Merci fir besicht Nature.com.D'Versioun vum Browser Dir benotzt huet limitéiert CSS Ënnerstëtzung.Fir bescht Resultater empfeelen mir eng nei Versioun vun Ärem Browser ze benotzen (oder de Kompatibilitéitsmodus am Internet Explorer auszeschalten).An der Tëschenzäit, fir weider Ënnerstëtzung ze garantéieren, weisen mir de Site ouni Styling oder JavaScript.
Dës Etude huet d'regional Diversitéit an der mënschlecher kranialer Morphologie bewäert mat engem geometreschen Homologiemodell baséiert op Scandaten aus 148 Ethnie ronderëm d'Welt.Dës Method benotzt Schablounpassend Technologie fir homolog Meshen ze generéieren andeems se net-steiwe Transformatiounen ausféieren mat engem iterativen noosten Punkt Algorithmus.Andeems d'Haaptkomponentanalyse op déi 342 ausgewielte homologe Modeller applizéiert gouf, gouf déi gréisste Ännerung vun der Gesamtgréisst fonnt a kloer bestätegt fir e klenge Schädel aus Südasien.Den zweetgréissten Ënnerscheed ass d'Längt an d'Breetverhältnis vum Neurocranium, wat de Kontrast tëscht de verlängerten Schädel vun Afrikaner an de konvexen Schädel vun Nordostasien demonstréiert.Et ass derwäert ze bemierken datt dësen Zutat wéineg mat Gesiichtskonturen ze dinn huet.Bekannt Gesiichtsmerkmale wéi ausstehend Wangen an Nordostasien a kompakt maxillary Schanken an Europäer goufen nei bestätegt.Dës Gesiichtsännerungen sinn enk mat der Kontur vum Schädel verbonnen, besonnesch dem Grad vun der Neigung vun de frontalen a occipital Schanken.Allometresch Mustere goufen a Gesiichtsproportiounen relativ zu der Gesamt Schädelgréisst fonnt;a gréissere Schädel tendéieren d'Gesiichtskonturen méi laang a méi schmuel ze sinn, wéi et a villen Indianer an Nordostasien bewisen ass.Och wann eis Etude keng Donnéeën iwwer Ëmweltvariablen enthält, déi kranial Morphologie beaflosse kënnen, wéi zum Beispill Klima oder Diätbedéngungen, wäert e grousst Datesaz vun homologen kraniale Mustere nëtzlech sinn fir verschidden Erklärunge fir Skelett-phenotypesch Charakteristiken ze sichen.
Geographesch Differenzen an der Form vum mënschleche Schädel si scho laang studéiert.Vill Fuerscher hunn d'Diversitéit vun der Ëmweltadaptatioun an / oder der natierlecher Selektioun bewäert, besonnesch klimatesch Faktoren1,2,3,4,5,6,7 oder Mastikfunktioun jee no Ernärungsbedéngungen5,8,9,10, 11,12.13..Zousätzlech hunn e puer Studien op Flaschenhalseffekter, genetesch Drift, Genfloss oder stochastesch evolutiver Prozesser konzentréiert, déi duerch neutral Genmutatiounen verursaacht ginn14,15,16,17,18,19,20,21,22,23.Zum Beispill ass d'kugelgestalt Form vun engem méi breeden a méi kuerze Kranialgewebe erkläert ginn als Adaptatioun un selektiven Drock no dem Allen senger Regel24, déi postuléiert datt Mamendéieren den Wärmeverloscht miniméieren andeems d'Kierperfläche relativ zum Volume2,4,16,17,25 reduzéiert ginn. .Zousätzlech hunn e puer Studien, déi dem Bergmann seng Regel26 benotzt hunn, d'Relatioun tëscht Schädelgréisst an Temperatur3,5,16,25,27 erkläert, suggeréiert datt d'Gesamtgréisst éischter a méi kale Regiounen méi grouss ass fir Hëtztverloscht ze vermeiden.De mechaneschen Afloss vu Mastikstress op de Wuesstumsmuster vum Kranialgewebe a Gesiichtsschachen ass diskutéiert ginn a Relatioun mat Diätbedéngungen, déi aus kulinaresche Kultur oder Existenzdifferenzen tëscht Baueren a Jeeër-Sammler resultéieren8,9,11,12,28.Déi allgemeng Erklärung ass datt de reduzéierte Kaudrock d'Härheet vun de Gesiichtsschachen a Muskelen reduzéiert.Verschidde global Studien hunn Schädelform Diversitéit haaptsächlech mat de phänotypesche Konsequenze vun neutraler genetescher Distanz verbonnen anstatt un Ëmweltadaptatioun21,29,30,31,32.Eng aner Erklärung fir Ännerungen an der Schädelform baséiert op dem Konzept vum isometresche oder allometresche Wuesstum6,33,34,35.Zum Beispill, gréisser Gehirer tendéieren relativ méi breet Frontallappen an der sougenannter "Broca's Cap" Regioun ze hunn, an d'Breet vun de Frontalloben erhéicht, en evolutive Prozess deen op allometresche Wuesstum baséiert.Zousätzlech huet eng Studie, déi laangfristeg Ännerungen an der Schädelform ënnersicht, eng allometresch Tendenz zu Brachycephalie fonnt (d'Tendenz vum Schädel fir méi Kugelgestalt ze ginn) mat enger Erhéijung vun der Héicht33.
Eng laang Geschicht vun der Fuerschung an der kranialer Morphologie enthält Versuche fir déi ënnerierdesch Faktoren ze identifizéieren déi verantwortlech sinn fir verschidden Aspekter vun der Diversitéit vu kraniale Formen.Traditionell Methoden, déi a ville fréie Studien benotzt goufen, baséieren op bivariate linear Miessdaten, dacks mat Martin oder Howell Definitiounen36,37.Zur selwechter Zäit hu vill vun den uewe genannten Studien méi fortgeschratt Methoden benotzt baséiert op raimlech 3D geometrescher Morphometrie (GM) Technologie5,7,10,11,12,13,17,20,27,34,35,38.39. Zum Beispill, d'Schlitten semilandmark Method, baséiert op Béie Energieminimiséierung, ass déi meescht benotzt Method an der transgenescher Biologie.Et projizéiert semi-Landmarken vun der Schabloun op all Probe andeems se laanscht eng Curve oder Surface38,40,41,42,43,44,45,46 rutschen.Inklusiv sou Superpositiounsmethoden, benotzen déi meescht 3D GM Studien generaliséiert Procrustes Analyse, den iterativen noosten Punkt (ICP) Algorithmus 47 fir en direkten Verglach vu Formen an Erfaassung vun Ännerungen z'erméiglechen.Alternativ gëtt déi dënn Platte Spline (TPS) 48,49 Method och wäit benotzt als net-steiwe Transformatiounsmethod fir semilandmark Ausriichtungen op Mesh-baséiert Formen ze kartéieren.
Mat der Entwécklung vun prakteschen 3D Ganzkierper Scanner zënter dem spéiden 20. Joerhonnert, vill Studien hunn 3D Ganzkierper Scanner fir Gréisst Miessunge benotzt50,51.Scandaten goufe benotzt fir Kierperdimensiounen ze extrahieren, wat erfuerdert d'Uewerflächformen als Flächen ze beschreiwen anstatt Punktwolleken.Musterfitting ass eng Technik déi fir dësen Zweck am Beräich vun der Computergrafik entwéckelt gëtt, wou d'Form vun enger Uewerfläch duerch e polygonale Meshmodell beschriwwe gëtt.Den éischte Schrëtt an der Musterpassung ass e Meshmodell ze preparéieren fir als Schabloun ze benotzen.E puer vun de Wirbelen, déi d'Muster ausmaachen, sinn Landmarken.D'Schabloun gëtt dann deforméiert a konform mat der Uewerfläch fir d'Distanz tëscht der Schabloun an der Punktwollek ze minimiséieren, wärend déi lokal Form Feature vun der Schabloun erhale bleiwen.Landmarken an der Schabloun entspriechen Landmarken an der Punktwollek.Mat Schablounpassen kënnen all Scandaten als Meshmodell mat der selwechter Unzuel vun Datepunkten an der selwechter Topologie beschriwwe ginn.Och wann präzis Homologie nëmmen an de Landmark Positiounen existéiert, kann et ugeholl ginn datt et allgemeng Homologie tëscht de generéierte Modeller gëtt well d'Verännerungen an der Geometrie vun de Schabloune kleng sinn.Dofir gi Gittermodeller erstallt duerch Schablounpassung heiansdo Homologiemodeller genannt52.De Virdeel vun der Schablounpassung ass datt d'Schabloun deforméiert an un verschidden Deeler vum Zilobjekt ugepasst ka ginn, déi raimlech no bei der Uewerfläch sinn, awer wäit dovunner (zum Beispill den zygomatesche Bogen an d'temporal Regioun vum Schädel) ouni all eenzel ze beaflossen. aner.Verformung.Op dës Manéier kann d'Schabloun op verzweigend Objete wéi den Torso oder den Aarm geséchert ginn, mat der Schëller an enger stänneger Positioun.Den Nodeel vum Schablounpassung ass déi méi héich Berechnungskäschte vu widderholl Iteratiounen, awer, dank bedeitende Verbesserunge vun der Computerleistung, ass dëst net méi en Thema.Andeems Dir d'Koordinatewäerter vun de Wirbelen analyséiert, déi de Mesh-Modell ausmaachen mat multivariate Analysetechniken wéi Haaptkomponentanalyse (PCA), ass et méiglech Ännerungen an der ganzer Uewerflächeform a virtueller Form op all Positioun an der Verdeelung ze analyséieren.kréien kann.Berechent a visualiséieren53.Hautdesdaags gi Mesh Modeller generéiert duerch Schablounpassung vill an der Formanalyse a verschiddene Felder benotzt52,54,55,56,57,58,59,60.
Fortschrëtter an der flexibeler Mesh-Recording-Technologie, gekoppelt mat der rapider Entwécklung vu portablen 3D-Scannen-Geräter, déi fäeg sinn mat méi héijer Opléisung, Geschwindegkeet a Mobilitéit ze scannen wéi CT, maachen et méi einfach 3D-Uewerflächendaten opzehuelen onofhängeg vu Standuert.Also, am Beräich vun der biologescher Anthropologie, verbesseren esou nei Technologien d'Fäegkeet fir mënschlech Exemplare ze quantifizéieren an statistesch ze analyséieren, dorënner Schädelexemplare, wat den Zweck vun dëser Etude ass.
Zesummegefaasst benotzt dës Studie fortgeschratt 3D Homologie Modelléierungstechnologie baséiert op Schablounpassend (Figure 1) fir 342 Schädelexemplare ze evaluéieren aus 148 Populatiounen weltwäit duerch geographesch Vergläicher iwwer de Globus.Diversitéit vun cranial Morphologie (Table 1).Fir Ännerungen an der Schädelmorphologie ze berechnen, hu mir PCA an Empfängerbetribscharakteristik (ROC) Analysen op den Dateset vum Homologiemodell applizéiert, dee mir generéiert hunn.D'Resultater wäerten zu engem bessere Verständnis vun de globale Verännerungen an der kranialer Morphologie bäidroen, dorënner regional Musteren a verréngert Uerdnung vun der Verännerung, korreléierte Verännerungen tëscht kraniale Segmenter an d'Präsenz vun allometreschen Trends.Och wann dës Etude keng Daten iwwer extrinsesch Verännerlechen adresséiert, vertruede vu Klima- oder Diätbedéngungen, déi kranial Morphologie beaflosse kënnen, wäerten déi geographesch Mustere vun der kranialer Morphologie, déi an eiser Etude dokumentéiert sinn, hëllefen d'Ëmwelt, biomechanesch an genetesch Faktore vun der kranialer Variatioun ze entdecken.
Table 2 weist d'Eegewäerter an PCA Bäitrag Koeffizienten applizéiert op en onstandardiséierte Dataset vu 17,709 Wirbelen (53,127 XYZ Koordinaten) vun 342 homologen Schädelmodeller.Als Resultat goufen 14 Haaptkomponenten identifizéiert, de Bäitrag vun deenen zu der totaler Varianz war méi wéi 1%, an den Total vun der Varianz war 83,68%.D'Luede Vecteure vun der 14 Haaptkomponente sinn an Zousaz Table S1 opgeholl, an der Komponente Partituren berechent fir d'342 Schädel Echantillon sinn an Zousaz Table S2 presentéiert.
Dës Etude bewäert néng grouss Komponente mat Bäiträg méi wéi 2%, e puer vun deenen weisen substantiell a bedeitend geographesch Variatioun an cranial Morphologie.Figur 2 plott Kéiren generéiert aus ROC Analyse fir déi effektiv PCA Komponenten ze illustréieren fir all Kombinatioun vu Proben iwwer grouss geographesch Eenheeten ze charakteriséieren oder ze trennen (zB tëscht afrikaneschen an net-afrikanesche Länner).Déi polynesesch Kombinatioun gouf net getest wéinst der klenger Probegréisst, déi an dësem Test benotzt gouf.Daten iwwer d'Bedeitung vun Differenzen am AUC an aner Basisstatistiken, déi mat ROC Analyse berechent sinn, ginn an der Supplementär Table S3 gewisen.
ROC Kéiren goufen op néng Haaptkomponent Schätzunge applizéiert baséiert op engem Wirtsdates aus 342 männlechen homologen Schädelmodeller.AUC: Gebitt ënner der Kurve bei 0,01% Bedeitung benotzt fir all geographesch Kombinatioun vun anere Gesamtkombinatiounen z'ënnerscheeden.TPF ass richteg positiv (effektiv Diskriminatioun), FPF ass falsch positiv (ongëlteg Diskriminatioun).
D'Interpretatioun vun der ROC-Kurve gëtt hei ënnen zesummegefaasst, konzentréiert sech nëmmen op d'Komponenten, déi d'Vergläichsgruppen ënnerscheeden kënnen andeems se eng grouss oder relativ grouss AUC hunn an en héijen Niveau vu Bedeitung mat enger Wahrscheinlechkeet ënner 0.001.De südasiatesche Komplex (Fig. 2a), deen haaptsächlech aus Proben aus Indien besteet, ënnerscheet sech wesentlech vun anere geographesch gemëschte Proben, datt déi éischt Komponent (PC1) e wesentlech méi groussen AUC (0,856) am Verglach mat den anere Komponenten huet.Eng Feature vum afrikanesche Komplex (Fig. 2b) ass déi relativ grouss AUC vu PC2 (0,834).Austro-Melanesians (Fig. 2c) huet en ähnlechen Trend zu Sub-Sahara Afrikaner iwwer PC2 mat engem relativ méi groussen AUC (0.759) gewisen.D'Europäer (Fig. 2d) ënnerscheede sech kloer an der Kombinatioun vu PC2 (AUC = 0.801), PC4 (AUC = 0.719) an PC6 (AUC = 0.671), d'Nordostasien Probe (Fig. 2e) ënnerscheet sech wesentlech vun PC4, mat enger relativer méi grouss 0,714, an den Ënnerscheed aus PC3 ass schwaach (AUC = 0,688).Déi folgend Gruppen goufen och mat méi nidderegen AUC Wäerter a méi héije Bedeitungsniveauen identifizéiert: Resultater fir PC7 (AUC = 0.679), PC4 (AUC = 0.654) an PC1 (AUC = 0.649) weisen datt Indianer (Fig. 2f) mat spezifesche Charakteristiken verbonne mat dëse Komponente, Southeast Asiaten (Lalumi 2g) differenzéiert iwwer PC3 (AUC = 0,660) an PC9 (AUC = 0,663), mä d'Muster fir Echantillon aus dem Mëttleren Osten (Lalumi 2h) (dorënner Nordafrika) entspriechend.Am Verglach mat aneren ass et net vill Ënnerscheed.
Am nächste Schrëtt, fir visuell héich korreléiert Wirbelen ze interpretéieren, sinn Gebidder vun der Uewerfläch mat héije Belaaschtungswäerter méi wéi 0,45 mat X, Y, an Z Koordinateninformatioun faarweg, wéi an der Figur 3. De roude Beräich weist héich Korrelatioun mat X-Achs Koordinaten, déi der horizontaler transversaler Richtung entsprécht.Déi gréng Regioun ass héich korreléiert mat der vertikaler Koordinat vun der Y Achs, an déi donkelblo Regioun ass héich korreléiert mat der sagittaler Koordinat vun der Z Achs.Déi hellblo Regioun ass mat den Y Koordinatenachsen an den Z Koordinatenachs verbonnen;rosa - gemëscht Beräich mat der X an Z Koordinaten Achs assoziéiert;giel - Beräich verbonne mat der X an Y Koordinate Achs;Dat wäiss Gebitt besteet aus der reflektéierter X-, Y- an Z-Koordinatenachs.Dofir, bei dëser Laaschtwäert-Schwell, ass PC 1 haaptsächlech mat der ganzer Uewerfläch vum Schädel assoziéiert.Déi 3 SD virtuell Schädelform op der Géigendeel Säit vun dëser Komponentachs ass och an dëser Figur duergestallt, a warped Biller ginn am Supplementary Video S1 presentéiert fir visuell ze bestätegen datt PC1 Faktore vun der Gesamt Schädelgréisst enthält.
Frequenz Verdeelung vun PC1 Partituren (normal fit Curve), Faarf Kaart vun der Schädel Uewerfläch ass héich korreléiert mat PC1 Wirbelen (Erklärung vun Faarwen relativ zu D'Gréisst vun de Géigendeel Säiten vun dëser Achs ass 3 SD. D'Skala ass eng gréng Kugel mat engem Duerchmiesser vun 50 mm.
Figur 3 weist eng Frequenz Verdeelung Komplott (normal fit Curve) vun eenzelne PC1 Partitur getrennt berechent fir 9 geographesch Unitéiten.Zousätzlech zu de ROC-Kurve Schätzungen (Dorënner 2), sinn d'Südasiater Schätzungen zu engem gewëssen Mooss wesentlech no lénks verréckelt well hir Schädel méi kleng si wéi déi vun anere regionale Gruppen.Wéi an der Tabell 1 uginn, representéieren dës Südasiater ethnesch Gruppen an Indien, dorënner d'Andaman- an Nicobarinselen, Sri Lanka a Bangladesch.
Den Dimensiounskoeffizient gouf op PC1 fonnt.D'Entdeckung vun héich korreléierte Regiounen a virtuelle Formen huet zu der Erklärung vu Formfaktoren fir aner Komponenten wéi PC1 gefouert;awer, Gréisst Faktoren sinn net ëmmer komplett éliminéiert.Wéi gewisen andeems d'ROC-Kéiren (Dorënner 2) vergläicht, waren PC2 an PC4 déi diskriminativst, gefollegt vu PC6 an PC7.PC3 a PC9 si ganz effektiv fir d'Probepopulatioun an geographesch Eenheeten opzedeelen.Also, dës Pairen vu Komponentachsen weisen schematesch Scatterplots vu PC-Scores a Faarfoberflächen héich korreléiert mat all Komponent, wéi och virtuell Formdeformatiounen mat Dimensioune vu Géigendeel Säiten vum 3 SD (Fig. 4, 5, 6).Déi konvex Hullofdeckung vu Proben aus all geographescher Eenheet, déi an dëse Plots vertruede sinn, ass ongeféier 90%, obwuel et e gewësse Grad vun Iwwerlappung bannent de Cluster ass.Dësch 3 gëtt eng Erklärung vun all PCA Komponente.
Scatterplots vu PC2 a PC4 Partituren fir cranial Individuen aus néng geographesch Eenheeten (uewen) a véier geographesch Eenheeten (ënnen), Diagrammer vun Schädel Uewerfläch Faarf vun Wirbelen héich korreléiert mat all PC (relativ zu X, Y, Z).Faarferklärung vun den Achsen: kuckt Text), an d'Verformung vun der virtueller Form op de Géigendeel Säiten vun dësen Achsen ass 3 SD.D'Skala ass eng gréng Kugel mat engem Duerchmiesser vu 50 mm.
Scatterplots vu PC6 a PC7 Partituren fir cranial Individuen aus néng geographesch Eenheeten (uewen) an zwou geographesch Eenheeten (ënnen), cranial Uewerfläch Faarf Diagrammer fir Wirbelen héich korreléiert mat all PC (relativ zu X, Y, Z).Faarferklärung vun den Achsen: kuckt Text), an d'Verformung vun der virtueller Form op de Géigendeel Säiten vun dësen Achsen ass 3 SD.D'Skala ass eng gréng Kugel mat engem Duerchmiesser vu 50 mm.
Scatterplots vu PC3 a PC9 Partituren fir cranial Individuen aus néng geographesch Eenheeten (uewen) an dräi geographesch Eenheeten (ënnen), a Faarfplots vun der Schädel Uewerfläch (relativ zu X, Y, Z Achsen) vun Wirbelen héich korreléiert mat all PC Faarf Interpretatioun : cm .Text), souwéi virtuell Form Deformatiounen op de Géigendeel Säiten vun dësen Achsen mat enger Magnitude vun 3 SD.D'Skala ass eng gréng Kugel mat engem Duerchmiesser vu 50 mm.
An der Grafik, déi d'Punkten vu PC2 a PC4 weist (Fig. 4, Ergänzungsvideoen S2, S3, déi verformte Biller weisen), gëtt d'Uewerflächefaarfkaart och ugewisen wann d'Laaschtwäertschwell méi héich wéi 0,4 gesat gëtt, wat méi niddereg ass wéi am PC1 well PC2 Wäert ass d'Gesamtbelaaschtung manner wéi am PC1.
D'Verlängerung vun de frontal- an occipitalloben an der sagittaler Richtung laanscht d'Z-Achs (donkelblo) an d'Parietallobe an d'Coronalrichtung (rout) op rosa), d'Y-Achs vum Occiput (gréng) an d'Z-Achs vun der Stir (donkelblo).Dës Grafik weist d'Scores fir all Leit ronderëm d'Welt;awer, wann all Echantillon, déi aus enger grousser Zuel vu Gruppen besteet, zesumme gläichzäiteg ugewisen, ass d'Interpretatioun vun Streuung Mustere relativ schwéier wéinst der grousser Quantitéit vun Iwwerlappung;dofir, aus nëmme véier grouss geographesch Unitéiten (dh Afrika, Australasien-Melanesien, Europa, an Nordostasien), Echantillon sinn ënnert der Grafik verspreet mat 3 SD virtuell cranial Deformatioun bannent dëser Gamme vu PC Partituren.An der Figur sinn PC2 an PC4 Pairen vu Partituren.D'Afrikaner an d'Austro-Melanesianer iwwerlappen sech méi a si op der rietser Säit verdeelt, während d'Europäer an der ieweschter lénkser Säit verspreet sinn an Nordostasiater tendéieren no ënnen lénks ze clusteren.Déi horizontal Achs vum PC2 weist datt afrikanesch / australesch Melanesianer e relativ méi laang Neurocranium hunn wéi aner Leit.PC4, an deem d'europäesch an nordostasiatesch Kombinatioune locker getrennt sinn, ass verbonne mat der relativer Gréisst an der Projektioun vun den zygomatesche Schanken an der lateraler Kontur vum Calvarium.D'Scoreschema weist datt d'Europäer relativ schmuel maxillär an zygomatesch Schanken hunn, e méi klengen temporäre Fossaraum limitéiert duerch den zygomatesche Bogen, e vertikal erhiewte Frontalknochen an e flaach, nidderegen occipital Schanken, während Nordostasiater éischter méi breet a méi prominent zygomatesch Schanken hunn. .Déi frontal Lobe ass geneigt, d'Basis vum occipital Knach ass erop.
Wann Dir op PC6 an PC7 konzentréiert (Fig. 5) (Ergänzungsvideoen S4, S5 déi deforméiert Biller weisen), weist de Faarfplot e Laaschtwäert-Schwell méi wéi 0,3, wat beweist datt PC6 mat der maxillärer oder alveolarer Morphologie assoziéiert ass (rout: X-Achs an gréng).Y Achs), temporär Schanken Form (blo: Y an Z Achsen) an occipital Schanken Form (rosa: X an Z Achsen).Nieft der Stierbreet (rout: X-Achs) korreléiert PC7 och mat der Héicht vun den anterioren Maxillären Alveoli (gréng: Y-Achs) an Z-Achs Kappform ëm d'parietotemporal Regioun (donkelblo).Am Top Panel vun der Figur 5 ginn all geographesch Echantillon no de PC6 a PC7 Komponent Scores verdeelt.Well ROC beweist datt PC6 Features eenzegaarteg fir Europa enthält an PC7 Native American Features an dëser Analyse duerstellt, goufen dës zwee regional Echantillon selektiv op dësem Paar Komponentachsen geplot.Indianer, obwuel wäit an der Prouf abegraff sinn, sinn an der ieweschter lénkser Ecke verstreet;ëmgedréint, vill europäesch Echantillon éischter am ënneschten rietsen Eck läit.De Pair PC6 an PC7 representéieren de schmuele Alveolarprozess a relativ breet Neurocranium vun den Europäer, während d'Amerikaner sech duerch eng schmuel Stir, méi grouss Maxilla an e méi breeden a méi héijen Alveolarprozess charakteriséieren.
ROC Analyse huet gewisen datt PC3 an /oder PC9 an Südost- an Nordostasien Populatiounen heefeg waren.Deementspriechend reflektéieren d'Partiturpairen PC3 (gréng iewescht Gesiicht op der Y-Achs) an PC9 (gréng ënnescht Gesiicht op der Y-Achs) (Fig. 6; Ergänzungsvideoen S6, S7 bitt morphed Biller) reflektéieren d'Diversitéit vun Ostasiater., wat schaarf kontrastéiert mat den héije Gesiichtsproportiounen vun den Nordostasien an der niddereger Gesiichtsform vun de Südostasien.Nieft dëse Gesiichtsmerkmale ass eng aner Charakteristik vun e puer Nordostasien d'Lambda Schréiegt vum occipital Knach, während e puer Südostasien eng schmuel Schädelbasis hunn.
Déi uewe Beschreiwung vun den Haaptkomponenten an d'Beschreiwung vu PC5 an PC8 goufen ausgeliwwert well keng spezifesch regional Charakteristiken ënnert den néng Haaptgeographesch Eenheeten fonnt goufen.PC5 bezitt sech op d'Gréisst vum Mastoidprozess vum temporäre Knach, an PC8 reflektéiert d'Asymmetrie vun der Gesamt Schädelform, béid weisen parallele Variatiounen tëscht den néng geographesche Probekombinatiounen.
Zousätzlech zu Scatterplots vun individuellen Niveau PCA Scores, bidden mir och Scatterplots vu Gruppemëttelen fir allgemeng Verglach.Zu dësem Zweck gouf en duerchschnëttleche kranialen Homologiemodell aus engem Vertexdatenset vun individuellen Homologiemodeller aus 148 ethneschen Gruppen erstallt.Bivariate Komplott vun der Partitur setzt fir PC2 an PC4, PC6 an PC7, an PC3 an PC9 sinn an Zousaz Figur S1 gewisen, all als Moyenne Schädel Modell fir d'Prouf vun 148 Individuen berechent.Op dës Manéier verstoppen Scatterplots individuell Differenzen innerhalb vun all Grupp, wat eng méi kloer Interpretatioun vu Schädel Ähnlechkeeten erlaabt duerch ënnerierdesch regional Verdeelungen, wou Mustere mat deenen an eenzelnen Diagrammer mat manner Iwwerlappung passen.Zousätzlech Figur S2 weist de Gesamtmëttelmodell fir all geographesch Eenheet.
Zousätzlech zu PC1, déi mat der Gesamtgréisst (Ergänzungstabelle S2) assoziéiert gouf, goufen allometresch Bezéiungen tëscht Gesamtgréisst a Schädelform iwwerpréift mat Zentroid Dimensiounen a Sätze vu PCA Schätzungen aus net-normaliséierten Donnéeën.Allometresch Koeffizienten, konstante Wäerter, t Wäerter, a P Wäerter am Bedeitungstest ginn an der Tabell 4 gewisen. Keng bedeitend allometresch Musterkomponenten, déi mat der Gesamt Schädelgréisst verbonne sinn, goufen an all cranial Morphologie um P <0,05 Niveau fonnt.
Well e puer Gréisst Faktoren an PC Schätzungen op Basis vun net-normaliséierten Datesets abegraff kënne sinn, hu mir den allometresche Trend tëscht Zentroidgréisst a PC Scores weider iwwerpréift, berechent mat Datesets normaliséiert duerch Centroidgréisst (PCA Resultater a Partitursets ginn an Ergänzungstabelle S6 presentéiert. )., C7).Table 4 weist d'Resultater vun der allometrescher Analyse.Also, bedeitend allometresch Trends goufen um 1% Niveau am PC6 an um 5% Niveau am PC10 fonnt.Figure 7 weist d'Regressiounshäng vun dëse Log-linear Bezéiungen tëscht PC-Scores an Centroidgréisst mat Dummies (± 3 SD) op all Enn vun der Log-Centroidgréisst.De PC6 Score ass de Verhältnis vun der relativer Héicht a Breet vum Schädel.Wéi d'Gréisst vum Schädel eropgeet, ginn de Schädel an d'Gesiicht méi héich, an d'Stir, d'Ae Sockets an d'Nuestrillen tendéieren lateral méi no zesummen.D'Muster vun der Proufverbreedung hindeit datt dësen Undeel typesch an Nordostasien an Indianer fonnt gëtt.Ausserdeem weist PC10 en Trend zu enger proportionaler Reduktioun vun der Midface Breet onofhängeg vun der geographescher Regioun.
Fir déi bedeitend allometresch Bezéiungen, déi an der Tabell opgezielt sinn, den Hang vun der log-linearer Regressioun tëscht dem PC Undeel vun der Formkomponent (vun den normaliséierten Donnéeën kritt) an der Zentroidgréisst, huet déi virtuell Formdeformatioun eng Gréisst vun 3 SD op der Géigendeel Säit vun der Linn vun 4.
Déi folgend Muster vun Ännerungen an cranial Morphologie gouf duerch d'Analyse vun Datesätz vun homologen 3D Uewerfläch Modeller bewisen.Déi éischt Komponent vu PCA bezitt sech op d'Gesamt Schädelgréisst.Et gouf laang geduecht datt déi méi kleng Schädel vu Südasiater, dorënner Exemplare aus Indien, Sri Lanka an den Andaman Inselen, Bangladesch, wéinst hirer méi klenger Kierpergréisst sinn, konsequent mat Bergmann senger ekogeographescher Regel oder Inselregel613,5,16,25, 27,62.Déi éischt ass mat der Temperatur verbonnen, an déi zweet hänkt vum verfügbaren Raum a Liewensmëttelressourcen vun der ökologescher Nisch of.Ënnert de Komponente vun der Form ass déi gréisste Ännerung de Verhältnis vun der Längt an der Breet vum Kranialgewebe.Dës Fonktioun, bezeechent PC2, beschreift déi enk Relatioun tëscht de proportional verlängerten Schädel vun Austro-Melanesianer an Afrikaner, souwéi Differenzen aus de kugelfërmege Schädel vun e puer Europäer an Nordostasiater.Dës Charakteristiken goufen a ville fréiere Studien gemellt baséiert op einfache linear Miessunge37,63,64.Ausserdeem ass dës Eegenschaft mat Brachycephalie bei Net-Afrikaner assoziéiert, wat laang an anthropometreschen an osteometresche Studien diskutéiert gouf.D'Haapthypothese hannert dëser Erklärung ass datt d'verréngert Mastik, wéi d'Verdënnung vum Temporalismuskel, den Drock op der äusseren Kopfhaut reduzéiert5,8,9,10,11,12,13.Eng aner Hypothese beinhalt d'Adaptatioun u kale Klima duerch d'Reduktioun vum Kappfläch, suggeréiert datt e méi kugelfërmege Schädel d'Uewerfläch besser miniméiert wéi eng Kugelgestalt, laut dem Allen seng Regelen16,17,25.Baséierend op d'Resultater vun der aktueller Studie kënnen dës Hypothesen nëmmen op Basis vun der Kräizkorrelatioun vu kraniale Segmenter beurteelt ginn.Zesummegefaasst ënnerstëtzen eis PCA Resultater d'Hypothese net voll datt d'Cranial Längt-Breet Verhältnis wesentlech vu Kauenbedéngungen beaflosst ass, well PC2 (laang / brachycephalic Komponent) Belaaschtung net wesentlech mat Gesiichtsproportiounen verbonne war (inklusive relativen maxillar Dimensiounen).an de relativen Raum vun der temporärer fossa (reflektéiert de Volume vum temporalis Muskel).Eis aktuell Etude analyséiert net d'Relatioun tëscht Schädel Form a geologesch Ëmweltbedéngungen wéi Temperatur;awer, eng Erklärung baséiert op Allen d'Regel kann als Kandidat Hypothes considéréiert ginn Brachycephalon am kale Klima Regiounen ze erklären.
Bedeitend Variatioun gouf dunn am PC4 fonnt, wat suggeréiert datt Nordostasiater grouss, prominent zygomatesch Schanken op der Maxilla an zygomatesche Schanken hunn.Dës Entdeckung ass konsequent mat enger bekannter spezifescher Charakteristik vu Sibirer, déi ugeholl gi fir extrem kale Klima ze adaptéieren duerch d'Forward Bewegung vun den zygomatesche Schanken, wat zu engem erhéicht Volumen vun de Sinusen an e flaach Gesiicht 65 resultéiert.Eng nei Entdeckung vun eisem homologe Modell ass datt d'Wangdroop bei den Europäer mat enger reduzéierter Fronthang assoziéiert ass, souwéi flaach a schmuel occipital Schanken an nuchal Konkavitéit.Am Géigesaz, tendéieren d'Nordostasien eng schräg Stiermer an opgehuewe occipital Regiounen.Studien vum occipital Knach mat geometreschen morphometresche Methoden35 hu gewisen datt asiatesch an europäesch Schädel eng flaach Nuchal Curve hunn an eng méi niddereg Positioun vum Occiput am Verglach mat Afrikaner.Wéi och ëmmer, eis Scatterplots vu PC2 a PC4 an PC3 an PC9 Pairen hunn méi grouss Variatioun an Asians gewisen, wärend d'Europäer sech duerch eng flaach Basis vum Occiput an engem nidderegen Occiput charakteriséiert hunn.Inkonsistenzen an asiatesche Charakteristiken tëscht Studien kënne wéinst Differenzen an den ethneschen Echantillon benotzt ginn, well mir eng grouss Zuel vun ethneschen Gruppen aus engem breede Spektrum vun Nordost- a Südostasien gepréift hunn.Ännerungen an der Form vun der occipital Knach sinn oft mat Muskel Entwécklung assoziéiert.Wéi och ëmmer, dës adaptiv Erklärung berücksichtegt net d'Korrelatioun tëscht Stier an Occiput Form, déi an dëser Etude bewisen gouf, awer onwahrscheinlech voll bewisen ze sinn.An dëser Hisiicht ass et derwäert d'Relatioun tëscht Kierpergewiicht Gläichgewiicht an der Schwéierpunkt oder cervical Kräizung (Foramen Magnum) oder aner Faktoren ze betruecht.
En anere wichtege Bestanddeel mat grousser Variabilitéit ass mat der Entwécklung vum Mastikapparat bezunn, vertruede vun de maxillären a temporäre Fossae, déi duerch eng Kombinatioun vu Partituren PC6, PC7 a PC4 beschriwwe gëtt.Dës markéiert Reduktiounen an de kraniale Segmenter charakteriséieren europäesch Individuen méi wéi all aner geographesch Grupp.Dës Fonktioun gouf interpretéiert als Resultat vun der ofgeholl Stabilitéit vun der Gesiicht Morphologie wéinst der fréi Entwécklung vun landwirtschaftlech a Liewensmëttel Virbereedung Techniken, déi am Tour d'mechanesch Belaaschtung op der masticatory Apparat ouni mächteg masticatory Apparat reduzéiert9,12,28,66.Laut der Mastikfunktiounshypothese, 28 ass dëst begleet vun enger Verännerung vun der Flexioun vun der Schädelbasis zu engem méi akuten kraniale Wénkel an e méi kugelfërmege kranialen Daach.Aus dëser Perspektiv, landwirtschaftlech Populatiounen éischter kompakt Gesiichter ze hunn, manner protrusion vun der Mandibel, an eng méi globulär meninges.Dofir kann dës Verformung duerch den allgemenge Kontur vun der lateraler Form vum Schädel vun den Europäer mat reduzéierter Mastikorganer erkläert ginn.Wéi och ëmmer, laut dëser Etude, ass dës Interpretatioun komplex, well d'funktionell Bedeitung vun der morphologescher Bezéiung tëscht dem globose Neurocranium an der Entwécklung vum Mastikapparat manner akzeptabel ass, wéi an de fréiere Interpretatioune vu PC2.
D'Ënnerscheeder tëscht Nordostasien a Südostasien sinn illustréiert duerch de Kontrast tëscht engem héije Gesiicht mat engem schrägende Occipital Knach an engem kuerze Gesiicht mat enger schmueler Schädelbasis, wéi am PC3 an PC9 gewisen.Wéinst dem Mangel u geoökologeschen Donnéeën gëtt eis Etude nëmmen eng limitéiert Erklärung fir dës Erklärung.Eng méiglech Erklärung ass d'Adaptatioun un en anere Klima oder Ernärungsbedéngungen.Nieft der ökologescher Adaptatioun goufen och lokal Differenzen an der Geschicht vun de Populatiounen am Nordoste a Südostasien berücksichtegt.Zum Beispill, am Oste vun Eurasien, gouf en zwee-Schichtmodell hypothetiséiert fir d'Verbreedung vun anatomesch modernen Mënschen (AMH) ze verstoen baséiert op kranial morphometreschen Daten67,68.No dësem Modell, déi "éischt Tierm", dat heescht, déi ursprénglech Gruppe vu Spéit Pleistozän AMH Kolonisatoren, haten méi oder manner direkt Ofstamung vun den Naturvölker Awunner vun der Regioun, wéi déi modern Austro-Melanesians (S. Éischt Stratum)., a spéider erlieft grouss-Skala Vermëschung vun nërdlechen landwirtschaftlech Vëlker mat nordostasiatesche Charakteristiken (zweet Layer) an der Regioun (ongeféier 4.000 Joer).Genfloss kartéiert mat engem "Zwee-Schicht" Modell wäert gebraucht ginn fir südostasiatesch Kranialform ze verstoen, well südostasiatesch Kranialform deelweis vun der lokaler éischtniveau genetescher Ierfschaft hänkt.
Andeems mir kranial Ähnlechkeet bewäerten mat geographeschen Eenheeten, déi mat homologe Modeller kartéiert sinn, kënne mir déi ënnerierdesch Bevëlkerungsgeschicht vun AMF an Szenarien ausserhalb vun Afrika ofginn.Vill verschidde "aus Afrika" Modeller goufen proposéiert fir d'Verdeelung vun AMF ze erklären baséiert op Skelett a genomesch Donnéeën.Vun dësen, rezent Studien suggeréieren datt d'AMH Kolonisatioun vu Gebidder ausserhalb Afrika ugefaang ongeféier 177,000 Joer ago69,70.Wéi och ëmmer, d'Langdistanzverdeelung vun AMF an Eurasia während dëser Period bleift onsécher, well d'Liewensraim vun dëse fréie Fossilien op de Mëttleren Osten an d'Mëttelmier bei Afrika limitéiert sinn.Deen einfachste Fall ass eng eenzeg Siidlung laanscht eng Migratiounsstrooss vun Afrika an Eurasien, déi geographesch Barrièren wéi den Himalaya ëmgoen.En anere Modell suggeréiert verschidde Migratiounswellen, déi éischt vun deenen aus Afrika laanscht d'Küst vum Indeschen Ozean op Südostasien an Australien verbreet sinn, an dann an Nordeurasien verbreet hunn.Déi meescht vun dësen Studien bestätegen datt AMF wäit iwwer Afrika viru ronn 60.000 Joer verbreet huet.An dësem Respekt weisen d'Australasian-Melanesian (dorënner Papua) Proben méi Ähnlechkeet mat afrikanesche Proben wéi all aner geographesch Serie an der Haaptkomponentanalyse vun Homologiemodeller.Dës Entdeckung ënnerstëtzt d'Hypothese datt déi éischt AMF Verdeelungsgruppen laanscht de südleche Rand vun Eurasien direkt an Afrika entstane sinn22,68 ouni wesentlech morphologesch Verännerungen als Äntwert op spezifesch Klima oder aner bedeitend Konditiounen.
Wat den allometresche Wuesstum ugeet, huet d'Analyse mat Formkomponenten ofgeleet vun engem aneren Dateset normaliséiert duerch Zentroidgréisst e wesentlechen allometresche Trend am PC6 an PC10 bewisen.Béid Komponente si mat der Form vun der Stir an Deeler vum Gesiicht verbonnen, déi méi schmuel ginn wéi d'Gréisst vum Schädel eropgeet.Nordostasiater an Amerikaner éischter dës Fonktioun ze hunn an hu relativ grouss Schädel.Dës Entdeckung widdersprécht virdru gemellt allometresch Musteren, an deenen méi grouss Gehirer relativ méi breet Frontalloben an der sougenannter "Broca's Cap" Regioun hunn, wat zu enger verstäerkter Frontallobebreet resultéiert34.Dës Differenzen sinn duerch Differenzen an Prouf Sets erkläert;Eis Studie analyséiert allometresch Mustere vun der Gesamtkranialgréisst mat modernen Populatiounen, a vergläichend Studien adresséieren laangfristeg Trends an der mënschlecher Evolutioun am Zesummenhang mat der Gehirgréisst.
Wat d'Gesiichtsallometrie ugeet, huet eng Studie mat biometreschen Daten78 festgestallt datt d'Gesiichtsform a Gréisst liicht korreléiert kënne sinn, wärend eis Studie festgestallt huet datt méi grouss Schädel éischter mat méi héijen, méi schmuele Gesiichter verbonne sinn.Wéi och ëmmer, d'Konsistenz vu biometreschen Donnéeën ass onkloer;Regressiounstester, déi ontogenetesch Allometrie a statesch Allometrie vergläichen, weisen verschidde Resultater.Eng allometresch Tendenz zu enger kugelfërmeger Schädelform wéinst erhéicht Héicht gouf och gemellt;awer, mir analyséieren net Héicht Daten.Eis Etude weist datt et keng allometresch Donnéeën ass, déi eng Korrelatioun tëscht kraniale Kugelproportiounen an der Gesamtkranialgréisst per se weisen.
Och wann eis aktuell Etude net mat Daten iwwer extrinsesch Verännerlechen duerstellt, representéiert duerch Klima- oder Diätbedéngungen, déi méiglecherweis kranial Morphologie beaflosse kënnen, hëlleft de groussen Datesaz vun homologen 3D cranial Surface Modeller, déi an dëser Etude benotzt ginn, korreléiert phenotypesch morphologesch Variatioun evaluéieren.Ëmweltfaktoren wéi Diät, Klima an Ernärungsbedéngungen, souwéi neutral Kräfte wéi Migratioun, Genfloss a genetesch Drift.
Dës Etude abegraff 342 Exemplare vun männlech Schädel gesammelt aus 148 Populatiounen an 9 geographesch Unitéiten (Table 1).Déi meescht Gruppe si geographesch gebierteg Exemplare, während e puer Gruppen an Afrika, Nordoste/Südostasien an Amerika (am Kursiv opgezielt) ethnesch definéiert sinn.Vill cranial Exemplare goufen aus der cranial Mooss Datebank ausgewielt no der Martin cranial Mooss Definitioun vun Tsunehiko Hanihara geliwwert.Mir hunn representativ männlech Schädel aus allen ethneschen Gruppen op der Welt ausgewielt.Fir Membere vun all Grupp z'identifizéieren, berechent mir euklidesch Distanzen baséiert op 37 cranial Miessunge vun der Grupp heescht fir all Individuen zu där Grupp gehéiert.Am meeschte Fäll, ausgewielt mir der 1-4 Echantillon mat der klengster Distanz vun der Moyenne (Ergänzlech Table S4).Fir dës Gruppen, goufen e puer Echantillon zoufälleg ausgewielt wa se net an der Hahara Mooss Datebank opgezielt goufen.
Fir statistesche Verglach, goufen d'148 Bevëlkerung Echantillon an grouss geographesch Unitéiten gruppéiert, wéi an Table 1. D'"Afrikanesch" Grupp besteet nëmmen aus Echantillon vun der Sub-Sahara Regioun.Exemplairen aus Nordafrika goufen am "Mëttleren Osten" zesumme mat Exemplairen aus Westasien mat ähnlechen Konditiounen abegraff.Déi nordostasiatesch Grupp enthält nëmmen Leit vun net-europäeschen Ofstamung, an déi amerikanesch Grupp enthält nëmmen Indianer.Besonnesch ass dës Grupp iwwer e grousst Gebitt vun den Nord- a Südamerikanesche Kontinenter verdeelt, an enger grousser Villfalt vun Ëmfeld.Wéi och ëmmer, mir betruechten d'US Probe bannent dëser eenzeger geographescher Eenheet, no der demographescher Geschicht vun Indianer, déi als Nordostasiateschen Hierkonft ugesi ginn, onofhängeg vu multiple Migratiounen 80 .
Mir hunn 3D Uewerflächendaten vun dëse contrastesche Schädelexemplare mat engem héichopléisende 3D Scanner opgeholl (EinScan Pro vum Shining 3D Co Ltd, Minimum Opléisung: 0,5 mm, https://www.shining3d.com/) an dann e Mesh generéiert.De Meshmodell besteet aus ongeféier 200.000-400.000 Wirbelen, an déi abegraff Software gëtt benotzt fir Lächer a glat Kanten ze fëllen.
Am éischte Schrëtt hu mir Scandaten vun all Schädel benotzt fir en eenzegt Schabloun Mesh Schädelmodell ze kreéieren deen aus 4485 Wirbelen (8728 polygonal Gesiichter) besteet.D'Basis vun der Schädelregioun, besteet aus dem Sphenoid Knach, Petros temporal Knach, Gaum, maxillary Alveoli a Zänn, gouf aus dem Schabloun Mesh Modell geläscht.De Grond ass datt dës Strukturen heiansdo onkomplett oder schwéier sinn ze kompletéieren wéinst dënnen oder dënnen scharfen Deeler wéi Pterygoid Flächen a Styloidprozesser, Zännverschleiung an / oder onkonsequent Zännset.D'Schädelbasis ronderëm de Foramen Magnum, och d'Basis, gouf net ofgeschnidden, well dëst eng anatomesch wichteg Plaz ass fir d'Plaz vun de Gebärmutterkierper an d'Héicht vum Schädel muss bewäert ginn.Benotzt Spigelringen fir eng Schabloun ze bilden déi op béide Säiten symmetresch ass.Féiert isotropesch Meshing fir polygonal Formen ze konvertéieren fir sou equilateral wéi méiglech ze sinn.
Als nächst goufen 56 Landmarken un déi anatomesch entspriechend Wirbelen vum Schablounmodell mat HBM-Rugle Software zougewisen.Landmark Astellunge garantéieren d'Genauegkeet an d'Stabilitéit vun der Landmark Positionéierung a garantéieren d'Homologie vun dëse Plazen am generéierten Homologiemodell.Si kënnen op Basis vun hire spezifesche Charakteristiken identifizéiert ginn, wéi an der Supplementary Table S5 an Supplementary Figur S3 gewisen.No der Definitioun vum Bookstein81 sinn déi meescht vun dëse Landmarken Typ I Landmarken op der Kräizung vun dräi Strukturen, an e puer sinn Typ II Landmarken mat Punkte vu maximaler Krümmung.Vill Landmarken goufen aus Punkten transferéiert definéiert fir linear cranial Miessunge an Martin senger Definitioun 36. Mir definéiert déi selwecht 56 Landmarken fir gescannt Modeller vun 342 Doudekapp Echantillon, déi manuell un anatomically entspriechend Wirbelen zougewisen goufen méi genee homology Modeller an den nächsten Rubrik ze Generéiere.
E head-centric Koordinatesystem gouf definéiert fir d'Scandaten a Schabloun ze beschreiwen, wéi an der Supplementary Figur S4 gewisen.Den XZ Fliger ass de Frankfurter horizontale Fliger deen duerch den héchste Punkt (Martin senger Definitioun: Deel) vum ieweschten Rand vun de lénksen a rietsen externen Gehörkanäl an den ënneschten Punkt (Martin senger Definitioun: Ëmlafbunn) vum ënneschte Rand vun der lénker Bunn leeft. ..D'X Achs ass d'Linn déi déi lénks a riets Säit verbënnt, an X+ ass déi riets Säit.Den YZ Fliger passéiert duerch d'Mëtt vun de lénksen a rietsen Deeler an d'Wurzel vun der Nues: Y+ erop, Z+ no vir.De Referenzpunkt (Urspronk: Nullkoordinat) gëtt op der Kräizung vun der YZ Fliger (Mëttelplang), XZ Fliger (Frankfort Fliger) an XY Fliger (Coronal Plang) festgeluecht.
Mir hunn HBM-Rugle Software benotzt (Medic Engineering, Kyoto, http://www.rugle.co.jp/) fir en homologe Meshmodell ze kreéieren andeems mir Schablounpassen mat 56 Landmark Punkten ausféieren (lénks Säit vun der Figur 1).De Kernsoftwarekomponent, ursprénglech vum Center for Digital Human Research am Institut fir Advanced Industrial Science and Technology a Japan entwéckelt, gëtt HBM genannt an huet Funktiounen fir Schabloune mat Landmarken ze passen a feine Mesh Modeller ze kreéieren mat Partitionerflächen82.Déi spéider Software Versioun (mHBM) 83 huet eng Feature bäigefüügt fir Musterpassung ouni Landmarken fir d'Performance ze verbesseren.HBM-Rugle kombinéiert mHBM Software mat zousätzlech user-friendly Features, dorënner d'Koordinatesystemer an d'Gréisst änneren.D'Zouverlässegkeet vun der Software Upassungsgenauegkeet gouf a ville Studien bestätegt52,54,55,56,57,58,59,60.
Wann Dir eng HBM-Rugle Schabloun mat Landmarken passt, gëtt de Meshmodell vun der Schabloun op d'Zilscandaten iwwerlagert duerch steiwe Registréierung baséiert op ICP Technologie (miniméiert d'Zomm vun den Distanzen tëscht de Landmarken entspriechend der Schabloun an den Zilscandaten), an dann duerch net-steiwe Verformung vum Mesh passt d'Schabloun un d'Zilscanndaten un.Dëse Fittingsprozess gouf dräimol widderholl mat verschiddene Wäerter vun den zwee Passparameter fir d'Genauegkeet vum Fitting ze verbesseren.Ee vun dëse Parameteren limitéiert d'Distanz tëscht dem Schabloun-Gittermodell an den Zil-Scandaten, an deen aneren bestrooft d'Distanz tëscht Schabloun-Landmarken an Zil-Landmarken.De deforméierte Schabloun-Mesh-Modell gouf dunn mat dem zyklesche Uewerfläch-Ënnerdeelungsalgorithmus 82 ënnerdeelt fir e méi raffinéierte Mesh-Modell aus 17.709 Wirbelen (34.928 Polygonen) ze kreéieren.Schlussendlech ass de partitionéierte Template Gittermodell passend fir d'Zilscandaten fir en Homologiemodell ze generéieren.Zënter datt d'Landmarkplazen liicht anescht sinn wéi déi an den Zilscandaten, gouf den Homologiemodell fein gestëmmt fir se ze beschreiwen mat dem Kapporientéierungskoordinatesystem, deen an der viregter Sektioun beschriwwe gouf.Der Moyenne Distanz tëscht entspriechend homologous Modell Landmarken an Zil-Scannen Daten an all Echantillon war <0,01 mm.Berechent mat der HBM-Rugle Funktioun, war d'Duerchschnëttsdistanz tëscht Homologiemodelldatenpunkten an Zilscandaten 0,322 mm (Ergänzungstabell S2).
Fir Ännerungen an der kranialer Morphologie z'erklären, goufen 17.709 Wirbelen (53.127 XYZ Koordinaten) vun all homologe Modeller duerch Haaptkomponentanalyse (PCA) analyséiert mat HBS Software erstallt vum Center for Digital Human Science am Institut fir Advanced Industrial Science and Technology., Japan (Verdeelungshändler: Medic Engineering, Kyoto, http://www.rugle.co.jp/).Mir hunn dunn probéiert PCA op den onnormaliséierten Dateset anzesetzen an den Dateset normaliséiert duerch Zentroidgréisst.Also, PCA baséiert op net-standardiséierte Donnéeën kann d'kranial Form vun den néng geographeschen Eenheeten méi kloer charakteriséieren an d'Komponentinterpretatioun erliichteren wéi PCA mat standardiséierte Daten.
Dësen Artikel presentéiert d'Zuel vun detektéiert Haaptkomponenten mat engem Bäitrag vu méi wéi 1% vun der Gesamtvarianz.Fir d'Haaptkomponenten am effektivsten ze bestëmmen fir Gruppen iwwer grouss geographesch Eenheeten z'ënnerscheeden, gouf Empfängerbetribscharakteristik (ROC) Analyse op Haaptkomponent (PC) Partituren mat engem Bäitrag méi wéi 2% 84 applizéiert.Dës Analyse generéiert eng Wahrscheinlechkeetskurve fir all PCA Komponent fir d'Klassifikatiounsleeschtung ze verbesseren an d'Plots tëscht geographesche Gruppen korrekt ze vergläichen.De Grad vun der diskriminatorescher Kraaft kann duerch d'Gebitt ënner der Curve (AUC) bewäert ginn, wou PCA Komponenten mat méi grousse Wäerter besser fäeg sinn tëscht Gruppen ze ënnerscheeden.E Chi-Quadrat Test gouf duerno gemaach fir den Niveau vun der Bedeitung ze bewäerten.ROC Analyse gouf a Microsoft Excel mat Bell Curve fir Excel Software (Versioun 3.21) gemaach.
Fir geographesch Differenzen an der kranialer Morphologie ze visualiséieren, goufen Scatterplots mat PC-Scores erstallt, déi effektiv Gruppen vu grousse geographeschen Eenheeten ënnerscheeden.Fir Haaptkomponenten ze interpretéieren, benotzt eng Faarfkaart fir Modellwirbelen ze visualiséieren déi héich korreléiert sinn mat Haaptkomponenten.Zousätzlech goufen virtuell Representatioune vun den Enden vun den Haaptkomponentachsen, déi op ± 3 Standardabweichungen (SD) vun den Haaptkomponentscores lokaliséiert sinn, berechent a presentéiert am Ergänzungsvideo.
Allometrie gouf benotzt fir d'Relatioun tëscht Schädelform a Gréisst Faktoren an der PCA Analyse ze bestëmmen.D'Analyse ass valabel fir Haaptkomponenten mat Bäiträg > 1%.Eng Begrenzung vun dëser PCA ass datt d'Formkomponenten d'Form individuell net kënnen uginn, well den net-normaliséierte Dateset net all dimensional Faktoren läscht.Zousätzlech fir onnormaliséierter Datesets ze benotzen, hu mir och allometresch Trends analyséiert mat PC Fraktiounssätz baséiert op normaliséierter Zentroidgréisst Daten, déi op Haaptkomponenten mat Bäiträg > 1% applizéiert ginn.
Allometresch Trends goufen getest mat der Equatioun Y = aXb 85 wou Y d'Form oder Undeel vun enger Formkomponent ass, X d'Zentroidgréisst ass (Ergänzungstabell S2), a ass e konstante Wäert, a b ass den allometresche Koeffizient.Dës Method féiert grondsätzlech allometresch Wuesstumsstudien a geometresch Morphometrie vir78,86.D'logarithmesch Transformatioun vun dëser Formel ass: log Y = b × log X + log a.D'Regressiounsanalyse mat der mannst Quadratmethod gouf applizéiert fir a a b ze berechnen.Wann Y (Zentroidgréisst) an X (PC Partituren) logarithmesch transforméiert sinn, mussen dës Wäerter positiv sinn;awer, de Set vun Schätzunge fir X enthält negativ Wäerter.Als Léisung hu mir d'Ronnung op den absolute Wäert vun der klengster Fraktioun plus 1 fir all Fraktioun an all Komponent bäigefüügt an eng logarithmesch Transformatioun op all ëmgerechent positiv Fraktiounen applizéiert.D'Bedeitung vun allometresche Koeffizienten gouf mat engem zwee-tailed Student t Test bewäert.Dës statistesch Berechnungen fir den allometresche Wuesstum ze testen goufen mat Bell Curves an Excel Software (Versioun 3.21) gemaach.
Wolpoff MH Klimatesch Effekter op d'Nues vum Skelett.Jo.J. Phys.Mënschheet.29, 405-423.https://doi.org/10.1002/ajpa.1330290315 (1968).
Beals, KL Kapp Form a Klima Stress.Jo.J. Phys.Mënschheet.37, 85–92.https://doi.org/10.1002/ajpa.1330370111 (1972).
Post Zäit: Apr-02-2024