उल्टा विच्छेदन और DiceCT उजागर रहनुमा चेहरे के विकास में अंयथा छिपा डेटा
Summary
चेहरे का भाव दृश्य mimetic मांसपेशियों द्वारा उत्पादित संचार की एक विधा है । यहां, हम रिवर्स विच्छेदन और DiceCT की उपंयास तकनीक के लिए प्रोटोकॉल वर्तमान को पूरी तरह से कल्पना और mimetic मांसपेशियों का आकलन करें । इन संयुक्त तकनीक दोनों रूपात्मक और mimetic पेशियां के शारीरिक पहलुओं कार्यात्मक पहलुओं का निर्धारण करने के लिए जांच कर सकते हैं ।
Abstract
चेहरे का भाव, या चेहरे प्रदर्शित करता है, सामाजिक या भावनात्मक इरादे से कई स्तनधारी taxa द्वारा नेत्रहीनों के साथ एक करीबी सीमा पर संचार के एक साधन के रूप में उत्पादित कर रहे हैं । ये प्रदर्शित करता है mimetic मांसपेशियों, जो चेहरे की dermis से जुड़ी कंकाल मांसपेशी है के संकुचन द्वारा प्राप्त कर रहे हैं । उलटा विच्छेदन, खोपड़ी से पूरा चेहरे का मुखौटा हटाने और रिवर्स में आ mimetic की मांसपेशियों, mimetic मांसपेशियों की आकृति विज्ञान खुलासा की एक प्रभावी लेकिन विनाशकारी तरीका है, लेकिन यह विनाशकारी है । DiceCT mimetic मांसपेशियों सहित कंकाल की मांसपेशियों, visualizing के लिए एक उपंयास तंत्र है, और मात्रात्मक माप के लिए व्यक्तिगत मांसपेशी fascicles अलग । साथ ही, DiceCT मांसपेशियों visualizing के लिए एक गैर विनाशकारी तंत्र प्रदान करता है । रिवर्स विच्छेदन और DiceCT की संयुक्त तकनीक mimetic पेशियां के विकासवादी आकृति विज्ञान के साथ ही इन मांसपेशियों में संभावित संकुचन शक्ति और वेग का आकलन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है । यह अध्ययन आगे दर्शाता है कि DiceCT सही और मज़बूती से mimetic मांसपेशियों के रूप में के रूप में अच्छी तरह से रिवर्स विच्छेदन कल्पना और mimetic मांसपेशियों नमूने के लिए एक गैर विनाशकारी विधि प्रदान करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है ।
Introduction
Mimetic पेशियां, या चेहरे की अभिव्यक्ति पेशियां, कंकाल की मांसपेशी है और1मेमेलिया भर में पाया जाता है । जबकि सबसे स्तनधारी कंकाल की मांसपेशी असतत बोनी स्थलों को देता है, mimetic पेशियां अपने संलग्नक में मुख्य रूप से चेहरे की त्वचा में अद्वितीय है, खोपड़ी, और गर्दन के ventral पहलू1,2,3, 4. Mimetic पेशियां संकुचन अभिव्यक्ति या सामाजिक और भावनात्मक इरादे के चेहरे प्रदर्शित करता है में “चेहरे मास्क” विकृतियों, आकार और आंख के दबानेवाला यंत्र के आकार, नाक गुहा, और मौखिक खिला, श्वसन में इस्तेमाल किया गुहा, और vocalizations में परिवर्तन, और समग्र करीब का हिस्सा है-निकटता दृश्य संचार तंत्र सबसे स्तनधारियों के बीच पाया2,3,4,5। मेमेलिया भर में, चेहरे mimetic मांसपेशियों को विनियमित करने और क्षेत्रीय सीमाओं को बनाए रखने में सहायता द्वारा उत्पंन प्रदर्शित करता है, सामाजिक बांड, और सामाजिक समूह cuing द्वारा प्रेषक2के भावनात्मक और व्यवहार इरादों पर विशिष्टताओं, 5.
स्तनधारी, रहनुमाओं के हिस्से में एक सामाजिक समूह2,5में रहने वाले सभी प्रजातियों के साथ जीवन चक्र के दौरान सामाजिक व्यवहार के एक उच्च स्तर के रोजगार के रूप में विशेषता है । जबकि कुछ taxa, जैसे कि रात galagos और lorises, केवल एक मां और वंश, प्रतिदिन मकाक और लंगूरों के रूप में अंय taxa, से मिलकर समूहों में रह सकते है १०० से अधिक व्यक्तियों के समूहों में रह सकते है6। कोई बात नहीं सामाजिक समूह के आकार, रहनुमाओं अक्सर रैंक और territoriality और इन व्यवहार के साथ जुड़े सामाजिक व्यवहार का उपयोग आम तौर पर एक चेहरे प्रदर्शन घटक शामिल हैं । चेहरे प्रदर्शित सामाजिक समूहों, प्रभुत्व पदानुक्रम, प्रजनन के सदस्य के बीच बांड को बनाए रखने की प्रक्रिया का हिस्सा हैं, और संचार है कि दैनिक जीवन का हिस्सा है, विशेष रूप से प्रतिदिन प्रजातियों में2,5,7 . हालांकि यह कुछ समय के लिए स्पष्ट किया गया है कि चेहरे पेशियां इन चेहरे प्रदर्शित बनाने के लिए प्रयोग किया जाता है, यह केवल हाल ही में स्पष्ट हो गया है कि चेहरे पेशियां फार्म और फिजियोलॉजी सामाजिक चर2के कार्यात्मक मांगों के साथ जुड़े रहे हैं, 8. phylogenetically और रहनुमाओं की व्यवहार विविध पर्वतमाला पर पिछले अध्ययनों से पता चला है कि प्रतिदिन प्रजातियों के बड़े, जटिल सामाजिक समूहों में रहने वाले असतत चेहरे प्रदर्शित करता है कि होंठ, भौहें, और पलकों की आवाजाही पर ध्यान केंद्रित की एक उच्च संख्या है करते है चेहरे की मांसपेशियों की एक उच्च संख्या के साथ होंठ और कक्षा9क्षेत्र के आसपास संकुल । इसके विपरीत, वहां स्वप्नदोष छोटे समूहों में रहने वाले प्रजातियों पर कुछ अध्ययन किया गया है, लेकिन इन प्रजातियों के बाहरी कान और होंठ, जो कान और होंठ के आंदोलनों के साथ जुड़ा हो सकता है चारों ओर संलग्नक के साथ असतत चेहरे की मांसपेशियों की एक उच्च संख्या है (जो agonistic मुठभेड़ों में कुछ स्वप्नदोष प्रजातियों में प्रलेखित किया गया है और पता लगाने लगता है)2,9,10,11। इसके अलावा, मानव mimetic पेशियां में धीमी गति से चिकोटी मायोसिन फाइबर की एक अपेक्षाकृत अधिक प्रतिशत या तो रीसस मकाक या चिंपांजी है, जो “धीमा” से संबंधित हो सकता है मानवीय mimetic पेशियां के संकुचन में इस्तेमाल किया होठों के आसपास भाषण के उत्पादन के दौरान लगता है या सामान्य थकान प्रतिरोध क्षमता की मांसपेशियों8.
मनुष्य हैं, यकीनन, सभी रहनुमाओं के सबसे सामाजिक, और सामाजिक संचार के एक घटक के रूप में भाषा का विकास किया है । फिर भी, हालांकि, मानव दृश्य संचार के एक साधन के रूप में चेहरे की अभिव्यक्ति का उपयोग करें और सबसे बड़ी जाना जाता चेहरे के बीच प्रदर्शन की प्रदर्शनों की समस्याएं । एक और अधिक पूरी तरह से मानव और सामांय रहनुमा सामाजिक व्यवहार के विकास के आसपास चर समझने के प्रयास में, आकृति विज्ञान और रहनुमा mimetic पेशियां की फिजियोलॉजी के एक वृद्धि की समझ अत्यधिक वांछनीय है । क्योंकि mimetic पेशियां त्वचा के लिए ही जुड़ा हुआ है और हो सकता है, कुछ प्रजातियों में, असाधारण पतले और कल्पना करने के लिए मुश्किल है, हम दोनों की रिकॉर्डिंग की प्रक्रियाओं के लिए इस पेशियां visualizing की एक अनूठी विधि विकसित की है सकल उपस्थिति/ संलग्नक के रूप में के रूप में अच्छी तरह से microanatomical प्रसंस्करण के लिए नमूना ।
“रिवर्स विच्छेदन” सिर से पूरे चेहरे मास्क को हटाने और यहां तक कि छोटे मांसपेशियों की दृश्यता को बढ़ाने के द्वारा mimetic पेशियां के संरक्षण के लिए एक विधि है । क्योंकि रिवर्स विच्छेदन एक विनाशकारी प्रक्रिया है, दुर्लभ और मूल्यवान नमूनों हमेशा इस पद्धति के लिए उपलब्ध नहीं हो सकता है । DiceCT एक प्रभावी तरीका है कि यहां तक कि छोटे प्रजातियों12,13,14में mimetic की मांसपेशियों की कई कल्पना कर सकते है । इस विधि के साथ संगीत कार्यक्रम में इस्तेमाल किया जा सकता है रिवर्स विच्छेदन या मामलों में जहां दुर्लभ, मूल्यवान नमूनों और नहीं किया जा सकता है और अधिक जानकारी प्रदान कर सकते है चेहरे का मुखौटा हटाने के लिए बिना “रिवर्स विच्छेदन”12,13, 14. वर्तमान प्रोटोकॉल DiceCT के साथ रिवर्स विच्छेदन के संयोजन के लिए तरीकों का एक सेट का वर्णन करने के लिए रहनुमा mimetic पेशियां की जांच ।
Protocol
Representative Results
Discussion
“रिवर्स विच्छेदन प्रोटोकॉल” के लिए कदम के बाद आम तौर पर एक चेहरे का मुखौटा है कि धीरे और व्यवस्थित हो सकता है mimetic पेशियां प्रकट करने के लिए, सिर के आकार की परवाह किए बिना विदारक पैदा करता है । यह विशेष रूप स?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखक के लिए Yerkes राष्ट्रीय रहनुमा अनुसंधान चिंपांज़ी और रीसस समूल नमूनों का उपयोग करने के लिए केंद्र, और क्रिस Vinyard (पूर्वोत्तर ओहियो चिकित्सा विश्वविद्यालय) आम marmoset नमूनों तक पहुंच के लिए स्वीकार करना चाहते हैं । हम स्कैनिंग की प्रक्रिया के साथ सहायता के लिए उत्तरी केरोलिना विश्वविद्यालय में मारीसा Boettcher, Kaitlyn लियोनार्ड, और Antonia Meza धंयवाद । इस काम में भाग में प्रदर्शन किया था ड्यूक विश्वविद्यालय साझा सामग्री इंस्ट्रूमेंटेशन सुविधा (SMIF), उत्तरी केरोलिना अनुसंधान त्रिकोण नैनो नेटवर्क (RTNN), जो राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन (अनुदान ECCS-१५४२०१५) द्वारा समर्थित है के एक सदस्य राष्ट्रीय नैनो समंवित अवसंरचना (NNCI) के भाग के रूप में । यह ड्यूक बंदर केंद्र प्रकाशन संख्या १४०५ है ।
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 |
References
- 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).
