Asante kwa kutembelea Nature.com. Toleo la kivinjari unachotumia lina msaada mdogo wa CSS. Kwa matokeo bora, tunapendekeza kutumia toleo jipya la kivinjari chako (au kuzima hali ya utangamano katika Internet Explorer). Kwa sasa, ili kuhakikisha msaada unaoendelea, tunaonyesha tovuti bila kupiga maridadi au JavaScript.
Utafiti huu ulitathmini utofauti wa kikanda katika morphology ya kibinadamu ya kibinadamu kwa kutumia mfano wa jiometri kulingana na data ya skirini kutoka kwa makabila 148 ulimwenguni kote. Njia hii hutumia teknolojia inayofaa ya template kutengeneza meshes za nyumbani kwa kufanya mabadiliko yasiyokuwa magumu kwa kutumia algorithm ya karibu ya uhakika. Kwa kutumia uchambuzi wa sehemu kuu kwa mifano 342 iliyochaguliwa ya nyumbani, mabadiliko makubwa kwa ukubwa wa jumla yalipatikana na yalithibitishwa wazi kwa fuvu ndogo kutoka Asia Kusini. Tofauti ya pili kubwa ni urefu wa upana wa neurocranium, kuonyesha tofauti kati ya fuvu zilizoinuliwa za Waafrika na fuvu za watu wa Kaskazini mashariki. Inastahili kuzingatia kwamba kingo hii haina uhusiano wowote na contouring usoni. Vipengee vya usoni vinajulikana kama vile mashavu ya kujitolea katika Waasia wa Kaskazini mashariki na mifupa ya maxillary katika Wazungu ilithibitishwa tena. Mabadiliko haya ya usoni yanahusiana sana na contour ya fuvu, haswa kiwango cha mwelekeo wa mifupa ya mbele na ya occipital. Mifumo ya allometric ilipatikana katika sehemu za usoni zinazohusiana na saizi ya jumla ya fuvu; Katika fuvu kubwa muhtasari wa usoni huwa mrefu na nyembamba, kama ilivyoonyeshwa kwa Wamarekani wengi wa asili na Waasia wa Kaskazini mashariki. Ingawa utafiti wetu haukujumuisha data juu ya vigezo vya mazingira ambavyo vinaweza kushawishi morphology ya cranial, kama hali ya hewa au hali ya lishe, seti kubwa ya data ya cranial itakuwa muhimu katika kutafuta maelezo tofauti kwa sifa za mifupa.
Tofauti za kijiografia katika sura ya fuvu la mwanadamu zimesomwa kwa muda mrefu. Watafiti wengi wametathmini utofauti wa marekebisho ya mazingira na/au uteuzi wa asili, haswa sababu za hali ya hewa1,2,3,4,5,6,7 au kazi ya masticatory kulingana na hali ya lishe5,8,9,10, 11,12. 13. Kwa kuongezea, tafiti zingine zimezingatia athari za chupa, drift ya maumbile, mtiririko wa jeni, au michakato ya mabadiliko ya stochastic inayosababishwa na mabadiliko ya jeni ya upande wowote14,15,16,17,18,19,20,21,22,23. Kwa mfano, sura ya spherical ya pana na fupi ya cranial imeelezewa kama muundo wa shinikizo la kuchagua kulingana na sheria ya Allen, ambayo inadhihirisha kwamba mamalia hupunguza upotezaji wa joto kwa kupunguza eneo la uso wa mwili na kiasi cha 2,4,16,17,25 . Kwa kuongezea, tafiti zingine zinazotumia sheria ya Bergmann26 zimeelezea uhusiano kati ya saizi ya fuvu na joto3,5,16,25,27, ikionyesha kuwa ukubwa wa jumla unakuwa mkubwa katika mikoa baridi kuzuia upotezaji wa joto. Ushawishi wa kiufundi wa mafadhaiko ya mastic juu ya muundo wa ukuaji wa viti vya cranial na mifupa ya usoni umejadiliwa kuhusiana na hali ya lishe inayotokana na utamaduni wa upishi au tofauti za kujikimu kati ya wakulima na wawindaji-wawindaji8,9,11,12,28. Maelezo ya jumla ni kwamba kupungua kwa shinikizo la kutafuna kunapunguza ugumu wa mifupa ya usoni na misuli. Tafiti kadhaa za ulimwengu zimeunganisha utofauti wa sura ya fuvu kimsingi na athari za phenotypic za umbali wa maumbile badala ya kukabiliana na mazingira21,29,30,31,32. Maelezo mengine ya mabadiliko katika sura ya fuvu ni msingi wa wazo la isometric au ukuaji wa allometric6,33,34,35. Kwa mfano, akili kubwa huwa na lobes pana za mbele katika eneo linaloitwa "broca's cap", na upana wa lobes za mbele huongezeka, mchakato wa mabadiliko ambao unazingatiwa kulingana na ukuaji wa allometric. Kwa kuongezea, utafiti unaochunguza mabadiliko ya muda mrefu katika sura ya fuvu ulipata tabia ya allometric kuelekea brachycephaly (tabia ya fuvu kuwa spherical zaidi) na urefu unaongezeka.
Historia ndefu ya utafiti katika morphology ya cranial ni pamoja na majaribio ya kutambua sababu za msingi zinazohusika na nyanja mbali mbali za utofauti wa maumbo ya cranial. Njia za jadi zilizotumiwa katika masomo mengi ya mapema zilitegemea data ya kipimo cha bivariate, mara nyingi hutumia ufafanuzi wa Martin au Howell36,37. Wakati huo huo, tafiti nyingi zilizotajwa hapo juu zilitumia njia za hali ya juu zaidi kulingana na teknolojia ya 3D ya jiometri ya spika (GM) Teknolojia5,7,10,11,12,13,17,20,27,34,35,38. 39. Kwa mfano, njia ya Sliding Semilandmark, kwa msingi wa kupunguzwa kwa nishati, imekuwa njia ya kawaida inayotumika katika biolojia ya transgenic. Inasimamia alama za nusu za template kwenye kila sampuli kwa kuteleza kwenye curve au uso38,40,41,42,43,44,45,46. Ikiwa ni pamoja na njia kama hizi, tafiti nyingi za 3D GM hutumia uchambuzi wa jumla wa procrustes, algorithm 47 ya karibu (ICP) 47 ili kuruhusu kulinganisha moja kwa moja kwa maumbo na kukamata mabadiliko. Vinginevyo, njia nyembamba ya spline (TPS) 48,49 pia hutumiwa sana kama njia isiyo na ugumu ya mabadiliko ya ramani za muundo wa semilandmark kwa maumbo ya msingi wa mesh.
Pamoja na maendeleo ya skana za mwili za 3D za mwili tangu mwishoni mwa karne ya 20, tafiti nyingi zimetumia skana za mwili mzima za 3D kwa vipimo vya ukubwa50,51. Takwimu za Scan zilitumiwa kutoa vipimo vya mwili, ambayo inahitaji kuelezea maumbo ya uso kama nyuso badala ya mawingu ya uhakika. Kufaa kwa muundo ni mbinu iliyoundwa kwa kusudi hili katika uwanja wa picha za kompyuta, ambapo sura ya uso inaelezewa na mfano wa matundu ya polygonal. Hatua ya kwanza katika muundo unaofaa ni kuandaa mfano wa matundu kutumia kama template. Baadhi ya wima ambayo hufanya muundo ni alama. Kiolezo basi huharibiwa na kufanana na uso ili kupunguza umbali kati ya template na wingu la uhakika wakati wa kuhifadhi sura za sura ya template. Alama za ardhi kwenye template zinahusiana na alama kwenye wingu la uhakika. Kutumia kufaa kwa template, data zote za Scan zinaweza kuelezewa kama mfano wa matundu na idadi sawa ya vidokezo vya data na topolojia sawa. Ingawa Homology sahihi inapatikana tu katika nafasi za kihistoria, inaweza kudhaniwa kuwa kuna homolojia ya jumla kati ya mifano inayotokana kwani mabadiliko katika jiometri ya templeti ni ndogo. Kwa hivyo, mifano ya gridi ya taifa iliyoundwa na kufaa kwa template wakati mwingine huitwa mifano ya homology52. Faida ya kufaa template ni kwamba templeti inaweza kuharibiwa na kubadilishwa kwa sehemu tofauti za kitu kinacholenga ambacho kiko karibu na uso lakini mbali na hiyo (kwa mfano, arch ya zygomatic na mkoa wa muda wa fuvu) bila kuathiri kila moja Nyingine. deformation. Kwa njia hii, template inaweza kupatikana kwa vitu vya matawi kama vile torso au mkono, na bega katika msimamo uliosimama. Ubaya wa kufaa kwa template ni gharama kubwa ya computational ya iterations zinazorudiwa, hata hivyo, shukrani kwa maboresho makubwa katika utendaji wa kompyuta, hii sio suala tena. Kwa kuchambua maadili ya kuratibu ya vertices ambayo hufanya mfano wa mesh kwa kutumia mbinu za uchambuzi wa multivariate kama vile uchambuzi wa sehemu kuu (PCA), inawezekana kuchambua mabadiliko katika sura nzima ya uso na sura ya kawaida katika nafasi yoyote katika usambazaji. inaweza kupokelewa. Mahesabu na taswira53. Siku hizi, mifano ya mesh inayotokana na kufaa kwa template hutumiwa sana katika uchambuzi wa sura katika nyanja tofauti52,54,55,56,57,58,59,60.
Maendeleo katika teknolojia rahisi ya kurekodi mesh, pamoja na maendeleo ya haraka ya vifaa vya skanning vya 3D vinavyoweza skanning katika azimio la juu, kasi, na uhamaji kuliko CT, zinafanya iwe rahisi kurekodi data ya uso wa 3D bila kujali eneo. Kwa hivyo, katika uwanja wa anthropolojia ya kibaolojia, teknolojia mpya kama hizi huongeza uwezo wa kumaliza na kuchambua vielelezo vya kibinadamu, pamoja na vielelezo vya fuvu, ambayo ni kusudi la utafiti huu.
Kwa muhtasari, utafiti huu hutumia teknolojia ya hali ya juu ya mfano wa 3D kulingana na kulinganisha template (Mchoro 1) kutathmini vielelezo vya fuvu 342 zilizochaguliwa kutoka kwa idadi ya watu 148 ulimwenguni kupitia kulinganisha kijiografia kote ulimwenguni. Tofauti ya morphology ya cranial (Jedwali 1). Kutoa hesabu ya mabadiliko katika morphology ya fuvu, tulitumia PCA na mpokeaji wa tabia ya uendeshaji (ROC) kwa seti ya data ya mfano wa homology ambayo tulitoa. Matokeo hayo yatachangia uelewa mzuri wa mabadiliko ya ulimwengu katika morphology ya cranial, pamoja na mifumo ya kikanda na kupungua kwa mpangilio wa mabadiliko, mabadiliko yaliyosababishwa kati ya sehemu za cranial, na uwepo wa mwenendo wa allometric. Ingawa utafiti huu haushughulikii data juu ya vigezo vya nje vinavyowakilishwa na hali ya hewa au hali ya lishe ambayo inaweza kushawishi morphology ya cranial, mifumo ya kijiografia ya morphology ya cranial iliyoandikwa katika utafiti wetu itasaidia kuchunguza mazingira, biomechanical, na maumbile ya tofauti za cranial.
Jedwali 2 linaonyesha miinuko ya michango ya Eigenvalues na PCA iliyotumika kwenye daftari lisilosimamiwa la vertices 17,709 (53,127 XYZ kuratibu) ya mifano 342 ya fuvu. Kama matokeo, sehemu kuu 14 ziligunduliwa, mchango ambao kwa tofauti zote ulikuwa zaidi ya 1%, na jumla ya tofauti ilikuwa 83.68%. Veins za upakiaji wa vifaa 14 kuu vimerekodiwa katika Jedwali la Kuongeza S1, na alama za sehemu zilizohesabiwa kwa sampuli 342 za fuvu zinawasilishwa katika Jedwali la Kuongeza S2.
Utafiti huu ulitathmini sehemu kuu tisa zilizo na michango kubwa kuliko 2%, ambazo zingine zinaonyesha tofauti kubwa na muhimu za kijiografia katika morphology ya cranial. Kielelezo 2 Curves za viwanja zinazozalishwa kutoka kwa uchambuzi wa ROC kuonyesha sehemu bora zaidi za PCA za kuashiria au kutenganisha kila mchanganyiko wa sampuli katika vitengo vikuu vya kijiografia (kwa mfano, kati ya nchi za Kiafrika na zisizo za Kiafrika). Mchanganyiko wa Polynesian haukujaribiwa kwa sababu ya saizi ndogo ya sampuli iliyotumiwa kwenye jaribio hili. Takwimu kuhusu umuhimu wa tofauti katika AUC na takwimu zingine za msingi zilizohesabiwa kwa kutumia uchambuzi wa ROC zinaonyeshwa kwenye Jedwali la Kuongeza S3.
Curves za ROC zilitumika kwa makadirio ya sehemu kuu ya sehemu kwa msingi wa data ya vertex yenye mifano 342 ya fuvu la kiume. AUC: eneo chini ya Curve kwa umuhimu wa 0.01% inayotumika kutofautisha kila mchanganyiko wa kijiografia kutoka kwa mchanganyiko mwingine wote. TPF ni kweli chanya (ubaguzi mzuri), FPF ni chanya ya uwongo (ubaguzi batili).
Tafsiri ya Curve ya ROC imefupishwa hapa chini, ikizingatia tu vifaa ambavyo vinaweza kutofautisha vikundi vya kulinganisha kwa kuwa na AUC kubwa au kubwa na kiwango cha juu cha umuhimu na uwezekano chini ya 0.001. Mchanganyiko wa Asia ya Kusini (Mtini. 2A), inayojumuisha sampuli kutoka India, hutofautiana sana na sampuli zingine zilizochanganywa kijiografia kwa kuwa sehemu ya kwanza (PC1) ina AUC kubwa (0.856) ikilinganishwa na sehemu zingine. Kipengele cha tata ya Kiafrika (Mtini. 2B) ni AUC kubwa ya PC2 (0.834). Austro-Melanesians (Mtini. 2C) walionyesha hali kama hiyo kwa Waafrika wa Kusini mwa Jangwa la Sahara kupitia PC2 na AUC kubwa (0.759). Wazungu (Mtini. 2D) hutofautiana wazi katika mchanganyiko wa PC2 (AUC = 0.801), PC4 (AUC = 0.719) na PC6 (AUC = 0.671), sampuli ya Kaskazini mashariki (Mtini. 2E) inatofautiana sana na PC4, na kiwango kidogo kubwa 0.714, na tofauti kutoka PC3 ni dhaifu (AUC = 0.688). Vikundi vifuatavyo pia viligunduliwa na viwango vya chini vya AUC na viwango vya juu vya umuhimu: matokeo ya PC7 (AUC = 0.679), PC4 (AUC = 0.654) na PC1 (AUC = 0.649) ilionyesha kuwa Wamarekani Wenyeji (Mtini. 2F) na maalum Tabia zinazohusiana na vifaa hivi, Waasia wa Kusini (Mtini. 2G) walitofautishwa kwa PC3 (AUC = 0.660) na PC9 (AUC = 0.663), lakini muundo wa sampuli kutoka Mashariki ya Kati (Mtini. 2H) (pamoja na Afrika Kaskazini) uliambatana. Ikilinganishwa na wengine hakuna tofauti nyingi.
Katika hatua inayofuata, kutafsiri wima zilizosawazishwa sana, maeneo ya uso yenye viwango vya juu vya mzigo mkubwa kuliko 0.45 yamepakwa rangi na x, y, na z kuratibu habari, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 3. Sehemu nyekundu inaonyesha uunganisho wa hali ya juu na X-axis inaratibu, ambayo inalingana na mwelekeo wa usawa wa kupita. Kanda ya kijani imeunganishwa sana na kuratibu wima za mhimili wa Y, na mkoa wa bluu wa giza umeunganishwa sana na kuratibu za sagittal za mhimili wa Z. Kanda nyepesi ya bluu inahusishwa na shoka za kuratibu za Y na shoka za kuratibu Z; Pink - eneo lililochanganywa linalohusiana na shoka za X na Z; Njano - eneo linalohusishwa na shoka za kuratibu x na y; Sehemu nyeupe ina x, y na z mhimili wa kuratibu ulionyeshwa. Kwa hivyo, katika kizingiti hiki cha thamani ya mzigo, PC 1 inahusishwa sana na uso mzima wa fuvu. Sura ya fuvu 3 ya SD upande wa upande wa mhimili wa sehemu hii pia imeonyeshwa kwenye takwimu hii, na picha zilizopotoka zinawasilishwa katika Video ya ziada ya S1 ili kudhibitisha kuwa PC1 ina sababu za saizi ya jumla ya fuvu.
Usambazaji wa mara kwa mara wa alama za PC1 (Curve ya kawaida ya Fit), ramani ya rangi ya uso wa fuvu imeunganishwa sana na vertices za PC1 (maelezo ya rangi zinazohusiana na ukubwa wa pande tofauti za mhimili huu ni 3 SD. Kiwango ni nyanja ya kijani na kipenyo ya 50 mm.
Kielelezo 3 kinaonyesha njama ya usambazaji wa frequency (Curve ya kawaida ya Fit) ya alama za PC1 za mtu binafsi zilizohesabiwa kando kwa vitengo 9 vya kijiografia. Mbali na makadirio ya Curve ya ROC (Kielelezo 2), makadirio ya Waasia Kusini kwa kiwango fulani yamefungwa kwa kushoto kwa sababu fuvu zao ni ndogo kuliko zile za vikundi vingine vya mkoa. Kama inavyoonyeshwa kwenye Jedwali 1, Waasia hawa Kusini wanawakilisha makabila nchini India pamoja na Andaman na Visiwa vya Nicobar, Sri Lanka na Bangladesh.
Mgawo wa mwelekeo ulipatikana kwenye PC1. Ugunduzi wa mikoa iliyounganishwa sana na maumbo halisi ilisababisha ufafanuzi wa sababu za fomu kwa vifaa vingine zaidi ya PC1; Walakini, sababu za ukubwa haziondolewi kabisa kila wakati. Kama inavyoonyeshwa kwa kulinganisha curves za ROC (Mchoro 2), PC2 na PC4 zilikuwa za kibaguzi zaidi, ikifuatiwa na PC6 na PC7. PC3 na PC9 ni nzuri sana katika kugawa idadi ya mfano katika vitengo vya kijiografia. Kwa hivyo, jozi hizi za axes za sehemu zinaonyesha alama za alama za PC na nyuso za rangi zinahusiana sana na kila sehemu, pamoja na upungufu wa sura ya kawaida na vipimo vya pande tofauti za 3 SD (Matini. 4, 5, 6). Chanjo ya sampuli za sampuli kutoka kwa kila kitengo cha kijiografia kinachowakilishwa katika viwanja hivi ni takriban 90%, ingawa kuna kiwango fulani cha mwingiliano ndani ya nguzo. Jedwali 3 hutoa maelezo ya kila sehemu ya PCA.
Scatterplots za PC2 na alama za PC4 kwa watu wa cranial kutoka vitengo tisa vya kijiografia (juu) na vitengo vinne vya kijiografia (chini), viwanja vya rangi ya uso wa fuvu ya vertices iliyounganishwa sana na kila PC (jamaa na X, Y, Z). Maelezo ya rangi ya shoka: tazama maandishi), na muundo wa fomu halisi kwa pande tofauti za shoka hizi ni 3 SD. Kiwango ni nyanja ya kijani na kipenyo cha 50 mm.
Scatterplots ya PC6 na PC7 alama kwa watu wa cranial kutoka vitengo tisa vya kijiografia (juu) na vitengo viwili vya kijiografia (chini), viwanja vya rangi ya uso wa cranial kwa vertices iliyounganishwa sana na kila PC (jamaa na X, Y, Z). Maelezo ya rangi ya shoka: tazama maandishi), na muundo wa fomu halisi kwa pande tofauti za shoka hizi ni 3 SD. Kiwango ni nyanja ya kijani na kipenyo cha 50 mm.
Scatterplots ya PC3 na PC9 alama kwa watu wa cranial kutoka vitengo tisa vya kijiografia (juu) na vitengo vitatu vya kijiografia (chini), na viwanja vya rangi ya uso wa fuvu (jamaa na x, y, axes z) ya vertices iliyohusiana sana na kila tafsiri ya rangi ya PC : cm. maandishi), pamoja na upungufu wa sura ya kawaida pande tofauti za shoka hizi na ukubwa wa 3 SD. Kiwango ni nyanja ya kijani na kipenyo cha 50 mm.
Kwenye grafu inayoonyesha alama za PC2 na PC4 (Mtini. 4, Video za ziada S2, S3 zinazoonyesha picha zilizoharibika), ramani ya rangi ya uso pia inaonyeshwa wakati kizingiti cha thamani ya mzigo kimewekwa juu kuliko 0.4, ambayo ni ya chini kuliko PC1 kwa sababu Thamani ya PC2 mzigo jumla ni chini ya PC1.
Kuongezeka kwa lobes za mbele na za occipital katika mwelekeo wa sagittal kando ya z-axis (bluu ya giza) na lobe ya parietali katika mwelekeo wa coronal (nyekundu) kwenye pink), y-axis ya occiput (kijani) na z-axis ya paji la uso (bluu ya giza). Grafu hii inaonyesha alama kwa watu wote ulimwenguni; Walakini, wakati sampuli zote zinazojumuisha idadi kubwa ya vikundi zinaonyeshwa pamoja wakati huo huo, tafsiri ya mifumo ya kutawanya ni ngumu sana kwa sababu ya kiwango kikubwa cha mwingiliano; Kwa hivyo, kutoka kwa vitengo vinne tu vya kijiografia (yaani, Afrika, Australia-Melanesia, Ulaya, na Asia ya Kaskazini), sampuli zimetawanyika chini ya grafu na mabadiliko 3 ya kawaida ya Cranial ndani ya alama hii ya PC. Katika takwimu, PC2 na PC4 ni jozi za alama. Waafrika na Austro-Melanesians huingiliana zaidi na wanasambazwa kuelekea upande wa kulia, wakati Wazungu wametawanyika kuelekea juu kushoto na Waasia wa Kaskazini mashariki huwa na nguzo kuelekea kushoto chini. Mhimili wa usawa wa PC2 unaonyesha kuwa Waafrika/Wamalanesian wa Kiafrika wana neurocranium ndefu zaidi kuliko watu wengine. PC4, ambayo mchanganyiko wa Ulaya na Kaskazini mashariki mwa Asia umetengwa kwa urahisi, unahusishwa na saizi ya jamaa na makadirio ya mifupa ya zygomatic na contour ya baadaye ya calvarium. Mpango wa bao unaonyesha kuwa Wazungu wana mifupa nyembamba ya maxillary na zygomatic, nafasi ndogo ya muda ya fossa iliyopunguzwa na arch ya zygomatic, mfupa wa mbele ulioinuliwa na mfupa wa gorofa, wa chini, wakati Waasia wa Kaskazini huwa na mifupa pana na inayojulikana zaidi ya zygomatic . Lobe ya mbele ina mwelekeo, msingi wa mfupa wa occipital huinuliwa.
Wakati wa kuzingatia PC6 na PC7 (Mtini. 5) (Video za ziada S4, S5 inayoonyesha picha zilizoharibika), njama ya rangi inaonyesha kizingiti cha thamani kubwa kuliko 0.3, ikionyesha kuwa PC6 inahusishwa na morphology ya maxillary au alveolar (nyekundu: x axis na kijani). Y axis), sura ya mfupa wa muda (bluu: y na axes z) na sura ya mfupa wa occipital (pink: x na z axes). Mbali na upana wa paji la uso (nyekundu: x-axis), PC7 pia inaambatana na urefu wa alveoli ya anterior maxillary (kijani: y-axis) na sura ya kichwa cha z-axis kuzunguka mkoa wa parietotemporal (bluu ya giza). Kwenye jopo la juu la Kielelezo 5, sampuli zote za kijiografia zinasambazwa kulingana na alama za sehemu ya PC6 na PC7. Kwa sababu ROC inaonyesha kuwa PC6 ina sifa za kipekee kwa Ulaya na PC7 inawakilisha sifa za Amerika ya Kusini katika uchambuzi huu, sampuli hizi mbili za kikanda zilipangwa kwa hiari kwenye jozi hii ya shoka za sehemu. Wamarekani wa asili, ingawa wamejumuishwa sana katika sampuli, wametawanyika kwenye kona ya juu kushoto; Kinyume chake, sampuli nyingi za Ulaya huwa ziko kwenye kona ya chini ya kulia. Jozi PC6 na PC7 zinawakilisha mchakato nyembamba wa alveolar na neurocranium pana ya Wazungu, wakati Wamarekani wana sifa ya paji la uso nyembamba, maxilla kubwa, na mchakato mpana na mrefu wa alveolar.
Uchambuzi wa ROC ulionyesha kuwa PC3 na/au PC9 zilikuwa za kawaida katika idadi ya watu wa Kusini na Kaskazini mashariki mwa Asia. Ipasavyo, alama za jozi za PC3 (uso wa juu wa kijani kwenye y-axis) na pc9 (uso wa chini wa kijani kwenye y-axis) (Mtini. 6; Video za ziada S6, S7 hutoa picha za morphed) zinaonyesha utofauti wa Waasia wa Mashariki. , ambayo hutofautisha sana na idadi kubwa ya usoni ya Waasia wa Kaskazini mashariki na sura ya chini ya uso wa Waasia wa Kusini. Kando na sifa hizi za usoni, tabia nyingine ya Waasia wengine wa Kaskazini mashariki ni lambda iliyowekwa ya mfupa wa occipital, wakati Waasia wengine wa Kusini wana msingi mwembamba wa fuvu.
Maelezo hapo juu ya vifaa kuu na maelezo ya PC5 na PC8 yameachwa kwa sababu hakuna sifa maalum za kikanda zilizopatikana kati ya vitengo kuu vya kijiografia. PC5 inahusu saizi ya mchakato wa mastoid wa mfupa wa muda, na PC8 inaonyesha asymmetry ya sura ya jumla ya fuvu, zote mbili zinaonyesha tofauti zinazofanana kati ya mchanganyiko wa sampuli tisa za kijiografia.
Mbali na utawanyiko wa alama za PCA za kiwango cha mtu binafsi, pia tunatoa njia za kutawanya za njia za kulinganisha kwa jumla. Kufikia hii, mfano wa wastani wa cranial homology uliundwa kutoka kwa seti ya data ya vertex ya mifano ya mtu binafsi kutoka kwa makabila 148. Viwanja vya bivariate vya seti za alama za PC2 na PC4, PC6 na PC7, na PC3 na PC9 zinaonyeshwa kwenye Kielelezo cha S1 cha ziada, zote zimehesabiwa kama mfano wa wastani wa fuvu kwa sampuli ya watu 148. Kwa njia hii, vijikaratasi huficha tofauti za mtu binafsi ndani ya kila kikundi, ikiruhusu tafsiri wazi ya kufanana kwa fuvu kwa sababu ya usambazaji wa msingi wa mkoa, ambapo mifumo inalingana na zile zilizoonyeshwa katika viwanja vya mtu binafsi na mwingiliano mdogo. Kielelezo cha ziada S2 kinaonyesha mfano wa maana kwa kila kitengo cha kijiografia.
Mbali na PC1, ambayo ilihusishwa na saizi ya jumla (Jedwali la Kuongeza S2), uhusiano wa kawaida kati ya saizi ya jumla na sura ya fuvu ulichunguzwa kwa kutumia vipimo vya sentimita na seti za makadirio ya PCA kutoka kwa data isiyo ya kawaida. Coefficients ya allometric, maadili ya mara kwa mara, maadili ya T, na maadili ya P katika mtihani wa umuhimu yanaonyeshwa kwenye Jedwali 4. Hakuna sehemu muhimu za muundo wa allometric zinazohusiana na saizi ya jumla ya fuvu zilipatikana katika morphology yoyote ya cranial katika kiwango cha P <0.05.
Kwa sababu sababu zingine za ukubwa zinaweza kujumuishwa katika makadirio ya PC kulingana na seti zisizo za kawaida za data, tulichunguza zaidi mwenendo wa allometri kati ya saizi ya sentimita na alama za PC zilizohesabiwa kwa kutumia seti za data zilizorekebishwa na saizi ya centroid (matokeo ya PCA na seti za alama zinawasilishwa katika Jedwali la Kuongezea S6 ). , C7). Jedwali 4 linaonyesha matokeo ya uchambuzi wa allometric. Kwa hivyo, mwenendo muhimu wa allometric ulipatikana katika kiwango cha 1% katika PC6 na kwa kiwango cha 5% katika PC10. Kielelezo 7 kinaonyesha mteremko wa rejista ya uhusiano huu wa logi kati ya alama za PC na saizi ya sentimita na dummies (± 3 SD) mwisho wa ukubwa wa sentimita ya logi. Alama ya PC6 ni uwiano wa urefu wa jamaa na upana wa fuvu. Kadiri saizi ya fuvu inavyoongezeka, fuvu na uso huwa juu, na paji la uso, soketi za macho na pua huwa karibu zaidi baadaye. Mfano wa sampuli ya kutawanya inaonyesha kuwa sehemu hii kawaida hupatikana katika Waasia wa Kaskazini mashariki na Wamarekani Wenyeji. Kwa kuongezea, PC10 inaonyesha mwelekeo wa kupunguzwa kwa upana wa katikati bila kujali mkoa wa kijiografia.
Kwa uhusiano muhimu wa allometric ulioorodheshwa kwenye jedwali, mteremko wa kumbukumbu ya kumbukumbu ya logi kati ya sehemu ya PC ya sehemu ya sura (iliyopatikana kutoka kwa data ya kawaida) na saizi ya sentimita, muundo wa sura ya kawaida una saizi ya 3 SD kwenye Upande wa upande wa mstari wa 4.
Mfano ufuatao wa mabadiliko katika morphology ya cranial umeonyeshwa kupitia uchambuzi wa hifadhidata za mifano ya uso wa 3D. Sehemu ya kwanza ya PCA inahusiana na saizi ya jumla ya fuvu. Imefikiriwa kwa muda mrefu kuwa fuvu ndogo za Waasia Kusini, pamoja na vielelezo kutoka India, Sri Lanka na Visiwa vya Andaman, Bangladesh, ni kwa sababu ya ukubwa wao mdogo wa mwili, sanjari na sheria ya Ecogeographic ya Bergmann au sheria ya kisiwa613,5,16,25, 27,62. Ya kwanza inahusiana na joto, na ya pili inategemea nafasi inayopatikana na rasilimali za chakula za niche ya ikolojia. Kati ya vifaa vya sura, mabadiliko makubwa ni uwiano wa urefu na upana wa chumba cha cranial. Kitendaji hiki, kilichochaguliwa PC2, kinaelezea uhusiano wa karibu kati ya fuvu zilizoinuliwa za Austro-Melanesians na Waafrika, na tofauti kutoka kwa fuvu za spherical za Wazungu wengine na Waasia wa Kaskazini mashariki. Tabia hizi zimeripotiwa katika tafiti nyingi zilizopita kulingana na vipimo rahisi vya mstari37,63,64. Kwa kuongezea, tabia hii inahusishwa na brachycephaly katika isiyo ya Kiafrika, ambayo imejadiliwa kwa muda mrefu katika masomo ya anthropometric na osteometric. Dhana kuu nyuma ya maelezo haya ni kwamba kupungua kwa kupungua, kama vile kupunguka kwa misuli ya temporalis, hupunguza shinikizo kwenye scalp5,8,9,10,11,12,13. Dhana nyingine inajumuisha kuzoea hali ya hewa baridi kwa kupunguza eneo la uso wa kichwa, na kupendekeza kwamba fuvu la spherical zaidi hupunguza eneo la uso bora kuliko sura ya spherical, kulingana na sheria za Allen16,17,25. Kulingana na matokeo ya utafiti wa sasa, hypotheses hizi zinaweza kupimwa tu kulingana na uunganisho wa sehemu za cranial. Kwa muhtasari, matokeo yetu ya PCA hayaunga mkono kabisa wazo kwamba uwiano wa urefu wa upana wa cranial unasababishwa sana na hali ya kutafuna, kama PC2 (sehemu ya muda mrefu/ya brachycephalic) haikuhusiana sana na idadi ya usoni (pamoja na vipimo vya maxillary). na nafasi ya jamaa ya fossa ya muda (inayoonyesha kiwango cha misuli ya temporalis). Utafiti wetu wa sasa haukuchambua uhusiano kati ya sura ya fuvu na hali ya mazingira ya kijiolojia kama vile joto; Walakini, maelezo kulingana na sheria ya Allen yanaweza kuwa yanafaa kuzingatia kama nadharia ya mgombea kuelezea brachycephalon katika mikoa ya hali ya hewa baridi.
Tofauti kubwa wakati huo ilipatikana katika PC4, na kupendekeza kwamba Waasia wa Kaskazini mashariki wana mifupa kubwa, maarufu ya zygomatic kwenye mifupa ya maxilla na zygomatic. Utaftaji huu unaambatana na tabia inayojulikana ya Siberia, ambao hufikiriwa kuwa wamezoea hali ya hewa baridi sana na harakati za mbele za mifupa ya zygomatic, na kusababisha kuongezeka kwa sinuses na uso wa gorofa 65. Upataji mpya kutoka kwa mfano wetu wa nyumbani ni kwamba shavu inayozunguka kwa Wazungu inahusishwa na mteremko wa mbele uliopunguzwa, pamoja na mifupa ya laini na nyembamba ya occipital na concavity ya nuchal. Kwa kulinganisha, Waasia wa Kaskazini mashariki huwa na paji la uso wa mteremko na mikoa ya occipital. Utafiti wa mfupa wa occipital kwa kutumia njia za kijiometri za morphometric35 zimeonyesha kuwa fuvu za Asia na Ulaya zina curve ya gorofa ya gorofa na nafasi ya chini ya occiput ikilinganishwa na Waafrika. Walakini, viboreshaji vyetu vya PC2 na PC4 na PC3 na jozi za PC9 zilionyesha tofauti kubwa kwa Waasia, wakati Wazungu walikuwa na sifa ya msingi wa gorofa ya occiput na occiput ya chini. Kukosekana kwa sifa za Asia kati ya masomo kunaweza kuwa ni kwa sababu ya tofauti katika sampuli za kikabila zinazotumiwa, kwani tulipitisha idadi kubwa ya makabila kutoka wigo mpana wa Asia ya Kaskazini mashariki na Kusini. Mabadiliko katika sura ya mfupa wa occipital mara nyingi huhusishwa na ukuaji wa misuli. Walakini, maelezo haya ya kukabiliana hayana hesabu ya uhusiano kati ya paji la uso na sura ya occiput, ambayo ilionyeshwa katika utafiti huu lakini haiwezekani kuonyeshwa kabisa. Katika suala hili, inafaa kuzingatia uhusiano kati ya usawa wa uzito wa mwili na kituo cha mvuto au makutano ya kizazi (foramen magnum) au mambo mengine.
Sehemu nyingine muhimu na tofauti kubwa inahusiana na maendeleo ya vifaa vya mastic, vilivyowakilishwa na fossae ya maxillary na ya muda, ambayo inaelezewa na mchanganyiko wa alama PC6, PC7 na PC4. Kupungua kwa alama hizi katika sehemu za cranial ni tabia ya watu wa Ulaya zaidi ya kikundi kingine chochote cha kijiografia. Kitendaji hiki kimetafsiriwa kwa sababu ya kupungua kwa utulivu wa morphology ya usoni kwa sababu ya maendeleo ya mapema ya mbinu za kilimo na chakula, ambazo kwa upande wake zilipunguza mzigo wa mitambo kwenye vifaa vya mastic bila vifaa vyenye nguvu vya masticatory9,12,28,66. Kulingana na nadharia ya kazi ya mastic, 28 hii inaambatana na mabadiliko katika kubadilika kwa msingi wa fuvu kwa pembe ya cranial ya papo hapo na paa la cranial zaidi. Kwa mtazamo huu, idadi ya watu wa kilimo huwa na nyuso zenye nguvu, kutofautisha kidogo kwa halali, na meninges zaidi ya ulimwengu. Kwa hivyo, deformation hii inaweza kuelezewa na muhtasari wa jumla wa sura ya baadaye ya fuvu la Wazungu na viungo vya mastic. Walakini, kulingana na utafiti huu, tafsiri hii ni ngumu kwa sababu umuhimu wa utendaji wa uhusiano wa morpholojia kati ya neurocranium ya globose na maendeleo ya vifaa vya masticatory haikubaliki sana, kama inavyozingatiwa katika tafsiri ya zamani ya PC2.
Tofauti kati ya Waasia wa Kaskazini mashariki na Waasia wa Kusini zinaonyeshwa na tofauti kati ya uso mrefu na mfupa wa occipital na uso mfupi na msingi mwembamba wa fuvu, kama inavyoonyeshwa kwenye PC3 na PC9. Kwa sababu ya ukosefu wa data ya kijiografia, utafiti wetu hutoa maelezo mdogo tu kwa utaftaji huu. Maelezo yanayowezekana ni kuzoea hali tofauti za hali ya hewa au lishe. Mbali na marekebisho ya kiikolojia, tofauti za mitaa katika historia ya idadi ya watu kaskazini mashariki na kusini mashariki mwa Asia pia zilizingatiwa. Kwa mfano, mashariki mwa Eurasia, mfano wa safu mbili umewekwa wazi kuelewa utawanyiko wa wanadamu wa kisasa wa anatomiki (AMH) kulingana na data ya morphometric67,68. Kulingana na mfano huu, "tier ya kwanza", ambayo ni, vikundi vya asili vya wakoloni wa marehemu Pleistocene AMH, walikuwa na asili ya moja kwa moja au chini ya wenyeji wa asili wa mkoa huo, kama watu wa kisasa wa Austro-Melanesians (p. Stratum ya kwanza). , na baadaye walipata sifa kubwa ya watu wa kaskazini wa kilimo walio na sifa za Kaskazini mashariki mwa Asia (safu ya pili) katika mkoa huo (karibu miaka 4,000 iliyopita). Mtiririko wa Gene uliowekwa kwa kutumia mfano wa "safu mbili" utahitajika kuelewa sura ya cranial ya Asia ya Kusini, ikizingatiwa kuwa sura ya cranial ya Asia ya Kusini inaweza kutegemea sehemu ya urithi wa maumbile ya kwanza.
Kwa kukagua kufanana kwa cranial kwa kutumia vitengo vya kijiografia vilivyoorodheshwa kwa kutumia mifano ya nyumbani, tunaweza kutoa historia ya idadi ya watu wa AMF katika hali nje ya Afrika. Aina nyingi tofauti za "Kati ya Afrika" zimependekezwa kuelezea usambazaji wa AMF kulingana na data ya mifupa na genomic. Kati ya hizi, tafiti za hivi karibuni zinaonyesha kwamba ukoloni wa AMH wa maeneo nje ya Afrika ulianza takriban miaka 177,000 iliyopita69,70. Walakini, usambazaji wa umbali mrefu wa AMF huko Eurasia katika kipindi hiki bado hauna uhakika, kwani makazi ya visukuku vya mapema ni mdogo kwa Mashariki ya Kati na Bahari ya Bahari karibu na Afrika. Kesi rahisi zaidi ni makazi moja kando ya njia ya uhamiaji kutoka Afrika kwenda Eurasia, kupitisha vizuizi vya kijiografia kama vile Himalaya. Mfano mwingine unaonyesha mawimbi kadhaa ya uhamiaji, ya kwanza ambayo yalienea kutoka Afrika kando ya pwani ya Bahari ya Hindi hadi Asia ya Kusini na Australia, na kisha ikaenea katika Kaskazini mwa Eurasia. Wengi wa masomo haya yanathibitisha kuwa AMF ilienea zaidi ya Afrika karibu miaka 60,000 iliyopita. Kwa hali hii, sampuli za Australia-Melanesian (pamoja na Papua) zinaonyesha kufanana zaidi na sampuli za Kiafrika kuliko safu nyingine yoyote ya kijiografia katika uchambuzi wa sehemu kuu za mifano ya homology. Utaftaji huu unaunga mkono wazo kwamba vikundi vya kwanza vya usambazaji wa AMF kando ya ukingo wa kusini wa Eurasia viliibuka moja kwa moja katika Afrika22,68 bila mabadiliko makubwa ya morphological kujibu hali ya hewa maalum au hali zingine muhimu.
Kuhusu ukuaji wa allometric, uchambuzi kwa kutumia vifaa vya sura vinavyotokana na data tofauti iliyowekwa kawaida na saizi ya centroid ilionyesha mwenendo muhimu wa allometric katika PC6 na PC10. Vipengele vyote vinahusiana na sura ya paji la uso na sehemu za uso, ambazo huwa nyembamba kama saizi ya fuvu inavyoongezeka. Waasia wa Kaskazini mashariki na Wamarekani huwa na huduma hii na wana fuvu kubwa. Utaftaji huu unapingana hapo awali uliripoti mifumo ya allometric ambayo akili kubwa zina lobes pana za mbele katika eneo linaloitwa "broca's cap", na kusababisha kuongezeka kwa upana wa lobe34. Tofauti hizi zinaelezewa na tofauti katika seti za mfano; Utafiti wetu ulichambua mifumo ya allometric ya ukubwa wa jumla wa cranial kwa kutumia idadi ya watu wa kisasa, na masomo ya kulinganisha hushughulikia mwenendo wa muda mrefu katika mabadiliko ya binadamu yanayohusiana na saizi ya ubongo.
Kuhusu allometry ya usoni, utafiti mmoja kwa kutumia data ya biometriska78 uligundua kuwa sura ya uso na saizi inaweza kuunganishwa kidogo, wakati utafiti wetu uligundua kuwa fuvu kubwa huwa zinahusishwa na sura ndefu, nyembamba. Walakini, msimamo wa data ya biometriska haijulikani wazi; Vipimo vya regression kulinganisha allometry ya ontogenetic na allometry tuli zinaonyesha matokeo tofauti. Tabia ya allometric kuelekea sura ya fuvu la spherical kutokana na urefu ulioongezeka pia imeripotiwa; Walakini, hatukuchambua data ya urefu. Utafiti wetu unaonyesha kuwa hakuna data ya allometric inayoonyesha uhusiano kati ya idadi ya ulimwengu wa cranial na saizi ya jumla ya cranial kwa se.
Ingawa utafiti wetu wa sasa haushughuliki na data juu ya vigezo vya nje vinavyowakilishwa na hali ya hewa au hali ya lishe ambayo inaweza kushawishi morphology ya cranial, seti kubwa ya data ya mifano ya uso wa 3D inayotumika katika utafiti huu itasaidia kutathmini tofauti za morphological za phenotypic. Sababu za mazingira kama vile lishe, hali ya hewa na hali ya lishe, pamoja na nguvu za upande wowote kama vile uhamiaji, mtiririko wa jeni na kuteleza kwa maumbile.
Utafiti huu ulijumuisha vielelezo 342 vya fuvu za kiume zilizokusanywa kutoka kwa idadi ya watu 148 katika vitengo 9 vya kijiografia (Jedwali 1). Vikundi vingi ni vielelezo vya asili vya kijiografia, wakati vikundi vingine barani Afrika, Kaskazini mashariki/Asia ya Kusini na Amerika (zilizoorodheshwa katika maandishi ya maandishi) zinafafanuliwa kiadili. Vielelezo vingi vya cranial vilichaguliwa kutoka kwa hifadhidata ya kipimo cha cranial kulingana na ufafanuzi wa kipimo cha Martin Cranial uliotolewa na Tsunehiko Hanihara. Tulichagua fuvu za kiume za mwakilishi kutoka kwa makabila yote ulimwenguni. Ili kubaini wanachama wa kila kikundi, tulihesabu umbali wa Euclidean kulingana na vipimo 37 vya cranial kutoka kwa kikundi inamaanisha kwa watu wote wa kikundi hicho. Katika hali nyingi, tulichagua sampuli 1-4 na umbali mdogo kutoka kwa maana (Jedwali la Kuongeza S4). Kwa vikundi hivi, sampuli zingine zilichaguliwa kwa nasibu ikiwa hazijaorodheshwa katika hifadhidata ya kipimo cha Hahara.
Kwa kulinganisha takwimu, sampuli za idadi ya watu 148 ziliwekwa katika vitengo vikuu vya kijiografia, kama inavyoonyeshwa kwenye Jedwali 1. Kikundi cha "Kiafrika" kina sampuli tu kutoka mkoa wa Kusini mwa Jangwa la Sahara. Vielelezo kutoka Afrika Kaskazini vilijumuishwa katika "Mashariki ya Kati" pamoja na vielelezo kutoka Asia Magharibi na hali kama hizo. Kikundi cha Asia ya Kaskazini mashariki ni pamoja na watu wa asili isiyo ya Ulaya, na kikundi cha Amerika kinajumuisha Wamarekani wa asili tu. Hasa, kikundi hiki kinasambazwa juu ya eneo kubwa la mabara ya Kaskazini na Amerika Kusini, katika mazingira anuwai. Walakini, tunazingatia sampuli ya Amerika ndani ya kitengo hiki cha kijiografia, kutokana na historia ya idadi ya watu wa Wamarekani wenye asili kuchukuliwa kuwa ya asili ya Asia ya Kaskazini, bila kujali uhamiaji kadhaa 80.
Tulirekodi data ya uso wa 3D ya vielelezo hivi vya fuvu kwa kutumia skana ya juu ya azimio la 3D (Einscan Pro na Shining 3D Co Ltd, azimio la chini: 0.5 mm, https://www.shining3d.com/) kisha tukatoa mesh. Mfano wa mesh una takriban wima 200,000-400,000, na programu iliyojumuishwa hutumiwa kujaza mashimo na kingo laini.
Katika hatua ya kwanza, tulitumia data ya Scan kutoka kwa fuvu lolote kuunda mfano wa fuvu moja la template lenye vertices 4485 (nyuso za polygonal 8728). Msingi wa mkoa wa fuvu, ulio na mfupa wa sphenoid, mfupa wa muda mfupi, palate, maxillary alveoli, na meno, iliondolewa kutoka kwa mfano wa matundu ya template. Sababu ni kwamba miundo hii wakati mwingine haijakamilika au ni ngumu kukamilisha kwa sababu ya sehemu nyembamba au nyembamba kama nyuso za pterygoid na michakato ya styloid, kuvaa kwa jino na/au seti ya meno. Msingi wa fuvu karibu na magnum ya foramen, pamoja na msingi, haukuwekwa tena kwa sababu hii ni eneo muhimu kwa eneo la viungo vya kizazi na urefu wa fuvu lazima upitishwe. Tumia pete za kioo kuunda template ambayo ni sawa na pande zote. Fanya meshing ya isotropic kubadilisha maumbo ya polygonal kuwa sawa iwezekanavyo.
Ifuatayo, alama 56 zilipewa wima zinazolingana za mfano wa template kwa kutumia programu ya Rumu ya HBM. Mipangilio ya alama inahakikisha usahihi na utulivu wa nafasi ya alama na hakikisha urolojia wa maeneo haya katika mfano wa homology. Wanaweza kutambuliwa kulingana na sifa zao maalum, kama inavyoonyeshwa kwenye Jedwali la Kuongeza S5 na Kielelezo cha S3 cha ziada. Kulingana na ufafanuzi wa Bookstein81, alama nyingi hizi ni alama za aina ya I ziko kwenye makutano ya miundo mitatu, na zingine ni alama za aina ya II zilizo na alama za kiwango cha juu. Alama nyingi zilihamishwa kutoka kwa vidokezo vilivyoainishwa kwa vipimo vya cranial vya mstari katika ufafanuzi wa Martin 36. Tulifafanua alama 56 za mifano ya mifano ya mifano 342, ambazo zilipewa kwa mikono kwa wima zinazolingana za kutengeneza mifano sahihi zaidi katika sehemu inayofuata.
Mfumo wa kuratibu wa kichwa cha kichwa ulifafanuliwa kuelezea data ya skirini na template, kama inavyoonyeshwa kwenye Kielelezo cha S4 cha ziada. Ndege ya XZ ni ndege ya usawa ya Frankfurt ambayo hupita kwa kiwango cha juu zaidi (ufafanuzi wa Martin: sehemu) ya makali ya juu ya mifereji ya ukaguzi wa nje na kulia na hatua ya chini (ufafanuzi wa Martin: mzunguko) wa makali ya chini ya mzunguko wa kushoto . . Mhimili wa X ni mstari unaounganisha pande za kushoto na kulia, na X+ ndio upande wa kulia. Ndege ya YZ hupita katikati ya sehemu za kushoto na kulia na mzizi wa pua: y+ up, z+ mbele. Hoja ya kumbukumbu (asili: kuratibu sifuri) imewekwa kwenye makutano ya ndege ya YZ (midplane), ndege ya XZ (ndege ya Frankfort) na ndege ya XY (ndege ya coronal).
Tulitumia programu ya HBM-Rugle (Uhandisi wa Medic, Kyoto, http://www.rugle.co.jp/) kuunda mfano wa matundu ya nyumbani kwa kufanya template inayofaa kwa kutumia alama 56 za alama (upande wa kushoto wa Kielelezo 1). Sehemu ya programu ya msingi, iliyoundwa na Kituo cha Utafiti wa Binadamu wa Dijiti katika Taasisi ya Sayansi ya Viwanda na Teknolojia ya hali ya juu huko Japan, inaitwa HBM na ina kazi za templeti zinazofaa kwa kutumia alama za alama na kuunda mifano nzuri ya mesh kwa kutumia nyuso za kuhesabu82. Toleo la programu inayofuata (MHBM) 83 iliongeza kipengele cha muundo unaofaa bila alama za kuboresha utendaji unaofaa. HBM-Rugle inachanganya programu ya MHBM na huduma za ziada za watumiaji pamoja na mifumo ya kuratibu kuratibu na data ya kuingiza upya. Kuegemea kwa usahihi wa programu imethibitishwa katika tafiti nyingi52,54,55,56,57,58,59,60.
Wakati wa kufaa template ya Rumu ya HBM kwa kutumia alama za alama, mfano wa matundu ya template umewekwa juu ya data ya skanning na usajili mgumu kulingana na teknolojia ya ICP (kupunguza jumla ya umbali kati ya alama zinazolingana na template na data ya skanning), na Halafu kwa kuharibika kwa nguvu kwa matundu hubadilisha template kwa data ya skanning inayolenga. Utaratibu huu unaofaa ulirudiwa mara tatu kwa kutumia maadili tofauti ya vigezo viwili vinavyofaa kuboresha usahihi wa kufaa. Mojawapo ya vigezo hivi hupunguza umbali kati ya mfano wa gridi ya template na data ya skanning inayolenga, na nyingine huadhibu umbali kati ya alama za template na alama za lengo. Mfano wa mesh ya template iliyoharibika wakati huo iligawanywa kwa kutumia algorithm ya uso wa mzunguko wa 82 kuunda mfano wa mesh iliyosafishwa zaidi inayojumuisha vertices 17,709 (polygons 34,928). Mwishowe, mfano wa gridi ya template iliyogawanywa inafaa kwa data ya skanning ya lengo ili kutoa mfano wa Homology. Kwa kuwa maeneo ya alama ni tofauti kidogo na yale yaliyo kwenye data ya skirini ya lengo, mfano wa Homology uliundwa vizuri kuelezea kwa kutumia mfumo wa kuratibu wa kichwa ulioelezewa katika sehemu iliyopita. Umbali wa wastani kati ya alama za mfano wa homologous na data ya skanning katika sampuli zote ilikuwa <0.01 mm. Kuhesabiwa kwa kutumia kazi ya rununu ya HBM, umbali wa wastani kati ya alama za mfano wa homology na data ya skanning ilikuwa 0.322 mm (Jedwali la Kuongeza S2).
Kuelezea mabadiliko katika morphology ya cranial, vertices 17,709 (53,127 XYZ kuratibu) ya mifano yote ya nyumbani ilichambuliwa na Uchambuzi wa Sehemu kuu (PCA) kwa kutumia programu ya HBS iliyoundwa na Kituo cha Sayansi ya Binadamu ya Dijiti katika Taasisi ya Sayansi ya Viwanda na Teknolojia ya hali ya juu. , Japan (muuzaji wa usambazaji: Uhandisi wa Medic, Kyoto, http://www.rugle.co.jp/). Kisha tulijaribu kutumia PCA kwa seti ya data isiyojulikana na data iliyowekwa kawaida na saizi ya centroid. Kwa hivyo, PCA kulingana na data isiyo na msimamo inaweza kuonyesha wazi sura ya cranial ya vitengo tisa vya kijiografia na kuwezesha tafsiri ya sehemu kuliko PCA kwa kutumia data sanifu.
Nakala hii inawasilisha idadi ya sehemu kuu zilizogunduliwa na mchango wa zaidi ya 1% ya tofauti zote. Kuamua sehemu kuu zinazofaa zaidi katika kutofautisha vikundi katika vitengo vikuu vya kijiografia, uchambuzi wa tabia ya uendeshaji (ROC) ulitumika kwa alama kuu ya sehemu (PC) na mchango mkubwa kuliko 2% 84. Mchanganuo huu hutoa Curve ya uwezekano kwa kila sehemu ya PCA kuboresha utendaji wa uainishaji na kulinganisha kwa usahihi viwanja kati ya vikundi vya kijiografia. Kiwango cha nguvu ya kibaguzi kinaweza kupimwa na eneo lililo chini ya Curve (AUC), ambapo vifaa vya PCA vilivyo na maadili makubwa vinaweza kubagua kati ya vikundi. Mtihani wa mraba-mraba ulifanywa ili kutathmini kiwango cha umuhimu. Uchambuzi wa ROC ulifanywa katika Microsoft Excel kwa kutumia Curve ya Bell kwa Programu ya Excel (toleo la 3.21).
Ili kuibua tofauti za kijiografia katika morphology ya cranial, viboreshaji viliundwa kwa kutumia alama za PC ambazo zilitofautisha vyema vikundi kutoka kwa vitengo vikuu vya kijiografia. Ili kutafsiri vifaa vya msingi, tumia ramani ya rangi ili kuibua wima za mfano ambazo zinahusiana sana na vifaa kuu. Kwa kuongezea, uwasilishaji halisi wa ncha za shoka kuu za sehemu ziko kwenye ± 3 za kupotoka (SD) za alama kuu zilihesabiwa na kuwasilishwa katika video ya ziada.
Allometry ilitumiwa kuamua uhusiano kati ya sura ya fuvu na sababu za ukubwa zilizopimwa katika uchambuzi wa PCA. Mchanganuo ni halali kwa vifaa kuu na michango> 1%. Kizuizi moja cha PCA hii ni kwamba vifaa vya sura haziwezi kuonyesha sura kwa sababu seti ya data isiyo ya kawaida haitoi mambo yote ya pande zote. Mbali na kutumia seti za data zisizojulikana, pia tulichambua mwenendo wa allometric kwa kutumia seti za sehemu ya PC kulingana na data ya kawaida ya sentimita iliyotumika kwa vifaa kuu na michango> 1%.
Mwenendo wa allometric ulijaribiwa kwa kutumia equation y = axb 85 ambapo y ni sura au sehemu ya sehemu ya sura, x ni saizi ya centroid (Jedwali la ziada S2), A ni thamani ya mara kwa mara, na B ni mgawo wa allometric. Njia hii kimsingi inaleta masomo ya ukuaji wa allometric katika jiometri ya morphometry78,86. Mabadiliko ya logarithmic ya formula hii ni: logi y = b × logi x + logi a. Mchanganuo wa kumbukumbu kwa kutumia njia ya mraba kidogo ilitumika kuhesabu a na b. Wakati y (saizi ya centroid) na x (alama za PC) zinabadilishwa kwa usawa, maadili haya lazima yawe mazuri; Walakini, seti ya makadirio ya x ina maadili hasi. Kama suluhisho, tuliongeza kuzunguka kwa thamani kamili ya sehemu ndogo zaidi na 1 kwa kila sehemu katika kila sehemu na tukatumia mabadiliko ya logarithmic kwa sehemu zote zilizobadilishwa. Umuhimu wa coefficients ya allometric ilipimwa kwa kutumia mtihani wa mwanafunzi wa tail mbili. Mahesabu haya ya takwimu ya kujaribu ukuaji wa allometric yalifanywa kwa kutumia curve za kengele kwenye programu ya Excel (toleo la 3.21).
Wolpoff, athari za hali ya hewa ya MH kwenye pua ya mifupa. Ndio. J. Phys. Ubinadamu. 29, 405-423. https://doi.org/10.1002/ajpa.1330290315 (1968).
Beals, sura ya kichwa cha KL na mkazo wa hali ya hewa. Ndio. J. Phys. Ubinadamu. 37, 85-92. https://doi.org/10.1002/ajpa.1330370111 (1972).
Wakati wa chapisho: Aprili-02-2024