Tankewol foar jo besite oan Nature.com. De ferzje fan 'e browser dy't jo brûke hat beheinde CSS-stipe. Foar de bêste resultaten advisearje wy in nijere ferzje fan jo browser te brûken (of de kompatibiliteitsmodus yn Internet Explorer út te skeakeljen). Yn 'e tuskentiid, om trochgeande stipe te garandearjen, litte wy de side sûnder styling of JavaScript sjen.
Dizze stúdzje beoardielde regionale ferskaat yn minsklike kraniale morfology mei in geometrysk homologymodel basearre op scangegevens fan 148 etnyske groepen oer de hiele wrâld. Dizze metoade brûkt sjabloan-oanpassingstechnology om homologe meshes te generearjen troch net-rigide transformaasjes út te fieren mei in iteratyf tichtste puntalgoritme. Troch haadkomponintanalyse ta te passen op 'e 342 selektearre homologe modellen, waard de grutste feroaring yn totale grutte fûn en dúdlik befêstige foar in lytse skedel út Súd-Aazje. It twadde grutste ferskil is de lingte-breedteferhâlding fan it neurokranium, wat it kontrast demonstrearret tusken de langwerpige skedels fan Afrikanen en de bolle skedels fan Noardeast-Aziaten. It is it neamen wurdich dat dit yngrediïnt net folle te krijen hat mei gesichtskontoeren. Bekende gesichtsfunksjes lykas útstekkende wangen by Noardeast-Aziaten en kompakte maxillêre bonken by Europeanen waarden opnij befêstige. Dizze gesichtsferoaringen binne nau besibbe oan 'e kontoer fan' e skedel, yn it bysûnder de mjitte fan helling fan 'e frontale en occipitale bonken. Allometryske patroanen waarden fûn yn gesichtsferhâldingen relatyf oan totale skedelgrutte; by gruttere skedels binne de gesichtsomtrekken faak langer en smeller, lykas oantoand is by in protte Native Americans en Noardeast-Aziaten. Hoewol ús stúdzje gjin gegevens omfette oer miljeufariabelen dy't ynfloed kinne hawwe op 'e kraniale morfology, lykas klimaat of dieetomstannichheden, sil in grutte dataset fan homologe kraniale patroanen nuttich wêze by it sykjen nei ferskate ferklearrings foar fenotypyske skaaimerken fan it skelet.
Geografyske ferskillen yn 'e foarm fan 'e minsklike skedel wurde al lange tiid bestudearre. In protte ûndersikers hawwe de ferskaat oan miljeu-oanpassing en/of natuerlike seleksje beoardiele, yn it bysûnder klimatologyske faktoaren1,2,3,4,5,6,7 of kauwfunksje ôfhinklik fan fiedingsomstannichheden5,8,9,10,11,12.13. Derneist hawwe guon stúdzjes har rjochte op knelpunteffekten, genetyske drift, genstream, of stochastyske evolúsjonêre prosessen feroarsake troch neutrale genmutaasjes14,15,16,17,18,19,20,21,22,23. Bygelyks, de sferyske foarm fan in breder en koarter skedelferwulft is útlein as in oanpassing oan selektive druk neffens de regel fan Allen24, dy't postulearret dat sûchdieren waarmteferlies minimalisearje troch it ferminderjen fan lichemsoerflak relatyf oan folume2,4,16,17,25. Derneist hawwe guon stúdzjes mei de regel fan Bergmann26 de relaasje tusken skedelgrutte en temperatuer3,5,16,25,27 útlein, wat suggerearret dat de totale grutte yn kâldere regio's oer it algemien grutter is om waarmteferlies te foarkommen. De mechanistyske ynfloed fan kauwstress op it groeipatroan fan it skedelferwulft en gesichtsbonken is debattearre yn relaasje ta dieetomstannichheden dy't resultearje út kulinêre kultuer of ferskillen yn besteansrjocht tusken boeren en jager-samlers8,9,11,12,28. De algemiene útlis is dat fermindere kauwdruk de hurdens fan 'e gesichtsbonken en spieren ferminderet. Ferskate wrâldwide stúdzjes hawwe it ferskaat oan skedelfoarm primêr keppele oan 'e fenotypyske gefolgen fan neutrale genetyske ôfstân ynstee fan oanpassing oan 'e omjouwing21,29,30,31,32. In oare útlis foar feroaringen yn skedelfoarm is basearre op it konsept fan isometryske of allometryske groei6,33,34,35. Bygelyks, gruttere harsens hawwe de neiging om relatyf bredere frontale kwabben te hawwen yn 'e saneamde "Broca's cap"-regio, en de breedte fan 'e frontale kwabben nimt ta, in evolúsjonêr proses dat wurdt beskôge as basearre op allometryske groei. Derneist fûn in stúdzje dy't lange-termyn feroaringen yn 'e foarm fan 'e skedel ûndersocht in allometryske oanstriid nei brachycephaly (de oanstriid fan 'e skedel om sferysker te wurden) mei tanimmende hichte33.
In lange skiednis fan ûndersyk nei kraniale morfology omfettet besykjen om de ûnderlizzende faktoaren te identifisearjen dy't ferantwurdlik binne foar ferskate aspekten fan 'e ferskaat oan kraniale foarmen. Tradisjonele metoaden dy't yn in protte iere stúdzjes brûkt waarden, wiene basearre op bivariate lineêre mjitgegevens, faak mei gebrûk fan Martin- of Howell-definysjes36,37. Tagelyk brûkten in protte fan 'e hjirboppe neamde stúdzjes mear avansearre metoaden basearre op romtlike 3D geometryske morfometry (GM) technology5,7,10,11,12,13,17,20,27,34,35,38. 39. Bygelyks, de sliding semilandmark-metoade, basearre op minimalisaasje fan bûgingsenerzjy, is de meast brûkte metoade west yn transgene biology. It projektearret semi-landmarks fan 'e sjabloan op elk stekproef troch lâns in kromme of oerflak te gliden38,40,41,42,43,44,45,46. Ynklusyf sokke superposysjemetoaden brûke de measte 3D GM-stúdzjes generalisearre Procrustes-analyze, it iterative nearest point (ICP) algoritme 47 om direkte ferliking fan foarmen en it fêstlizzen fan feroarings mooglik te meitsjen. As alternatyf wurdt de thin plate spline (TPS) 48,49 metoade ek breed brûkt as in net-rigide transformaasjemetoade foar it yn kaart bringen fan semi-landmark-ôfstimmingen nei mesh-basearre foarmen.
Mei de ûntwikkeling fan praktyske 3D-folsleine-lichemsscanners sûnt de lette 20e iuw hawwe in protte stúdzjes 3D-folsleine-lichemsscanners brûkt foar gruttemjittingen50,51. Scangegevens waarden brûkt om lichemsdimensjes te ekstrahearjen, wat fereasket dat oerflakfoarmen wurde beskreaun as oerflakken ynstee fan puntwolken. Patroanpassing is in technyk dy't foar dit doel ûntwikkele is op it mêd fan kompjûtergrafiken, wêrby't de foarm fan in oerflak wurdt beskreaun troch in polygonaal gaasmodel. De earste stap yn patroanpassing is it tarieden fan in gaasmodel om te brûken as sjabloan. Guon fan 'e hoekpunten dy't it patroan foarmje binne lânsmerken. De sjabloan wurdt dan deformearre en oanpast oan it oerflak om de ôfstân tusken de sjabloan en de puntwolk te minimalisearjen, wylst de lokale foarmeigenskippen fan 'e sjabloan bewarre wurde. Lânmerken yn 'e sjabloan komme oerien mei lânmerken yn 'e puntwolk. Mei help fan sjabloanpassing kinne alle scangegevens wurde beskreaun as in gaasmodel mei itselde oantal gegevenspunten en deselde topology. Hoewol krekte homology allinich bestiet yn 'e lânsmerkposysjes, kin oannommen wurde dat der algemiene homology is tusken de generearre modellen, om't de feroaringen yn 'e geometry fan' e sjabloanen lyts binne. Dêrom wurde rastermodellen makke troch sjabloanpassing soms homologymodellen neamd52. It foardiel fan sjabloanpassing is dat de sjabloan deformearre en oanpast wurde kin oan ferskate dielen fan it doelobjekt dy't romtlik ticht by it oerflak binne, mar fier dêrfan (bygelyks de jukbôge en de tydlike regio fan 'e skedel) sûnder inoar te beynfloedzjen. Op dizze manier kin de sjabloan befestige wurde oan fertakkende objekten lykas de romp of earm, mei de skouder yn in steande posysje. It neidiel fan sjabloanpassing is de hegere berekkeningskosten fan werhelle iteraasjes, mar tanksij wichtige ferbetteringen yn kompjûterprestaasjes is dit gjin probleem mear. Troch de koördinaatwearden fan 'e hoekpunten dy't it mesh-model foarmje te analysearjen mei multivariate analysetechniken lykas haadkomponintanalyse (PCA), is it mooglik om feroaringen yn 'e heule oerflakfoarm te analysearjen en de firtuele foarm op elke posysje yn' e ferdieling te ûntfangen. Berekkene en visualisearje53. Tsjintwurdich wurde mesh-modellen generearre troch sjabloanpassing in soad brûkt yn foarmanalyse yn ferskate fjilden52,54,55,56,57,58,59,60.
Foarútgong yn fleksibele mesh-opnametechnology, keppele oan de rappe ûntwikkeling fan draachbere 3D-scanapparaten dy't by steat binne om te scannen mei in hegere resolúsje, snelheid en mobiliteit as CT, meitsje it makliker om 3D-oerflakgegevens op te nimmen, nettsjinsteande de lokaasje. Sa ferbetterje sokke nije technologyen op it mêd fan biologyske antropology de mooglikheid om minsklike eksimplaren te kwantifisearjen en statistysk te analysearjen, ynklusyf skedeleksimplaren, wat it doel fan dizze stúdzje is.
Gearfetsjend brûkt dizze stúdzje avansearre 3D-homologymodelleringstechnology basearre op sjabloanmatching (figuer 1) om 342 skedeleksimplaren te evaluearjen selektearre út 148 populaasjes wrâldwiid troch geografyske fergelikingen oer de hiele wrâld. Diversiteit fan kraniale morfology (Tabel 1). Om rekken te hâlden mei feroaringen yn skedelmorfology, hawwe wy PCA- en ûntfanger-operaasjekarakteristyk (ROC)-analyses tapast op 'e dataset fan it homologymodel dat wy generearre hawwe. De befiningen sille bydrage oan in better begryp fan wrâldwide feroaringen yn kraniale morfology, ynklusyf regionale patroanen en ôfnimmende oarder fan feroaring, korrelearre feroarings tusken kraniale segminten, en de oanwêzigens fan allometryske trends. Hoewol dizze stúdzje gjin gegevens behannelet oer ekstrinsike fariabelen fertsjintwurdige troch klimaat- of dieetomstannichheden dy't ynfloed kinne hawwe op kraniale morfology, sille de geografyske patroanen fan kraniale morfology dy't yn ús stúdzje dokumintearre binne, helpe by it ferkennen fan 'e miljeu-, biomechanyske en genetyske faktoaren fan kraniale fariaasje.
Tabel 2 lit de eigenwearden en PCA-bydragekoëffisiënten sjen dy't tapast binne op in net-standerdisearre dataset fan 17.709 hoekpunten (53.127 XYZ-koördinaten) fan 342 homologe skedelmodellen. As resultaat waarden 14 haadkomponinten identifisearre, wêrfan de bydrage oan 'e totale fariânsje mear as 1% wie, en it totale oandiel fan fariânsje wie 83,68%. De laadfektoren fan 'e 14 haadkomponinten binne opnommen yn Oanfoljende Tabel S1, en de komponintskoares dy't berekkene binne foar de 342 skedelmonsters wurde presintearre yn Oanfoljende Tabel S2.
Dizze stúdzje hat njoggen wichtige komponinten beoardiele mei bydragen grutter as 2%, wêrfan guon substansjele en wichtige geografyske fariaasje yn kraniale morfology sjen litte. Figuer 2 lit krommen sjen dy't generearre binne út ROC-analyze om de meast effektive PCA-komponinten te yllustrearjen foar it karakterisearjen of skieden fan elke kombinaasje fan samples oer wichtige geografyske ienheden (bygelyks tusken Afrikaanske en net-Afrikaanske lannen). De Polynesyske kombinaasje waard net hifke fanwegen de lytse stekproefgrutte dy't yn dizze test brûkt waard. Gegevens oangeande de betsjutting fan ferskillen yn AUC en oare basisstatistiken berekkene mei ROC-analyze wurde werjûn yn Oanfoljende Tabel S3.
ROC-krommen waarden tapast op njoggen skattings fan haadkomponinten basearre op in vertex-dataset besteande út 342 homologe skedelmodellen foar manlju. AUC: Gebiet ûnder de kromme by 0,01% betsjutting brûkt om elke geografyske kombinaasje te ûnderskieden fan oare totale kombinaasjes. TPF is wier posityf (effektive ûnderskieding), FPF is falsk posityf (ûnjildich ûnderskieding).
De ynterpretaasje fan 'e ROC-kromme wurdt hjirûnder gearfette, allinich rjochte op 'e komponinten dy't fergelikingsgroepen ûnderskiede kinne troch in grutte of relatyf grutte AUC en in hege nivo fan betsjutting te hawwen mei in kâns ûnder 0.001. It Súd-Aziatyske kompleks (Fig. 2a), dat benammen bestiet út stekproeven út Yndia, ferskilt signifikant fan oare geografysk mingde stekproeven trochdat de earste komponint (PC1) in signifikant gruttere AUC (0.856) hat yn ferliking mei de oare komponinten. In skaaimerk fan it Afrikaanske kompleks (Fig. 2b) is de relatyf grutte AUC fan PC2 (0.834). Austro-Melanesiërs (Fig. 2c) lieten in ferlykbere trend sjen as Sub-Saharaanske Afrikanen fia PC2 mei in relatyf gruttere AUC (0.759). Europeanen (Fig. 2d) ferskille dúdlik yn 'e kombinaasje fan PC2 (AUC = 0.801), PC4 (AUC = 0.719) en PC6 (AUC = 0.671), de Noardeast-Aziatyske stekproef (Fig. 2e) ferskilt signifikant fan PC4, mei in relatyf gruttere 0.714, en it ferskil fan PC3 is swak (AUC = 0.688). De folgjende groepen waarden ek identifisearre mei legere AUC-wearden en hegere signifikânsjenivo's: Resultaten foar PC7 (AUC = 0.679), PC4 (AUC = 0.654) en PC1 (AUC = 0.649) lieten sjen dat Native Americans (Fig. 2f) mei spesifike skaaimerken dy't ferbûn binne mei dizze komponinten, Súdeast-Aziaten (Fig. 2g) differinsjearren oer PC3 (AUC = 0.660) en PC9 (AUC = 0.663), mar it patroan foar stekproeven út it Midden-Easten (Fig. 2h) (ynklusyf Noard-Afrika) kaam oerien. Yn ferliking mei oaren is der net folle ferskil.
Yn 'e folgjende stap, om heech korrelearre hoekpunten fisueel te ynterpretearjen, wurde gebieten fan it oerflak mei hege ladingwearden grutter as 0.45 kleurd mei X-, Y- en Z-koördinaatynformaasje, lykas werjûn yn figuer 3. It reade gebiet lit in hege korrelaasje sjen mei X-as-koördinaten, wat oerienkomt mei de horizontale transversale rjochting. It griene gebiet is heech korrelearre mei de fertikale koördinaat fan 'e Y-as, en it donkerblauwe gebiet is heech korrelearre mei de sagittale koördinaat fan 'e Z-as. It ljochtblauwe gebiet is assosjeare mei de Y-koördinaatassen en de Z-koördinaatassen; rôze - mingd gebiet assosjeare mei de X- en Z-koördinaatassen; giel - gebiet assosjeare mei de X- en Y-koördinaatassen; It wite gebiet bestiet út de reflektearre X-, Y- en Z-koördinaatassen. Dêrom is PC 1 by dizze ladingweardedrompel foaral assosjeare mei it heule oerflak fan 'e skedel. De 3 SD firtuele skedelfoarm oan 'e tsjinoerstelde kant fan dizze komponintas wurdt ek ôfbylde yn dizze figuer, en ferfoarme ôfbyldings wurde presintearre yn Supplementary Video S1 om fisueel te befêstigjen dat PC1 faktoaren fan totale skedelgrutte befettet.
Frekwinsjeferdieling fan PC1-skoares (normale fitkromme), kleurkaart fan it skedeloerflak is sterk korrelearre mei PC1-hoekpunten (útlis fan kleuren relatyf oan De grutte fan tsjinoerstelde kanten fan dizze as is 3 SD. De skaal is in griene bol mei in diameter fan 50 mm.
Figuer 3 lit in frekwinsjeferdielingsplot sjen (normale fitkromme) fan yndividuele PC1-skoares dy't apart berekkene binne foar 9 geografyske ienheden. Neist de skattings fan 'e ROC-kromme (figuer 2) binne de skattings fan Súd-Aziaten yn in beskate mjitte signifikant nei lofts skeefd, om't har skedels lytser binne as dy fan oare regionale groepen. Lykas oanjûn yn tabel 1, fertsjintwurdigje dizze Súd-Aziaten etnyske groepen yn Yndia, ynklusyf de Andamanen en Nicobaren, Sri Lanka en Bangladesh.
De dimensjonele koëffisjint waard fûn op PC1. De ûntdekking fan heech korreleare regio's en firtuele foarmen resultearre yn 'e opheldering fan foarmfaktoaren foar oare komponinten as PC1; gruttefaktoaren wurde lykwols net altyd folslein eliminearre. Lykas te sjen is troch de ROC-krommen te fergelykjen (figuer 2), wiene PC2 en PC4 it meast ûnderskiedend, folge troch PC6 en PC7. PC3 en PC9 binne tige effektyf yn it ferdielen fan 'e stekproefpopulaasje yn geografyske ienheden. Sa litte dizze pearen fan komponintassen skematysk ferspriedingsdiagrammen sjen fan PC-skoares en kleuroerflakken dy't heech korreleare binne mei elke komponint, lykas firtuele foarmdeformaasjes mei dimensjes fan tsjinoerstelde kanten fan 3 SD (figueren 4, 5, 6). De konvekse rompdekking fan stekproeven fan elke geografyske ienheid dy't yn dizze plots fertsjintwurdige wurdt, is sawat 90%, hoewol d'r in bepaalde mjitte fan oerlaap is binnen de klusters. Tabel 3 jout in útlis fan elke PCA-komponint.
Spreidingsdiagrammen fan PC2- en PC4-skoares foar kraniale yndividuen fan njoggen geografyske ienheden (boppe) en fjouwer geografyske ienheden (ûnder), plots fan 'e kleur fan it skedeloerflak fan hoekpunten dy't heech korrelearje mei elke PC (relatyf oan X, Y, Z). Kleurferklearring fan 'e assen: sjoch tekst), en de deformaasje fan 'e firtuele foarm oan tsjinoerstelde kanten fan dizze assen is 3 SD. De skaal is in griene bol mei in diameter fan 50 mm.
Scatterplots fan PC6- en PC7-skoares foar kraniale yndividuen fan njoggen geografyske ienheden (boppe) en twa geografyske ienheden (ûnder), kleurplots fan it kraniale oerflak foar hoekpunten dy't heech korrelearje mei elke PC (relatyf oan X, Y, Z). Kleurferklearring fan 'e assen: sjoch tekst), en de deformaasje fan 'e firtuele foarm oan tsjinoerstelde kanten fan dizze assen is 3 SD. De skaal is in griene bol mei in diameter fan 50 mm.
Spreidingsdiagrammen fan PC3- en PC9-skoares foar kraniale yndividuen fan njoggen geografyske ienheden (boppe) en trije geografyske ienheden (ûnder), en kleurplots fan it skedeloerflak (relatyf oan X-, Y-, Z-assen) fan hoekpunten dy't heech korrelearje mei elke PC-kleurynterpretaasje: sm . tekst), lykas firtuele foarmdeformaasjes oan tsjinoerstelde kanten fan dizze assen mei in magnitude fan 3 SD. De skaal is in griene bol mei in diameter fan 50 mm.
Yn 'e grafyk dy't de skoares fan PC2 en PC4 sjen lit (Fig. 4, Oanfoljende fideo's S2, S3 dy't misfoarme ôfbyldings sjen litte), wurdt de oerflakkleurkaart ek werjûn as de drompelwearde fan 'e lading heger ynsteld is as 0.4, wat leger is as yn PC1, om't de totale lading fan PC2 minder is as yn PC1.
Ferlinging fan 'e frontale en occipitale lobben yn 'e sagittale rjochting lâns de Z-as (donkerblau) en de pariëtale lob yn 'e koronale rjochting (read) op rôze), de Y-as fan 'e occiput (grien) en de Z-as fan it foarholle (donkerblau). Dizze grafyk lit de skoares sjen foar alle minsken oer de hiele wrâld; as lykwols alle stekproeven dy't besteane út in grut oantal groepen tagelyk werjûn wurde, is de ynterpretaasje fan ferspriedingspatroanen frijwat lestich fanwegen de grutte hoemannichte oerlaap; dêrom binne, fanút mar fjouwer grutte geografyske ienheden (d.w.s. Afrika, Australazië-Melaneezje, Jeropa en Noardeast-Aazje), stekproeven ferspraat ûnder de grafyk mei 3 SD firtuele kraniale deformaasje binnen dit berik fan PC-skoares. Yn 'e figuer binne PC2 en PC4 pearen fan skoares. Afrikanen en Austro-Melanesiërs oerlaapje mear en binne ferspraat nei de rjochterkant, wylst Europeanen ferspraat binne nei de loftsboppekant en Noardeast-Aziaten de neiging hawwe om nei de loftsûnderkant te klusterjen. De horizontale as fan PC2 lit sjen dat Afrikaanske/Australyske Melanesiërs in relatyf langer neurokranium hawwe as oare minsken. PC4, wêryn't de Jeropeeske en noardeast-Aziatyske kombinaasjes losjes skieden binne, wurdt assosjeare mei de relative grutte en projeksje fan 'e jukbonken en de laterale kontoer fan it calvarium. It skoareskema lit sjen dat Europeanen relatyf smelle maxillêre en jukbonken hawwe, in lytsere tydlike fossa-romte beheind troch de jukbôge, in fertikaal ferhege frontale bonke en in platte, lege oksipitale bonke, wylst Noardeast-Aziaten de neiging hawwe om bredere en prominintere jukbonken te hawwen. De frontale kwab is helte, de basis fan it oksipitale bonke is ferhege.
As jo fokusje op PC6 en PC7 (Fig. 5) (Oanfoljende fideo's S4, S5 dy't misfoarme ôfbyldings sjen litte), lit de kleurplot in drompelwearde sjen dy't grutter is as 0.3, wat oanjout dat PC6 assosjeare is mei maxillêre of alveolêre morfology (read: X-as en grien). Y-as), tydlike bonkefoarm (blau: Y- en Z-assen) en occipitale bonkefoarm (rôze: X- en Z-assen). Neist de breedte fan it foarholle (read: X-as) korrelearret PC7 ek mei de hichte fan 'e foarste maxillêre alveoli (grien: Y-as) en de Z-as kopfoarm om 'e parietotemporale regio (donkerblau). Yn it boppeste paniel fan Figuer 5 binne alle geografyske samples ferdield neffens de PC6- en PC7-komponintskoares. Omdat ROC oanjout dat PC6 funksjes befettet dy't unyk binne foar Jeropa en PC7 Native American-funksjes fertsjintwurdiget yn dizze analyze, waarden dizze twa regionale samples selektyf plot op dit pear komponintassen. Native Americans, hoewol breed opnommen yn 'e sample, binne ferspraat yn' e linker boppeste hoeke; oarsom, in protte Jeropeeske samples tendearje te wêzen yn 'e rjochter ûnderhoeke. It pear PC6 en PC7 fertsjintwurdigje it smelle alveolêre proses en it relatyf brede neurokranium fan Europeanen, wylst Amerikanen wurde karakterisearre troch in smelle foarholle, gruttere maxilla, en in breder en heger alveolêr proses.
ROC-analyze liet sjen dat PC3 en/of PC9 gewoan wiene yn Súdeast- en Noardeast-Aziatyske populaasjes. Dêrtroch reflektearje de skoarepearen PC3 (griene boppekant op 'e y-as) en PC9 (griene ûnderkant op 'e y-as) (Fig. 6; Oanfoljende fideo's S6, S7 leverje morfearre ôfbyldings) de ferskaat fan East-Aziaten, wat yn skerp kontrast stiet mei de hege gesichtsproporsjes fan Noardeast-Aziaten en de lege gesichtsfoarm fan Súdeast-Aziaten. Neist dizze gesichtsfunksjes is in oar skaaimerk fan guon Noardeast-Aziaten de lambda-tilt fan it occipitale bonke, wylst guon Súdeast-Aziaten in smelle skedelbasis hawwe.
De boppesteande beskriuwing fan 'e wichtichste komponinten en de beskriuwing fan PC5 en PC8 binne weilitten, om't der gjin spesifike regionale skaaimerken fûn binne ûnder de njoggen wichtichste geografyske ienheden. PC5 ferwiist nei de grutte fan it mastoïdeproses fan it temporale bonke, en PC8 reflektearret de asymmetrie fan 'e algemiene skedelfoarm, wêrby't beide parallelle fariaasjes sjen litte tusken de njoggen geografyske stekproefkombinaasjes.
Neist ferspriedingsdiagrammen fan PCA-skoares op yndividueel nivo, leverje wy ek ferspriedingsdiagrammen fan groepsgemiddelden foar algemiene ferliking. Hjirfoar is in gemiddelde kraniale homologymodel makke út in vertexdataset fan yndividuele homologymodellen fan 148 etnyske groepen. Bivariate plots fan 'e skoaresets foar PC2 en PC4, PC6 en PC7, en PC3 en PC9 wurde werjûn yn Oanfoljende Figuer S1, allegear berekkene as it gemiddelde skedelmodel foar de stekproef fan 148 yndividuen. Op dizze manier ferbergje ferspriedingsdiagrammen yndividuele ferskillen binnen elke groep, wêrtroch't in dúdlikere ynterpretaasje fan skedeloerienkomsten mooglik is fanwegen ûnderlizzende regionale ferdielingen, wêr't patroanen oerienkomme mei dy werjûn yn yndividuele plots mei minder oerlaap. Oanfoljende Figuer S2 toant it algemiene gemiddelde model foar elke geografyske ienheid.
Neist PC1, dat assosjeare waard mei totale grutte (Oanfoljende tabel S2), waarden allometryske relaasjes tusken totale grutte en skedelfoarm ûndersocht mei help fan sintroïdôfmjittings en sets fan PCA-skattings út net-normalisearre gegevens. Allometryske koëffisiënten, konstante wearden, t-wearden en P-wearden yn 'e betsjuttingstest wurde werjûn yn tabel 4. Gjin wichtige allometryske patroankomponinten assosjeare mei totale skedelgrutte waarden fûn yn hokker kraniale morfology dan ek op it P < 0,05-nivo.
Omdat guon gruttefaktoaren opnommen wurde kinne yn PC-skattings basearre op net-normalisearre datasets, hawwe wy fierder de allometryske trend ûndersocht tusken sintrumgrutte en PC-skoares berekkene mei datasets normalisearre troch sintrumgrutte (PCA-resultaten en skoaresets wurde presintearre yn Oanfoljende Tabellen S6). , C7). Tabel 4 toant de resultaten fan 'e allometryske analyze. Sa waarden wichtige allometryske trends fûn op it 1% nivo yn PC6 en op it 5% nivo yn PC10. Figuer 7 toant de regresjehellingen fan dizze log-lineaire relaasjes tusken PC-skoares en sintrumgrutte mei dummies (± 3 SD) oan beide úteinen fan 'e log sintrumgrutte. De PC6-skoare is de ferhâlding fan 'e relative hichte en breedte fan' e skedel. As de grutte fan 'e skedel tanimt, wurde de skedel en it gesicht heger, en it foarholle, eachkassen en noastergatten tendearje lateraal tichter byinoar te wêzen. It patroan fan stekproeffersprieding suggerearret dat dizze ferhâlding typysk fûn wurdt by Noardeast-Aziaten en Native Americans. Boppedat toant PC10 in trend nei evenredige reduksje yn 'e breedte fan it middengesicht, nettsjinsteande de geografyske regio.
Foar de wichtige allometryske relaasjes dy't yn 'e tabel neamd binne, de helling fan 'e log-lineaire regresje tusken de PC-oanpart fan 'e foarmkomponint (krigen út 'e normalisearre gegevens) en de sintrumgrutte, hat de firtuele foarmdeformaasje in grutte fan 3 SD oan 'e tsjinoerstelde kant fan 'e line fan 4.
It folgjende patroan fan feroarings yn kraniale morfology is oantoand troch de analyze fan datasets fan homologe 3D-oerflakmodellen. De earste komponint fan PCA hat betrekking op de totale skedelgrutte. Der wurdt lang tocht dat de lytsere skedels fan Súd-Aziaten, ynklusyf eksimplaren út Yndia, Sry Lanka en de Andamanen, Bangladesh, te tankjen binne oan har lytsere lichemsgrutte, yn oerienstimming mei de ekogeografyske regel fan Bergmann of eilânregel613,5,16,25,27,62. De earste is relatearre oan temperatuer, en de twadde hinget ôf fan 'e beskikbere romte en fiedselboarnen fan' e ekologyske niche. Under de komponinten fan foarm is de grutste feroaring de ferhâlding fan 'e lingte en breedte fan it kraniale gewelf. Dizze funksje, oantsjutten as PC2, beskriuwt de nauwe relaasje tusken de proporsjoneel langwerpige skedels fan Austro-Melanesiërs en Afrikanen, lykas ferskillen mei de sferyske skedels fan guon Europeanen en Noardeast-Aziaten. Dizze skaaimerken binne rapportearre yn in protte eardere stúdzjes basearre op ienfâldige lineêre mjittingen37,63,64. Boppedat wurdt dizze eigenskip assosjeare mei brachycephaly by net-Afrikanen, wat al lang besprutsen wurdt yn antropometryske en osteometryske stúdzjes. De wichtichste hypoteze efter dizze útlis is dat fermindere kauwen, lykas it ferdunnen fan 'e temporalis-spier, de druk op 'e bûtenste skalp ferminderet5,8,9,10,11,12,13. In oare hypoteze giet oer oanpassing oan kâlde klimaten troch it ferminderjen fan it oerflak fan 'e holle, wat suggerearret dat in mear sferyske skedel it oerflak better minimalisearret as in sferyske foarm, neffens de regels fan Allen16,17,25. Op basis fan 'e resultaten fan 'e hjoeddeiske stúdzje kinne dizze hypotezen allinich beoardiele wurde op basis fan 'e krúskorrelaasje fan kraniale segminten. Gearfetsjend stypje ús PCA-resultaten de hypoteze net folslein dat de ferhâlding tusken de lingte en breedte fan 'e kraniale skedel signifikant beynfloede wurdt troch kauwomstannichheden, om't de lading fan PC2 (lange/brachycephalic komponint) net signifikant relatearre wie oan gesichtsferhâldingen (ynklusyf relative maxillêre ôfmjittings) en de relative romte fan 'e temporale fossa (wat it folume fan 'e temporalis-spier reflektearret). Us hjoeddeiske stúdzje hat de relaasje tusken de foarm fan 'e skedel en geologyske miljeu-omstannichheden lykas temperatuer net analysearre; in útlis basearre op 'e regel fan Allen kin lykwols it beskôgjen wurdich wêze as in kandidaathypotese om brachycephalon yn kâlde klimaatregio's te ferklearjen.
Doe waard in wichtige fariaasje fûn yn PC4, wat suggerearret dat Noardeast-Aziaten grutte, promininte jukbonken hawwe op 'e maxilla- en jukbonken. Dizze fynst komt oerien mei in bekend spesifyk skaaimerk fan Sibeariërs, dy't nei alle gedachten oanpast binne oan ekstreem kâlde klimaten troch foarútbeweging fan 'e jukbonken, wat resulteart yn in ferhege folume fan 'e sinussen en in platter gesicht 65. In nije fynst út ús homologe model is dat wanghingjende wangen by Europeanen assosjeare wurdt mei in fermindere frontale helling, lykas platte en smelle oksipitale bonken en nuchale konkaviteit. Yn tsjinstelling dêrmei hawwe Noardeast-Aziaten de neiging om hellende foarhollen en ferhege oksipitale regio's te hawwen. Undersyk fan it oksipitale bonke mei geometrysk morfometryske metoaden35 hat oantoand dat Aziatyske en Jeropeeske skedels in plattere nuchale kromme en in legere posysje fan it achterhoofd hawwe yn ferliking mei Afrikanen. Us ferspriedingsdiagrammen fan PC2- en PC4- en PC3- en PC9-pearen lieten lykwols gruttere fariaasje sjen by Aziaten, wylst Europeanen karakterisearre waarden troch in platte basis fan it achterholle en in legere achterholle. Ynkonsistinsjes yn Aziatyske skaaimerken tusken stúdzjes kinne te tankjen wêze oan ferskillen yn 'e brûkte etnyske stekproeven, om't wy in grut oantal etnyske groepen út in breed spektrum fan Noardeast- en Súdeast-Aazje hawwe sampled. Feroarings yn 'e foarm fan it achterhollebonke wurde faak assosjeare mei spierûntwikkeling. Dizze adaptive útlis hâldt lykwols gjin rekken mei de korrelaasje tusken foarholle- en achterhollefoarm, dy't yn dizze stúdzje wol oantoand is, mar wierskynlik net folslein oantoand is. Yn dit ferbân is it de muoite wurdich om de relaasje tusken lichemsgewichtbalâns en it swiertepunt of de cervikale oergong (foramen magnum) of oare faktoaren te beskôgjen.
In oare wichtige komponint mei grutte fariaasje is relatearre oan 'e ûntwikkeling fan it kauwapparaat, fertsjintwurdige troch de maxillêre en temporale fossae, dy't wurdt beskreaun troch in kombinaasje fan skoares PC6, PC7 en PC4. Dizze markearre ferminderingen yn kraniale segminten karakterisearje Jeropeeske yndividuen mear as elke oare geografyske groep. Dizze funksje is ynterpretearre as gefolch fan fermindere stabiliteit fan gesichtsmorfology troch de iere ûntwikkeling fan lânbou- en itenbereidingstechniken, dy't op har beurt de meganyske lading op it kauwapparaat fermindere sûnder in krêftich kauwapparaat9,12,28,66. Neffens de kauwfunksjehypothese28 giet dit mank mei in feroaring yn 'e fleksje fan' e skedelbasis nei in skerpere kraniale hoeke en in mear sferysk kraniale dak. Fanút dit perspektyf hawwe lânboupopulaasjes de neiging om kompakte gesichten te hawwen, minder útsteksel fan 'e ûnderkaak, en in mear bolfoarmige meninges. Dêrom kin dizze deformaasje ferklearre wurde troch de algemiene omtrek fan 'e laterale foarm fan' e skedel fan Jeropeanen mei fermindere kauworganen. Neffens dizze stúdzje is dizze ynterpretaasje lykwols kompleks, om't de funksjonele betsjutting fan 'e morfologyske relaasje tusken it bolfoarmige neurokranium en de ûntwikkeling fan it kauwapparaat minder akseptabel is, lykas beskôge yn eardere ynterpretaasjes fan PC2.
De ferskillen tusken Noardeast-Aziaten en Súdeast-Aziaten wurde yllustrearre troch it kontrast tusken in heech gesicht mei in skean achterholle bonke en in koart gesicht mei in smelle skedelbasis, lykas te sjen is yn PC3 en PC9. Fanwegen it gebrek oan geoekologyske gegevens jout ús stúdzje mar in beheinde ferklearring foar dizze fynst. In mooglike ferklearring is oanpassing oan in oar klimaat of fiedingsomstannichheden. Neist ekologyske oanpassing waarden ek lokale ferskillen yn 'e skiednis fan populaasjes yn Noardeast- en Súdeast-Aazje yn rekken brocht. Bygelyks, yn eastlik Eurazië is in twa-laach model hypoteze opsteld om de fersprieding fan anatomysk moderne minsken (AMH) te begripen op basis fan kraniale morfometryske gegevens67,68. Neffens dit model hie de "earste laach", dat binne de oarspronklike groepen fan Let-Pleistoseen AMH-kolonisators, in mear of minder direkte ôfstamming fan 'e ynheemse bewenners fan' e regio, lykas de moderne Austro-Melanesiërs (s. Earste laach). , en letter meimakke grutskalige minging fan noardlike lânboufolken mei noardeast-Aziatyske skaaimerken (twadde laach) yn 'e regio (sawat 4.000 jier lyn). Genstream yn kaart brocht mei in "twa-laachs" model sil nedich wêze om de Súdeast-Aziatyske kraniale foarm te begripen, sjoen dat de Súdeast-Aziatyske kraniale foarm foar in part ôfhingje kin fan lokale genetyske erfskip op it earste nivo.
Troch kraniale oerienkomst te beoardieljen mei help fan geografyske ienheden dy't yn kaart brocht binne mei homologe modellen, kinne wy de ûnderlizzende populaasjeskiednis fan AMF yn senario's bûten Afrika ôfliede. In protte ferskillende "bûten Afrika" modellen binne foarsteld om de fersprieding fan AMF te ferklearjen op basis fan skelet- en genomyske gegevens. Hjirfan suggerearje resinte stúdzjes dat AMH-kolonisaasje fan gebieten bûten Afrika sawat 177.000 jier lyn begon69,70. De lange-ôfstânsfersprieding fan AMF yn Eurazië yn dizze perioade bliuwt lykwols ûnwis, om't de habitats fan dizze iere fossilen beheind binne ta it Midden-Easten en de Middellânske See by Afrika. It ienfâldichste gefal is in ienige delsetting lâns in migraasjerûte fan Afrika nei Eurazië, wêrby't geografyske barriêres lykas de Himalaya omseild wurde. In oar model suggerearret meardere migraasjeweagen, wêrfan de earste ferspraat fan Afrika lâns de kust fan 'e Yndyske Oseaan nei Súdeast-Aazje en Austraalje, en doe ferspraat nei noardlik Eurazië. De measte fan dizze stúdzjes befêstigje dat AMF ferspraat fier bûten Afrika sawat 60.000 jier lyn. Yn dit opsicht litte de Australazysk-Melanesyske (ynklusyf Papoea) samples in gruttere oerienkomst sjen mei Afrikaanske samples as mei hokker oare geografyske searje dan ek yn 'e haadkomponintanalyze fan homologymodellen. Dizze fynst stipet de hypoteze dat de earste AMF-ferspriedingsgroepen lâns de súdlike râne fan Eurazië direkt yn Afrika ûntstienen22,68 sûnder wichtige morfologyske feroarings as reaksje op spesifike klimaten of oare wichtige omstannichheden.
Oangeande allometryske groei liet analyze mei foarmkomponinten ôflaat fan in oare dataset normalisearre troch sintrumgrutte in wichtige allometryske trend sjen yn PC6 en PC10. Beide komponinten binne relatearre oan 'e foarm fan it foarholle en dielen fan it gesicht, dy't smeller wurde as de grutte fan 'e skedel tanimt. Noardeast-Aziaten en Amerikanen hawwe de neiging om dizze funksje te hawwen en hawwe relatyf grutte skedels. Dizze fynst sprekt earder rapportearre allometryske patroanen tsjin wêryn gruttere harsens relatyf bredere frontale kwabben hawwe yn 'e saneamde "Broca's cap"-regio, wat resulteart yn in ferhege breedte fan 'e frontale kwab34. Dizze ferskillen wurde ferklearre troch ferskillen yn stekproefsets; Us stúdzje analysearre allometryske patroanen fan totale skedelgrutte mei moderne populaasjes, en ferlykjende stúdzjes behannelje lange-termyn trends yn minsklike evolúsje relatearre oan harsensgrutte.
Oangeande gesichtsallometry fûn ien stúdzje mei biometryske gegevens78 dat gesichtsfoarm en -grutte miskien wat korrelearre binne, wylst ús stúdzje fûn dat gruttere skedels faak assosjeare wurde mei hegere, smelle gesichten. De konsistinsje fan biometryske gegevens is lykwols ûndúdlik; Regresjetests dy't ontogenetyske allometry en statyske allometry fergelykje litte ferskillende resultaten sjen. In allometryske oanstriid ta in sferyske skedelfoarm fanwegen ferhege hichte is ek rapportearre; wy hawwe lykwols gjin hichtegegevens analysearre. Us stúdzje lit wol sjen dat d'r gjin allometryske gegevens binne dy't in korrelaasje oantoane tusken bolfoarmige skedelferhâldingen en de totale skedelgrutte per se.
Hoewol ús hjoeddeiske stúdzje gjin gegevens behannelet oer ekstrinsike fariabelen fertsjintwurdige troch klimaat- of dieetomstannichheden dy't wierskynlik ynfloed hawwe op 'e kraniale morfology, sil de grutte dataset fan homologe 3D-kraniale oerflakmodellen dy't yn dizze stúdzje brûkt binne, helpe by it evaluearjen fan korrelearre fenotypyske morfologyske fariaasje. Miljeufaktoaren lykas dieet, klimaat en fiedingsomstannichheden, lykas neutrale krêften lykas migraasje, genstream en genetyske drift.
Dizze stúdzje omfette 342 eksimplaren fan manlike skedels sammele fan 148 populaasjes yn 9 geografyske ienheden (Tabel 1). De measte groepen binne geografysk ynheemse eksimplaren, wylst guon groepen yn Afrika, Noardeast-/Súdeast-Aazje en Amearika (kursive neamd) etnysk definieare binne. In protte kraniale eksimplaren waarden selektearre út 'e kraniale mjittingsdatabase neffens de Martin-kraniale mjittingsdefinysje levere troch Tsunehiko Hanihara. Wy selektearren represintative manlike skedels út alle etnyske groepen yn 'e wrâld. Om leden fan elke groep te identifisearjen, hawwe wy Euklidyske ôfstannen berekkene op basis fan 37 kraniale mjittingen fan it groepsgemiddelde foar alle yndividuen dy't ta dy groep hearden. Yn 'e measte gefallen hawwe wy de 1-4 samples selektearre mei de lytste ôfstân fan it gemiddelde (Oanfoljende Tabel S4). Foar dizze groepen waarden guon samples willekeurich selektearre as se net neamd waarden yn 'e Hahara-mjittingsdatabase.
Foar statistyske ferliking waarden de 148 befolkingssamples groepearre yn wichtige geografyske ienheden, lykas te sjen is yn tabel 1. De "Afrikaanske" groep bestiet allinich út samples út 'e sub-Saharaanske regio. Eksimplaren út Noard-Afrika waarden opnommen yn it "Midden-Easten" tegearre mei eksimplaren út West-Aazje mei ferlykbere omstannichheden. De Noardeast-Aziatyske groep omfettet allinich minsken fan net-Jeropeeske komôf, en de Amerikaanske groep omfettet allinich Native Americans. Yn it bysûnder is dizze groep ferspraat oer in grut gebiet fan 'e Noard- en Súd-Amerikaanske kontininten, yn in breed ferskaat oan omjouwings. Wy beskôgje de Amerikaanske sample lykwols binnen dizze ienige geografyske ienheid, sjoen de demografyske skiednis fan Native Americans dy't beskôge wurde as fan Noardeast-Aziatyske komôf, nettsjinsteande meardere migraasjes 80.
Wy hawwe 3D-oerflakgegevens fan dizze kontrastearjende skedeleksimplaren opnommen mei in 3D-scanner mei hege resolúsje (EinScan Pro fan Shining 3D Co Ltd, minimale resolúsje: 0,5 mm, https://www.shining3d.com/) en doe in mesh generearre. It mesh-model bestiet út sawat 200.000–400.000 hoekpunten, en de ynbegrepen software wurdt brûkt om gatten te foljen en rânen glêd te meitsjen.
Yn 'e earste stap hawwe wy scangegevens fan elke skedel brûkt om in skedelmodel mei ien sjabloan te meitsjen, besteande út 4485 hoekpunten (8728 polygonale flakken). De basis fan 'e skedelregio, besteande út it sfenoïde bonke, it petrous temporale bonke, it ferwulft, de maxillêre alveoli en de tosken, waard fuorthelle út it sjabloanmeshmodel. De reden is dat dizze struktueren soms ûnfolslein of lestich te foltôgjen binne fanwegen tinne of tinne skerpe dielen lykas pterygoïde oerflakken en styloïde prosessen, toskslijtage en/of in ynkonsistente set tosken. De skedelbasis om it foramen magnum, ynklusyf de basis, waard net resektearre, om't dit in anatomysk wichtige lokaasje is foar de lokaasje fan 'e halsgewrichten en de hichte fan 'e skedel moat wurde beoardiele. Brûk spegelringen om in sjabloan te foarmjen dat oan beide kanten symmetrysk is. Fier isotropyske meshing út om polygonale foarmen sa lyksidig mooglik te meitsjen.
Folgjende waarden 56 lânsmerken tawiisd oan 'e anatomysk oerienkommende hoekpunten fan it sjabloanmodel mei help fan HBM-Rugle-software. Lânmerkynstellingen soargje foar de krektens en stabiliteit fan 'e posysje fan lânsmerken en soargje foar de homology fan dizze lokaasjes yn it generearre homologymodel. Se kinne identifisearre wurde op basis fan har spesifike skaaimerken, lykas werjûn yn Oanfoljende Tabel S5 en Oanfoljende Figuer S3. Neffens de definysje fan Bookstein81 binne de measte fan dizze lânsmerken Type I-lânsmerken dy't lizze op 'e krusing fan trije struktueren, en guon binne Type II-lânsmerken mei punten fan maksimale kromming. In protte lânsmerken waarden oerdroegen fan punten definieare foar lineêre kraniale mjittingen yn 'e definysje fan Martin 36. Wy definiearren deselde 56 lânsmerken foar skende modellen fan 342 skedeleksimplaren, dy't mei de hân tawiisd waarden oan anatomysk oerienkommende hoekpunten om krektere homologymodellen te generearjen yn 'e folgjende seksje.
In kop-sintraal koördinatesysteem waard definieare om de scangegevens en it sjabloan te beskriuwen, lykas werjûn yn Oanfoljende Figuer S4. It XZ-flak is it horizontale flak fan Frankfurt dat troch it heechste punt (Martin's definysje: diel) fan 'e boppeste râne fan 'e linker en rjochter eksterne gehoarkanalen en it leechste punt (Martin's definysje: baan) fan 'e ûnderste râne fan 'e linker baan giet. De X-as is de line dy't de linker- en rjochterkanten ferbynt, en X+ is de rjochterkant. It YZ-flak giet troch it midden fan 'e linker- en rjochterdielen en de woartel fan 'e noas: Y+ omheech, Z+ foarút. It referinsjepunt (oarsprong: nulkoördinaat) wurdt ynsteld op 'e krusing fan it YZ-flak (midflak), XZ-flak (Frankfort-flak) en XY-flak (koronaal flak).
Wy hawwe HBM-Rugle-software (Medic Engineering, Kyoto, http://www.rugle.co.jp/) brûkt om in homolooch mesh-model te meitsjen troch sjabloanpassing út te fieren mei 56 lânsmerkpunten (linkerkant fan figuer 1). De kearnsoftwarekomponint, oarspronklik ûntwikkele troch it Center for Digital Human Research oan it Institute of Advanced Industrial Science and Technology yn Japan, hjit HBM en hat funksjes foar it passen fan sjabloanen mei lânsmerken en it meitsjen fan fyn mesh-modellen mei ferdielingsflakken82. De folgjende softwareferzje (mHBM)83 foege in funksje ta foar patroanpassing sûnder lânsmerken om de oanpassingsprestaasjes te ferbetterjen. HBM-Rugle kombinearret mHBM-software mei ekstra brûkerfreonlike funksjes, ynklusyf it oanpassen fan koördinatesystemen en it feroarjen fan de grutte fan ynfiergegevens. De betrouberens fan 'e krektens fan software-oanpassing is befêstige yn ferskate stúdzjes52,54,55,56,57,58,59,60.
By it oanpassen fan in HBM-Rugle-sjabloan mei help fan lânsmerken, wurdt it mesh-model fan 'e sjabloan oer de doelscangegevens hinne lein troch rigide registraasje basearre op ICP-technology (minimalisearjen fan 'e som fan' e ôfstannen tusken de lânsmerken dy't oerienkomme mei de sjabloan en de doelscangegevens), en dan troch net-rigide deformaasje fan 'e mesh wurdt de sjabloan oanpast oan' e doelscangegevens. Dit oanpassingsproses waard trije kear werhelle mei ferskate wearden fan 'e twa oanpassingsparameters om de krektens fan' e oanpassing te ferbetterjen. Ien fan dizze parameters beheint de ôfstân tusken it sjabloanrastermodel en de doelscangegevens, en de oare beheint de ôfstân tusken sjabloanlandmarks en doellandmarks. It misfoarme sjabloanrastermodel waard doe ûnderferdield mei it sykliske oerflakûnderferdielingsalgoritme 82 om in ferfine mesh-model te meitsjen besteande út 17.709 hoekpunten (34.928 polygonen). Uteinlik wurdt it ferdielde sjabloanrastermodel oanpast oan 'e doelscangegevens om in homologymodel te generearjen. Om't de lânsmerklokaasjes wat oars binne as dy yn 'e doelscangegevens, waard it homologymodel fyn ôfstimd om se te beskriuwen mei it koporiïntaasjekoördinatesysteem dat yn 'e foarige seksje beskreaun is. De gemiddelde ôfstân tusken oerienkommende homologe modelmarken en doelscangegevens yn alle samples wie <0,01 mm. Berekkene mei de HBM-Rugle-funksje wie de gemiddelde ôfstân tusken homologymodelgegevenspunten en doelscangegevens 0,322 mm (Oanfoljende tabel S2).
Om feroarings yn kraniale morfology te ferklearjen, waarden 17.709 hoekpunten (53.127 XYZ-koördinaten) fan alle homologe modellen analysearre troch haadkomponintanalyse (PCA) mei HBS-software makke troch it Center for Digital Human Science oan it Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Japan (distribúsjedealer: Medic Engineering, Kyoto, http://www.rugle.co.jp/). Wy hawwe doe besocht PCA ta te passen op 'e net-normalisearre dataset en de dataset normalisearre troch sintrumgrutte. Sa kin PCA basearre op net-standerdisearre gegevens de kraniale foarm fan 'e njoggen geografyske ienheden dúdliker karakterisearje en de ynterpretaasje fan komponinten fasilitearje as PCA mei standerdisearre gegevens.
Dit artikel presintearret it oantal ûntdutsen haadkomponinten mei in bydrage fan mear as 1% fan 'e totale fariânsje. Om de haadkomponinten te bepalen dy't it effektyfst binne by it ûnderskieden fan groepen oer wichtige geografyske ienheden, waard ROC-analyze (Receiver Operating Characteristic) tapast op haadkomponintskoares (PC) mei in bydrage fan mear as 2% 84. Dizze analyze genereart in kânskromme foar elke PCA-komponint om de klassifikaasjeprestaasjes te ferbetterjen en plots tusken geografyske groepen korrekt te fergelykjen. De mjitte fan ûnderskiedende krêft kin wurde beoardiele troch it gebiet ûnder de kromme (AUC), wêrby't PCA-komponinten mei gruttere wearden better yn steat binne om ûnderskied te meitsjen tusken groepen. In chi-kwadraattest waard doe útfierd om it nivo fan betsjutting te beoardieljen. ROC-analyze waard útfierd yn Microsoft Excel mei help fan Bell Curve foar Excel-software (ferzje 3.21).
Om geografyske ferskillen yn kraniale morfology te visualisearjen, waarden ferspriedingsdiagrammen makke mei PC-skoares dy't groepen it effektyfst ûnderskieden fan wichtige geografyske ienheden. Om haadkomponinten te ynterpretearjen, brûk in kleurenkaart om modelhoekpunten te visualisearjen dy't heech korrelearje mei haadkomponinten. Derneist waarden firtuele foarstellings fan 'e einen fan' e haadkomponintassen lizze op ± 3 standertôfwikingen (SD) fan 'e haadkomponintskoares berekkene en presintearre yn' e oanfoljende fideo.
Allometry waard brûkt om de relaasje te bepalen tusken skedelfoarm en gruttefaktoaren dy't beoardiele binne yn 'e PCA-analyze. De analyze is jildich foar haadkomponinten mei bydragen >1%. Ien beheining fan dizze PCA is dat foarmkomponinten net yndividueel de foarm oanjaan kinne, om't de net-normalisearre dataset net alle dimensjonele faktoaren fuortsmyt. Neist it brûken fan net-normalisearre datasets, hawwe wy ek allometryske trends analysearre mei PC-fraksjesets basearre op normalisearre sintroïdgruttegegevens tapast op haadkomponinten mei bydragen >1%.
Allometryske trends waarden hifke mei de fergeliking Y = aXb 85 wêrby't Y de foarm of proporsje fan in foarmkomponint is, X de sintroïdegrutte is (Oanfoljende tabel S2), a in konstante wearde is, en b de allometryske koëffisjint is. Dizze metoade yntrodusearret yn prinsipe allometryske groeistúdzjes yn geometryske morfometry 78,86. De logaritmyske transformaasje fan dizze formule is: log Y = b × log X + log a. Regresje-analyze mei de minste kwadratenmetoade waard tapast om a en b te berekkenjen. As Y (sintroïdegrutte) en X (PC-skoares) logaritmysk transformearre wurde, moatte dizze wearden posityf wêze; de set skattings foar X befettet lykwols negative wearden. As oplossing hawwe wy ôfrûning tafoege nei de absolute wearde fan 'e lytste fraksje plus 1 foar elke fraksje yn elke komponint en in logaritmyske transformaasje tapast op alle konvertearre positive fraksjes. De betsjutting fan allometryske koëffisjinten waard beoardiele mei in twasidige Student's t-test. Dizze statistyske berekkeningen om allometryske groei te testen waarden útfierd mei Bell Curves yn Excel-software (ferzje 3.21).
Wolpoff, MH Klimatyske effekten op 'e noastergatten fan it skelet. Ja. J. Phys. Humanity. 29, 405–423. https://doi.org/10.1002/ajpa.1330290315 (1968).
Beals, KL Kopfoarm en klimaatstress. Ja. J. Phys. Humanity. 37, 85–92. https://doi.org/10.1002/ajpa.1330370111 (1972).
Pleatsingstiid: 2 april 2024