Asante kwa kutembelea Nature.com.Toleo la kivinjari unachotumia lina uwezo mdogo wa kutumia CSS.Kwa matokeo bora zaidi, tunapendekeza utumie toleo jipya zaidi la kivinjari chako (au kuzima hali ya uoanifu katika Internet Explorer).Wakati huo huo, ili kuhakikisha usaidizi unaoendelea, tunaonyesha tovuti bila mtindo au JavaScript.
Utafiti huu ulitathmini utofauti wa kikanda katika mofolojia ya fuvu ya binadamu kwa kutumia modeli ya homolojia ya kijiometri kulingana na data iliyochanganuliwa kutoka kwa makabila 148 kote ulimwenguni.Mbinu hii hutumia teknolojia ya kuweka violezo ili kuzalisha wavu homologous kwa kufanya mageuzi yasiyo ngumu kwa kutumia algoriti ya uhakika ya kurudia.Kwa kutumia uchanganuzi wa sehemu kuu kwa miundo 342 iliyochaguliwa ya homologous, mabadiliko makubwa zaidi katika saizi ya jumla yalipatikana na kuthibitishwa wazi kwa fuvu dogo kutoka Asia Kusini.Tofauti kubwa ya pili ni uwiano wa urefu kwa upana wa neurocranium, inayoonyesha tofauti kati ya mafuvu marefu ya Waafrika na fuvu mbonyeo za Waasia wa Kaskazini-Mashariki.Ni vyema kutambua kwamba kiungo hiki hakihusiani kidogo na mtaro wa uso.Vipengele vya uso vinavyojulikana kama vile mashavu yanayochomoza katika Waasia wa Kaskazini-Mashariki na mifupa ya maxillary iliyoshikana katika Wazungu yalithibitishwa tena.Mabadiliko haya ya uso yanahusiana kwa karibu na mtaro wa fuvu, haswa kiwango cha mwelekeo wa mifupa ya mbele na ya oksipitali.Mifumo ya allometric ilipatikana kwa uwiano wa uso kuhusiana na ukubwa wa fuvu la kichwa;katika mafuvu makubwa michoro ya uso huwa ndefu na nyembamba, kama inavyoonyeshwa katika Wenyeji wengi wa Amerika na Waasia Kaskazini-Mashariki.Ingawa utafiti wetu haukujumuisha data kuhusu vigeu vya mazingira ambavyo vinaweza kuathiri mofolojia ya fuvu, kama vile hali ya hewa au hali ya chakula, seti kubwa ya data ya mifumo ya fuvu yenye usawa itakuwa muhimu katika kutafuta maelezo tofauti ya sifa za kiunzi za mifupa.
Tofauti za kijiografia katika sura ya fuvu la binadamu zimesomwa kwa muda mrefu.Watafiti wengi wametathmini utofauti wa urekebishaji wa mazingira na/au uteuzi wa asili, hasa mambo ya hali ya hewa1,2,3,4,5,6,7 au kazi ya kutafuna kulingana na hali ya lishe5,8,9,10,11,12.13..Kwa kuongezea, tafiti zingine zimezingatia athari za kizuizi, kuteleza kwa maumbile, mtiririko wa jeni, au michakato ya mageuzi ya stochastic inayosababishwa na mabadiliko ya jeni14,15,16,17,18,19,20,21,22,23.Kwa mfano, umbo la duara la vala pana na fupi la fuvu limefafanuliwa kama urekebishaji kwa shinikizo la kuchagua kulingana na kanuni ya24 ya Allen, ambayo inasisitiza kwamba mamalia hupunguza upotezaji wa joto kwa kupunguza eneo la uso wa mwili kulingana na ujazo2,4,16,17,25 .Zaidi ya hayo, baadhi ya tafiti zinazotumia kanuni ya26 ya Bergmann zimeeleza uhusiano kati ya ukubwa wa fuvu na halijoto3,5,16,25,27, na kupendekeza kuwa saizi ya jumla huwa kubwa katika maeneo yenye baridi ili kuzuia upotevu wa joto.Ushawishi wa kiufundi wa mkazo wa kutafuna kwenye muundo wa ukuaji wa vault ya fuvu na mifupa ya uso umejadiliwa kuhusiana na hali ya lishe inayotokana na utamaduni wa upishi au tofauti za kujikimu kati ya wakulima na wawindaji8,9,11,12,28.Maelezo ya jumla ni kwamba kupungua kwa shinikizo la kutafuna hupunguza ugumu wa mifupa ya uso na misuli.Tafiti nyingi za kimataifa zimeunganisha utofauti wa umbo la fuvu hasa na matokeo ya kifani ya umbali wa kijeni usioegemea upande wowote badala ya kukabiliana na mazingira21,29,30,31,32.Ufafanuzi mwingine wa mabadiliko katika umbo la fuvu ni msingi wa dhana ya ukuaji wa isometriki au allometric6,33,34,35.Kwa mfano, ubongo mkubwa huwa na lobes za mbele kwa upana kiasi katika eneo linaloitwa "Broca's cap", na upana wa lobes ya mbele huongezeka, mchakato wa mageuzi ambao huzingatiwa kulingana na ukuaji wa allometric.Zaidi ya hayo, utafiti uliochunguza mabadiliko ya muda mrefu katika umbo la fuvu uligundua mwelekeo wa kieletroniki kuelekea brachycephaly (tabia ya fuvu kuwa duara zaidi) na kuongezeka kwa urefu33.
Historia ndefu ya utafiti katika mofolojia ya fuvu inajumuisha majaribio ya kubainisha mambo ya msingi yanayohusika na vipengele mbalimbali vya utofauti wa maumbo ya fuvu.Mbinu za kimapokeo zilizotumiwa katika tafiti nyingi za awali zilitegemea data ya kipimo cha mstari wa bivariate, mara nyingi kwa kutumia ufafanuzi wa Martin au Howell36,37.Wakati huo huo, tafiti nyingi zilizotajwa hapo juu zilitumia mbinu za juu zaidi kulingana na teknolojia ya anga ya 3D ya jiometri ya jiometri (GM)5,7,10,11,12,13,17,20,27,34,35,38.39. Kwa mfano, mbinu ya utelezaji wa alama ndogo, kulingana na upunguzaji wa nishati ya kupinda, imekuwa njia inayotumika sana katika baiolojia inayobadilika jeni.Inaangazia alama nusu za kiolezo kwenye kila sampuli kwa kutelezesha kwenye mkunjo au uso38,40,41,42,43,44,45,46.Ikijumuisha mbinu kama hizo za uwekaji juu, tafiti nyingi za 3D GM hutumia uchanganuzi wa jumla wa Procrustes, algorithm 47 ya uhakika wa karibu (ICP) ili kuruhusu ulinganisho wa moja kwa moja wa maumbo na kunasa mabadiliko.Vinginevyo, mbinu ya bamba nyembamba (TPS)48,49 pia inatumika sana kama mbinu ya mageuzi isiyo ngumu ya kupanga uoanishaji wa alama nusu hadi maumbo yenye matundu.
Pamoja na maendeleo ya vichanganuzi vya mwili mzima vya 3D tangu mwishoni mwa karne ya 20, tafiti nyingi zimetumia vichanganuzi vya mwili mzima vya 3D kwa vipimo vya ukubwa50,51.Data ya kuchanganua ilitumiwa kutoa vipimo vya mwili, ambayo inahitaji kuelezea maumbo ya uso kama nyuso badala ya mawingu yenye ncha.Kuweka muundo ni mbinu iliyotengenezwa kwa kusudi hili katika uwanja wa picha za kompyuta, ambapo sura ya uso inaelezewa na mfano wa mesh ya polygonal.Hatua ya kwanza katika kuweka muundo ni kuandaa kielelezo cha matundu cha kutumia kama kiolezo.Baadhi ya wima zinazounda muundo ni alama muhimu.Kisha kiolezo huharibika na kufananishwa na uso ili kupunguza umbali kati ya kiolezo na wingu la uhakika huku kikihifadhi vipengele vya umbo la ndani vya kiolezo.Alama katika kiolezo zinalingana na alama muhimu katika wingu la uhakika.Kwa kutumia kiolezo cha kufaa, data zote za skanisho zinaweza kuelezewa kama modeli ya wavu yenye idadi sawa ya pointi za data na topolojia sawa.Ingawa homolojia sahihi inapatikana tu katika nafasi muhimu, inaweza kudhaniwa kuwa kuna homolojia ya jumla kati ya miundo inayozalishwa kwa kuwa mabadiliko katika jiometri ya violezo ni ndogo.Kwa hiyo, mifano ya gridi iliyoundwa na kufaa kwa template wakati mwingine huitwa mifano ya homology52.Faida ya kuweka kiolezo ni kwamba kiolezo kinaweza kuharibika na kurekebishwa kwa sehemu tofauti za kitu kinacholengwa ambacho kiko karibu na uso wa anga lakini mbali na hiyo (kwa mfano, upinde wa zygomatic na eneo la muda la fuvu) bila kuathiri kila moja. nyingine.deformation.Kwa njia hii, template inaweza kulindwa kwa vitu vya matawi kama vile torso au mkono, na bega katika nafasi ya kusimama.Ubaya wa kuweka kiolezo ni gharama ya juu ya hesabu ya kurudia mara kwa mara, hata hivyo, kutokana na maboresho makubwa katika utendaji wa kompyuta, hii sio suala tena.Kwa kuchambua maadili ya kuratibu ya wima ambayo huunda modeli ya matundu kwa kutumia mbinu za uchanganuzi wa anuwai kama vile uchanganuzi wa sehemu kuu (PCA), inawezekana kuchambua mabadiliko katika sura nzima ya uso na umbo la kawaida katika nafasi yoyote ya usambazaji.inaweza kupokelewa.Kokotoa na taswira53.Siku hizi, miundo ya matundu inayotokana na kufaa kwa violezo hutumiwa sana katika uchanganuzi wa maumbo katika nyanja mbalimbali52,54,55,56,57,58,59,60.
Maendeleo katika teknolojia ya kurekodi yenye wavu, pamoja na ukuzaji wa haraka wa vifaa vya kuchanganua vya 3D vinavyoweza kuchanganua kwa ubora wa juu, kasi na uhamaji kuliko CT, vinarahisisha kurekodi data ya uso wa 3D bila kujali eneo.Kwa hivyo, katika uwanja wa anthropolojia ya kibaolojia, teknolojia mpya kama hizo huongeza uwezo wa kuhesabu na kuchambua takwimu za wanadamu, pamoja na vielelezo vya fuvu, ambayo ndio madhumuni ya utafiti huu.
Kwa muhtasari, utafiti huu unatumia teknolojia ya hali ya juu ya uundaji wa homolojia ya 3D kulingana na ulinganishaji wa violezo (Mchoro 1) kutathmini vielelezo 342 vya fuvu vilivyochaguliwa kutoka kwa makundi 148 duniani kote kupitia ulinganisho wa kijiografia kote ulimwenguni.Tofauti ya mofolojia ya fuvu (Jedwali 1).Ili kuhesabu mabadiliko katika mofolojia ya fuvu, tulitumia uchanganuzi wa PCA na vipokeaji (ROC) kwenye seti ya data ya modeli ya homolojia tuliyounda.Matokeo yatachangia uelewa bora wa mabadiliko ya kimataifa katika mofolojia ya fuvu, ikiwa ni pamoja na mifumo ya kikanda na kupungua kwa mpangilio wa mabadiliko, mabadiliko yaliyounganishwa kati ya sehemu za fuvu, na uwepo wa mitindo ya allometric.Ingawa utafiti huu haushughulikii data juu ya vigeuzo vya nje vinavyowakilishwa na hali ya hewa au hali ya lishe ambayo inaweza kuathiri mofolojia ya fuvu, mifumo ya kijiografia ya mofolojia ya fuvu iliyorekodiwa katika utafiti wetu itasaidia kuchunguza vipengele vya kimazingira, kibiomenikaniki na kijeni vya kutofautiana kwa fuvu.
Jedwali la 2 linaonyesha thamani za thamani na vigawo vya mchango vya PCA vinavyotumika kwa mkusanyiko wa data usiosawazishwa wa vipeo 17,709 (viwianishi 53,127 vya XYZ) vya miundo 342 ya fuvu zenye sura moja.Matokeo yake, vipengele vikuu 14 vilitambuliwa, mchango ambao kwa tofauti ya jumla ulikuwa zaidi ya 1%, na sehemu ya jumla ya tofauti ilikuwa 83.68%.Vekta za upakiaji za vipengele 14 kuu zimerekodiwa katika Jedwali la Nyongeza S1, na alama za sehemu zilizokokotolewa kwa sampuli 342 za fuvu zimewasilishwa katika Jedwali la Nyongeza S2.
Utafiti huu ulitathmini vipengele tisa vikubwa vyenye mchango mkubwa zaidi ya 2%, baadhi vikionyesha tofauti kubwa na kubwa ya kijiografia katika mofolojia ya fuvu.Mchoro wa 2 wa mikondo ya viwanja inayotokana na uchanganuzi wa ROC ili kuonyesha vipengele bora zaidi vya PCA kwa kubainisha au kutenganisha kila mseto wa sampuli katika vitengo vikuu vya kijiografia (kwa mfano, kati ya nchi za Kiafrika na zisizo za Kiafrika).Mchanganyiko wa Polinesia haujajaribiwa kwa sababu ya saizi ndogo ya sampuli iliyotumiwa katika jaribio hili.Data kuhusu umuhimu wa tofauti katika AUC na takwimu nyingine za msingi zinazokokotolewa kwa uchanganuzi wa ROC zimeonyeshwa katika Jedwali la Ziada S3.
Mikondo ya ROC ilitumiwa kwa makadirio ya sehemu kuu tisa kulingana na mkusanyiko wa data wa kipeo chenye miundo 342 ya fuvu la kiume.AUC: Eneo lililo chini ya mkunjo katika umuhimu wa 0.01% linalotumika kutofautisha kila mchanganyiko wa kijiografia na michanganyiko mingine jumla.TPF ni chanya ya kweli (ubaguzi unaofaa), FPF ni chanya ya uwongo (ubaguzi batili).
Ufafanuzi wa curve ya ROC umefupishwa hapa chini, ukizingatia tu vipengele vinavyoweza kutofautisha vikundi vya kulinganisha kwa kuwa na AUC kubwa au kubwa kiasi na kiwango cha juu cha umuhimu na uwezekano wa chini ya 0.001.Mchanganyiko wa Asia ya Kusini (Mchoro 2a), unaojumuisha hasa sampuli kutoka India, hutofautiana kwa kiasi kikubwa na sampuli nyingine mchanganyiko wa kijiografia kwa kuwa sehemu ya kwanza (PC1) ina AUC kubwa zaidi (0.856) ikilinganishwa na vipengele vingine.Kipengele cha tata ya Kiafrika (Mchoro 2b) ni AUC kubwa kiasi ya PC2 (0.834).Austro-Melanesians (Mchoro 2c) walionyesha mwelekeo sawa na Waafrika Kusini mwa Jangwa la Sahara kupitia PC2 yenye AUC kubwa zaidi (0.759).Wazungu (Mchoro 2d) hutofautiana wazi katika mchanganyiko wa PC2 (AUC = 0.801), PC4 (AUC = 0.719) na PC6 (AUC = 0.671), sampuli ya Kaskazini-Mashariki ya Asia (Mchoro 2e) hutofautiana kwa kiasi kikubwa kutoka kwa PC4, kwa kiasi kikubwa. kubwa 0.714, na tofauti kutoka kwa PC3 ni dhaifu (AUC = 0.688).Vikundi vifuatavyo pia vilitambuliwa 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 (Mchoro 2f) na maalum. sifa zinazohusiana na vipengele hivi, Waasia wa Kusini-Mashariki (Kielelezo 2g) waliotofautishwa katika PC3 (AUC = 0.660) na PC9 (AUC = 0.663), lakini muundo wa sampuli kutoka Mashariki ya Kati (Mchoro 2h) (pamoja na Afrika Kaskazini) ulilingana.Ikilinganishwa na wengine hakuna tofauti kubwa.
Katika hatua inayofuata, ili kutafsiri vipeo vilivyounganishwa sana, maeneo ya uso yenye thamani ya juu ya mzigo zaidi ya 0.45 yana rangi ya X, Y, na Z ya kuratibu habari, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 3. Eneo nyekundu linaonyesha uwiano wa juu na Kuratibu za mhimili wa X, ambayo inalingana na mwelekeo wa usawa wa kupita.Eneo la kijani kibichi lina uhusiano mkubwa na uratibu wima wa mhimili wa Y, na eneo la samawati iliyokolea linahusiana sana na kuratibu sagittal ya mhimili wa Z.Eneo la rangi ya samawati nyepesi linahusishwa na shoka za kuratibu za Y na shoka za kuratibu za Z;pink - eneo la mchanganyiko linalohusishwa na axes za kuratibu X na Z;njano - eneo linalohusishwa na axes za kuratibu X na Y;Eneo nyeupe lina mhimili wa kuratibu X, Y na Z unaoakisiwa.Kwa hiyo, katika kizingiti hiki cha thamani ya mzigo, PC 1 inahusishwa zaidi na uso mzima wa fuvu.Umbo la fuvu pepe la 3 SD upande wa kinyume wa mhimili wa kijenzi hiki pia umeonyeshwa katika mchoro huu, na picha zilizopotoka zinawasilishwa katika Supplementary Video S1 ili kuthibitisha kwa kuonekana kuwa PC1 ina vipengele vya ukubwa wa jumla wa fuvu.
Usambazaji wa mara kwa mara wa alama za PC1 (curve ya kufaa ya kawaida), ramani ya rangi ya uso wa fuvu ina uhusiano mkubwa na vipeo vya PC1 (maelezo ya rangi zinazohusiana na Ukubwa wa pande tofauti za mhimili huu ni 3 SD. Mizani ni tufe ya kijani yenye kipenyo ya 50 mm.
Kielelezo cha 3 kinaonyesha mpangilio wa usambazaji wa mzunguko (curve ya kufaa ya kawaida) ya alama za PC1 zilizokokotolewa kando kwa vitengo 9 vya kijiografia.Kando na makadirio ya curve ya ROC (Kielelezo 2), makadirio ya Waasia Kusini kwa kiasi fulani yamepinda upande wa kushoto kwa sababu mafuvu yao ni madogo kuliko ya makundi mengine ya kikanda.Kama inavyoonyeshwa katika Jedwali 1, hawa Waasia Kusini wanawakilisha makabila nchini India ikiwa ni pamoja na Visiwa vya Andaman na Nicobar, Sri Lanka na Bangladesh.
Mgawo wa dimensional ulipatikana kwenye PC1.Ugunduzi wa maeneo yenye uhusiano mkubwa na maumbo pepe ulisababisha ufafanuzi wa vipengele vya fomu kwa vipengele vingine isipokuwa PC1;hata hivyo, mambo ya ukubwa si mara zote kuondolewa kabisa.Kama inavyoonyeshwa kwa kulinganisha curve za ROC (Kielelezo 2), PC2 na PC4 ndizo zilizokuwa za kibaguzi zaidi, zikifuatwa na PC6 na PC7.PC3 na PC9 ni bora sana katika kugawanya sampuli ya idadi ya watu katika vitengo vya kijiografia.Kwa hivyo, jozi hizi za shoka za sehemu zinaonyesha schematically scatterplots ya alama za PC na nyuso za rangi zinazohusiana sana na kila sehemu, pamoja na uharibifu wa sura ya virtual na vipimo vya pande tofauti za 3 SD (Mchoro 4, 5, 6).Ufunikaji wa sehemu ya mbonyeo wa sampuli kutoka kwa kila kitengo cha kijiografia kinachowakilishwa katika viwanja hivi ni takriban 90%, ingawa kuna kiwango fulani cha mwingiliano ndani ya nguzo.Jedwali la 3 linatoa maelezo ya kila sehemu ya PCA.
Viwanja vya alama za PC2 na PC4 kwa watu wenye fuvu kutoka vitengo tisa vya kijiografia (juu) na vitengo vinne vya kijiografia (chini), safu za uso wa fuvu za rangi ya vipeo vinavyohusiana sana na kila Kompyuta (inayohusiana na X, Y, Z).Ufafanuzi wa rangi ya shoka: tazama maandishi), na ugeuzaji wa fomu pepe kwenye pande tofauti za shoka hizi ni 3 SD.Kiwango ni nyanja ya kijani yenye kipenyo cha 50 mm.
Viwanja vya alama za PC6 na PC7 kwa watu wenye fuvu kutoka vitengo tisa vya kijiografia (juu) na vitengo viwili vya kijiografia (chini), rangi ya uso wa fuvu kwa vipeo vinavyohusiana sana na kila Kompyuta (inayohusiana na X, Y, Z).Ufafanuzi wa rangi ya shoka: tazama maandishi), na ugeuzaji wa fomu pepe kwenye pande tofauti za shoka hizi ni 3 SD.Kiwango ni nyanja ya kijani yenye kipenyo cha 50 mm.
Sehemu zilizotawanyika za alama za PC3 na PC9 kwa watu wenye fuvu kutoka vitengo tisa vya kijiografia (juu) na vitengo vitatu vya kijiografia (chini), na miraba ya rangi ya uso wa fuvu (inayohusiana na shoka X, Y, Z) ya vipeo vinavyohusiana sana na kila tafsiri ya rangi ya Kompyuta. : sentimita .maandishi), pamoja na kasoro za umbo pepe kwenye pande tofauti za shoka hizi zenye ukubwa wa 3 SD.Kiwango ni nyanja ya kijani yenye kipenyo cha 50 mm.
Katika jedwali inayoonyesha alama za PC2 na PC4 (Kielelezo 4, Video za Ziada S2, S3 zinazoonyesha picha zenye kasoro), ramani ya rangi ya uso pia huonyeshwa wakati kiwango cha juu cha thamani ya mzigo kimewekwa juu kuliko 0.4, ambayo ni ya chini kuliko PC1 kwa sababu Thamani ya PC2 jumla ya mzigo ni chini ya PC1.
Urefu wa lobe za mbele na oksipitali katika mwelekeo wa sagittal kando ya mhimili wa Z (bluu giza) na tundu la parietali katika mwelekeo wa taji (nyekundu) kwenye waridi), mhimili wa Y wa oksiputi (kijani) na mhimili wa Z. ya paji la uso (bluu giza).Grafu hii inaonyesha alama kwa watu wote duniani kote;hata hivyo, wakati sampuli zote zinazojumuisha idadi kubwa ya vikundi zinaonyeshwa pamoja wakati huo huo, tafsiri ya mifumo ya kutawanyika ni ngumu sana kutokana na kiasi kikubwa cha kuingiliana;kwa hivyo, kutoka kwa vitengo vinne kuu vya kijiografia (yaani, Afrika, Australasia-Melanesia, Ulaya, na Asia ya Kaskazini-Mashariki), sampuli zimetawanyika chini ya grafu na mgeuko wa fuvu wa 3 SD ndani ya anuwai ya alama za Kompyuta.Katika takwimu, PC2 na PC4 ni jozi za alama.Waafrika na Waaustro-Melanesians hupishana zaidi na husambazwa kuelekea upande wa kulia, wakati Wazungu wametawanyika kuelekea upande wa juu kushoto na Waasia Kaskazini-mashariki huwa na makundi kuelekea chini kushoto.Mhimili mlalo wa PC2 unaonyesha kuwa Wamelanesia wa Kiafrika/Australia wana neurocranium ndefu zaidi kuliko watu wengine.PC4, ambamo michanganyiko ya Ulaya na kaskazini-mashariki mwa Asia imetenganishwa kwa urahisi, inahusishwa na ukubwa wa jamaa na makadirio ya mifupa ya zygomatic na contour ya kando ya kalvari.Mpango wa bao unaonyesha kuwa Wazungu wana mifupa nyembamba ya taya na ya zigomati, nafasi ndogo ya fossa ya muda iliyopunguzwa na upinde wa zygomatic, mfupa wa mbele ulioinuliwa wima na mfupa tambarare, wa chini wa oksipitali, wakati Waasia wa Kaskazini-Mashariki wana mwelekeo wa kuwa na mifupa ya zygomatic pana na maarufu zaidi. .Lobe ya mbele inaelekea, msingi wa mfupa wa occipital huinuliwa.
Wakati wa kuzingatia PC6 na PC7 (Kielelezo 5) (Video za Ziada S4, S5 zinazoonyesha picha zilizoharibika), njama ya rangi inaonyesha kizingiti cha thamani ya mzigo zaidi ya 0.3, ikionyesha kuwa PC6 inahusishwa na mofolojia ya maxillary au alveolar (nyekundu : X axis na kijani).Mhimili wa Y), umbo la mfupa wa muda (bluu: shoka za Y na Z) na umbo la mfupa wa oksipitali (pink: X na shoka Z).Mbali na upana wa paji la uso (nyekundu: mhimili wa X), PC7 pia inahusiana na urefu wa alveoli ya mbele ya maxillary (kijani: Y-mhimili) na sura ya kichwa ya Z-mhimili kuzunguka eneo la parietotemporal (bluu giza).Katika jopo la juu la Mchoro 5, sampuli zote za kijiografia zinasambazwa kulingana na alama za sehemu za PC6 na PC7.Kwa sababu ROC inaonyesha kuwa PC6 ina vipengele vya kipekee kwa Uropa na PC7 inawakilisha vipengele vya Wenyeji wa Amerika katika uchanganuzi huu, sampuli hizi mbili za kikanda zilipangwa kwa kuchagua kwenye jozi hii ya shoka za vijenzi.Wenyeji wa Amerika, ingawa wamejumuishwa sana kwenye sampuli, wametawanyika kwenye kona ya juu kushoto;kinyume chake, sampuli nyingi za Ulaya huwa ziko kwenye kona ya chini ya kulia.Jozi hizi za PC6 na PC7 zinawakilisha mchakato mwembamba wa tundu la mapafu na neurocranium pana kiasi ya Wazungu, wakati Wamarekani wana sifa ya paji la uso nyembamba, maxilla kubwa, na mchakato mpana na mrefu wa tundu la mapafu.
Uchunguzi wa ROC ulionyesha kuwa PC3 na/au PC9 zilikuwa za kawaida katika wakazi wa Kusini-mashariki na Kaskazini-mashariki mwa Asia.Ipasavyo, alama jozi PC3 (uso wa juu wa kijani kwenye mhimili y) na PC9 (uso wa kijani wa chini kwenye mhimili y) (Mchoro 6; Video za Ziada S6, S7 hutoa picha zenye muundo) huakisi utofauti wa Waasia Mashariki., ambayo inatofautiana kwa kasi na uwiano wa juu wa uso wa Waasia wa Kaskazini-Mashariki na umbo la chini la uso la Waasia wa Kusini-Mashariki.Kando na sifa hizi za uso, sifa nyingine ya baadhi ya Waasia Kaskazini-Mashariki ni kuinamisha kwa lambda ya mfupa wa oksipitali, huku baadhi ya Waasia wa Kusini-Mashariki wana msingi mwembamba wa fuvu.
Maelezo ya hapo juu ya vipengele vikuu na maelezo ya PC5 na PC8 yameachwa kwa sababu hakuna sifa maalum za kikanda zilizopatikana kati ya vitengo tisa kuu vya kijiografia.PC5 inarejelea ukubwa wa mchakato wa mastoidi wa mfupa wa muda, na PC8 huakisi ulinganifu wa umbo la fuvu kwa ujumla, zote zikionyesha tofauti zinazolingana kati ya michanganyiko tisa ya sampuli za kijiografia.
Kando na safu za alama za PCA za kiwango cha mtu binafsi, pia tunatoa sehemu za njia za vikundi kwa ulinganisho wa jumla.Kufikia hili, modeli ya wastani ya homolojia ya fuvu iliundwa kutoka kwa seti ya data ya vertex ya modeli za homolojia ya mtu binafsi kutoka kwa makabila 148.Mipangilio miwili ya alama za PC2 na PC4, PC6 na PC7, na PC3 na PC9 zinaonyeshwa kwenye Kielelezo cha Nyongeza S1, zote zikikokotolewa kama kielelezo cha wastani cha fuvu kwa sampuli ya watu 148.Kwa njia hii, sehemu zilizotawanyika huficha tofauti za mtu binafsi ndani ya kila kikundi, ikiruhusu tafsiri ya wazi ya kufanana kwa fuvu kutokana na mgawanyo wa kimsingi wa kikanda, ambapo ruwaza zinalingana na zile zinazoonyeshwa katika viwanja mahususi vyenye mwingiliano mdogo.Kielelezo cha Nyongeza S2 kinaonyesha modeli ya jumla ya wastani kwa kila kitengo cha kijiografia.
Mbali na PC1, ambayo ilihusishwa na ukubwa wa jumla (Jedwali la Ziada S2), uhusiano wa kielelezo kati ya ukubwa wa jumla na umbo la fuvu ulichunguzwa kwa kutumia vipimo vya sentimita na seti za makadirio ya PCA kutoka kwa data isiyo ya kawaida.Vigawo vya aloometriki, thamani zisizobadilika, thamani za t, na thamani za P katika jaribio la umuhimu zinaonyeshwa katika Jedwali la 4. Hakuna vijenzi muhimu vya muundo wa aloometriki vinavyohusishwa na ukubwa wa jumla wa fuvu vilivyopatikana katika mofolojia yoyote ya fuvu katika kiwango cha P <0.05.
Kwa sababu baadhi ya vipengele vya ukubwa vinaweza kujumuishwa katika makadirio ya Kompyuta kulingana na seti za data zisizo za kawaida, tulikagua zaidi mwelekeo wa kielelezo kati ya ukubwa wa centroid na alama za Kompyuta zinazokokotolewa kwa kutumia seti za data zilizorekebishwa kwa ukubwa wa centroid (matokeo ya PCA na seti za alama zinawasilishwa katika Majedwali ya Ziada S6. )., C7).Jedwali la 4 linaonyesha matokeo ya uchambuzi wa allometric.Kwa hivyo, mwelekeo muhimu wa allometric ulipatikana kwa kiwango cha 1% katika PC6 na kwa kiwango cha 5% katika PC10.Mchoro wa 7 unaonyesha miteremko ya urejeshaji wa mahusiano haya ya mstari wa logi kati ya alama za Kompyuta na saizi ya centroid yenye dummies (± 3 SD) kwenye mwisho wowote wa saizi ya logi ya katikati.Alama ya PC6 ni uwiano wa urefu wa jamaa na upana wa fuvu.Kadiri ukubwa wa fuvu unavyoongezeka, fuvu na uso huwa juu zaidi, na paji la uso, soketi za macho na pua huwa karibu karibu zaidi.Mtindo wa mtawanyiko wa sampuli unapendekeza kwamba idadi hii hupatikana katika Waasia Kaskazini Mashariki na Wenyeji wa Amerika.Zaidi ya hayo, PC10 inaonyesha mwelekeo kuelekea upunguzaji sawia wa upana wa uso wa kati bila kujali eneo la kijiografia.
Kwa uhusiano muhimu wa kiuliometriki ulioorodheshwa kwenye jedwali, mteremko wa urejeshaji wa mstari wa logi kati ya sehemu ya PC ya sehemu ya umbo (iliyopatikana kutoka kwa data iliyorekebishwa) na saizi ya centroid, urekebishaji wa umbo dhahania una ukubwa wa 3 SD kwenye upande wa pili wa mstari wa 4.
Mtindo ufuatao wa mabadiliko katika mofolojia ya fuvu umeonyeshwa kupitia uchanganuzi wa seti za data za miundo ya uso wa 3D yenye homologous.Sehemu ya kwanza ya PCA inahusiana na saizi ya jumla ya fuvu.Imefikiriwa kwa muda mrefu kwamba mafuvu madogo ya Waasia Kusini, ikiwa ni pamoja na vielelezo kutoka India, Sri Lanka na Visiwa vya Andaman, Bangladesh, ni kutokana na ukubwa wao mdogo wa mwili, kulingana na sheria ya ikolojia ya Bergmann au kanuni ya kisiwa613,5,16,25, 27,62 .Ya kwanza inahusiana na joto, na pili inategemea nafasi iliyopo na rasilimali za chakula za niche ya kiikolojia.Miongoni mwa vipengele vya sura, mabadiliko makubwa zaidi ni uwiano wa urefu na upana wa vault ya cranial.Kipengele hiki, kilichoteuliwa PC2, kinaelezea uhusiano wa karibu kati ya fuvu zilizorefushwa sawia za Waaustro-Melanesians na Waafrika, na pia tofauti kutoka kwa fuvu duara za baadhi ya Wazungu na Waasia Kaskazini-Mashariki.Sifa hizi zimeripotiwa katika tafiti nyingi zilizopita kulingana na vipimo rahisi vya mstari37,63,64.Zaidi ya hayo, sifa hii inahusishwa na brachycephaly kwa wasio Waafrika, ambayo kwa muda mrefu imekuwa kujadiliwa katika masomo ya anthropometric na osteometric.Dhana kuu nyuma ya maelezo haya ni kwamba kupungua kwa mastication, kama vile kukonda kwa misuli ya temporalis, hupunguza shinikizo kwenye ngozi ya nje ya kichwa5,8,9,10,11,12,13.Dhana nyingine inahusisha kukabiliana na hali ya hewa ya baridi kwa kupunguza eneo la uso wa kichwa, na kupendekeza kuwa fuvu lenye duara zaidi hupunguza eneo la uso bora kuliko umbo la duara, kulingana na sheria za Allen16,17,25.Kulingana na matokeo ya utafiti wa sasa, hypotheses hizi zinaweza tu kutathminiwa kulingana na uwiano wa msalaba wa sehemu za fuvu.Kwa muhtasari, matokeo yetu ya PCA hayaungi mkono kikamilifu dhana kwamba uwiano wa upana wa urefu wa fuvu huathiriwa kwa kiasi kikubwa na hali ya kutafuna, kwani upakiaji wa PC2 (sehemu ndefu/brachycephalic) haukuhusiana sana na uwiano wa uso (ikiwa ni pamoja na vipimo vya maxillary).na nafasi ya jamaa ya fossa ya muda (kuonyesha kiasi cha misuli ya temporalis).Utafiti wetu wa sasa haukuchanganua uhusiano kati ya umbo la fuvu na hali ya mazingira ya kijiolojia kama vile joto;hata hivyo, maelezo kulingana na sheria ya Allen yanaweza kuzingatiwa kama nadharia tete ya kueleza brachycephalon katika maeneo ya hali ya hewa ya baridi.
Tofauti kubwa ilipatikana katika PC4, ikipendekeza kwamba Waasia wa Kaskazini-Mashariki wana mifupa mikubwa, maarufu ya zygomatic kwenye maxilla na mifupa ya zygomatic.Ugunduzi huu unaendana na tabia maalum inayojulikana ya Wasiberi, ambao wanafikiriwa kuwa wamezoea hali ya hewa ya baridi sana kwa kusonga mbele kwa mifupa ya zygomatic, na kusababisha kuongezeka kwa kiasi cha sinuses na uso wa gorofa 65 .Ugunduzi mpya kutoka kwa mfano wetu wa homologous ni kwamba kuzama kwa shavu kwa Wazungu kunahusishwa na kupungua kwa mteremko wa mbele, pamoja na mifupa ya oksipitali iliyopanuliwa na nyembamba na nuchal concavity.Kinyume chake, Waasia wa Kaskazini-Mashariki huwa na paji la uso linaloteleza na maeneo yaliyoinuliwa ya oksipitali.Uchunguzi wa mfupa wa oksipitali kwa kutumia mbinu za kijiometri za mofometri35 umeonyesha kuwa fuvu za Asia na Ulaya zina mkunjo wa nuchal bapa na nafasi ya chini ya oksiputi ikilinganishwa na Waafrika.Hata hivyo, sehemu zetu za kusambaa za PC2 na PC4 na PC3 na PC9 jozi zilionyesha tofauti kubwa zaidi katika Waasia, ambapo Wazungu walikuwa na sifa ya msingi wa gorofa wa occiput na occiput ya chini.Kutowiana kwa sifa za Waasia kati ya tafiti kunaweza kusababishwa na tofauti katika sampuli za kikabila zinazotumiwa, kwa vile tulifanya sampuli za idadi kubwa ya makabila kutoka katika wigo mpana wa Kaskazini-mashariki na Kusini-mashariki mwa Asia.Mabadiliko katika sura ya mfupa wa occipital mara nyingi huhusishwa na maendeleo ya misuli.Hata hivyo, maelezo haya yanayobadilika hayazingatii uwiano kati ya paji la uso na umbo la occiput, ambayo ilionyeshwa katika utafiti huu lakini kuna uwezekano kuwa imeonyeshwa kikamilifu.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 yenye tofauti kubwa inahusiana na maendeleo ya vifaa vya kutafuna, vinavyowakilishwa na fossa ya maxillary na ya muda, ambayo inaelezwa na mchanganyiko wa alama za PC6, PC7 na PC4.Upungufu huu wa alama katika sehemu za fuvu hutambulisha watu wa Ulaya zaidi ya kundi lolote la kijiografia.Kipengele hiki kimefasiriwa kama matokeo ya kupungua kwa uthabiti wa mofolojia ya uso kwa sababu ya maendeleo ya mapema ya mbinu za utayarishaji wa kilimo na chakula, ambayo ilipunguza mzigo wa mitambo kwenye vifaa vya kutafuna bila kifaa chenye nguvu cha kutafuna9,12,28,66.Kwa mujibu wa dhana ya kazi ya kutafuna, 28 hii inaambatana na mabadiliko ya kukunja kwa msingi wa fuvu hadi pembe ya fuvu kali zaidi na paa la fuvu la spherical zaidi.Kwa mtazamo huu, idadi ya watu wa kilimo huwa na nyuso zilizoshikana, mteremko mdogo wa mandible, na utando wa uti wa mgongo zaidi.Kwa hivyo, deformation hii inaweza kuelezewa na muhtasari wa jumla wa sura ya baadaye ya fuvu la Wazungu na viungo vilivyopunguzwa vya kutafuna.Hata hivyo, kulingana na utafiti huu, tafsiri hii ni changamano kwa sababu umuhimu wa utendaji kazi wa uhusiano wa kimofolojia kati ya globose neurocranium na ukuzaji wa vifaa vya kutafuna haukubaliki, kama inavyozingatiwa katika tafsiri za awali za PC2.
Tofauti kati ya Waasia wa Kaskazini-Mashariki na Waasia wa Kusini-Mashariki zinaonyeshwa na tofauti kati ya uso mrefu na mfupa wa oksipitali unaoteleza na uso mfupi wenye msingi mwembamba wa fuvu, kama inavyoonyeshwa kwenye PC3 na PC9.Kwa sababu ya ukosefu wa data ya kijiolojia, utafiti wetu unatoa maelezo machache tu ya matokeo haya.Maelezo yanayowezekana ni kukabiliana na hali ya hewa tofauti au hali ya lishe.Mbali na urekebishaji wa ikolojia, tofauti za ndani katika historia ya idadi ya watu Kaskazini-mashariki na Kusini-mashariki mwa Asia pia zilizingatiwa.Kwa mfano, mashariki mwa Eurasia, muundo wa tabaka mbili umekisiwa ili kuelewa mtawanyiko wa binadamu wa kisasa kianatomia (AMH) kulingana na data ya mofometriki ya fuvu67,68.Kulingana na mtindo huu, "tabaka la kwanza", yaani, vikundi asili vya wakoloni wa Late Pleistocene AMH, walikuwa na asili ya moja kwa moja kutoka kwa wenyeji asilia wa eneo hili, kama vile Waaustro-Melanesians wa kisasa (uk. Tabaka la kwanza)., na baadaye ilipata uzoefu wa mchanganyiko mkubwa wa watu wa kilimo wa kaskazini wenye sifa za kaskazini-mashariki mwa Asia (safu ya pili) katika eneo hilo (kama miaka 4,000 iliyopita).Mtiririko wa jeni uliopangwa kwa kutumia muundo wa "safu mbili" utahitajika ili kuelewa umbo la fuvu la Asia ya Kusini-Mashariki, ikizingatiwa kwamba umbo la fuvu la Kusini-mashariki mwa Asia linaweza kutegemea kwa kiasi fulani urithi wa kinasaba wa ngazi ya kwanza.
Kwa kutathmini ufanano wa fuvu kwa kutumia vitengo vya kijiografia vilivyochorwa kwa kutumia vielelezo vinavyofanana, tunaweza kukisia historia ya msingi ya idadi ya watu ya AMF katika hali nje ya Afrika.Aina nyingi tofauti za "nje ya Afrika" zimependekezwa kuelezea usambazaji wa AMF kulingana na data ya mifupa na genomic.Kati ya hizi, tafiti za hivi karibuni zinaonyesha kuwa ukoloni wa AMH katika maeneo ya nje ya Afrika ulianza takriban miaka 177,000 iliyopita69,70.Walakini, usambazaji wa umbali mrefu wa AMF huko Eurasia katika kipindi hiki bado haujulikani, kwani makazi ya visukuku hivi vya mapema ni Mashariki ya Kati na Mediterania karibu na Afrika.Kesi rahisi zaidi ni makazi moja kando ya njia ya uhamiaji kutoka Afrika hadi Eurasia, kupita vizuizi vya kijiografia kama vile Himalaya.Mfano mwingine unapendekeza mawimbi mengi ya uhamiaji, ya kwanza ambayo yalienea kutoka Afrika kwenye pwani ya Bahari ya Hindi hadi Asia ya Kusini-mashariki na Australia, na kisha kuenea katika Eurasia ya kaskazini.Nyingi ya tafiti hizi zinathibitisha kuwa AMF ilienea mbali zaidi ya Afrika karibu miaka 60,000 iliyopita.Katika suala hili, sampuli za Australasian-Melanesia (ikiwa ni pamoja na Papua) zinaonyesha kufanana zaidi kwa sampuli za Kiafrika kuliko mfululizo mwingine wowote wa kijiografia katika uchanganuzi wa vipengele vikuu vya miundo ya homolojia.Ugunduzi huu unaunga mkono dhana kwamba vikundi vya kwanza vya usambazaji vya AMF kwenye ukingo wa kusini wa Eurasia viliibuka moja kwa moja katika Afrika22,68 bila mabadiliko makubwa ya kimofolojia katika kukabiliana na hali ya hewa maalum au hali nyingine muhimu.
Kuhusu ukuaji wa amiliometriki, uchanganuzi kwa kutumia vipengee vya umbo vinavyotokana na seti tofauti ya data iliyorekebishwa kwa ukubwa wa centroid ulionyesha mwelekeo muhimu wa kifani katika PC6 na PC10.Vipengele vyote viwili vinahusiana na sura ya paji la uso na sehemu za uso, ambazo huwa nyembamba kadiri saizi ya fuvu inavyoongezeka.Waasia Kaskazini Mashariki na Waamerika huwa na kipengele hiki na wana mafuvu makubwa kiasi.Ugunduzi huu unakinzana na mifumo ya aloometri iliyoripotiwa hapo awali ambapo ubongo mkubwa una vishikio vya mbele kwa upana kiasi katika eneo linaloitwa "Broca's cap", na kusababisha ongezeko la upana wa tundu la mbele34.Tofauti hizi zinaelezewa na tofauti katika seti za sampuli;Utafiti wetu ulichanganua mifumo ya aloometriki ya saizi ya jumla ya fuvu kwa kutumia idadi ya kisasa ya fuvu, na tafiti linganishi zinashughulikia mienendo ya muda mrefu ya mabadiliko ya binadamu yanayohusiana na ukubwa wa ubongo.
Kuhusu aloometri ya uso, utafiti mmoja uliotumia data ya kibayometriki78 uligundua kuwa umbo la uso na saizi vinaweza kuunganishwa kidogo, ilhali utafiti wetu uligundua kuwa mafuvu makubwa huwa na uhusiano na nyuso ndefu na nyembamba.Hata hivyo, uthabiti wa data ya kibayometriki hauko wazi;Vipimo vya urejeshi kulinganisha allometry ya ontogenetic na allometry tuli vinaonyesha matokeo tofauti.Mwelekeo wa allometric kuelekea umbo la fuvu la duara kutokana na urefu ulioongezeka pia umeripotiwa;hata hivyo, hatukuchanganua data ya urefu.Utafiti wetu unaonyesha kuwa hakuna data ya aloometriki inayoonyesha uwiano kati ya uwiano wa fuvu la fuvu na saizi ya jumla ya fuvu kwa kila sekunde.
Ijapokuwa utafiti wetu wa sasa haushughulikii data juu ya vigeuzo vya nje vinavyowakilishwa na hali ya hewa au hali ya lishe ambayo inaweza kuathiri mofolojia ya fuvu, seti kubwa ya data ya miundo ya uso wa fuvu ya 3D iliyotumiwa katika utafiti huu itasaidia kutathmini utofauti wa kimofolojia wa phenotypic.Mambo ya kimazingira kama vile chakula, hali ya hewa na hali ya lishe, pamoja na nguvu zisizoegemea upande wowote kama vile uhamaji, mtiririko wa jeni na kuyumba kwa maumbile.
Utafiti huu ulijumuisha vielelezo 342 vya mafuvu ya kiume yaliyokusanywa kutoka kwa watu 148 katika vitengo 9 vya kijiografia (Jedwali 1).Vikundi vingi ni vielelezo asili vya kijiografia, wakati baadhi ya vikundi katika Afrika, Kaskazini-mashariki/Asia ya Kusini-mashariki na Amerika (zilizoorodheshwa katika italiki) zimefafanuliwa kikabila.Vielelezo vingi vya fuvu vilichaguliwa kutoka kwa hifadhidata ya kipimo cha fuvu kulingana na ufafanuzi wa kipimo cha fuvu la Martin iliyotolewa na Tsunehiko Hanihara.Tulichagua wawakilishi wa mafuvu ya kiume kutoka makabila yote duniani.Ili kutambua washiriki wa kila kikundi, tulikokotoa umbali wa Euclidean kulingana na vipimo 37 vya fuvu kutoka kwa wastani wa kikundi kwa watu wote walio katika kikundi hicho.Mara nyingi, tulichagua sampuli 1-4 zenye umbali mdogo kutoka kwa wastani (Jedwali la Nyongeza S4).Kwa vikundi hivi, baadhi ya sampuli zilichaguliwa bila mpangilio ikiwa hazikuorodheshwa katika hifadhidata ya vipimo vya Hahara.
Kwa ulinganisho wa takwimu, sampuli 148 za idadi ya watu ziliwekwa katika vitengo vikuu vya kijiografia, kama inavyoonyeshwa katika Jedwali 1. Kundi la "Waafrika" linajumuisha tu sampuli kutoka eneo la Kusini mwa Jangwa la Sahara.Sampuli kutoka Afrika Kaskazini zilijumuishwa katika "Mashariki ya Kati" pamoja na vielelezo kutoka Asia Magharibi na hali sawa.Kundi la Asia ya Kaskazini-Mashariki linajumuisha tu watu wasio na asili ya Uropa, na kundi la Amerika linajumuisha Wenyeji wa Amerika pekee.Hasa, kikundi hiki kinasambazwa katika eneo kubwa la mabara ya Kaskazini na Kusini mwa Amerika, katika mazingira anuwai.Hata hivyo, tunazingatia sampuli ya Marekani ndani ya kitengo hiki kimoja cha kijiografia, kwa kuzingatia historia ya idadi ya watu wa Waamerika Wenyeji wanaochukuliwa kuwa wenye asili ya Kaskazini Mashariki mwa Asia, bila kujali uhamiaji mbalimbali 80 .
Tulirekodi data ya uso wa 3D ya vielelezo hivi tofauti vya fuvu kwa kutumia kichanganuzi cha ubora wa juu cha 3D (EinScan Pro by Shining 3D Co Ltd, ubora wa chini zaidi: 0.5 mm, https://www.shining3d.com/) na kisha kutengeneza wavu.Muundo wa wavu una takriban wima 200,000-400,000, na programu iliyojumuishwa hutumiwa kujaza mashimo na kingo laini.
Katika hatua ya kwanza, tulitumia data ya kuchanganua kutoka kwa fuvu lolote ili kuunda muundo wa fuvu wa matundu yenye kiolezo kimoja unaojumuisha wima 4485 (nyuso 8728 za poligonal).Msingi wa eneo la fuvu, unaojumuisha mfupa wa sphenoid, mfupa wa muda wa petroli, kaakaa, alveoli ya maxilari, na meno, uliondolewa kwenye modeli ya matundu ya kiolezo.Sababu ni kwamba miundo hii wakati mwingine haijakamilika au ni ngumu kukamilika kwa sababu ya sehemu nyembamba au nyembamba zenye ncha kali kama vile nyuso za pterygoid na michakato ya styloid, uchakavu wa meno na/au seti ya meno isiyolingana.Msingi wa fuvu karibu na magnum ya forameni, ikiwa ni pamoja na msingi, haukufanywa upya kwa sababu hii ni eneo muhimu la anatomiki kwa eneo la viungo vya seviksi na urefu wa fuvu lazima utathminiwe.Tumia pete za kioo kuunda kiolezo ambacho kina ulinganifu pande zote mbili.Tekeleza utando wa isotropiki ili kubadilisha maumbo ya poligonal kuwa sawa iwezekanavyo.
Kisha, alama 56 ziliwekwa kwa wima zinazolingana za kianatomiki za muundo wa kiolezo kwa kutumia programu ya HBM-Rugle.Mipangilio muhimu inahakikisha usahihi na uthabiti wa nafasi muhimu na kuhakikisha homolojia ya maeneo haya katika muundo wa homolojia uliotengenezwa.Wanaweza kutambuliwa kulingana na sifa zao maalum, kama inavyoonyeshwa katika Jedwali la Nyongeza S5 na Kielelezo cha Nyongeza S3.Kulingana na ufafanuzi wa Bookstein81, alama nyingi hizi ni alama kuu za Aina ya I zilizo kwenye makutano ya miundo mitatu, na zingine ni alama za Aina ya II zilizo na alama za upeo wa juu zaidi.Alama nyingi zilihamishwa kutoka sehemu zilizobainishwa kwa vipimo vya mstari wa fuvu katika ufafanuzi wa 36 wa Martin. Tulifafanua alama muhimu 56 za miundo iliyochanganuliwa ya vielelezo 342 vya fuvu, ambazo ziliwekwa kwa mikono kwa wima zinazolingana za anatomiki ili kutoa miundo sahihi zaidi ya homolojia katika sehemu inayofuata.
Mfumo wa kuratibu wa sehemu ya kichwa ulifafanuliwa ili kuelezea data na kiolezo cha kuchanganua, kama inavyoonyeshwa kwenye Kielelezo cha Nyongeza S4.Ndege ya XZ ni ndege ya mlalo ya Frankfurt ambayo hupitia sehemu ya juu zaidi (ufafanuzi wa Martin: sehemu) ya makali ya juu ya mifereji ya nje ya nje ya kushoto na kulia na sehemu ya chini kabisa (ufafanuzi wa Martin: obiti) ya makali ya chini ya obiti ya kushoto. ..Mhimili wa X ni mstari unaounganisha pande za kushoto na kulia, na X+ ni upande wa kulia.Ndege ya YZ inapita katikati ya sehemu za kushoto na za kulia na mzizi wa pua: Y + juu, Z + mbele.Sehemu ya kumbukumbu (asili: kuratibu sifuri) imewekwa kwenye makutano ya ndege ya YZ (ndege ya kati), ndege ya XZ (ndege ya Frankfort) na ndege ya XY (ndege ya korona).
Tulitumia programu ya HBM-Rugle (Uhandisi wa Madawa, Kyoto, http://www.rugle.co.jp/) kuunda kielelezo cha wavu homologous kwa kutekeleza uwekaji violezo kwa kutumia alama 56 muhimu (upande wa kushoto wa Mchoro 1).Kipengele cha msingi cha programu, kilichoundwa awali na Kituo cha Utafiti wa Kibinadamu Digitali katika Taasisi ya Sayansi ya Kinaa ya Viwanda na Teknolojia nchini Japani, kinaitwa HBM na kina kazi za kuweka violezo kwa kutumia alama muhimu na kuunda miundo bora ya matundu kwa kutumia sehemu za kugawanya82.Toleo lililofuata la programu (mHBM) 83 liliongeza kipengele cha kuweka muundo bila alama muhimu ili kuboresha utendakazi unaofaa.HBM-Rugle inachanganya programu ya mHBM na vipengele vya ziada vinavyofaa mtumiaji ikiwa ni pamoja na kubinafsisha mifumo ya kuratibu na kubadilisha ukubwa wa data ya ingizo.Kuegemea kwa usahihi wa kufaa kwa programu imethibitishwa katika tafiti nyingi52,54,55,56,57,58,59,60.
Wakati wa kuweka kiolezo cha HBM-Rugle kwa kutumia alama muhimu, muundo wa wavu wa kiolezo huwekwa juu juu ya data inayolengwa ya kuchanganua kwa usajili thabiti kulingana na teknolojia ya ICP (kupunguza jumla ya umbali kati ya alama muhimu zinazohusiana na kiolezo na data inayolengwa), na basi kwa deformation isiyo ngumu ya mesh inabadilisha kiolezo kwa data inayolengwa ya skanisho.Mchakato huu wa kufaa ulirudiwa mara tatu kwa kutumia maadili tofauti ya vigezo viwili vinavyofaa ili kuboresha usahihi wa kufaa.Moja ya vigezo hivi huweka kikomo umbali kati ya muundo wa gridi ya kiolezo na data lengwa ya kuchanganua, na kingine huadhibu umbali kati ya alama muhimu za violezo na alama muhimu zinazolengwa.Muundo wa wavu wa kiolezo ulioharibika uligawanywa kwa kutumia algoriti ya 82 ya kugawanya uso wa mzunguko ili kuunda muundo wa wavu ulioboreshwa zaidi unaojumuisha wima 17,709 (polygoni 34,928).Hatimaye, modeli ya gridi ya kiolezo kilichogawanywa inafaa kwa data lengwa ya kuchanganua ili kutoa modeli ya homolojia.Kwa kuwa maeneo muhimu ni tofauti kidogo na yale yaliyo katika data lengwa ya uchanganuzi, muundo wa homolojia ulirekebishwa ili kuyafafanua kwa kutumia mfumo wa kuratibu uelekeo wa kichwa uliofafanuliwa katika sehemu iliyotangulia.Umbali wa wastani kati ya alama kuu za modeli zinazolingana na data lengwa ya kuchanganua katika sampuli zote ulikuwa chini ya mm 0.01.Imekokotolewa kwa kutumia chaguo za kukokotoa za HBM-Rugle, umbali wa wastani kati ya pointi za data za muundo wa homolojia na data lengwa ya kuchanganua ilikuwa 0.322 mm (Jedwali la Ziada S2).
Ili kueleza mabadiliko katika mofolojia ya fuvu, vipeo 17,709 (viwianishi 53,127 vya XYZ) vya miundo yote yenye uwiano sawa vilichanganuliwa na uchanganuzi mkuu wa vipengele (PCA) kwa kutumia programu ya HBS iliyoundwa na Kituo cha Sayansi ya Binadamu Dijitali katika Taasisi ya Sayansi ya Kinanda ya Viwanda na Teknolojia., Japan (muuzaji wa usambazaji: Uhandisi wa Matibabu, Kyoto, http://www.rugle.co.jp/).Kisha tulijaribu kutumia PCA kwa seti ya data isiyo ya kawaida na seti ya data iliyorekebishwa kwa ukubwa wa centroid.Kwa hivyo, PCA kulingana na data isiyo ya kawaida inaweza kubainisha wazi zaidi umbo la fuvu la vitengo tisa vya kijiografia na kuwezesha tafsiri ya vipengele kuliko PCA kwa kutumia data sanifu.
Makala haya yanawasilisha idadi ya vipengele vikuu vilivyotambuliwa na mchango wa zaidi ya 1% ya tofauti zote.Ili kubainisha vipengele vikuu vinavyofaa zaidi katika kutofautisha vikundi katika vitengo vikuu vya kijiografia, uchanganuzi wa sifa za uendeshaji wa mpokeaji (ROC) ulitumika kwa alama za sehemu kuu (PC) kwa mchango mkubwa zaidi ya 2% 84 .Uchanganuzi huu hutoa uwezekano wa kila sehemu ya PCA kuboresha utendakazi wa uainishaji na kulinganisha kwa usahihi viwanja kati ya vikundi vya kijiografia.Kiwango cha nguvu ya kibaguzi kinaweza kutathminiwa na eneo lililo chini ya curve (AUC), ambapo vifaa vya PCA vilivyo na maadili makubwa vinaweza kutofautisha kati ya vikundi.Jaribio la chi-mraba lilifanywa ili kutathmini kiwango cha umuhimu.Uchambuzi wa ROC ulifanywa katika Microsoft Excel kwa kutumia Bell Curve kwa programu ya Excel (toleo la 3.21).
Ili kuibua tofauti za kijiografia katika mofolojia ya fuvu, sehemu za kutawanya ziliundwa kwa kutumia alama za Kompyuta ambazo zilitofautisha kwa ufanisi vikundi kutoka kwa vitengo vikuu vya kijiografia.Ili kufasiri vipengee vikuu, tumia ramani ya rangi ili kuibua wima za modeli ambazo zina uhusiano mkubwa na vipengee kuu.Zaidi ya hayo, uwasilishaji pepe wa miisho ya shoka za sehemu kuu zilizo katika mikengeuko ±3 ya kawaida (SD) ya alama za sehemu kuu zilikokotolewa na kuwasilishwa katika video ya ziada.
Allometry ilitumiwa kuamua uhusiano kati ya sura ya fuvu na vipengele vya ukubwa vilivyotathminiwa katika uchambuzi wa PCA.Uchambuzi huo ni halali kwa vipengele vikuu vilivyo na michango> 1%.Kizuizi kimoja cha PCA hii ni kwamba vijenzi vya umbo haviwezi kuonyesha umbo kivyake kwa sababu seti ya data isiyo ya kawaida haiondoi vipengele vyote vya vipimo.Kando na kutumia seti za data zisizo za kawaida, tulichanganua pia mitindo ya kielelezo kwa kutumia seti za sehemu za Kompyuta kulingana na data ya saizi ya kawaida ya centroid inayotumika kwa vipengee kuu kwa michango ya >1%.
Mitindo ya kielekezi ilijaribiwa kwa kutumia mlingano wa Y = aXb 85 ambapo Y ni umbo au uwiano wa kijenzi cha umbo, X ni saizi ya sentimita (Jedwali la Nyongeza S2), a ni thamani isiyobadilika, na b ni mgawo wa allometriki.Njia hii kimsingi inatanguliza masomo ya ukuaji wa allometric katika mofometri ya kijiometri78,86.Mabadiliko ya logarithmic ya fomula hii ni: logi Y = b × logi X + logi a.Uchanganuzi wa urejeshaji kwa kutumia mbinu ya miraba ndogo zaidi ulitumika kukokotoa a na b.Wakati Y (saizi ya katikati) na X (alama za PC) zinabadilishwa kwa logarithmically, maadili haya lazima yawe chanya;hata hivyo, seti ya makadirio ya X ina maadili hasi.Kama suluhu, tuliongeza mduara kwa thamani kamili ya sehemu ndogo zaidi pamoja na 1 kwa kila sehemu katika kila kijenzi na tukatumia mabadiliko ya logarithmic kwa sehemu zote chanya zilizobadilishwa.Umuhimu wa viambajengo vya allometriki vilitathminiwa kwa kutumia mtihani wa t wa Mwanafunzi wenye mikia miwili.Hesabu hizi za takwimu za kupima ukuaji wa kielekezi zilifanywa kwa kutumia Bell Curves katika programu ya Excel (toleo la 3.21).
Wolpoff, MH Athari za hali ya hewa kwenye pua ya mifupa.Ndiyo.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.Ndiyo.J. Phys.Ubinadamu.37, 85–92.https://doi.org/10.1002/ajpa.1330370111 (1972).
Muda wa kutuma: Apr-02-2024