O ṣeun fun lilo si Nature.com.Ẹya ẹrọ aṣawakiri ti o nlo ni atilẹyin CSS lopin.Fun awọn abajade to dara julọ, a ṣeduro lilo ẹya tuntun ti aṣawakiri rẹ (tabi pipa ipo ibaramu ni Internet Explorer).Lakoko, lati rii daju atilẹyin ti nlọ lọwọ, a n ṣafihan aaye naa laisi aṣa tabi JavaScript.
Iwadi yii ṣe ayẹwo oniruuru agbegbe ni morphology cranial eniyan nipa lilo awoṣe homology geometric ti o da lori data ọlọjẹ lati awọn ẹgbẹ ẹya 148 ni ayika agbaye.Ọna yii nlo imọ-ẹrọ ibaramu awoṣe lati ṣe ipilẹṣẹ awọn meshes isokan nipa ṣiṣe awọn iyipada ti ko ni lile nipa lilo algoridimu aaye isunmọ aṣetunṣe.Nipa lilo itupalẹ paati akọkọ si awọn awoṣe isokan ti a yan 342, iyipada ti o tobi julọ ni iwọn gbogbogbo ni a rii ati timo ni kedere fun timole kekere kan lati South Asia.Iyatọ ti o tobi julọ keji ni ipari si ipin iwọn ti neurocranium, ti n ṣe afihan iyatọ laarin awọn agbọn elongated ti awọn ọmọ Afirika ati awọn agbọn ori ti Northeast Asia.O tọ lati ṣe akiyesi pe eroja yii ko ni diẹ lati ṣe pẹlu iṣipopada oju.Awọn ẹya oju ti a mọ daradara gẹgẹbi awọn ẹrẹkẹ ti n jade ni Northeast Asia ati awọn egungun maxillary ti o pọju ni awọn ara ilu Yuroopu ni a tun fi idi mulẹ.Awọn iyipada oju wọnyi ni ibatan pẹkipẹki si elegbegbe timole, ni pataki iwọn ti iteri ti iwaju ati awọn egungun occipital.Awọn ilana Allometric ni a rii ni awọn iwọn oju ti o ni ibatan si iwọn timole gbogbogbo;ninu awọn skulls ti o tobi ju awọn ila oju oju maa n gun ati dín, gẹgẹbi a ti ṣe afihan ni ọpọlọpọ awọn Ilu abinibi Amẹrika ati awọn Ariwa Asia.Botilẹjẹpe iwadi wa ko pẹlu data lori awọn oniyipada ayika ti o le ni ipa lori imọ-jinlẹ cranial, gẹgẹbi oju-ọjọ tabi awọn ipo ijẹunjẹ, ipilẹ data nla ti awọn ilana cranial isokan yoo wulo ni wiwa awọn alaye oriṣiriṣi fun awọn abuda phenotypic egungun.
Awọn iyatọ agbegbe ni apẹrẹ ti agbọn eniyan ni a ti ṣe iwadi fun igba pipẹ.Ọpọlọpọ awọn oniwadi ti ṣe ayẹwo iyatọ ti iyipada ayika ati / tabi yiyan adayeba, ni pato awọn okunfa oju-ọjọ1,2,3,4,5,6,7 tabi iṣẹ masticatory da lori awọn ipo ijẹẹmu5,8,9,10, 11,12.13..Ni afikun, diẹ ninu awọn ijinlẹ ti dojukọ awọn ipa igo, jiini jiini, ṣiṣan jiini, tabi awọn ilana itiranya stochastic ti o fa nipasẹ awọn iyipada jiini didoju14,15,16,17,18,19,20,21,22,23.Fun apẹẹrẹ, apẹrẹ iyipo ti ifinkan cranial ti o gbooro ati kukuru ti ni alaye bi aṣamubadọgba si titẹ yiyan ni ibamu si ofin Allen24, eyiti o fiweranṣẹ pe awọn ẹran-ọsin dinku isonu ooru nipasẹ idinku agbegbe dada ti ara ni ibatan si volume2,4,16,17,25 .Ni afikun, diẹ ninu awọn ijinlẹ nipa lilo ofin Bergmann26 ti ṣe alaye ibatan laarin iwọn timole ati iwọn otutu3,5,16,25,27, ni iyanju pe iwọn gbogbogbo duro lati tobi ni awọn agbegbe tutu lati ṣe idiwọ pipadanu ooru.Ipa mechanistic ti aapọn masticatory lori ilana idagbasoke ti ifinkan cranial ati awọn eegun oju ti ni ariyanjiyan ni ibatan si awọn ipo ijẹunjẹ ti o waye lati aṣa onjẹ tabi awọn iyatọ igbe laaye laarin awọn agbe ati awọn agbo ode8,9,11,12,28.Alaye gbogbogbo ni pe titẹ jijẹ dinku dinku lile ti awọn eegun oju ati awọn iṣan.Ọpọlọpọ awọn ijinlẹ agbaye ti sopọ mọ oniruuru apẹrẹ timole nipataki si awọn abajade phenotypic ti ijinna jiini didoju dipo aṣamubadọgba ayika21,29,30,31,32.Alaye miiran fun awọn iyipada ninu apẹrẹ timole da lori ero ti isometric tabi idagba allometric6,33,34,35.Fun apẹẹrẹ, awọn ọpọlọ ti o tobi julọ maa n ni awọn lobes iwaju ti o gbooro ni agbegbe ti a pe ni “fila Broca”, ati iwọn ti awọn lobes iwaju n pọ si, ilana itiranya ti o da lori idagba allometric.Ni afikun, iwadi kan ti n ṣe ayẹwo awọn iyipada igba pipẹ ni apẹrẹ timole ri ifarahan allometric si brachycephaly (itẹsi ti timole lati di iyipo diẹ sii) pẹlu giga giga33.
Itan-akọọlẹ gigun ti iwadii sinu mofoloji cranial pẹlu awọn igbiyanju lati ṣe idanimọ awọn okunfa abẹlẹ ti o ni iduro fun ọpọlọpọ awọn abala ti oniruuru ti awọn apẹrẹ cranial.Awọn ọna ti aṣa ti a lo ninu ọpọlọpọ awọn ijinlẹ akọkọ ti da lori data wiwọn laini laini bivariate, nigbagbogbo ni lilo awọn asọye Martin tabi Howell36,37.Ni akoko kanna, ọpọlọpọ awọn iwadi ti a darukọ loke lo awọn ọna ilọsiwaju diẹ sii ti o da lori aaye 3D geometric morphometry (GM) technology5,7,10,11,12,13,17,20,27,34,35,38.39. Fun apẹẹrẹ, awọn sisun ọna semilandmark, da lori atunse agbara idinku, ti awọn julọ commonly lo ọna ni transgenic isedale.O ṣe akanṣe awọn ami-ilẹ ologbele ti awoṣe lori apẹẹrẹ kọọkan nipa sisun lẹgbẹẹ ti tẹ tabi dada38,40,41,42,43,44,45,46.Pẹlu iru awọn ọna ipo-ipo, pupọ julọ awọn ijinlẹ 3D GM lo itupalẹ Procrustes gbogbogbo, aaye aṣetunṣe ti o sunmọ julọ (ICP) algorithm 47 lati gba ifiwera taara ti awọn apẹrẹ ati gbigba awọn ayipada.Ni omiiran, ọna spline awo tinrin (TPS) 48,49 tun jẹ lilo pupọ bi ọna iyipada ti kii ṣe lile fun tito awọn ami-ilẹ ala-ilẹ si awọn apẹrẹ ti o da lori apapo.
Pẹlu idagbasoke ti awọn aṣayẹwo gbogbo-ara 3D ti o wulo lati opin ọrundun 20th, ọpọlọpọ awọn ijinlẹ ti lo awọn ọlọjẹ gbogbo-ara 3D fun awọn wiwọn iwọn50,51.A lo data ọlọjẹ lati jade awọn iwọn ara, eyiti o nilo apejuwe awọn apẹrẹ oju-aye bi awọn ibi-ilẹ ju awọn awọsanma ojuami lọ.Ibaṣepọ apẹrẹ jẹ ilana ti o dagbasoke fun idi eyi ni aaye awọn aworan kọnputa, nibiti apẹrẹ ti dada ti ṣe apejuwe nipasẹ awoṣe mesh polygonal.Igbesẹ akọkọ ni ibamu apẹrẹ ni lati mura awoṣe mesh kan lati lo bi awoṣe.Diẹ ninu awọn inaro ti o ṣe apẹrẹ naa jẹ awọn ami-ilẹ.Awoṣe naa lẹhinna jẹ dibajẹ ati ni ibamu si oju lati dinku aaye laarin awoṣe ati awọsanma aaye lakoko titọju awọn ẹya apẹrẹ agbegbe ti awoṣe naa.Awọn ami-ilẹ ninu awoṣe badọgba si awọn ami-ilẹ ni aaye awọsanma.Lilo ibamu awoṣe, gbogbo data ọlọjẹ le ṣe apejuwe bi awoṣe mesh pẹlu nọmba kanna ti awọn aaye data ati topology kanna.Botilẹjẹpe homology to peye wa nikan ni awọn ipo ala-ilẹ, a le ro pe homology gbogbogbo wa laarin awọn awoṣe ti ipilẹṣẹ nitori awọn ayipada ninu jiometirika ti awọn awoṣe jẹ kekere.Nitorinaa, awọn awoṣe grid ti a ṣẹda nipasẹ ibamu awoṣe jẹ nigbakan pe awọn awoṣe homology52.Anfani ti ibamu awoṣe ni pe awoṣe le jẹ dibajẹ ati tunṣe si awọn oriṣiriṣi awọn ẹya ti ohun ibi-afẹde ti o wa ni aaye ti o sunmo si dada ṣugbọn o jinna si (fun apẹẹrẹ, zygomatic arch ati agbegbe akoko ti timole) laisi ipa kọọkan miiran.abuku.Ni ọna yii, awoṣe le wa ni ifipamo si awọn nkan ti o ni ẹka gẹgẹbi torso tabi apa, pẹlu ejika ni ipo ti o duro.Aila-nfani ti ibamu awoṣe jẹ idiyele iširo ti o ga julọ ti awọn iterations leralera, sibẹsibẹ, ọpẹ si awọn ilọsiwaju pataki ni iṣẹ kọnputa, eyi kii ṣe ọran mọ.Nipa itupalẹ awọn iye ipoidojuko ti awọn inaro ti o jẹ awoṣe apapo nipa lilo awọn imuposi itupalẹ pupọ gẹgẹbi itupalẹ paati akọkọ (PCA), o ṣee ṣe lati ṣe itupalẹ awọn ayipada ninu gbogbo apẹrẹ dada ati apẹrẹ foju ni eyikeyi ipo ni pinpin.le gba.Ṣe iṣiro ki o si wo oju53.Ni ode oni, awọn awoṣe mesh ti ipilẹṣẹ nipasẹ ibamu ibamu awoṣe jẹ lilo pupọ ni itupalẹ apẹrẹ ni ọpọlọpọ awọn aaye52,54,55,56,57,58,59,60.
Ilọsiwaju ni imọ-ẹrọ gbigbasilẹ mesh rọ, pọ pẹlu idagbasoke iyara ti awọn ohun elo ọlọjẹ 3D to ṣee ṣe ọlọjẹ ni ipinnu giga, iyara, ati arinbo ju CT, n jẹ ki o rọrun lati ṣe igbasilẹ data dada 3D laibikita ipo.Nitorinaa, ni aaye ti imọ-jinlẹ ti isedale, iru awọn imọ-ẹrọ tuntun yii mu agbara lati ṣe iwọn ati ṣe itupalẹ awọn apẹrẹ ti eniyan, pẹlu awọn apẹrẹ timole, eyiti o jẹ idi ti iwadii yii.
Ni akojọpọ, iwadi yii nlo imọ-ẹrọ awoṣe homology 3D ilọsiwaju ti o da lori ibamu awoṣe (Ọya 1) lati ṣe iṣiro awọn apẹrẹ timole 342 ti a yan lati awọn olugbe 148 ni kariaye nipasẹ awọn afiwera agbegbe ni agbaye.Oniruuru ti morphology cranial (Table 1).Lati ṣe akọọlẹ fun awọn iyipada ninu mofoloji timole, a lo PCA ati awọn itupalẹ iṣẹ ṣiṣe olugba (ROC) si eto data ti awoṣe homology ti a ṣe.Awọn awari yoo ṣe alabapin si oye ti o dara julọ ti awọn iyipada agbaye ni morphology cranial, pẹlu awọn ilana agbegbe ati ilana iyipada ti o dinku, awọn iyipada ti o ni ibatan laarin awọn apakan cranial, ati niwaju awọn aṣa allometric.Botilẹjẹpe iwadi yii ko ṣe alaye data lori awọn oniyipada ti ita ti o jẹ aṣoju nipasẹ afefe tabi awọn ipo ijẹunjẹ ti o le ni ipa lori morphology cranial, awọn ilana agbegbe ti morphology cranial ti a ṣe akọsilẹ ninu iwadi wa yoo ṣe iranlọwọ lati ṣawari ayika, biomechanical, ati awọn okunfa jiini ti iyatọ cranial.
Tabili 2 ṣe afihan awọn idiyele eigen ati awọn iye owo idasi PCA ti a lo si data ti ko ni iwọn ti awọn inaro 17,709 (awọn ipoidojuko XYZ 53,127) ti awọn awoṣe agbọnri isokan 342.Bi abajade, awọn paati akọkọ 14 ni a mọ, idasi eyiti eyiti o pọ si iyatọ lapapọ jẹ diẹ sii ju 1%, ati ipin lapapọ ti iyatọ jẹ 83.68%.Awọn ipin ikojọpọ ti awọn paati akọkọ 14 jẹ igbasilẹ ni Tabili S1 Afikun, ati awọn iṣiro paati ti a ṣe iṣiro fun awọn apẹẹrẹ timole 342 ni a gbekalẹ ni Tabili S2 Afikun.
Iwadi yii ṣe ayẹwo awọn paati pataki mẹsan pẹlu awọn ifunni ti o tobi ju 2% lọ, diẹ ninu eyiti o ṣe afihan idaran ati iyatọ agbegbe ti o ṣe pataki ni morphology cranial.Ṣe nọmba 2 awọn igbero igbero ti ipilẹṣẹ lati inu itupalẹ ROC lati ṣe apejuwe awọn paati PCA ti o munadoko julọ fun sisọ tabi yiya sọtọ akojọpọ awọn ayẹwo kọja awọn ẹya agbegbe pataki (fun apẹẹrẹ, laarin awọn orilẹ-ede Afirika ati ti kii ṣe Afirika).Apapọ Polynesian ko ṣe idanwo nitori iwọn ayẹwo kekere ti a lo ninu idanwo yii.Awọn data nipa pataki ti awọn iyatọ ninu AUC ati awọn iṣiro ipilẹ miiran ti a ṣe iṣiro nipa lilo itupalẹ ROC ni a fihan ni Tabili S3 Afikun.
Awọn iyipo ROC ni a lo si awọn iṣiro paati akọkọ mẹsan ti o da lori data data fatesi kan ti o ni awọn awoṣe agbárí isokan ọkunrin 342.AUC: Agbegbe labẹ ọna ni 0.01% pataki ti a lo lati ṣe iyatọ akojọpọ agbegbe kọọkan lati awọn akojọpọ lapapọ miiran.TPF jẹ otitọ rere (iyasoto ti o munadoko), FPF jẹ rere eke (iyasoto aiṣedeede).
Itumọ ti iyipo ROC ni a ṣoki ni isalẹ, ni idojukọ nikan lori awọn paati ti o le ṣe iyatọ awọn ẹgbẹ lafiwe nipasẹ nini AUC nla tabi ti o tobi pupọ ati ipele giga ti pataki pẹlu iṣeeṣe ni isalẹ 0.001.Ile-iṣẹ South Asia (Fig. 2a), ti o wa ni akọkọ ti awọn ayẹwo lati India, yatọ ni pataki lati awọn apẹẹrẹ ti o dapọ agbegbe ni pe paati akọkọ (PC1) ni AUC ti o tobi pupọ (0.856) ni akawe si awọn paati miiran.Ẹya kan ti eka ile Afirika (Fig. 2b) jẹ AUC ti o tobi pupọ ti PC2 (0.834).Austro-Melanesians (Fig. 2c) ṣe afihan aṣa ti o jọra si awọn ọmọ Afirika Ilẹ-asale Sahara nipasẹ PC2 pẹlu AUC ti o tobi ju (0.759).Awọn ara ilu Yuroopu (Fig. 2d) yatọ ni gbangba ni apapọ PC2 (AUC = 0.801), PC4 (AUC = 0.719) ati PC6 (AUC = 0.671), apẹẹrẹ Ariwa ila oorun Asia (Fig. 2e) yato si pataki lati PC4, pẹlu iwọn kan. ti o tobi 0.714, ati awọn iyato lati PC3 ko lagbara (AUC = 0,688).Awọn ẹgbẹ wọnyi tun jẹ idanimọ pẹlu awọn iye AUC kekere ati awọn ipele pataki ti o ga julọ: Awọn abajade fun PC7 (AUC = 0.679), PC4 (AUC = 0.654) ati PC1 (AUC = 0.649) fihan pe Ilu abinibi Amẹrika (Fig. 2f) pẹlu kan pato awọn abuda ti o ni nkan ṣe pẹlu awọn ẹya ara ẹrọ wọnyi, Southeast Asia (Fig. 2g) ti o yatọ si PC3 (AUC = 0.660) ati PC9 (AUC = 0.663), ṣugbọn apẹrẹ fun awọn ayẹwo lati Aarin Ila-oorun (Fig. 2h) (pẹlu North Africa) ṣe deede.Ti a bawe si awọn miiran ko si iyatọ pupọ.
Ni igbesẹ ti n tẹle, lati ṣe itumọ awọn oju-ọna ti o ni ibatan pupọ, awọn agbegbe ti dada pẹlu awọn iye fifuye giga ti o tobi ju 0.45 jẹ awọ pẹlu X, Y, ati alaye ipoidojuko Z, bi a ṣe han ni Nọmba 3. Agbegbe pupa ṣe afihan ibamu giga pẹlu Awọn ipoidojuko X-axis, eyiti o ni ibamu si itọsọna itọpa petele.Ekun alawọ ewe jẹ ibatan pupọ pẹlu ipoidojuko inaro ti apa Y, ati agbegbe buluu dudu ti ni ibatan pupọ pẹlu ipoidojuko sagittal ti ipo Z.Agbegbe bulu ina ni nkan ṣe pẹlu awọn aake ipoidojuko Y ati awọn aake ipoidojuko Z;Pink - agbegbe adalu ti o ni nkan ṣe pẹlu awọn aake ipoidojuko X ati Z;ofeefee – agbegbe ti o ni nkan ṣe pẹlu awọn aake ipoidojuko X ati Y;Agbegbe funfun oriširiši X, Y ati Z ipoidojuko ipo afihan.Nitorinaa, ni iloro iye fifuye yii, PC 1 jẹ pataki ni nkan ṣe pẹlu gbogbo oju ti timole.Apẹrẹ timole foju 3 SD ti o wa ni apa idakeji ti ipo paati yii tun ṣe afihan ni eeya yii, ati awọn aworan ti o ya ni a gbekalẹ ni Fidio S1 afikun lati jẹrisi oju-oju pe PC1 ni awọn ifosiwewe ti iwọn agbọn gbogbo.
Igbohunsafẹfẹ pinpin awọn nọmba PC1 (deede fit ti tẹ), maapu awọ ti dada timole ni ibamu pupọ pẹlu awọn inaro PC1 (alaye ti awọn awọ ti o ni ibatan si Iwọn ti awọn ẹgbẹ idakeji ti ipo yii jẹ 3 SD. Iwọn naa jẹ aaye alawọ ewe pẹlu iwọn ila opin kan. ti 50 mm.
Nọmba 3 ṣe afihan idite pinpin igbohunsafẹfẹ kan (itẹ deede deede) ti awọn iṣiro PC1 kọọkan ti a ṣe iṣiro lọtọ fun awọn ẹya agbegbe 9.Ni afikun si awọn iṣiro ti tẹ ROC (Aworan 2), awọn iṣiro South Asia ti wa ni iwọn diẹ ni pataki si apa osi nitori awọn agbọn wọn kere ju ti awọn ẹgbẹ agbegbe miiran lọ.Gẹgẹbi itọkasi ni Tabili 1, Awọn ara ilu South Asia wọnyi jẹ aṣoju awọn ẹgbẹ ẹya ni India pẹlu Andaman ati Awọn erekuṣu Nicobar, Sri Lanka ati Bangladesh.
Olusọdipúpọ onisẹpo ti a ri lori PC1.Awari ti awọn agbegbe ti o ni ibatan ti o ga julọ ati awọn apẹrẹ foju yorisi ni alaye ti awọn ifosiwewe fọọmu fun awọn paati miiran ju PC1;sibẹsibẹ, awọn ifosiwewe iwọn ko nigbagbogbo yọkuro patapata.Gẹgẹbi a ṣe han nipa fifiwera awọn iyipo ROC (Aworan 2), PC2 ati PC4 jẹ iyasọtọ julọ, atẹle nipasẹ PC6 ati PC7.PC3 ati PC9 jẹ doko gidi ni pipin awọn olugbe ayẹwo si awọn ẹya agbegbe.Nitorinaa, awọn orisii awọn aake paati ni ọna ṣiṣe ṣe afihan awọn ipin kaakiri ti awọn ikun PC ati awọn oju awọ ti o ni ibatan pupọ pẹlu paati kọọkan, bakanna bi awọn abuku apẹrẹ foju pẹlu awọn iwọn ti awọn ẹgbẹ idakeji ti 3 SD (Figs. 4, 5, 6).Agbegbe convex hull ti awọn ayẹwo lati agbegbe agbegbe kọọkan ti o ṣojuuṣe ninu awọn igbero wọnyi jẹ isunmọ 90%, botilẹjẹpe iwọn diẹ ti ni lqkan wa laarin awọn iṣupọ.Tabili 3 n pese alaye ti paati PCA kọọkan.
Scatterplots ti PC2 ati PC4 ikun fun cranial awọn ẹni-kọọkan lati mẹsan àgbègbè sipo (oke) ati mẹrin àgbègbè sipo (isalẹ), awọn igbero ti awọn awọ dada timole ti vertices gíga ni ibamu pẹlu PC kọọkan (ojulumo si X, Y, Z).Alaye awọ ti awọn aake: wo ọrọ), ati abuku ti fọọmu foju ni awọn ẹgbẹ idakeji ti awọn aake wọnyi jẹ 3 SD.Iwọn naa jẹ aaye alawọ ewe pẹlu iwọn ila opin ti 50 mm.
Scatterplots ti PC6 ati awọn ikun PC7 fun awọn ẹni-kọọkan lati awọn ẹya agbegbe mẹsan (oke) ati awọn ẹya agbegbe meji (isalẹ), awọn igbero awọ oju oju cranial fun awọn ibi giga ti o ni ibamu pẹlu PC kọọkan (i ibatan si X, Y, Z).Alaye awọ ti awọn aake: wo ọrọ), ati abuku ti fọọmu foju ni awọn ẹgbẹ idakeji ti awọn aake wọnyi jẹ 3 SD.Iwọn naa jẹ aaye alawọ ewe pẹlu iwọn ila opin ti 50 mm.
Scatterplots ti PC3 ati awọn nọmba PC9 fun awọn ẹni-kọọkan lati awọn ẹya agbegbe mẹsan (oke) ati awọn ẹya agbegbe mẹta (isalẹ), ati awọn igbero awọ ti dada timole (i ibatan si X, Y, awọn aake Z) ti awọn igun ti o ni ibatan pupọ pẹlu itumọ awọ PC kọọkan : cm.ọrọ), bakanna bi awọn abuku apẹrẹ foju ni awọn ẹgbẹ idakeji ti awọn aake wọnyi pẹlu titobi 3 SD.Iwọn naa jẹ aaye alawọ ewe pẹlu iwọn ila opin ti 50 mm.
Ninu awọn aworan ti o nfihan awọn ikun ti PC2 ati PC4 (Fig. 4, Awọn fidio Afikun S2, S3 ti o nfihan awọn aworan ti o bajẹ), maapu awọ oju-aye tun han nigbati a ti ṣeto ipele iye fifuye ti o ga ju 0.4, eyiti o kere ju ni PC1 nitori PC2 iye lapapọ fifuye jẹ kere ju ni PC1.
Ilọsiwaju ti awọn lobes iwaju ati occipital ni itọsọna sagittal pẹlu ọna Z-axis (bulu dudu) ati lobe parietal ni itọsọna iṣọn-ẹjẹ (pupa) lori Pink), Y-axis ti occiput (alawọ ewe) ati ipo-Z ti iwaju (buluu dudu).Aworan yi fihan awọn ikun fun gbogbo eniyan ni ayika agbaye;sibẹsibẹ, nigbati gbogbo awọn ayẹwo ti o ni nọmba nla ti awọn ẹgbẹ ti han papọ ni igbakanna, itumọ ti awọn ilana itọka jẹ ohun ti o ṣoro nitori iye ti o pọju;nitorina, lati nikan mẹrin pataki àgbègbè sipo (ie, Africa, Australasia-Melanesia, Europe, ati Northeast Asia), awọn ayẹwo ti wa ni tuka ni isalẹ awọn awonya pẹlu 3 SD foju cranial abuku laarin yi ibiti o ti PC ikun.Ninu nọmba rẹ, PC2 ati PC4 jẹ awọn nọmba meji.Awọn ọmọ ile Afirika ati awọn ara ilu Austro-Melanesian ni lqkan diẹ sii ati pinpin si apa ọtun, lakoko ti awọn ara ilu Yuroopu tuka si apa osi oke ati Ariwa ila oorun Asians ṣọ lati ṣajọpọ si apa osi isalẹ.Iwọn petele ti PC2 fihan pe awọn ara ilu Afirika/Australian Melanesia ni neurocranium ti o gun ju awọn eniyan miiran lọ.PC4, ninu eyiti awọn akojọpọ European ati Ariwa ila oorun Asia ti ya sọtọ, ni nkan ṣe pẹlu iwọn ojulumo ati asọtẹlẹ ti awọn egungun zygomatic ati itọka ita ti kalifarium.Eto igbelewọn fihan pe awọn ara ilu Yuroopu ni awọn eegun maxillary dín ati awọn egungun zygomatic, aaye fossa igba diẹ ti o ni opin nipasẹ igun zygomatic, egungun iwaju ti o ga ni inaro ati alapin, egungun occipital kekere, lakoko ti awọn ara ariwa ila oorun Asians ṣọ lati ni awọn egungun zygomatic ti o gbooro ati olokiki diẹ sii. .Lobe iwaju ti tẹri, ipilẹ ti egungun occipital ti dide.
Nigbati o ba n fojusi PC6 ati PC7 (Fig. 5) (Awọn fidio afikun S4, S5 ti o nfihan awọn aworan ti o ni idibajẹ), idii awọ ṣe afihan idiwọn iye fifuye ti o tobi ju 0.3, ti o nfihan pe PC6 ni nkan ṣe pẹlu maxillary tabi alveolar morphology (pupa: X axis and alawọ ewe).Y axis), apẹrẹ egungun igba diẹ (bulu: Y ati awọn aake Z) ati apẹrẹ egungun occipital (Pink: X ati awọn aake Z).Ni afikun si iwọn iwaju (pupa: X-axis), PC7 tun ṣe atunṣe pẹlu giga ti alveoli maxillary iwaju (alawọ ewe: Y-axis) ati apẹrẹ ori Z-axis ni ayika agbegbe parietotemporal (bulu dudu).Ninu ẹgbẹ oke ti Nọmba 5, gbogbo awọn ayẹwo agbegbe ni a pin ni ibamu si awọn ikun paati PC6 ati PC7.Nitori ROC tọkasi wipe PC6 ni awọn ẹya ara oto si Europe ati PC7 duro Abinibi ara Amerika awọn ẹya ara ẹrọ ni yi onínọmbà, awọn wọnyi meji agbegbe awọn ayẹwo ni a yan yiyan lori bata ti paati àáké.Ilu abinibi Amẹrika, botilẹjẹpe o wa ni ibigbogbo ninu apẹẹrẹ, ti tuka ni igun apa osi oke;Lọna miiran, ọpọlọpọ awọn European awọn ayẹwo ṣọ lati wa ni be ni isalẹ ọtun igun.PC6 bata ati PC7 jẹ aṣoju ilana alveolar dín ati neurocranium jakejado ti awọn ara ilu Yuroopu, lakoko ti o jẹ ẹya ara Amẹrika nipasẹ iwaju dín, maxilla nla, ati ilana alveolar ti o gbooro ati giga.
Ayẹwo ROC fihan pe PC3 ati/tabi PC9 wọpọ ni awọn olugbe Guusu ila oorun ati Ariwa ila oorun Asia.Gegebi, Dimegilio orisii PC3 (alawọ ewe oju oke lori awọn y-axis) ati PC9 (alawọ ewe oju isalẹ lori awọn y-axis) (Fig. 6; Afikun fidio S6, S7 pese morphed images) afihan awọn oniruuru ti East Asia., eyi ti o ṣe iyatọ pupọ pẹlu awọn iwọn oju ti o ga julọ ti Northeast Asia ati apẹrẹ oju kekere ti Guusu ila oorun Asia.Yato si awọn ẹya oju wọnyi, abuda miiran ti diẹ ninu awọn ara ariwa ila oorun Asia ni lambda tẹ ti egungun occipital, lakoko ti diẹ ninu awọn ara Guusu ila oorun Asians ni ipilẹ timole ti o dín.
Apejuwe ti o wa loke ti awọn paati akọkọ ati apejuwe PC5 ati PC8 ko ti yọkuro nitori pe ko si awọn abuda agbegbe kan pato ti a rii laarin awọn ẹya akọkọ mẹsan akọkọ.PC5 tọka si iwọn ilana mastoid ti egungun igba diẹ, ati PC8 ṣe afihan asymmetry ti apẹrẹ timole gbogbogbo, mejeeji nfihan awọn iyatọ ti o jọra laarin awọn akojọpọ apẹẹrẹ agbegbe mẹsan.
Ni afikun si awọn ipele ti awọn ipele PCA-kọọkan, a tun pese awọn ọna pipinka ti ẹgbẹ fun lafiwe gbogbogbo.Ni ipari yii, awoṣe homology aropin aropin ni a ṣẹda lati inu eto data fatesi ti awọn awoṣe homology kọọkan lati awọn ẹgbẹ ẹya 148.Awọn igbero ipinsimeji ti awọn eto Dimegilio fun PC2 ati PC4, PC6 ati PC7, ati PC3 ati PC9 ni a fihan ni Afikun Iṣiro S1, gbogbo wọn ni iṣiro bi awoṣe timole apapọ fun apẹẹrẹ awọn eniyan 148.Ni ọna yii, awọn itọka fifẹ tọju awọn iyatọ kọọkan laarin ẹgbẹ kọọkan, gbigba fun itumọ ti o han gbangba ti awọn ibajọra timole nitori awọn ipinpinpin agbegbe ti o wa ni ipilẹ, nibiti awọn ilana ti baamu awọn ti a fihan ni awọn igbero kọọkan ti o kere ju.Nọmba afikun S2 ṣe afihan awoṣe apapọ apapọ fun ẹyọ agbegbe kọọkan.
Ni afikun si PC1, eyiti o ni nkan ṣe pẹlu iwọn gbogbogbo (Afikun Tabili S2), awọn ibatan allometric laarin iwọn gbogbogbo ati apẹrẹ timole ni a ṣe ayẹwo ni lilo awọn iwọn centroid ati awọn eto awọn iṣiro PCA lati awọn data ti kii ṣe deede.Awọn iṣiro Allometric, awọn iye igbagbogbo, awọn iye t, ati awọn iye P ninu idanwo pataki ni a fihan ni Tabili 4. Ko si awọn paati apẹrẹ allometric pataki ti o ni nkan ṣe pẹlu iwọn timole lapapọ ni a rii ni eyikeyi morphology cranial ni ipele P <0.05.
Nitori diẹ ninu awọn ifosiwewe iwọn le wa ninu awọn iṣiro PC ti o da lori awọn eto data ti kii ṣe deede, a tun ṣe ayẹwo aṣa allometric laarin iwọn centroid ati awọn iṣiro PC ti a ṣe iṣiro nipa lilo awọn eto data ti o ṣe deede nipasẹ iwọn centroid (awọn abajade PCA ati awọn eto Dimegilio ni a gbekalẹ ni Awọn tabili Afikun S6 ) ., C7).Table 4 fihan awọn esi ti awọn allometric onínọmbà.Nitorinaa, awọn aṣa allometric pataki ni a rii ni ipele 1% ni PC6 ati ni ipele 5% ni PC10.Nọmba 7 ṣe afihan awọn oke ipadasẹhin ti awọn ibatan log-linear wọnyi laarin awọn ikun PC ati iwọn centroid pẹlu dummies (± 3 SD) ni boya opin iwọn centroid log.Dimegilio PC6 jẹ ipin ti iga ojulumo ati iwọn ti timole.Bi iwọn ti agbọn ṣe n pọ si, timole ati oju yoo ga sii, ati iwaju, awọn iho oju ati awọn iho imu maa n sunmọra ni ita.Apẹrẹ ti ituka ayẹwo ni imọran pe iwọn yii jẹ deede ni Northeast Asia ati Ilu abinibi Amẹrika.Pẹlupẹlu, PC10 ṣe afihan aṣa kan si idinku iwọn ni iwọn aarin oju laibikita agbegbe agbegbe.
Fun awọn ibatan allometric pataki ti a ṣe akojọ si ninu tabili, ite ti ipadasẹhin log-linear laarin ipin PC ti paati apẹrẹ (ti o gba lati data deede) ati iwọn centroid, abuku apẹrẹ foju ni iwọn 3 SD lori apa idakeji ila ti 4.
Apẹrẹ atẹle ti awọn iyipada ninu mofoloji cranial ti jẹ afihan nipasẹ itupalẹ awọn ipilẹ data ti awọn awoṣe dada 3D isokan.Apakan akọkọ ti PCA ni ibatan si iwọn timole lapapọ.O ti pẹ ni ero pe awọn agbọn kekere ti South Asia, pẹlu awọn apẹẹrẹ lati India, Sri Lanka ati awọn erekusu Andaman, Bangladesh, jẹ nitori iwọn ara wọn ti o kere, ni ibamu pẹlu ofin ecogeographic Bergmann tabi ofin erekusu613,5,16,25, 27,62 .Ni igba akọkọ ti ni ibatan si iwọn otutu, ati keji da lori aaye to wa ati awọn orisun ounje ti onakan abemi.Lara awọn paati ti apẹrẹ, iyipada nla julọ ni ipin ti ipari ati iwọn ti ifinkan cranial.Ẹya yii, ti a yan PC2, ṣapejuwe ibatan isunmọ laarin awọn skulls elongated ti iwọn ti Austro-Melanesian ati awọn ọmọ Afirika, bakanna bi awọn iyatọ si awọn agbọn ti iyipo ti diẹ ninu awọn ara ilu Yuroopu ati Northeast Asia.Awọn abuda wọnyi ti ni ijabọ ni ọpọlọpọ awọn iwadii iṣaaju ti o da lori awọn wiwọn laini rọrun37,63,64.Pẹlupẹlu, iwa yii ni nkan ṣe pẹlu brachycephaly ni awọn ti kii ṣe Afirika, eyiti a ti jiroro ni pipẹ ni awọn ẹkọ anthropometric ati osteometric.Ipilẹjẹ akọkọ lẹhin alaye yii ni pe mastication ti o dinku, gẹgẹbi tinrin ti iṣan akoko, dinku titẹ lori awọ-ori ita ita5,8,9,10,11,12,13.Idawọle miiran pẹlu isọdi si awọn iwọn otutu tutu nipa idinku agbegbe ori ori, ni iyanju pe timole iyipo diẹ sii dinku agbegbe dada dara ju apẹrẹ iyipo lọ, ni ibamu si awọn ofin Allen16,17,25.Da lori awọn abajade ti iwadii lọwọlọwọ, awọn idawọle wọnyi le ṣe ayẹwo nikan da lori ibamu-agbelebu ti awọn apakan cranial.Ni akojọpọ, awọn abajade PCA wa ko ṣe atilẹyin ni kikun pe ipin gigun-iwọn cranial ni ipa pataki nipasẹ awọn ipo jijẹ, nitori ikojọpọ PC2 (apakan gigun/brachycephalic) ko ni ibatan pataki si awọn iwọn oju (pẹlu awọn iwọn maxillary ibatan).ati aaye ojulumo ti fossa akoko (ti o ṣe afihan iwọn didun ti iṣan temporalis).Iwadii wa lọwọlọwọ ko ṣe itupalẹ ibatan laarin apẹrẹ timole ati awọn ipo ayika agbegbe bii iwọn otutu;sibẹsibẹ, ẹya alaye da lori Allen ká ofin le jẹ tọ considering bi a tani ilewq lati se alaye brachycephalon ni tutu afefe awọn ẹkun ni.
Iyatọ to ṣe pataki lẹhinna ni a rii ni PC4, ni iyanju pe awọn ara ariwa ila-oorun Asia ni awọn eegun zygomatic nla, olokiki lori maxilla ati awọn egungun zygomatic.Wiwa yii wa ni ibamu pẹlu abuda kan pato ti o mọ daradara ti awọn ara ilu Siberia, ti a ro pe wọn ti ṣe deede si awọn iwọn otutu tutu pupọ nipasẹ gbigbe siwaju ti awọn egungun zygomatic, ti o mu iwọn didun pọ si ti awọn sinuses ati oju-ipọnju 65.Wiwa tuntun lati inu awoṣe isokan wa ni pe ẹrẹkẹ didẹ ni awọn ara ilu Yuroopu ni nkan ṣe pẹlu idinku iwaju ite, bi daradara bi filati ati awọn egungun occipital dín ati concavity nuchal.Ni idakeji, awọn ara ariwa ila oorun Asia ṣọ lati ni awọn iwaju ti o rọ ati awọn agbegbe occipital dide.Awọn ẹkọ-ẹkọ ti egungun occipital nipa lilo awọn ọna morphometric geometric35 ti fihan pe awọn skulls Asia ati European ni igun-ara ti nuchal ti o nipọn ati ipo kekere ti occiput ni akawe si awọn ọmọ Afirika.Bibẹẹkọ, awọn pipinka wa ti PC2 ati PC4 ati PC3 ati PC9 orisii ṣe afihan iyatọ ti o tobi julọ ni awọn ara ilu Asians, lakoko ti awọn ara ilu Yuroopu ṣe afihan ipilẹ alapin ti occiput ati occiput kekere kan.Awọn aiṣedeede ni awọn abuda Esia laarin awọn ẹkọ le jẹ nitori awọn iyatọ ninu awọn ayẹwo eya ti a lo, bi a ṣe ṣe apẹẹrẹ nọmba nla ti awọn ẹgbẹ ẹya lati iwoye nla ti Northeast ati Guusu ila oorun Asia.Awọn iyipada ninu apẹrẹ ti egungun occipital nigbagbogbo ni nkan ṣe pẹlu idagbasoke iṣan.Sibẹsibẹ, alaye iyipada yii ko ṣe akọọlẹ fun ibamu laarin iwaju ati apẹrẹ occiput, eyiti a ṣe afihan ninu iwadi yii ṣugbọn ko ṣeeṣe lati ti ṣafihan ni kikun.Ni iyi yii, o tọ lati gbero ibatan laarin iwọntunwọnsi iwuwo ara ati aarin ti walẹ tabi isunmọ cervical (foramen magnum) tabi awọn ifosiwewe miiran.
Ẹya pataki miiran pẹlu iyipada nla ni o ni ibatan si idagbasoke ti ohun elo masticatory, ti o jẹ aṣoju nipasẹ maxillary ati fossae akoko, eyiti o jẹ apejuwe nipasẹ apapọ awọn nọmba PC6, PC7 ati PC4.Awọn idinku wọnyi ti o samisi ni awọn apakan cranial ṣe apejuwe awọn eniyan Yuroopu diẹ sii ju eyikeyi ẹgbẹ agbegbe miiran lọ.Ẹya yii ni a ti tumọ bi abajade ti idinku iduroṣinṣin ti morphology oju nitori idagbasoke ibẹrẹ ti ogbin ati awọn ilana igbaradi ounjẹ, eyiti o dinku ẹru ẹrọ lori ohun elo masticatory laisi ohun elo masticatory ti o lagbara9,12,28,66.Ni ibamu si ile-itumọ iṣẹ masticatory, 28 eyi ni a tẹle pẹlu iyipada ninu yiyi ti ipilẹ timole si igun cranial nla diẹ sii ati orule ti iyipo iyipo diẹ sii.Lati iwoye yii, awọn olugbe ogbin maa n ni awọn oju iwapọ, itusilẹ ti mandible, ati awọn meninges globular diẹ sii.Nitoribẹẹ, ibajẹ yii le ṣe alaye nipasẹ atokọ gbogbogbo ti apẹrẹ ita ti agbọn ti awọn ara ilu Yuroopu pẹlu awọn ẹya ara masticatory ti o dinku.Bibẹẹkọ, ni ibamu si iwadii yii, itumọ yii jẹ idiju nitori pataki iṣẹ ṣiṣe ti ibatan morphological laarin neurocranium globose ati idagbasoke ohun elo masticatory jẹ itẹwọgba diẹ, bi a ti gbero ninu awọn itumọ iṣaaju ti PC2.
Awọn iyatọ laarin Northeast Asia ati Guusu ila oorun Asians ni a ṣe apejuwe nipasẹ iyatọ laarin oju ti o ga pẹlu egungun occipital ti o rọ ati oju kukuru kan pẹlu ipilẹ timole, bi o ṣe han ni PC3 ati PC9.Nitori aini data geoecological, iwadi wa pese alaye to lopin fun wiwa yii.Alaye ti o ṣee ṣe ni iyipada si oju-ọjọ ti o yatọ tabi awọn ipo ijẹẹmu.Ni afikun si aṣamubadọgba ilolupo, awọn iyatọ agbegbe ninu itan-akọọlẹ ti awọn olugbe ni Ariwa ila oorun ati Guusu ila oorun Asia ni a tun ṣe akiyesi.Fun apẹẹrẹ, ni ila-oorun Eurasia, awoṣe Layer-meji kan ti ni idawọle lati loye tuka ti awọn eniyan ode oni anatomically (AMH) ti o da lori data morphometric cranial67,68.Gẹgẹbi awoṣe yii, "ipele akọkọ", eyini ni, awọn ẹgbẹ atilẹba ti Late Pleistocene AMH colonizers, ni diẹ ẹ sii tabi kere si taara lati ọdọ awọn olugbe abinibi ti agbegbe, gẹgẹbi awọn Austro-Melanesian igbalode (p. First stratum)., ati nigbamii ti ni iriri admixture nla ti awọn eniyan ogbin ariwa ti o ni awọn abuda ariwa ila oorun Asia (ipele keji) sinu agbegbe naa (nipa 4,000 ọdun sẹyin).Jiini sisan maapu nipa lilo awoṣe “Layer-meji” yoo nilo lati ni oye apẹrẹ cranial Guusu ila oorun Asia, fun pe apẹrẹ cranial Guusu ila oorun Asia le dale ni apakan lori ogún jiini ipele akọkọ ti agbegbe.
Nipa iṣiro ibajọra cranial nipa lilo awọn ẹya agbegbe ti a ya aworan nipa lilo awọn awoṣe isokan, a le ni oye itan-akọọlẹ olugbe ti AMF ni awọn oju iṣẹlẹ ni ita Afirika.Ọpọlọpọ awọn oriṣiriṣi awọn awoṣe "jade ti Afirika" ni a ti dabaa lati ṣe alaye pinpin AMF ti o da lori egungun ati data genomic.Ninu iwọnyi, awọn ijinlẹ aipẹ daba pe imunisin AMH ti awọn agbegbe ni ita Afirika bẹrẹ ni isunmọ 177,000 ọdun sẹyin69,70.Sibẹsibẹ, pinpin ijinna pipẹ ti AMF ni Eurasia lakoko yii ko ni idaniloju, nitori awọn ibugbe ti awọn fossils akọkọ wọnyi ni opin si Aarin Ila-oorun ati Mẹditarenia nitosi Afirika.Ọran ti o rọrun julọ jẹ ipinnu ẹyọkan ni ipa ọna ijira lati Afirika si Eurasia, ti o kọja awọn idena agbegbe bii awọn Himalaya.Awoṣe miiran ni imọran ọpọlọpọ awọn igbi ti ijira, akọkọ eyiti o tan lati Afirika ni etikun Okun India si Guusu ila oorun Asia ati Australia, ati lẹhinna tan si ariwa Eurasia.Pupọ julọ awọn iwadii wọnyi jẹrisi pe AMF tan kaakiri Afirika ni ayika ọdun 60,000 sẹhin.Ni ọwọ yii, awọn ayẹwo Australasian-Melanesian (pẹlu Papua) ṣe afihan ibajọra nla si awọn ayẹwo Afirika ju si eyikeyi jara agbegbe miiran ni itupalẹ awọn paati akọkọ ti awọn awoṣe homology.Wiwa yii ṣe atilẹyin idawọle pe awọn ẹgbẹ pinpin AMF akọkọ ni iha gusu ti Eurasia dide taara ni Africa22,68 laisi awọn iyipada iṣan-ara pataki ni idahun si awọn iwọn otutu kan pato tabi awọn ipo pataki miiran.
Nipa idagba allometric, itupalẹ nipa lilo awọn paati apẹrẹ ti o wa lati oriṣiriṣi data ṣeto deede nipasẹ iwọn centroid ṣe afihan aṣa allometric pataki ni PC6 ati PC10.Awọn paati mejeeji ni ibatan si apẹrẹ ti iwaju ati awọn apakan ti oju, eyiti o dinku bi iwọn ti agbọn ṣe pọ si.Northeast Asia ati America ṣọ lati ni ẹya ara ẹrọ yi ati ki o ni jo mo tobi skulls.Wiwa yii tako awọn ilana allometric ti a royin tẹlẹ ninu eyiti awọn opolo ti o tobi julọ ni awọn lobes iwaju ti o gbooro ni agbegbe ti a pe ni “fila Broca”, ti o mu ki o pọ si iwọn lobe iwaju34.Awọn iyatọ wọnyi jẹ alaye nipasẹ awọn iyatọ ninu awọn apẹrẹ ayẹwo;Iwadi wa ṣe atupale awọn ilana allometric ti iwọn cranial gbogbogbo nipa lilo awọn olugbe ode oni, ati awọn ijinlẹ afiwera koju awọn aṣa igba pipẹ ni itankalẹ eniyan ti o ni ibatan si iwọn ọpọlọ.
Nipa allometry oju, iwadi kan nipa lilo data biometric78 rii pe apẹrẹ oju ati iwọn le jẹ ibaramu diẹ, lakoko ti iwadii wa rii pe awọn agbọn nla maa n ni nkan ṣe pẹlu awọn oju ti o ga, ti o dín.Sibẹsibẹ, aitasera ti data biometric jẹ koyewa;Awọn idanwo ifasilẹyin ti o ṣe afiwe allometry ontogenetic ati allometry aimi fihan awọn abajade oriṣiriṣi.Iwa allometric kan si apẹrẹ timole ti iyipo nitori giga ti o pọ si tun ti royin;sibẹsibẹ, a ko itupalẹ iga data.Iwadii wa fihan pe ko si data allometric ti n ṣe afihan ibamu laarin awọn iwọn globular cranial ati iwọn cranial lapapọ fun iṣẹju kọọkan.
Botilẹjẹpe iwadi wa lọwọlọwọ ko ṣe pẹlu data lori awọn oniyipada ita ti o jẹ aṣoju nipasẹ oju-ọjọ tabi awọn ipo ijẹunjẹ ti o ṣee ṣe lati ni ipa morphology cranial, ipilẹ data nla ti awọn awoṣe dada cranial 3D homologous ti a lo ninu iwadii yii yoo ṣe iranlọwọ lati ṣe iṣiro iyatọ isọdọkan phenotypic morphological.Awọn ifosiwewe ayika bii ounjẹ, oju-ọjọ ati awọn ipo ijẹẹmu, bakanna bi awọn ipa didoju bii ijira, ṣiṣan jiini ati fiseete jiini.
Iwadi yii pẹlu awọn apẹrẹ 342 ti awọn agbọn akọ ti a gba lati awọn olugbe 148 ni awọn ẹya agbegbe 9 (Table 1).Pupọ awọn ẹgbẹ jẹ awọn apẹẹrẹ abinibi ti agbegbe, lakoko ti awọn ẹgbẹ kan ni Afirika, Ariwa ila-oorun/Guusu ila oorun Asia ati Amẹrika (ti a ṣe akojọ si ni awọn italics) jẹ asọye ẹya.Ọpọlọpọ awọn apẹrẹ cranial ni a yan lati inu aaye data wiwọn cranial ni ibamu si asọye wiwọn cranial Martin ti a pese nipasẹ Tsunehiko Hanihara.A yan awọn agbọn akọ asoju lati gbogbo awọn ẹya ni agbaye.Lati ṣe idanimọ awọn ọmọ ẹgbẹ ti ẹgbẹ kọọkan, a ṣe iṣiro awọn ijinna Euclidean ti o da lori awọn wiwọn cranial 37 lati ẹgbẹ tumọ si fun gbogbo awọn ẹni-kọọkan ti o jẹ ti ẹgbẹ yẹn.Ni ọpọlọpọ igba, a yan awọn ayẹwo 1-4 pẹlu aaye ti o kere julọ lati itumọ (S4 Tabili Imudara).Fun awọn ẹgbẹ wọnyi, diẹ ninu awọn ayẹwo ni a yan laileto ti wọn ko ba ṣe atokọ ni aaye data wiwọn Hahara.
Fun iṣiro iṣiro, awọn ayẹwo olugbe 148 ni a ṣe akojọpọ si awọn agbegbe agbegbe pataki, bi a ṣe han ni Table 1. Ẹgbẹ "Afirika" nikan ni awọn ayẹwo lati agbegbe Saharan.Awọn apẹẹrẹ lati Ariwa Afirika ni o wa ninu "Aarin Ila-oorun" pẹlu awọn apẹẹrẹ lati Iwo-oorun Asia pẹlu awọn ipo kanna.Ẹgbẹ Ariwa ila oorun Asia pẹlu awọn eniyan ti kii ṣe ọmọ idile Yuroopu nikan, ati pe ẹgbẹ Amẹrika pẹlu awọn abinibi Amẹrika nikan.Ni pataki, ẹgbẹ yii ti pin kaakiri agbegbe nla ti awọn agbegbe Ariwa ati South America, ni ọpọlọpọ awọn agbegbe.Bibẹẹkọ, a gbero ayẹwo AMẸRIKA laarin ẹyọkan agbegbe kan, ti a fun ni itan-akọọlẹ eniyan ti Ilu abinibi Amẹrika ti a ro pe o jẹ ti orisun Ariwa ila oorun Asia, laibikita awọn iṣiwa lọpọlọpọ 80 .
A ṣe igbasilẹ data dada 3D ti awọn apẹrẹ timole iyatọ wọnyi ni lilo iwoye 3D giga-giga (EinScan Pro nipasẹ Shining 3D Co Ltd, ipinnu to kere julọ: 0.5 mm, https://www.shining3d.com/) ati lẹhinna ṣe ipilẹṣẹ apapo kan.Awoṣe apapo ni isunmọ 200,000–400,000 inaro, ati sọfitiwia to wa ni lilo lati kun awọn ihò ati awọn egbegbe didan.
Ni igbesẹ akọkọ, a lo data ọlọjẹ lati ori timole eyikeyi lati ṣẹda awoṣe timole mesh awoṣe kan ti o ni awọn inaro 4485 (awọn oju onigun meji 8728).Ipilẹ ti agbegbe timole, ti o ni egungun sphenoid, egungun igba diẹ, palate, alveoli maxillary, ati eyin, ni a yọkuro lati inu awoṣe apapo awoṣe.Idi ni pe awọn ẹya wọnyi jẹ pipe nigbakan tabi nira lati pari nitori tinrin tabi awọn ẹya didasilẹ tinrin gẹgẹbi awọn ipele pterygoid ati awọn ilana styloid, yiya ehin ati/tabi ṣeto awọn eyin ti ko ni ibamu.Ipilẹ timole ti o wa ni ayika foramen magnum, pẹlu ipilẹ, ko ṣe atunṣe nitori pe eyi jẹ ipo pataki ti anatomically fun ipo ti awọn isẹpo cervical ati giga ti timole gbọdọ jẹ ayẹwo.Lo awọn oruka digi lati ṣe apẹrẹ kan ti o jẹ alakan ni ẹgbẹ mejeeji.Ṣe meshing isotropic lati yi awọn apẹrẹ polygonal pada lati jẹ dọgbadọgba bi o ti ṣee ṣe.
Nigbamii ti, awọn ami-ilẹ 56 ni a yàn si awọn inaro ibaamu anatomically ti awoṣe awoṣe nipa lilo sọfitiwia HBM-Rugle.Awọn eto ala-ilẹ ṣe idaniloju deede ati iduroṣinṣin ti ipo ibi-ilẹ ati rii daju ilopọ ti awọn ipo wọnyi ni awoṣe homology ti ipilẹṣẹ.Wọn le ṣe idanimọ ti o da lori awọn abuda kan pato wọn, bi o ṣe han ninu Tabili S5 Afikun ati Nọmba S3 afikun.Gẹgẹbi itumọ Bookstein81, pupọ julọ awọn ami-ilẹ wọnyi jẹ awọn ami-ilẹ Iru I ti o wa ni ikorita ti awọn ẹya mẹta, ati pe diẹ ninu jẹ awọn ami-ilẹ Iru II pẹlu awọn aaye ti o pọju ìsépo.Ọpọlọpọ awọn ami-ilẹ ni a gbe lati awọn aaye ti a ṣalaye fun awọn wiwọn cranial laini ni asọye Martin 36. A ṣe asọye awọn ami-ilẹ 56 kanna fun awọn awoṣe ti a ṣayẹwo ti awọn apẹrẹ timole 342, eyiti a fi ọwọ si awọn ibi isunmọ anatomically lati ṣe agbekalẹ awọn awoṣe homology deede diẹ sii ni apakan atẹle.
Eto ipoidojuko ori-centric kan ni asọye lati ṣapejuwe data ọlọjẹ ati awoṣe, bi o ṣe han ni Afikun eeya S4.Ọkọ ofurufu XZ jẹ ọkọ ofurufu petele Frankfurt ti o kọja nipasẹ aaye ti o ga julọ (itumọ Martin: apakan) ti oke ti o ga julọ ti apa osi ati ọtun awọn ikanni igbọran itagbangba ati aaye ti o kere julọ (itumọ Martin: orbit) ti eti isalẹ ti orbit osi. ..Iwọn X jẹ ila ti o so apa osi ati ọtun, ati X+ jẹ apa ọtun.Ọkọ ofurufu YZ gba arin ti apa osi ati ọtun ati gbongbo imu: Y + soke, Z + siwaju.Ojuami itọkasi (ipilẹṣẹ: ipoidojuko odo) ti ṣeto ni ikorita ti ọkọ ofurufu YZ (midplane), ọkọ ofurufu XZ (ọkọ ofurufu Frankfort) ati ọkọ ofurufu XY (ọkọ ofurufu coronal).
A lo sọfitiwia HBM-Rugle (Medic Engineering, Kyoto, http://www.rugle.co.jp/) lati ṣẹda awoṣe mesh isokan kan nipa ṣiṣe ibamu awoṣe ni lilo awọn aaye ami-ilẹ 56 (ẹgbẹ osi ti Nọmba 1).Ẹya sọfitiwia ipilẹ, ti ipilẹṣẹ ni ipilẹṣẹ nipasẹ Ile-iṣẹ fun Iwadi Eniyan Digital ni Ile-ẹkọ Imọ-jinlẹ ti Ile-iṣẹ Ilọsiwaju ati Imọ-ẹrọ ni Japan, ni a pe ni HBM ati pe o ni awọn iṣẹ fun ibamu awọn awoṣe nipa lilo awọn ami-ilẹ ati ṣiṣẹda awọn awoṣe mesh to dara ni lilo awọn ipele ipin82.Ẹya sọfitiwia ti o tẹle (mHBM) 83 ṣafikun ẹya kan fun ibamu apẹrẹ laisi awọn ami-ilẹ lati ni ilọsiwaju iṣẹ ibamu.HBM-Rugle ṣajọpọ sọfitiwia mHBM pẹlu awọn ẹya ore-olumulo afikun pẹlu isọdi awọn eto ipoidojuko ati iwọn data titẹ sii.Igbẹkẹle ti deede ibamu sọfitiwia ni a ti jẹrisi ni ọpọlọpọ awọn iwadii52,54,55,56,57,58,59,60.
Nigbati o ba ni ibamu pẹlu awoṣe HBM-Rugle kan nipa lilo awọn ami-ilẹ, awoṣe mesh awoṣe ti wa ni ipilẹ lori data ọlọjẹ ibi-afẹde nipasẹ iforukọsilẹ lile ti o da lori imọ-ẹrọ ICP (dinku aropin awọn aaye laarin awọn ami-ilẹ ti o baamu awoṣe ati data ọlọjẹ ibi-afẹde), ati lẹhinna nipasẹ idibajẹ ti ko ni lile ti apapo n ṣatunṣe awoṣe si data ọlọjẹ afojusun.Ilana ibamu yii ni a tun ṣe ni igba mẹta ni lilo awọn iye oriṣiriṣi ti awọn aye ibaramu meji lati mu ilọsiwaju ti ibamu naa dara.Ọkan ninu awọn paramita wọnyi ṣe opin aaye laarin awoṣe akoj awoṣe ati data ọlọjẹ ibi-afẹde, ati pe ekeji ṣe ijiya aaye laarin awọn ami-ilẹ awoṣe ati awọn ami ibi-afẹde.Awoṣe mesh awoṣe ti o bajẹ lẹhinna pin si ni lilo algorithm 82 subdivision subdivision cyclic lati ṣẹda awoṣe mesh ti a ti tunṣe diẹ sii ti o ni awọn inaro 17,709 (34,928 polygons).Nikẹhin, awoṣe akoj awoṣe ti ipin jẹ ibamu si data ọlọjẹ ibi-afẹde lati ṣe agbekalẹ awoṣe homology kan.Niwọn igba ti awọn ipo ala-ilẹ ti yatọ diẹ si awọn ti o wa ninu data ọlọjẹ ibi-afẹde, awoṣe homology jẹ aifwy daradara lati ṣapejuwe wọn nipa lilo eto iṣalaye iṣalaye ori ti a ṣalaye ni apakan iṣaaju.Ijinna laarin awọn ami-ilẹ awoṣe isokan ti o baamu ati data ọlọjẹ ibi-afẹde ni gbogbo awọn ayẹwo jẹ <0.01 mm.Ti ṣe iṣiro ni lilo iṣẹ HBM-Rugle, aaye aropin laarin awọn aaye data awoṣe homology ati data ọlọjẹ ibi-afẹde jẹ 0.322 mm (Afikun Tabili S2).
Lati ṣe alaye awọn iyipada ninu morphology cranial, 17,709 vertices (awọn ipoidojuko XYZ 53,127) ti gbogbo awọn awoṣe isokan ni a ṣe atupale nipasẹ itupalẹ paati akọkọ (PCA) ni lilo sọfitiwia HBS ti a ṣẹda nipasẹ Ile-iṣẹ fun Imọ-jinlẹ Eda Eniyan Digital ni Institute of Advanced Science Industry Science and Technology., Japan (onisowo pinpin: Medic Engineering, Kyoto, http://www.rugle.co.jp/).Lẹhinna a gbiyanju lati lo PCA si eto data ti ko ṣe deede ati ṣeto data deede nipasẹ iwọn centroid.Nitorinaa, PCA ti o da lori data ti ko ni iwọn le ṣe afihan apẹrẹ cranial ti awọn ẹya agbegbe mẹsan ati dẹrọ itumọ paati ju PCA lọ nipa lilo data idiwọn.
Nkan yii ṣafihan nọmba awọn paati akọkọ ti a rii pẹlu idasi diẹ sii ju 1% ti iyatọ lapapọ.Lati pinnu awọn paati akọkọ ti o munadoko julọ ni awọn iyatọ awọn ẹgbẹ kọja awọn ẹka agbegbe pataki, a ṣe itupalẹ abuda iṣẹ olugba (ROC) si awọn ikun paati akọkọ (PC) pẹlu ilowosi ti o tobi ju 2% 84 lọ.Itupalẹ yii n ṣe agbekalẹ ọna iṣeeṣe fun paati PCA kọọkan lati mu ilọsiwaju iṣẹ ṣiṣe ti ipin ati ki o ṣe afiwe awọn igbero ni deede laarin awọn ẹgbẹ agbegbe.Iwọn agbara iyasoto le ṣe ayẹwo nipasẹ agbegbe ti o wa labẹ ọna (AUC), nibiti awọn paati PCA ti o ni awọn iye ti o tobi ju ni anfani lati ṣe iyatọ laarin awọn ẹgbẹ.Ayẹwo chi-square lẹhinna ni a ṣe lati ṣe ayẹwo ipele ti pataki.A ṣe itupalẹ ROC ni Microsoft Excel nipa lilo Bell Curve fun sọfitiwia Excel (ẹya 3.21).
Lati wo awọn iyatọ agbegbe ni morphology cranial, a ṣẹda awọn aaye kaakiri ni lilo awọn ikun PC ti o ṣe iyasọtọ awọn ẹgbẹ ti o munadoko julọ lati awọn ẹya agbegbe pataki.Lati tumọ awọn paati akọkọ, lo maapu awọ kan lati wo oju awọn inaro awoṣe ti o ni ibatan gaan pẹlu awọn paati akọkọ.Ni afikun, awọn aṣoju foju ti awọn opin ti awọn aake paati akọkọ ti o wa ni ± 3 awọn iyapa boṣewa (SD) ti awọn ikun paati akọkọ ni iṣiro ati gbekalẹ ninu fidio afikun.
A lo Allometry lati pinnu ibatan laarin apẹrẹ timole ati awọn ifosiwewe iwọn ti a ṣe ayẹwo ni itupalẹ PCA.Onínọmbà wulo fun awọn paati akọkọ pẹlu awọn idasi> 1%.Idiwọn kan ti PCA yii ni pe awọn paati apẹrẹ ko le ṣe afihan apẹrẹ ni ẹyọkan nitori pe data ti kii ṣe deede ko yọ gbogbo awọn okunfa onisẹpo kuro.Ni afikun si lilo awọn eto data ti kii ṣe deede, a tun ṣe atupale awọn aṣa allometric nipa lilo awọn eto ida PC ti o da lori data iwọn centroid deede ti a lo si awọn paati akọkọ pẹlu awọn ifunni> 1%.
Awọn aṣa Allometric ni idanwo ni lilo idogba Y = aXb 85 nibiti Y jẹ apẹrẹ tabi ipin ti paati apẹrẹ, X jẹ iwọn centroid (Afikun Tabili S2), a jẹ iye igbagbogbo, ati b jẹ alasọdipúpọ allometric.Ọna yii ni ipilẹṣẹ ṣafihan awọn ikẹkọ idagbasoke allometric sinu morphometry jiometirika78,86.Iyipada logarithmic ti agbekalẹ yii jẹ: log Y = b × log X + log a.Iṣiro ipadasẹhin nipa lilo ọna onigun mẹrin ti o kere ju ni a lo lati ṣe iṣiro a ati b.Nigbati Y (iwọn centroid) ati X (awọn iṣiro PC) ti yipada logarithmically, awọn iye wọnyi gbọdọ jẹ rere;sibẹsibẹ, ṣeto ti awọn nkan fun X ni awọn iye odi.Gẹgẹbi ojutu kan, a ṣafikun iyipo si iye pipe ti ida ti o kere ju pẹlu 1 fun ida kọọkan ninu paati kọọkan ati lo iyipada logarithmic kan si gbogbo awọn ida rere iyipada.Ijẹpataki ti awọn onisọdipúpọ allometric ni a ṣe ayẹwo nipa lilo idanwo t’akeko oni-meji.Awọn iṣiro iṣiro wọnyi lati ṣe idanwo idagba allometric ni a ṣe ni lilo Bell Curves ni sọfitiwia Excel (ẹya 3.21).
Wolpoff, MH Awọn ipa oju-ọjọ lori awọn iho imu ti egungun.Bẹẹni.J. Phys.Eda eniyan.29, 405–423.https://doi.org/10.1002/ajpa.1330290315 (1968).
Beals, KL Head apẹrẹ ati oju ojo wahala.Bẹẹni.J. Phys.Eda eniyan.37, 85–92.https://doi.org/10.1002/ajpa.1330370111 (1972).
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu Kẹrin Ọjọ 02-2024