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灵长类动物脸演变过程中的反向解剖与 dicect 显示其他隐藏数据

DOI:

10.3791/58394

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January 7th, 2019

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1Department of Physical Therapy, Duquesne University, 2Department of Anthropology, University of Pittsburgh, 3College of Sciences, North Carolina State University, 4Shared Materials Instrumentation Facility, Duke University, 5Department of Anthropology, University of Florida

In This Article

Summary

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面部表情是模仿肌肉产生的一种视觉交流方式。在这里, 我们提出了新的技术的反向解剖和 dicect 充分可视化和评估模仿肌肉的协议。这些组合技术可以检查模仿肌肉组织的形态和生理方面, 以确定功能方面。

Abstract

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许多哺乳动物分类群产生了社交或情感意图的面部表情或面部表情, 作为近距离视觉交流的一种手段。这些显示是通过收缩模仿肌肉, 这是骨骼肌连接到真皮。反向解剖, 从头骨上取下完整的面膜, 并反向接近模仿肌肉, 是一种有效但具有破坏性的方式来揭示模仿肌肉的形态, 但它是破坏性的。dicect 是一种新的机制, 用于可视化骨骼肌, 包括模仿肌肉, 并分离单个肌肉束进行定量测量。此外, dicect 还为肌肉的可视化提供了一种非破坏性的机制。反向解剖和 dicect 的结合技术可用于评估模拟肌肉组织的进化形态以及这些肌肉的潜在收缩强度和速度。这项研究进一步表明, dicect 可以用来准确和可靠地可视化模仿肌肉, 以及反向解剖, 并提供了一个非破坏性的方法, 采样模仿肌肉。

Introduction

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模仿肌肉组织, 或面部表情肌肉组织, 是骨骼肌, 在整个哺乳动物1发现。虽然大多数哺乳动物骨骼肌附着在离散骨性地标上, 但模仿肌肉组织的独特性主要是面部、头皮和颈部的腹侧, 4. 我的工作是什么？模拟肌肉收缩将 "面膜" 变形为社会和情感意图的表情或面部表现, 改变眼睛、鼻腔和口腔括约肌的大小和形状, 用于喂养、呼吸和发声,是大多数哺乳动物2、3、4、5中存在的整体近距离视觉交流机制的一部分。在哺乳动物, 模仿肌肉产生的面部显示有助于调节和维护地域边界, 社会纽带, 和社会群体, 通过提示有关发送者的情感和行为意图的细节 2, 5。

在哺乳动物中, 灵长类动物的部分特点是在整个生命周期中采用了高水平的社会行....

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Protocol

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由于这些程序使用的是在动物园自然原因死亡或在不相关研究的研究实验室牺牲的动物, 这些协议不需要 iacuc 的批准。

1. 反向解剖

请注意:反向解剖的协议是有效的非常小的哺乳动物, 如实验室小鼠, 一直到大型陆地哺乳动物, 如家马。模仿的肌肉往往保存最好, 最好的可视化时, 留下覆盖真皮, 而不是留下他们在头骨上。参见图 1-3。

  1. 从颈椎的头部在解剖前的脊柱部分的解剖程序。如果尸体被冻结, 让它完全解冻, 然后再继续这样做。
    1. 无论保存状态如何, 都要触诊头骨的枕部区域和第二颈椎 (c2) 的刺过程。请注意, 第一颈椎 (c1) 缺乏刺过程, 因此触诊 c2 和头骨的枕部区域将给出 c1 的大致位置。
    2. 使用手术刀, 在颅骨和 c2 的枕部区域之间进行水平切割, 以便开始将颅骨与 c1 处的脊柱分离。继续进行切割, 直到头骨从脊柱上被切除。
    3. 如果样品是新鲜的和不固定的, 步骤 1.1.2-1.2 需要在相对较短的时间内执行。此外, 如果大脑在颅腔内保持完整, 神经组织的坏死可能会迅速进行, 因此, 如果标本要保持不固定, 强烈建议将大脑从尸体上取出。
      注: 作为一个可选步骤, 样品可以浸泡在10% 缓冲福尔拉林 ....

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Results

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本节介绍了面部肌肉组织形式的结果的例子, 可以通过使用 "反向解剖" 与 dicect 扫描一起实现。通过使用 "反向解剖" 来创建面膜, 有时可以看到模仿 (面部) 肌肉比传统的解剖方法更充分的表现。这种方法适用于一系列的身体大小, 从微小的, 小身体的灵长类动物, 例如普通的马莫塞卡利克斯夹克 (图 4), 到大型灵长类动物, 如黑猩猩潘巨食症(图 5),一种中等大小的灵长类动物, 如恒河猴马卡莫拉塔(图 6)。传统的解剖方法可以很好地工作在大体质灵长类动物, 具有强大的模仿肌肉组织。然而, 传统的 "前入路" 解剖方法可能不适用于身材矮小的灵长类动物, 有优雅的面部肌肉。在这些情况下, 一些面部肌肉组织可能无法与周围的结缔组织区分开来, 并可能在解剖过程中丢失。

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Discussion

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按照 "反向解剖" 协议的步骤, 通常会产生一个面膜, 可以缓慢和有条不紊地解剖, 以揭示模仿肌肉组织, 无论头部的大小。特别重要的是要缓慢移动, 不断评估肌肉是否在不经意间被完全割伤, 特别是在身体较小的物种中。

为了确定肌肉组织的位置, 让发育中的面膜分阶段干燥, 不断评估结缔组织与肌肉组织的距离, 是非常重要的。如果结缔组织留在面膜上, 肌肉组织将是不可见的, 所以重要的是要删除尽可能多的结缔组织。

虽然反向解剖提供了一个可靠和详细的方法来评估灵长类动物 (或任何哺乳动物) 之间的面部肌肉组织, 它是一个破坏性的方法, 需要大量的时间和专业知识2,11。dicect 为评估灵长类动物面部肌肉组织提供了一种额外的方法, 并已被用于可视化其他骨骼肌肉组织, 并成功 17,18.在反向解剖中可见.......

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Disclosures

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提交人没有可报告的披露情况。

Acknowledgements

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作者希望感谢 yerkes 国家灵长类动物研究中心获得黑猩猩和恒河猴标本, 并感谢 chris vinyard (俄亥俄州东北部医科大学) 获得普通的马甲标本。我们感谢北卡罗来纳大学的玛丽莎·博特切尔、凯特琳·伦纳德和安东妮亚·梅扎在扫描过程中提供的协助。这项工作部分是在杜克大学共用材料仪器设施 (smif) 进行的, 该设施是北卡罗来纳州研究三角纳米技术网络 (rtnn) 的成员, 该网络得到了国家科学基金会的支持 (grant eccs-1545)作为国家纳米技术协调基础设施 (nnci) 的一部分。这是杜克大学狐猴中心1405号出版物。

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
尼康 XTH 225 ST尼康无目录号
10% 缓冲福尔马林Fisher ScientificSF98-4
碘，ACS 级化学公司。
硫代硫酸钠Acros OrganicsAC450620010
碘化钾Alfa AesarA1270430
实验室LC155901

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Gregory, W. K. Our face from fish to man. , G.P. Putnam's Sons. New York. (1929).
  2. Burrows, A. M. The facial expression musculature in primates and its evolutionary significance. BioEssays. 30, 212-215 (2008).
  3. Santana, S. E., Dobson, S. D., Diogo, R.

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