Dėkojame, kad apsilankėte gamtoje.com. Jūsų naudojamos naršyklės versijoje yra ribotas CSS palaikymas. Norėdami gauti geriausius rezultatus, mes rekomenduojame naudoti naujesnę naršyklės versiją (arba išjungti suderinamumo režimą „Internet Explorer“). Tuo tarpu, norėdami užtikrinti nuolatinę palaikymą, mes rodome svetainę be stiliaus ar „JavaScript“.
Šis tyrimas įvertino žmogaus kaukolės morfologijos regioninę įvairovę, naudojant geometrinį homologijos modelį, pagrįstą nuskaitymo duomenimis iš 148 etninių grupių visame pasaulyje. Šis metodas naudoja šablono pritaikymo technologiją, kad būtų sukurta homologinių tinklų, atliekant netiesiogines transformacijas, naudojant pakartotinį artimiausio taško algoritmą. Taikant pagrindinio komponento analizę 342 pasirinktoms homologiniams modeliams, didžiausias bendro dydžio pokytis buvo rastas ir aiškiai patvirtintas mažoje kaukolėje iš Pietų Azijos. Antras didžiausias skirtumas yra neurokraniumo ilgio ir pločio santykis, parodantis kontrastą tarp pailgų afrikiečių kaukolės ir šiaurės rytų azijiečių išgaubtų kaukolių. Verta paminėti, kad šis ingredientas turi mažai ką bendro su veido kontūravimu. Dar kartą patvirtino gerai žinomos veido bruožai, tokie kaip išsikišę skruostai šiaurės rytų azijiečių ir kompaktiškų viršutinių žandikaulių kaulų europiečiams. Šie veido pokyčiai yra glaudžiai susiję su kaukolės kontūru, ypač priekinių ir pakaušio kaulų polinkio laipsniu. Allometriniai modeliai buvo rasti veido proporcijose, palyginti su bendtu kaukolės dydžiu; Didesnėse kaukolėse veido kontūrai paprastai būna ilgesni ir siauresni, kaip buvo parodyta daugelyje vietinių amerikiečių ir šiaurės rytų azijiečių. Nors mūsų tyrime nebuvo duomenų apie aplinkos kintamuosius, kurie gali turėti įtakos kaukolės morfologijai, tokioms kaip klimatas ar mitybos sąlygos, didelis homologinių kaukolės modelių duomenų rinkinys bus naudingas ieškant skirtingų skeleto fenotipinių charakteristikų paaiškinimų.
Geografiniai žmogaus kaukolės formos skirtumai buvo tiriami ilgą laiką. Daugelis tyrėjų įvertino adaptacijos aplinkoje ir (arba) natūralią atranką, ypač klimato veiksnius1,2,3,4,5,6,7 arba mastikavimo funkciją, atsižvelgiant į mitybos sąlygas 5,8,9,10, 11,12. 13.. Be to, kai kurie tyrimai sutelkė dėmesį į butelio poveikį, genetinį dreifą, genų srautą ar stochastinius evoliucijos procesus, kuriuos sukelia neutralūs genų mutacijos14,15,16,17,18,19,20,21,22,23. Pavyzdžiui, sferinė platesnio ir trumpesnio kaukolės skliauto forma buvo paaiškinta kaip adaptacija prie selektyvaus slėgio pagal Alleno taisyklę24, kuris postuluoja, kad žinduoliai sumažina šilumos nuostolius, mažindami kūno paviršiaus plotą, palyginti su 2 tūrio 2,4,16,17,25 tūriu. . Be to, kai kurie tyrimai, naudojantys Bergmanno taisyklę26, paaiškino ryšį tarp kaukolės dydžio ir 3,5,16,25,27 temperatūros, kas rodo, kad bendras dydis yra didesnis šaltesniuose regionuose, kad būtų išvengta šilumos nuostolių. Mastikinio streso mechaninė įtaka kaukolės skliauto ir veido kaulų augimo modeliui buvo diskutuojama dėl mitybos sąlygų, atsirandančių dėl kulinarinės kultūros ar pragyvenimo skirtumų tarp ūkininkų ir medžiotojų-gydytojų8,9,11,12,28. Bendras paaiškinimas yra tas, kad sumažėjęs kramtymo slėgis sumažina veido kaulų ir raumenų kietumą. Keli globalūs tyrimai kaukolės įvairovę susiejo pirmiausia su neutralaus genetinio atstumo fenotipinėmis pasekmėmis, o ne su aplinkos adaptacijomis21,29,30,31,32. Kitas kaukolės formos pokyčių paaiškinimas yra pagrįstas izometrinio ar allometrinio augimo koncepcija6,33,34,35. Pavyzdžiui, didesnėse smegenyse paprastai yra palyginti platesnės priekinės skiltys vadinamojoje „Brokos dangtelio“ srityje, o priekinių skilčių plotis padidėja-evoliucinis procesas, kuris laikomas atsižvelgiant į alometrinį augimą. Be to, tyrimas, tiriantis ilgalaikius kaukolės formos pokyčius, nustatė allometrinę tendenciją link brachycefalijos (kaukolės tendencija tapti sferuškesne) didėjant didėjimui33.
Ilga kaukolės morfologijos tyrimų istorija apima bandymus nustatyti pagrindinius veiksnius, atsakingus už įvairius kaukolės formų įvairovės aspektus. Daugelyje ankstyvųjų tyrimų naudojami tradiciniai metodai buvo pagrįsti dvipusiais linijiniais matavimo duomenimis, dažnai naudojant „Martin“ arba „Howell“ apibrėžimus36,37. Tuo pačiu metu daugelyje aukščiau paminėtų tyrimų buvo naudojami pažangiausi metodai, pagrįsti erdviniais 3D geometrine morfometrijos (GM) technologija5,7,10,11,12,13,17,20,27,34,35,38. 39. Pavyzdžiui, stumdomas „Semilandmark“ metodas, pagrįstas lenkimo energijos minimizavimu, buvo dažniausiai naudojamas metodas transgeninėje biologijoje. Jis projektuoja pusiau šablono ženklus ant kiekvieno mėginio, slenkant išilgai kreivės arba paviršiaus38,40,41,42,43,44,45,46. Įskaitant tokius superpozicijos metodus, daugumoje 3D GM tyrimų naudojama apibendrinta prokrutes analizė, kartotinis artimiausias taško (ICP) algoritmas 47, kad būtų galima tiesiogiai palyginti formas ir užfiksuoti pokyčius. Kaip alternatyva, plonos plokštelės spline (TPS) 48,49 metodas taip pat plačiai naudojamas kaip nejudantis transformacijos metodas, skirtas žemėlapių lyginimui su akių formomis.
Tobulėjant praktiniams 3D viso kūno skaitytuvams nuo XX amžiaus pabaigos, daugelyje tyrimų buvo naudojami 3D viso kūno skaitytuvai, skirti dydžio matavimams 50,51. Nuskaitymo duomenys buvo naudojami kūno matmenims išgauti, o tai reikalauja apibūdinti paviršiaus formas kaip paviršius, o ne taškinius debesis. Modelio pritaikymas yra technika, sukurta šiam tikslui kompiuterinės grafikos srityje, kur paviršiaus forma apibūdina daugiakampio tinklo modeliu. Pirmasis modelio pritaikymo žingsnis yra paruošti tinklo modelį, kurį naudoti kaip šabloną. Kai kurios viršūnės, sudarančios modelį, yra orientyrai. Tada šablonas deformuojamas ir suderinamas su paviršiumi, kad būtų sumažintas atstumas tarp šablono ir taško debesies, išsaugant šablono vietines formos ypatybes. Šablono orientyrai atitinka orientyrus taške debesyje. Naudojant šablono pritaikymą, visus nuskaitymo duomenis galima apibūdinti kaip tinklo modelį su tuo pačiu duomenų taškų skaičiumi ir ta pačia topologija. Nors tiksli homologija egzistuoja tik oriose vietose, galima manyti, kad tarp sugeneruotų modelių yra bendra homologija, nes šablonų geometrijos pokyčiai yra maži. Todėl tinklelio modeliai, sukurti pagal šablonų montavimą, kartais vadinami homologijos modeliais52. Šablono pritaikymo pranašumas yra tas, kad šabloną galima deformuoti ir pritaikyti prie skirtingų tikslinio objekto dalių, esančių erdvėje arti paviršiaus, bet toli nuo jo (pavyzdžiui, zigomatinė arka ir kaukolės laikinoji sritis), nepaveikdamas kiekvieno kita. deformacija. Tokiu būdu šabloną galima pritvirtinti prie išsišakojimo objektų, tokių kaip liemens ar rankos, o petį stovint. Šablono pritaikymo trūkumas yra didesnės pakartotinių iteracijų skaičiavimo išlaidos, tačiau dėl reikšmingo kompiuterio našumo pagerinimo tai nebėra problema. Išanalizavus viršūnių, sudarančių tinklo modelį, koordinačių vertes, naudojant daugiamatę analizės metodus, tokius kaip pagrindinis komponentų analizė (PCA), galima išanalizuoti visos paviršiaus ir virtualios formos pokyčius bet kurioje paskirstymo padėtyje. galima gauti. Apskaičiuokite ir vizualizuokite53. Šiais laikais tinklo modeliai, sukurti pagal šablonų montavimą, yra plačiai naudojami atliekant formos analizę įvairiuose laukuose52,54,55,56,57,58,59,60 laukuose.
Lanksčios tinklo įrašymo technologijos pažanga kartu su greitu nešiojamųjų 3D nuskaitymo įrenginių, galinčių nuskaityti didesnę skiriamąją gebą, greitį ir mobilumą nei CT, vystymąsi, leidžia lengviau įrašyti 3D paviršiaus duomenis, nepriklausomai nuo vietos. Taigi biologinės antropologijos srityje tokios naujos technologijos padidina gebėjimą kiekybiškai įvertinti ir statistiškai analizuoti žmogaus pavyzdžius, įskaitant kaukolės pavyzdžius, kurie yra šio tyrimo tikslas.
Apibendrinant galima pasakyti, kad šiame tyrime naudojama išplėstinė 3D homologijos modeliavimo technologija, pagrįsta šablonų suderinimu (1 paveikslas), kad būtų galima įvertinti 342 kaukolės pavyzdžius, atrinktus iš 148 populiacijų visame pasaulyje per geografinius palyginimus visame pasaulyje. Kaukolės morfologijos įvairovė (1 lentelė). Norėdami atsižvelgti į kaukolės morfologijos pokyčius, mes pritaikėme PCA ir imtuvo veikimo charakteristikų (ROC) analizę pagal mūsų sukurto homologijos modelio duomenų rinkinį. Išvados padės geriau suprasti visuotinius kaukolės morfologijos pokyčius, įskaitant regioninius modelius ir mažėjančią pokyčių tvarką, koreliuojančius pokyčius tarp kaukolės segmentų ir alometrinių tendencijų buvimo. Nors šiame tyrime nenagrinėjami duomenys apie išorinius kintamuosius, kuriuos vaizduoja klimatas ar mitybos sąlygos, kurios gali turėti įtakos kaukolės morfologijai, mūsų tyrime užfiksuotos kaukolės morfologijos geografiniai modeliai padės ištirti kaukolės variacijos aplinkos, biomechaninius ir genetinius veiksnius.
2 lentelėje pateikiamos savivaldos ir PCA indėlių koeficientai, taikomi nestandartiniam duomenų rinkiniui, kuriame yra 17 709 viršūnių (53 127 XYZ koordinatės) iš 342 homologinių kaukolės modelių. Dėl to buvo nustatyti 14 pagrindinių komponentų, kurių indėlis į bendrą dispersiją buvo didesnis nei 1%, o bendra dispersijos dalis buvo 83,68%. 14 pagrindinių komponentų pakrovimo vektoriai yra užfiksuoti papildomoje S1 lentelėje, o 342 kaukolės mėginių apskaičiuoti komponentų balai pateikiami papildomoje S2 lentelėje.
Šis tyrimas įvertino devynis pagrindinius komponentus, kurių įmokos yra didesnės nei 2%, kai kurie iš jų rodo didelius ir reikšmingus kaukolės morfologijos geografinius skirtumus. 2 paveiksle pateikiamos iš ROC analizės sugeneruotų kreivių, kad būtų parodyta veiksmingiausi PCA komponentai, apibūdinantys ar atskirti kiekvieną mėginių derinį per pagrindinius geografinius vienetus (pvz., Tarp Afrikos ir ne Afrikos šalių). Polinezijos derinys nebuvo išbandytas dėl nedidelio šio bandymo imties dydžio. Duomenys apie AUC skirtumų reikšmingumą ir kitos pagrindinės statistikos, apskaičiuotos naudojant ROC analizę, yra parodyti papildomoje S3 lentelėje.
ROC kreivės buvo pritaikytos devyniems pagrindiniams komponentų įvertinimams, remiantis viršūnių duomenų rinkiniu, kurį sudaro 342 vyrų homologinių kaukolės modeliai. AUC: plotas po kreive esant 0,01% reikšmingumui, naudojamas kiekvienam geografiniam deriniui atskirti nuo kitų bendrų derinių. TPF yra teisinga teigiama (veiksminga diskriminacija), FPF yra klaidingai teigiama (negaliojanti diskriminacija).
ROC kreivės aiškinimas apibendrinamas žemiau, daugiausia dėmesio skiriant komponentams, kurie gali atskirti palyginimo grupes, turint didelę ar santykinai didelę AUC ir aukštą reikšmingumo lygį, o tikimybė mažesnė nei 0,001. Pietų Azijos kompleksas (2A pav.), Kurį daugiausia sudaro mėginiai iš Indijos, labai skiriasi nuo kitų geografiškai sumaišytų mėginių, nes pirmasis komponentas (PC1) turi žymiai didesnį AUC (0,856), palyginti su kitais komponentais. Afrikos komplekso bruožas (2B pav.) Yra palyginti didelis PC2 AUC (0,834). Austrijos-Melaneziečiai (2C pav.) Parodė panašią tendenciją kaip ir į pietus nuo Sacharos esančių afrikiečių per PC2 su santykinai didesne AUC (0,759). Europiečiai (2d pav.) Aiškiai skiriasi PC2 (AUC = 0,801), PC4 (AUC = 0,719) ir PC6 (AUC = 0,671) deriniu, šiaurės rytų Azijos mėginys (2E pav.) Skirtu nuo PC4, palyginti su santykinai santykinai su santykinai su santykinai su santykinai su PC4, palyginti su santykinai, palyginti su PC4, palyginti su PC4, palyginti su santykinai, palyginti su PC4, palyginti su santykinai, palyginti su PC4, palyginti su santykinai, palyginti su PC4, palyginti su PC4, palyginti su santykinai, palyginti su PC4. Didesnis 0,714, o skirtumas nuo PC3 yra silpnas (AUC = 0,688). Šios grupės taip pat buvo identifikuotos su mažesnėmis AUC vertėmis ir aukštesniais reikšmingumo lygiais: PC7 (AUC = 0,679), PC4 (AUC = 0,654) ir PC1 (AUC = 0,649) rezultatai parodė, kad vietiniai amerikiečiai (2F pav.) Su specifinėmis specifinėmis. Charakteristikos, susijusios su šiais komponentais, pietryčių azijiečiai (2G pav.), Diferencijuotos per PC3 (AUC = 0,660) ir PC9 (AUC = 0,663), tačiau atitiko Vidurinių Rytų mėginių modelį (2H pav.) (įskaitant Šiaurės Afriką). Palyginti su kitais, nėra daug skirtumų.
Kitame etape, norint vizualiai interpretuoti labai koreliuojančias viršūnes, paviršiaus plotai, kurių aukštos apkrovos vertės didesnės nei 0,45 X ašies koordinatės, atitinkančios horizontalią skersinę kryptį. Žalia sritis yra labai koreliuojama su vertikalia y ašies koordinatė, o tamsiai mėlyna sritis yra labai koreliuojama su sagitaline Z ašies koordinatu. Šviesiai mėlyna sritis yra susijusi su Y koordinačių ašimis ir Z koordinačių ašimis; Pink - mišrus plotas, susijęs su X ir Z koordinačių ašimis; Geltona - plotas, susijęs su X ir Y koordinačių ašimis; Baltąją plotą sudaro X, Y ir Z koordinačių ašis. Todėl esant šiam apkrovos vertės slenksčiui, PC 1 daugiausia susijęs su visu kaukolės paviršiumi. 3 SD virtualios kaukolės forma priešingoje šios komponento ašies pusėje taip pat pavaizduota šiame paveiksle, o sudedami vaizdai pateikiami papildomame vaizdo įraše S1, kad vizualiai patvirtintų, kad PC1 yra bendro kaukolės dydžio veiksniai.
PC1 balų dažnio pasiskirstymas (normali tinkamumo kreivė), kaukolės paviršiaus spalvų žemėlapis yra labai koreliuojamas su PC1 viršūnėmis (spalvų paaiškinimas, palyginti su priešingomis šios ašies pusių dydžiu iš 50 mm.
3 paveiksle parodytas atskirų PC1 balų dažnio pasiskirstymo grafikas (normali tinkamumo kreivė), apskaičiuota atskirai 9 geografiniams vienetams. Be ROC kreivės įverčių (2 paveikslas), Pietų Azijos vertinimai tam tikru mastu yra žymiai nukreipti į kairę, nes jų kaukolės yra mažesnės nei kitų regioninių grupių. Kaip nurodyta 1 lentelėje, šie Pietų azijiečiai atstovauja etninėms grupėms Indijoje, įskaitant Andamano ir Nicobaro salas, Šri Lanką ir Bangladešą.
Matmenų koeficientas buvo rastas PC1. Atradus labai koreliuojamus regionus ir virtualias formas, buvo išsiaiškinta, kad komponentams, išskyrus PC1, komponentų formos faktorius; Tačiau dydžio veiksniai ne visada visiškai pašalinami. Kaip parodyta palyginus ROC kreives (2 paveikslas), PC2 ir PC4 buvo labiausiai diskriminuojami, po jų - PC6 ir PC7. PC3 ir PC9 yra labai veiksmingi padalijant imčių populiaciją į geografinius vienetus. Taigi šios komponentų ašių poros schematiškai vaizduoja PC balų ir spalvų paviršių išsibarstytus taškus, labai koreliuojančius su kiekvienu komponentu, taip pat virtualios formos deformacijas su priešingų 3 SD pusių matmenimis (4, 5, 6 pav.). Iš kiekvieno geografinio vieneto, nurodyto šiuose sklypuose, išgaubta korpuso aprėptis yra maždaug 90%, nors klasteriuose yra tam tikras sutapimas. 3 lentelėje pateiktas kiekvieno PCA komponento paaiškinimas.
PC2 ir PC4 balų kaukolės asmenų iš devynių geografinių vienetų (viršuje) ir keturių geografinių vienetų (apačioje) sklaidos taškai, viršūnių kaukolės paviršiaus spalvos sklypai, labai koreliuojami su kiekvienu kompiuteriu (palyginti su x, y, z). Spalvotas ašių paaiškinimas: žr. Tekstą), o virtualios formos deformacija priešingose šių ašių pusėse yra 3 SD. Skalė yra žalia sfera, kurios skersmuo yra 50 mm.
PC6 ir PC7 balų kaukolės asmenų iš devynių geografinių vienetų (viršuje) ir dviejų geografinių vienetų (apačioje), kaukolės paviršiaus spalvų sklypų, skirtų viršūnėms, labai koreliuojančioms su kiekvienu kompiuteriu (palyginti su x, y, z). Spalvotas ašių paaiškinimas: žr. Tekstą), o virtualios formos deformacija priešingose šių ašių pusėse yra 3 SD. Skalė yra žalia sfera, kurios skersmuo yra 50 mm.
PC3 ir PC9 balų kaukolės asmenų iš devynių geografinių vienetų (viršuje) ir trijų geografinių vienetų (apačia) ir kaukolės paviršiaus (palyginti su x, y, z ašys) sklaidos. : cm. tekstas), taip pat virtualios formos deformacijos priešingose šių ašių pusėse, kurių dydis yra 3 SD. Skalė yra žalia sfera, kurios skersmuo yra 50 mm.
Diagramoje, kurioje rodomi PC2 ir PC4 balai (4 pav., Papildomi vaizdo įrašai S2, S3, rodantys deformuotus vaizdus), paviršiaus spalvų žemėlapis taip pat rodomas, kai apkrovos vertės slenkstis nustatytas didesnis nei 0,4, tai yra mažesnis nei PC1, nes PC1, nes PC1, nes PC1, nes PC1, nes PC1, nes PC1, nes PC1, nes PC1, nes PC1, nes PC1, nes PC1, nes PC1, nes PC1, nes PC1, nes PC1, nes PC1, nes PC1, nes PC1, nes PC1, nes PC1, nes PC1, nes PC1, nes PC1, nes PC1, nes PC1 PC2 vertė Bendra apkrova yra mažesnė nei PC1.
Frontalinių ir pakaušio skilčių pailgėjimas sagitaline kryptimi išilgai z ašies (tamsiai mėlynos) ir parietalinė skiltis vainikine kryptimi (raudona) ant rožinės spalvos), pakaušio (žalios) ir z ašies Y ašis kaktos (tamsiai mėlyna). Ši diagrama rodo visų pasaulio žmonių balus; Tačiau kai visi mėginiai, susidedantys iš daugybės grupių, kartu rodomi kartu, išsklaidymo modelių aiškinimas yra gana sunkus dėl didelio sutapimo; Todėl iš tik iš keturių pagrindinių geografinių vienetų (ty Afrikos, Australijos-Melanezijos, Europa ir Šiaurės rytų Azijos) mėginiai yra išsibarstę po grafiku su 3 SD virtualiomis kaukolės deformacijomis šiame PC balų diapazone. Paveiksle PC2 ir PC4 yra balų poros. Afrikiečiai ir Austrijos-Melaneziečiai labiau sutampa ir yra paskirstomi dešinės pusės link, o europiečiai yra išsibarstę viršutinio kairiojo ir šiaurės rytų azijiečių link apatinės kairės pusės link. Horizontali PC2 ašis rodo, kad Afrikos/Australijos melaneziečiai turi palyginti ilgesnį neurokraniumą nei kiti žmonės. PC4, kuriame Europos ir šiaurės rytų Azijos deriniai yra laisvai atskirti, yra susijęs su santykiniu zigomatinių kaulų dydžiu ir projekcija bei kalvarijos šoniniu kontūru. Įvertinimo schema rodo, kad europiečiai turi palyginti siaurą žandikaulių ir zigomatinių kaulų, mažesnės laikinosios fossa erdvės, ribotos zigomatinės arka, vertikaliai padidėjęs priekinis kaulas ir plokščias, žemas pakaušio kaulas, o šiaurės rytų azijiečiai paprastai turi platesnius ir ryškesnius zigomatinius kaulus . Priekinė skiltis yra linkusi, pakaušio kaulo pagrindas yra.
Sutelkiant dėmesį į PC6 ir PC7 (5 pav.) (Papildomi vaizdo įrašai S4, S5, rodantys deformuotus vaizdus), spalvų diagrama rodo apkrovos vertės slenkstį didesnę nei 0,3, tai rodo, kad PC6 yra susijęs su viršutinės ar alveolinės morfologija (raudona: x ašis ir x ašis ir ašis ir x ašis ir x ašis ir x ašis ir x ašis ir x ašis ir x ašis ir x ašis ir x ašis ir žalia). Y ašis), laiko kaulo forma (mėlyna: y ir z ašys) ir pakaušio kaulo forma (rožinė: x ir z ašys). Be kaktos pločio (raudona: x ašis), PC7 taip pat koreliuoja su priekinio viršutinių žandikaulių alveolių (žalia: y ašies) ir z ašies galvos forma aplink parietotemporalinę sritį (tamsiai mėlyna). 5 paveikslo viršutiniame skydelyje visi geografiniai mėginiai pasiskirsto pagal PC6 ir PC7 komponentų balus. Kadangi ROC nurodo, kad šioje analizėje yra unikalios Europos ir PC7 PC6 ypatybės, šie du regioniniai mėginiai buvo selektyviai nubraižyti ant šios komponentų ašių poros. Vietiniai amerikiečiai, nors ir plačiai įtraukti į mėginį, yra išsibarstę viršutiniame kairiajame kampe; Ir atvirkščiai, daugelis Europos mėginių paprastai yra apatiniame dešiniajame kampe. Pora PC6 ir PC7 atspindi siaurą alveolių procesą ir santykinai plačią europiečių neurokraniją, tuo tarpu amerikiečiams būdinga siaura kakta, didesnė žandikaulis ir platesnis bei aukštesnis alveolių procesas.
ROC analizė parodė, kad PC3 ir (arba) PC9 buvo paplitę Pietryčių ir šiaurės rytų Azijos populiacijose. Atitinkamai, balai pora PC3 (žalias viršutinis veidas Y ašyje) ir PC9 (žalias apatinis veidas Y ašyje) (6 pav.; Papildomi vaizdo įrašai S6, S7 pateikia sugadintus vaizdus) atspindi Rytų azijiečių įvairovę. , tai smarkiai kontrastuoja su didelėmis šiaurės rytų azijiečių veido proporcijomis ir žemos pietryčių azijiečių veido forma. Be šių veido bruožų, dar viena kai kurių šiaurės rytų azijiečių bruožas yra pakaušio kaulo Lambda pakreipimas, o kai kuriems pietryčių azijiečiams yra siauros kaukolės pagrindas.
Aukščiau pateiktas pagrindinių komponentų aprašymas ir PC5 ir PC8 aprašymas buvo praleistas, nes tarp devynių pagrindinių geografinių vienetų nebuvo rasta jokių specifinių regioninių charakteristikų. PC5 reiškia laikinojo kaulo mastoidinio proceso dydį, o PC8 atspindi bendros kaukolės formos asimetriją, abu rodo lygiagrečius variacijas tarp devynių geografinių mėginių derinių.
Be atskiro lygio PCA balų sklaidos, mes taip pat pateikiame grupinių priemonių, skirtų bendram palyginimui, sklaidos. Šiuo tikslu iš 148 etninių grupių buvo sukurtas vidutinis kaukolės homologijos modelis iš viršūnių duomenų rinkinio iš 148 etninių grupių. PC2 ir PC4, PC6 ir PC7 bei PC3 ir PC9 balų rinkinių dvipusiai diailiai parodyti papildomame S1 paveiksle, kurie visi apskaičiuoti kaip vidutinis 148 asmenų mėginio kaukolės modelis. Tokiu būdu „Scatterplots“ slepia individualius kiekvienos grupės skirtumus, leidžiančius aiškiau aiškinti kaukolės panašumus dėl pagrindinių regioninių pasiskirstymų, kai modeliai atitinka tuos, kurie pavaizduoti atskirais sklypais su mažesniu sutapimu. Papildomame S2 paveiksle parodytas bendras kiekvieno geografinio vieneto vidutinis modelis.
Be PC1, kuris buvo susijęs su bendtu dydžiu (papildoma S2 lentelė), allometriniai ryšiai tarp bendro dydžio ir kaukolės formos buvo tiriami naudojant centroidų matmenis ir PCA įverčių rinkinius iš ne normalizuotų duomenų. Allometriniai koeficientai, pastovios vertės, T vertės ir P reikšmių testas parodyta 4 lentelėje. Nebuvo jokių reikšmingų allometrinio modelio komponentų, susijusių su bendtu kaukolės dydžiu, nebuvo rasta bet kurioje kaukolės morfologijoje, esant P <0,05 lygiui.
Kadangi kai kurie dydžio veiksniai gali būti įtraukti į kompiuterio įvertinimus, pagrįstus ne normalizuotais duomenų rinkiniais, mes toliau ištyrėme alometrinę tendenciją tarp centroidų dydžio ir PC balų, apskaičiuotų naudojant duomenų rinkinius, normalizuotus pagal centroido dydį (PCA rezultatai ir balų rinkiniai pateikiami papildomose lentelėse S6 S6 lentelėse ). , C7). 4 lentelėje pateikiami allometrinės analizės rezultatai. Taigi reikšmingos allometrinės tendencijos buvo nustatytos 1% lygyje PC6 ir 5% lygyje PC10. 7 paveiksle pavaizduoti šių log-tiesinių ryšių tarp PC balų ir centroido dydžio regresijos nuolydžiai su manekenais (± 3 SD) abiejuose log centroido dydžio gale. PC6 balas yra santykinio kaukolės santykio ir pločio santykis. Didėjant kaukolės dydžiui, kaukolė ir veidas tampa didesni, o kakta, akių lizdai ir šnervės paprastai būna arčiau. Mėginių sklaidos modelis rodo, kad ši proporcija paprastai randama šiaurės rytų azijiečiams ir vietiniams amerikiečiams. Be to, PC10 rodo proporcingo vidurio pločio sumažėjimo tendenciją, neatsižvelgiant į geografinį regioną.
Reikšmingiems allometriniams ryšiams, išvardytiems lentelėje, log-tiesinės regresijos tarp formos komponento (gauto iš normalizuotų duomenų) ir centroido dydžio, virtualios formos deformacijos dydis yra 3 SD, esant 3 SD, nuolydis. priešingoje 4 linijos pusėje.
Šis kaukolės morfologijos pokyčių modelis buvo įrodytas analizuojant homologinių 3D paviršiaus modelių duomenų rinkinius. Pirmasis PCA komponentas yra susijęs su bendtu kaukolės dydžiu. Jau seniai buvo manoma, kad mažesnės Pietų Azijos kaukolės, įskaitant pavyzdžius iš Indijos, Šri Lankos ir Andamano salų, Bangladešo, atsiranda dėl mažesnio kūno dydžio, atsižvelgiant į Bergmanno ekologinę taisyklę arba salos taisyklę613,5,16,25, 27,62. Pirmasis yra susijęs su temperatūra, o antroji priklauso nuo turimos ekologinės nišos erdvės ir maisto išteklių. Tarp formos komponentų didžiausias pokytis yra kaukolės skliauto ilgio ir pločio santykis. Ši bruožas, paskirtas PC2, apibūdina artimą ryšį tarp proporcingai pailgų Austrijos-Melaneziečių ir afrikiečių kaukolės, taip pat skirtumų nuo kai kurių europiečių ir šiaurės rytų azijiečių sferinių kaukolių. Šios charakteristikos buvo praneštos daugelyje ankstesnių tyrimų, remiantis paprastais tiesiniais matavimais37,63,64. Be to, šis bruožas yra susijęs su brachycefalija ne afrikiečiais, kurie jau seniai buvo aptariami atliekant antropometrinius ir osteometrinius tyrimus. Pagrindinė šio paaiškinimo hipotezė yra ta, kad sumažėjęs mastikavimas, pavyzdžiui, laikinojo raumens plonėjimas, sumažina spaudimą išoriniam skalpe5,8,9,10,11,12,13. Kita hipotezė apima prisitaikymą prie šalto klimato, sumažinant galvos paviršiaus plotą, o tai rodo, kad sferinė kaukolė sumažina paviršiaus plotą geriau nei sferinė forma, remiantis Alleno taisyklėmis16,17,25. Remiantis šio tyrimo rezultatais, šias hipotezes galima įvertinti tik remiantis kaukolės segmentų kryžminiu koreliacija. Apibendrinant galima pasakyti, kad mūsų PCA rezultatai nevisiškai patvirtina hipotezę, kad kaukolės ilgio santykiui didelę įtaką didelę įtaką daro kramtomosios sąlygos, nes PC2 (Long/Brachycefalinio komponento) apkrova nebuvo reikšmingai susijusi su veido proporcijomis (įskaitant santykinius viršutinių žandikaulių matmenis). ir santykinė laikinosios fossa erdvė (atspindi laikinojo raumens tūrį). Dabartinis mūsų tyrimas neanalizavo ryšio tarp kaukolės formos ir geologinių aplinkos sąlygų, tokių kaip temperatūra; Tačiau paaiškinimą, pagrįstą Alleno taisykle, gali būti verta atsižvelgti į kandidato hipotezę paaiškinti Brachycefaloną šaltų klimato regionuose.
Tada buvo rasta reikšmingų PC4 variacijų, leidžiančių manyti, kad šiaurės rytų azijiečiai turi didelius, iškilius zigomatinius kaulus ant žandikaulio ir zigomatinių kaulų. Šis atradimas atitinka gerai žinomą specifinę bruožą Sibiro gyventojams, kurie, kaip manoma, prisitaikė prie ypač šalto klimato, judant į priekį zigomatinių kaulų judėjimą į priekį, todėl padidėjo sinusų tūris ir plokštesnis veidas 65. Naujas mūsų homologinio modelio atradimas yra tas, kad skruostai, nukritę europiečiams, yra susijęs su sumažėjusiu priekinio nuolydžiu, taip pat išlygintais ir siauromis pakaušio kaulais bei niūrumo įgaubimu. Priešingai, šiaurės rytų azijiečiai paprastai turi nuožulnias kaktos ir pakeltas pakaušio regionus. Pakaušio kaulo, naudojant geometrinius morfometrinius metodus35, tyrimai parodė, kad Azijos ir Europos kaukolės turi plokštesnę nuchalo kreivę ir mažesnę pakaušio padėtį, palyginti su afrikiečiais. Tačiau mūsų PC2, PC4 ir PC3 ir PC9 porų išsibarstymai parodė didesnius azijiečių pokyčius, tuo tarpu europiečiams buvo būdinga plokščia pakaušio pagrindas ir mažesnis pakaušio. Azijos charakteristikų nenuoseklumai tarp tyrimų gali lemti naudojamų etninių mėginių skirtumai, nes mes atrinkome daugybę etninių grupių iš plataus šiaurės rytų ir Pietryčių Azijos spektro. Pakaušio kaulo formos pokyčiai dažnai yra susiję su raumenų vystymuisi. Tačiau šis adaptyvusis paaiškinimas neatsižvelgia į kaktos ir pakaušio formos koreliaciją, kuri buvo įrodyta šiame tyrime, tačiau greičiausiai jis nebuvo visiškai įrodytas. Šiuo atžvilgiu verta atsižvelgti į ryšį tarp kūno svorio balanso ir sunkio ar gimdos kaklelio jungties (Foramen magnum) ar kitų veiksnių.
Kitas svarbus komponentas, turintis didelį kintamumą, yra susijęs su mastikavimo aparato, kurį vaizduoja viršutinės žandikaulio ir laikinosios fosse, vystymąsi, apibūdinamą balų PC6, PC7 ir PC4 deriniu. Šie ryškūs kaukolės segmentų sumažėjimas Europos asmenys apibūdina labiau nei bet kurią kitą geografinę grupę. Ši savybė buvo aiškinama dėl sumažėjusio veido morfologijos stabilumo dėl ankstyvojo žemės ūkio ir maisto ruošimo metodų vystymosi, o tai savo ruožtu sumažino mechaninę mastikuojančio aparato apkrovą be galingo mastikavimo aparato9,12,28,66. Remiantis mastikos funkcijos hipoteze, 28 tai lydi kaukolės pagrindo lenkimo pasikeitimas iki ūminio kaukolės kampo ir labiau sferinio kaukolės stogo. Žvelgiant iš šios perspektyvos, žemės ūkio populiacijos paprastai turi kompaktiškus veidus, mažiau apatinio žandikaulio išsikišimo ir labiau rutulinių meningų. Todėl šią deformaciją galima paaiškinti bendra europiečių kaukolės šonine forma su sumažintais mastiniais organais. Tačiau, remiantis šiuo tyrimu, šis aiškinimas yra sudėtingas, nes funkcinė morfologinio ryšio tarp pasaulinio neurokranio ir mastikuojančio aparato vystymosi funkcinė reikšmė yra mažiau priimtina, kaip atsižvelgiama į ankstesnes PC2 interpretacijas.
Skirtumus tarp šiaurės rytų azijiečių ir pietryčių azijiečių iliustruoja kontrastas tarp aukšto veido su nuožulniu pakaušio kaulu ir trumpu veidu su siauromis kaukolės pagrindu, kaip parodyta PC3 ir PC9. Dėl geoekologinių duomenų trūkumo mūsų tyrimas pateikia tik ribotą šios išvados paaiškinimą. Galimas paaiškinimas yra prisitaikymas prie skirtingų klimato ar mitybos sąlygų. Be ekologinės adaptacijos, taip pat buvo atsižvelgiama ir į vietinius populiacijos istorijos skirtumus šiaurės rytuose ir Pietryčių Azijoje. Pavyzdžiui, rytinėje Eurazijoje buvo iškelta hipotezė, kad būtų galima suprasti anatomiškai šiuolaikinių žmonių (AMH), pagrįstų kaukolės morfometriniais duomenimis67,68, pasklidimą. Pagal šį modelį, „pirmosios pakopos“, tai yra, pirminės vėlyvojo Pleistoceno AMH kolonizatorių grupės, daugiau ar mažiau tiesiogiai kilo iš vietinių regiono gyventojų, kaip šiuolaikiniai Austrijos ir Melaneziečiai (p. Pirmasis sluoksnis). , ir vėliau patyrė didelio masto šiaurinių žemės ūkio tautų, turinčių šiaurės rytų Azijos savybes (antrą sluoksnį), į regioną (maždaug prieš 4000 metų). Genų srautas, pažymėtas naudojant „dviejų sluoksnių“ modelį, reikės suprasti Pietryčių Azijos kaukolės formą, atsižvelgiant į tai, kad Pietryčių Azijos kaukolės forma iš dalies gali priklausyti nuo vietinio pirmojo lygio genetinio paveldėjimo.
Įvertindami kaukolės panašumą, naudodami geografinius vienetus, pažymėtus naudojant homologinius modelius, galime padaryti išvadą apie AMF populiacijos istoriją, esančią scenarijuose už Afrikos ribų. Buvo pasiūlyta daugybė skirtingų „iš Afrikos“ modelių, siekiant paaiškinti AMF pasiskirstymą remiantis skeleto ir genomo duomenimis. Iš jų naujausi tyrimai rodo, kad AMH kolonizavimas už Afrikos ribų prasidėjo maždaug prieš 177 000 metų 69,70. Tačiau per šį laikotarpį Eurazijoje tolimas AMF pasiskirstymas ilgalaikiame atstumu išlieka neaiškus, nes šių ankstyvųjų fosilijų buveinės apsiriboja Viduriniais Rytais ir Viduržemio jūros regione netoli Afrikos. Paprasčiausias atvejis yra viena gyvenvietė migracijos keliu iš Afrikos į Euraziją, apeinant geografines kliūtis, tokias kaip Himalajai. Kitas modelis siūlo daugybę migracijos bangų, iš kurių pirmoji pasklido iš Afrikos Indijos vandenyno pakrantėje į Pietryčių Aziją ir Australiją, o paskui pasklido į Šiaurės Euraziją. Daugelis šių tyrimų patvirtina, kad AMF išplito toli už Afrikos ribų maždaug prieš 60 000 metų. Šiuo atžvilgiu Australijos ir Melanezijos (įskaitant Papua) pavyzdžiai rodo didesnį panašumą į Afrikos mėginius nei su bet kuria kita geografinių serijų homologijos modelių analizė. Ši išvada patvirtina hipotezę, kad pirmosios AMF pasiskirstymo grupės išilgai Eurazijos pietinio krašto atsirado tiesiogiai Afrikoje22,68, be reikšmingų morfologinių pokyčių, reaguojant į specifinį klimatą ar kitomis reikšmingomis sąlygomis.
Kalbant apie allometrinį augimą, analizė naudojant formos komponentus, gautus iš skirtingų duomenų rinkinio, normalizuoto centroido dydžiu, parodė reikšmingą alometrinę tendenciją PC6 ir PC10. Abu komponentai yra susiję su kaktos forma ir veido dalimis, kurios tampa siauresnės, kai kaukolės dydis didėja. Šiaurės rytų azijiečiai ir amerikiečiai paprastai turi šią funkciją ir turi palyginti dideles kaukoles. Šis išvados prieštarauja anksčiau allometriniams modeliams, kuriuose didesnės smegenys turi palyginti platesnes priekines skiltis vadinamojoje „Broca's Cap“ srityje, todėl padidėja priekinės skilties plotis34. Šie skirtumai paaiškinami mėginių rinkinių skirtumais; Mūsų tyrime buvo analizuojami bendro kaukolės dydžio alometriniai modeliai, naudojant šiuolaikines populiacijas, o lyginamieji tyrimai apima ilgalaikes žmogaus evoliucijos tendencijas, susijusias su smegenų dydžiu.
Kalbant apie veido alometriją, vienas tyrimas naudojant biometrinius duomenis78 nustatė, kad veido forma ir dydis gali būti šiek tiek koreliuojami, tuo tarpu mūsų tyrimas nustatė, kad didesnės kaukolės paprastai yra susijusios su aukštesniais, siauresniais veidais. Tačiau biometrinių duomenų nuoseklumas nėra aiškus; Regresijos testai, lyginantys ontogenetinę alometriją ir statinę alometriją, rodo skirtingus rezultatus. Taip pat buvo pranešta apie alometrinį polinkį į sferinę kaukolės formą dėl padidėjusio aukščio; Tačiau mes neanalizavome aukščio duomenų. Mūsų tyrimas rodo, kad nėra allometrinių duomenų, parodančių koreliaciją tarp kaukolės rutulinių proporcijų ir bendrojo kaukolės dydžio per se.
Nors dabartiniame mūsų tyrime nėra duomenų apie išorinius kintamuosius, kuriuos atspindi klimato ar mitybos sąlygos, kurios gali turėti įtakos kaukolės morfologijai, didelis šiame tyrime naudojamų homologinių 3D kaukolės paviršiaus modelių duomenų rinkinys padės įvertinti koreliuojamą fenotipinį morfologinį pokytį. Aplinkos veiksniai, tokie kaip dieta, klimatas ir mitybos sąlygos, taip pat neutralios jėgos, tokios kaip migracija, genų srautas ir genetinis dreifas.
Į šį tyrimą buvo įtraukti 342 kaukolės patinų pavyzdžiai, surinkti iš 148 populiacijų iš 9 geografinių vienetų (1 lentelė). Daugelis grupių yra geografiškai vietiniai egzemplioriai, o kai kurios grupės Afrikoje, šiaurės rytų/Pietryčių Azijoje ir Amerikoje (išvardytos kursyvu) yra etniškai apibrėžtos. Iš kaukolės matavimo duomenų bazės buvo parinkta daug kaukolės egzempliorių pagal Martino kaukolės matavimo apibrėžimą, kurį pateikė Tsunehiko Hanihara. Mes išrinkome reprezentacines vyrų kaukoles iš visų etninių grupių pasaulyje. Norėdami nustatyti kiekvienos grupės narius, mes apskaičiavome Euklido atstumus, remdamiesi 37 kaukolės matavimais iš grupės vidurkio visiems tiems asmenims, priklausantiems tam grupei. Daugeliu atvejų mes pasirinkome 1–4 mėginius su mažiausiais atstumais nuo vidurkio (papildoma S4 lentelė). Šioms grupėms kai kurie mėginiai buvo atsitiktinai parinkti, jei jie nebuvo išvardyti Haharos matavimo duomenų bazėje.
Statistiniam palyginimui 148 gyventojų mėginiai buvo suskirstyti į pagrindinius geografinius vienetus, kaip parodyta 1 lentelėje. „Afrikos“ grupę sudaro tik mėginiai iš Sacharos regiono. Šiaurės Afrikos egzemplioriai buvo įtraukti į „Vidurinius Rytus“ kartu su panašiomis sąlygomis iš Vakarų Azijos egzempliorių. Šiaurės rytų Azijos grupėje yra tik ne Europos kilmės žmonės, o Amerikos grupėje yra tik vietiniai amerikiečiai. Visų pirma, ši grupė yra platinama didžiulėje Šiaurės ir Pietų Amerikos žemynų srityje, įvairiose aplinkose. Tačiau mes atsižvelgiame į JAV imtį šiame atskirame geografiniame skyriuje, atsižvelgiant į vietinių amerikiečių demografinę istoriją, laikomą šiaurės rytų Azijos kilme, neatsižvelgiant į daugybę migracijų 80.
Mes užfiksavome šių kontrastingų kaukolės pavyzdžių 3D paviršiaus duomenis, naudodami aukštos skiriamosios gebos 3D skaitytuvą („Einscan Pro“, „Shining 3D Co Ltd“, minimali skiriamoji geba: 0,5 mm, https://www.shining3d.com/) ir tada sukūrėme tinklelį. Tinklo modelį sudaro maždaug 200 000–400 000 viršūnių, o pridedama programinė įranga naudojama skylėms užpildyti ir sklandžiais kraštais užpildyti.
Pirmame etape mes panaudojome bet kurios kaukolės nuskaitymo duomenis, kad sukurtume vienos temperatūros tinklo kaukolės modelį, susidedantį iš 4485 viršūnių (8728 daugiakampių veidų). Kaukolės srities pagrindas, susidedantis iš sfenoidinio kaulo, naftos laikinojo kaulo, gomurio, viršutinių žandikaulių alveolių ir dantų, buvo pašalintas iš šablono tinklo modelio. Priežastis ta, kad šios konstrukcijos kartais būna neišsamios ar sunkiai užpildytos dėl plonų ar plonų aštrių dalių, tokių kaip pterygoidiniai paviršiai ir stiloidiniai procesai, dantų susidėvėjimas ir (arba) nenuoseklus dantų rinkinys. Kaukolės pagrindas aplink Foramen magnumą, įskaitant pagrindą, nebuvo pašalinta, nes tai yra anatomiškai svarbi gimdos kaklelio sąnarių vieta ir kaukolės aukštis turi būti įvertintas. Naudokite veidrodinius žiedus, kad suformuotumėte simetrišką šabloną iš abiejų pusių. Atlikite izotropinį kirpimą, kad konvertuojami daugiakampės formos, kad būtų kuo lygiaverčiai.
Toliau 56 orientyrai buvo priskirti anatomiškai atitinkamoms šablono modelio viršūnėms naudojant HBM-Rugle programinę įrangą. Orientyrų nustatymai užtikrina orientyro padėties tikslumą ir stabilumą ir užtikrina šių vietų homologiją generuojamame homologijos modelyje. Jie gali būti identifikuoti atsižvelgiant į jų specifines savybes, kaip parodyta papildomoje S5 lentelėje ir papildomame S3 paveiksle. Remiantis „Bookstein“ apibrėžimu81, dauguma šių orientyrų yra I tipo orientyrai, esantys trijų konstrukcijų sankryžoje, o kai kurie yra II tipo orientyrai su maksimalaus kreivumo taškais. Daugelis orientyrų buvo perkelta iš taškų, apibrėžtų tiesiniams kaukolės matavimams pagal Martino apibrėžimą 36. Mes apibrėžėme tuos pačius 56 orientyrus nuskaitytų 342 kaukolės pavyzdžių modeliams, kurie buvo rankiniu būdu priskiriami anatomiškai atitinkančioms viršūnėms, kad būtų galima sukurti tikslesnius homologijos modelius kitame skyriuje.
Buvo apibrėžta nuskaitymo duomenims ir šablonui apibūdinti į galvą orientuota koordinačių sistema, kaip parodyta papildomame S4 paveiksle. XZ plokštuma yra Frankfurto horizontalioji plokštuma, praeinanti per aukščiausio kairiojo ir dešiniojo išorinio klausos kanalų aukščiausio ir dešiniojo krašto viršutinio krašto tašką (Martino apibrėžimas: dalis) ir kairiojo orbitos apatinio krašto apatinio krašto (Martino apibrėžimas: orbita). . . X ašis yra linija, jungianti kairę ir dešinę, o x+ yra dešinė pusė. YZ plokštuma praeina per kairės ir dešinės dalies vidurį ir nosies šaknį: y+ aukštyn, z+ į priekį. Atskaitos taškas (kilmė: nulis koordinatė) nustatomas YZ plokštumos (vidurio plokštumos), XZ plokštumos (Frankforto plokštumos) ir XY plokštumos (vainikinės plokštumos) sankryžoje.
Mes panaudojome „HBM-Rugle“ programinę įrangą („Medic“ inžinerija, „Kyoto“, http://www.rugle.co.jp/), kad sukurtume homologinį tinklelio modelį, atlikdami šablono montavimą naudojant 56 orientyrų taškus (kairėje 1 paveikslo pusėje). Pagrindinis programinės įrangos komponentas, kurį iš pradžių sukūrė Skaitmeninių žmonių tyrimų centras Japonijos pažangių pramonės mokslo ir technologijų institute, yra vadinamas HBM ir turi funkcijas, skirtas pritaikyti šablonus, naudojant orientyrus ir kuriant smulkių tinklelių modelius, naudojant skaidymo paviršius82. Vėlesnė programinės įrangos versija (MHBM) 83 pridėjo modelio montavimo funkciją be orientyrų, kad pagerintų tinkamumą. „HBM-Rugle“ sujungia MHBM programinę įrangą su papildomomis vartotojui patogioms funkcijoms, įskaitant koordinačių sistemų pritaikymą ir įvesties duomenų keitimo keitimą. Programinės įrangos pritaikymo tikslumo patikimumas buvo patvirtintas daugelyje tyrimų 52,54,55,56,57,58,59,60.
Tinkant „HBM-Rugle“ šabloną naudojant orientyrus, šablono tinklo modelis yra pritaikytas tikslinio nuskaitymo duomenims, tvirtai registruojant pagal ICP technologiją (sumažinant atstumų tarp orientyrų, atitinkančių šabloną, ir tikslinio nuskaitymo duomenų) sumą. Tada, nesutrikus, tinklo deformacija pritaiko šabloną prie tikslinio nuskaitymo duomenų. Šis montavimo procesas buvo pakartotas tris kartus, naudojant skirtingas dviejų montavimo parametrų vertes, siekiant pagerinti montavimo tikslumą. Vienas iš šių parametrų riboja atstumą tarp šablono tinklelio modelio ir tikslinio nuskaitymo duomenų, o kitas nubaudžia atstumą tarp šablono orientyrų ir tikslinių orientyrų. Tada deformuotas šablono tinklo modelis buvo padalytas naudojant ciklinio paviršiaus padalijimo algoritmą 82, kad būtų sukurtas tobulesnis tinklelio modelis, susidedantis iš 17 709 viršūnių (34,928 daugiakampiai). Galiausiai padalijamas šablono tinklelio modelis yra tinkamas tiksliniam nuskaitymo duomenims, kad būtų sukurtas homologijos modelis. Kadangi orientyrinės vietos šiek tiek skiriasi nuo tikslinio nuskaitymo duomenų, homologijos modelis buvo pritaikytas apibūdinti juos naudojant galvos orientacijos koordinačių sistemą, aprašytą ankstesniame skyriuje. Vidutinis atstumas tarp atitinkamų homologinių modelių orientyrų ir taikinio nuskaitymo duomenų visuose mėginiuose buvo <0,01 mm. Apskaičiuota naudojant HBM griovio funkciją, vidutinis atstumas tarp homologijos modelio duomenų taškų ir tikslinio nuskaitymo duomenų buvo 0,322 mm (papildoma S2 lentelė).
Norint paaiškinti kaukolės morfologijos pokyčius, visų homologinių modelių viršūnės (53 127 XYZ koordinatės) buvo analizuojamos pagal pagrindinių komponentų analizę (PCA), naudojant HBS programinę įrangą, kurią sukūrė skaitmeninių žmonių mokslo centras Pažangiosios pramonės mokslo ir technologijos institute. , Japonija (platinimo atstovas: „Medic“ inžinerija, Kioto, http://www.rugle.co.jp/). Tada mes bandėme pritaikyti PCA nenormalizuotam duomenų rinkiniui ir duomenų rinkiniui, normalizuotam pagal centroido dydį. Taigi, PCA, pagrįstas nestandartiniais duomenimis, gali aiškiau apibūdinti devynių geografinių vienetų kaukolės formą ir palengvinti komponentų aiškinimą nei PCA, naudojant standartizuotus duomenis.
Šiame straipsnyje pateikiamas aptiktų pagrindinių komponentų skaičius, kurio indėlis yra daugiau kaip 1% viso dispersijos. Norint nustatyti pagrindinius komponentus, kurie yra veiksmingiausi diferencijuojančiose grupėse tarp pagrindinių geografinių vienetų, imtuvo veikimo charakteristikos (ROC) analizė buvo taikoma pagrindinio komponento (PC) balams, kurių indėlis didesnis nei 2% 84. Ši analizė sukuria kiekvieno PCA komponento tikimybės kreivę, kad pagerintų klasifikavimo efektyvumą ir teisingai palygintų brėžinius tarp geografinių grupių. Diskriminacinės galios laipsnį galima įvertinti pagal kreivę (AUC), kur PCA komponentai, turintys didesnes vertes, gali geriau atskirti grupes. Tada buvo atliktas chi-kvadrato testas, siekiant įvertinti reikšmingumo lygį. ROC analizė buvo atlikta „Microsoft Excel“, naudojant „Excel“ programinės įrangos „Bell Curve“ (3.21 versija).
Norint vizualizuoti kaukolės morfologijos geografinius skirtumus, buvo sukurti sklaidos plotai, naudojant PC balus, kurie veiksmingiausias atskirtų grupes nuo pagrindinių geografinių vienetų. Norėdami aiškinti pagrindinius komponentus, naudokite spalvų žemėlapį, kad vizualizuotumėte modelio viršūnes, kurios yra labai koreliuojamos su pagrindiniais komponentais. Be to, buvo apskaičiuoti ir pateikti pagrindinių komponentų balų ± 3 standartiniai nuokrypiai (SD) virtualūs pagrindinių komponentų ašių galų vaizdai buvo apskaičiuoti ir pateikti papildomame vaizdo įraše.
Allometrija buvo naudojama norint nustatyti ryšį tarp kaukolės formos ir dydžio veiksnių, įvertintų PCA analizėje. Analizė galioja pagrindiniams komponentams, kurių įnašai> 1%. Vienas iš šio PCA apribojimų yra tas, kad formos komponentai negali atskirai nurodyti formos, nes ne normalizuotas duomenų rinkinys nepašalina visų matmenų veiksnių. Be to, kad naudojame nenormalizuotus duomenų rinkinius, mes taip pat išanalizavome allometrines tendencijas, naudodamiesi kompiuterio frakcijų rinkiniais, pagrįstais normalizuotais centroidų dydžio duomenimis, taikomais pagrindiniams komponentams, kurių įmokos> 1%.
Allometrinės tendencijos buvo išbandytos naudojant lygtį y = axb 85, kur y yra formos komponento forma arba proporcija, x yra centroido dydis (papildoma lentelė S2), A yra pastovi vertė, o B yra alometrinis koeficientas. Šis metodas iš esmės įveda alometrinius augimo tyrimus su geometrine morfometrija78,86. Šios formulės logaritminė transformacija yra tokia: log y = b × log x + log a. A ir B apskaičiavimui buvo taikoma regresinė analizė naudojant mažiausių kvadratų metodą. Kai y (centroido dydis) ir x (PC balai) yra logaritmiškai transformuojami, šios vertės turi būti teigiamos; Tačiau X įverčių rinkinyje yra neigiamos vertės. Kaip sprendimą mes pridėjome apvalinimą prie absoliučios mažiausios frakcijos ir 1 kiekvienos trupmenos kiekvienos komponento vertės ir pritaikėme logaritminę transformaciją į visas konvertuotas teigiamas trupmenas. Allometrinių koeficientų reikšmė buvo įvertinta naudojant dvipusį studento t testą. Šie statistiniai skaičiavimai, skirti išbandyti alometrinį augimą, buvo atlikti naudojant „Excel“ programinės įrangos varpų kreives (3.21 versija).
Wolpoff, MH klimato poveikis skeleto šnervėms. Taip. J. Phys. Žmonija. 29, 405–423. https://doi.org/10.1002/ajpa.1330290315 (1968).
Beals, KL galvos forma ir klimato stresas. Taip. J. Phys. Žmonija. 37, 85–92. https://doi.org/10.1002/ajpa.1330370111 (1972).
Pašto laikas: 2012-02-02