhardt, A. C., et al. Diffusible iodine-based contrast-enhanced computed tomography (diceCT): An emerging tool for rapid, high-resolution, 3-D imaging of metazoan soft tissues. Journal of Anatomy. 228, 889-909 (2016).
