郭清と霊長類の顔の進化における DiceCT 明らかにする別の方法で非表示のデータを逆に

サマリー

顔の表情は、模倣の筋肉によって生成されるビジュアル ・ コミュニケーションのモードです。ここでは、逆の郭清と完全に視覚化し、模倣の筋肉を評価する DiceCT の新規技術のためのプロトコルを提案する.これらの複合技術は、機能的な側面を決定するための模倣の筋肉の形態学的および生理学的側面を調べることができます。

要約

顔の表情、あるいは社会的または感情的な意図の表情の表出は、視覚的に至近距離で相手とのコミュニケーションの手段として、多くの哺乳類の分類群によって生成されます。これらの表示は、顔の真皮に接続されている骨格筋は、擬態の筋肉の収縮によって達成されます。逆に郭清、頭蓋骨から完全な顔のマスクを削除して、模倣の筋肉に近づいて、逆に効果的なが明らかに模倣の筋肉の形態の破壊方法は破壊。DiceCT は、骨格筋を可視化、擬態の筋肉を含む、定量測定のため個々 の筋線維束の特定の新しいメカニズムです。さらに、DiceCT は、筋肉を可視化するための非破壊メカニズムを提供します。逆の郭清と DiceCT のテクニックの併用は、模倣筋肉と同様、潜在的な筋収縮強度とこれらの筋肉で速度の進化形態を評価するために使用できます。さらに今回は、DiceCT 正確かつ確実に模倣の筋肉を可視化し同様に郭清を逆に使用することができ、模倣の筋肉をサンプリング非破壊法を示します。

概要

模倣の筋肉や表情筋、骨格筋は、哺乳綱の¹で発見されます。ほとんどの哺乳類の骨格筋は、離散骨ランドマークにアタッチした模倣筋肉は顔、頭皮、首^{1,2,3の腹側面の皮膚に主にその添付ファイルにユニークです 4}。模倣筋肉収縮式に「顔のマスク」を変形または顔の社会的、感情的な意思表示、サイズおよび目、鼻腔、口腔と発声、摂食、呼吸、で使用括約筋の形状変更ほとんどの哺乳類^2,3,4、5の間で発見した全体的な近接視覚伝達メカニズムの一部です。哺乳類、全体模倣の筋肉によって生成された表情表出を調節で送信者^{2、感情的な行動の意図の個体を cuing、領土境界、社会的な結束、および社会的なグループを維持する支援します。 5}。

哺乳類の中では、霊長類は社会グループ^2,5に住んでいるすべての種のライフ サイクルを通じての社会的行動の高レベルを用いることとして一部で特徴付けられます。いくつかの分類群中など夜行性のガラゴとナマケザル、可能性がありますのみ母と子孫、日周マカク、ヒヒなど、他の分類群から成るグループに住んでいる可能性があります以上 100 人⁶のグループに住んでいます。社会グループの規模にかかわらず霊長類はよくランクに関連付けられているステレオタイプ化された社会的行動を使用し、縄張り意識とこれらの動作通常顔表示コンポーネントが含まれます。顔表示社会グループ、支配階層、複製、および昼間種^{2,5,7 を中心に、毎日の生活の一部であるコミュニケーションのメンバー間の結束を維持するためのプロセスの一部であります。}.明確ないくつかの時間でしたがその顔の筋肉はこれらの顔表示を作成するために使用、それはごく最近顔の筋肉の形態と生理学、社会的変数^{2、機能要求に関連付けられていることが明らかになっています。 8}。霊長類の系統や行動多様な範囲に関する先行研究は、リビング大昼間種、複雑な社会的グループの唇や眉やまぶたの動きに焦点を当てる離散顔表示数が多いを持っている傾向があるを示しています。顔の筋肉の数が多いと唇と眼窩⁹の周りに群がった。対照的に、夜行性の種が小グループで生活にいくつかの研究が行われているが、これらの種がある外的な耳と唇、耳、唇の動きと関連付けられるかもしれない添付ファイル付き離散の顔面の筋肉の数が多い (敵対遭遇個体でいくつかの夜行性の種に記載されているし、音を検索)^2,9,10,11。さらに、人間にあるアカゲザルやチンパンジーは、「減速」使用される唇の周りの人間の模倣筋肉の収縮に関連するよりも模倣筋肉の遅筋型ミオシン繊維の割合が比較的高い中筋肉⁸一般的な耐疲労性、音声の生産。

人間は、間違いなく、ほとんどのすべての霊長類の社会的、社会的なコミュニケーションの 1 つのコンポーネントとして言語を開発しています。まだ、しかし、人間は視覚コミュニケーションの手段として表情を使用し、霊長類の中で最大の知られている表情のレパートリーがあります。周囲の人間と一般の霊長類の社会的行動の進化変数をより完全に理解するために、形態の高められた理解と霊長類模倣筋肉の生理学は非常に望ましい。模倣筋肉が皮膚自体に接続され、いくつかの種の非常に薄いかもしれないし、視覚化することは困難、我々 は録音過程総存在/不在のためこの筋肉を可視化するユニークな方法を開発しているので、microanatomical 処理のためのサンプリングと同様、添付ファイル。

「逆の解剖」は、頭から顔全体のマスクを削除し、小さな筋肉の視認性を増やすことによって模倣筋肉を維持するための方法です。逆の郭清は破壊的なプロセスなので希少で貴重な標本常にできないこの方法はです。DiceCT も小さな種^12,13,14の模倣の筋肉の多くを視覚化することができる効果的な方法です。逆の郭清を伴うコンサート、珍しい、貴重な標本解剖できません可能性があります「逆の解剖」^{12,13、顔のマスクを削除することがなく多くの情報を提供できる場合、このメソッドを使用することができます。 14}。この議定書では、霊長類の模倣筋肉を検査するために DiceCT と逆の郭清を結合するためのメソッドのセットについて説明します。

プロトコル

これらの手順は、関係のない研究の一部動物園で自然な原因がもとで死んだかが研究所で犠牲になった動物を使用しているので、これらのプロトコルには IACUC の承認は必要ありません。

1. 逆郭清

注:逆解剖のプロトコルは非常に小型の哺乳動物は、国内産の馬などの大きい土地の哺乳類に至るまで、実験用マウスなどに効果的です。模倣の筋肉は、しばしば最高の保存状態し、視覚化の頭蓋骨にそれらを残してではなく覆う真皮を去ったときに最適。図 1-3を参照してください。

1. 郭清術前の脊柱の頸部から頭を disarticulate します。死体を冷凍すると場合、は、この手順に進む前に完全に解凍を許可します。
   1. 保存状態に関係なく頭蓋骨の後頭部と第二頚椎 (C2) の棘突起を触診します。第一頚椎 (C1) を欠いているので触診 C2 棘突起頭蓋骨の後頭部は C1 のおおよその位置を与えることに注意してください。
   2. メスを使用して、C1 で脊柱から頭蓋骨を分離を開始するために頭蓋骨の後頭部と C2 の間水平にカットを作る。頭蓋骨、脊柱から満水までカットを作り続けます。
   3. 新鮮な標本は、固定されていない場合の手順 1.1.2-1.2 は比較的短い時間枠で実行する必要があります。さらに、脳は頭蓋腔の中にそのまま残っている場合神経組織の壊死が急速に進む、試料が引き続き固定されていない場合に、脳が死体から削除することを強くお勧めしますので。
      メモ: オプションのステップとして、標本が標本を修正するために 24 時間 10% ホルマリンに没入できます。これはゆったりとしたデータ収集手順となります。
   4. 供試体はすでにエタノール固定か、10% ホルマリンをバッファーを新鮮な水で数時間すすいでください。
2. 頭蓋骨からマスクを解放する切開を確認します。脳と頭蓋骨を覆う剖検時に削除されている場合は、頭蓋の骨はそのまま頭蓋骨、頭蓋仙骨面に沿って別の眉間の地域近く 1 つ切開を確認します。
   1. 供試体は、いくつかの時間の洗浄されている、一度乾かしてペーパー タオルと転送を行う駅。
   2. 頭蓋骨の尾 (または後部) の端に外後頭隆起の触診します。これは、頭蓋骨が脊柱を満たしているエリアをマークします。外後頭隆起から始まる、眼窩、頭蓋の頭頂・前頭領域に来る吻方 (または転送) 中間線切開大規模な標本や #3 メス小試片の #4 メスを使用して間目、鼻孔の間外部の鼻領域を介してすべての方法、鼻の領域を。
   3. 下顎骨下、中央の前歯間にカットを作成し、鎖骨に向かって尾 (または逆方向) に移動します。
   4. 削除し、場所の反対側を残すフェイス マスクの 1 つの側面を選択します。
3. 顔のマスクの頭蓋からの 1 つの側面を解放します。
   1. 後頭部から、メスを使って横 (側) に吻方 (または転送) マスクを引っ張って、頭蓋骨の後頭骨からの模倣筋肉を含む顔のマスクをカットします。頭蓋骨は、顔のマスクを取り外した後、その添付ファイルを視覚化まだことができますので、頭蓋骨の後ろに筋肉量が少ないを残してから後頭筋をカットします。骨・軟骨性頭蓋の背後にある筋肉の一部を残して、後で録音のため添付ファイルを保存できます。
   2. 外的な耳に達すると、心房の筋肉を探します。これらを切って、頭蓋骨と各遺跡の一部。頭蓋骨に外耳をアタッチする弾性軟骨をカットします。
   3. 吻方マスクをプルし、頭蓋の背後にあるそれぞれの筋肉の一部を残して頭蓋骨から各バイオミメティック筋をリリースし続けます。
   4. 一度頭蓋骨の 1 つの側面からそのまま顔のマスクは、空気にさらされて、(実験用のネズミのような小さな標本) の時間を (国内産馬のような大きな標本) の 3 時間に筋側を上に、座ることができます。この手順では、フェイス マスクに結合組織のいくつかを乾燥し、筋肉と結合組織の間の色のコントラストが増加します。
4. 筋肉組織を可視化するための十分な結合組織を削除します。
   1. #3 を使用して、刀、鉗子、メス離れて摘み取る互いから模倣の筋肉を分離する結合組織。
   2. この「逆解剖」の模倣の筋肉の浅層にアクセスするためには、軽く持ち上げてと浅層から深層の筋肉を分離、周囲の表面的な筋肉結合組織を取り外します。ホルマリン、結果の顔マスクを返すことができます、プロシージャをさらに解剖にまたは (ステップ 2) を染色する移動する前にここで一時停止できます。、さらに郭清の各中間ステップで結合組織は筋肉組織から容易に識別できるように、十分な乾燥を顔のマスクを許可します。

2. 染色プロセス DiceCT

注: DiceCT が長い汚損プロシージャの間に組織を維持するために使用される場合、試験片を 10% ホルマリンで修正してください。試料がまだ解決されていない場合は、すべての組織が水没し、48 時間放置する十分なバッファー 10% ホルマリン容器に配置します。

1. 1.75% (v/m) 複方ヨード溶液を作る (私₂KI) フェイス マスクの汚損のため。
   注:、選択したコンテナー内の顔のマスクが完全に水没する₂KI ソリューションが十分な私。2.1.1 と 2.1.2 の手順で同じように溶質と溶媒の両方の値をスケーリングによってもっとまたはより少なくソリューションを行います。
   1. ヒューム フードの下には、大きなガラス ビーカーに水を 200 mL の蒸留水に 3.50 g ヨウ化カリウム (KI) を追加します。使用ガラス攪拌棒に完全に溶解するまで攪拌します。
      注意: ヨウ化カリウム (KI) は目、皮膚、呼吸器の炎症や損傷を引き起こすことができます。保護メガネを着用し、ヒューム フードの下で処理します。
   2. ゆっくりとヨウ素の結晶の 1.75 g を追加 (私₂)、完全に溶解するまで攪拌します。これは数分をかかります。
      注意: ヨウ素結晶 (私₂) 目、皮膚、呼吸器の炎症や損傷を引き起こすことができます。目や皮膚の保護具を着用、この化学物質を処理しながらヒューム フードの下で動作します。
   3. 11 ミクロン孔径ろ紙を使用して一貫性のない染色を作り出すことができる任意の不溶結晶を削除する琥珀色のガラス瓶の中にフィルター ソリューションです。
      注意: このソリューションは、水生生物に猛毒です。ドレイン ダウン ソリューションのことを捨てないでください。三ヨウ化物水溶液を中和する流出の場合 (私₃^-) 5% (m/v) チオ硫酸ナトリウム (Na₂S₂O₃) とヨウ化物イオン (I^-) に。したがってヨウ化およびこの廃棄物処分の制度廃棄ポリシーを確認してください。
2. フェイス マスクを染色します。
   1. 顔のマスクは、琥珀色のガラスの側面を削減またはブラック アウト (光を保つため) にコンテナーを配置完全に水没して自然な形で残りの部分にマスクを許可するのに十分な大きさ。
   2. それは完全に水没するまで、顔のマスクの上ルゴールのヨウ素溶液を注ぐ。重量は、完全に水中マスクを維持し、ソリューションの上にフローティングからそれを防ぐために必要ことがあります。光をし、蒸発を防ぐために容器を密封します
   3. 染色も容易にするために電気ロッカーに継続的に、または定期的に手でコンテナーを扇動し、結晶が少なくとも 2 週間のためにセトリングすることを防ぐ。長い時間は、十分に筋線維の束を染色する必要がある場合は、新鮮なソリューションで、ルゴール液を置き換えます。
   4. 2 週間後、顔のマスクをソリューションから削除します。洗浄するフェイス マスクの両方の面に少量の蒸留水を注ぐ。少し湿らせたペーパー タオルでマスクをラップし、次のステップに進む前にわずかな乾燥を可能にするのには、少なくとも 24 時間の密閉されたビニール袋に。
      注: プロトコルは最大 1 週間休止できます。フェイス マスクは、この期間中に少し湿らせたを確認します。

3. スキャン DiceCT

1. CT スキャンのフェイス マスクを準備します。
   1. フローラル ・ フォーム、マスクのしわを除去するために、マスクは、スキャン中に少し乾くとマスクの動きを制限するような低密度材料の上にマスクをマウントします。木製のつまようじで泡を顔のマスクを保護します。
2. CT スキャンのパラメーターを設定し、スキャンします。
   1. 小さな線維の束は、低解像度で隠されているが、これらのスキャンの高解像度を使用します。間スライス間隔を使用して、間のピクセル距離 0.05 mm 程度。
   2. 高分解能 x 線計算された断層レントゲン写真撮影スキャナーにマウントされているフェイス マスクをスキャンします。
   3. 線維束が過剰染色のための完全に視覚化することができる場合は、汚れのいくつかを削除するチオ硫酸ナトリウム 5% または 10% ホルマリン溶液にマスクを配置します。線維束が十分に汚れていない場合複方ヨード溶液に戻ります。染色を調整した後に、顔のマスクを再びスキャンします。必要な調整を行い、線維束が完全に可視化することができるまでスキャンを続けます。

4 長期保存用フェイス マスクを準備します。

1. 染色のプロセスからの変色を削除する、フェイス マスクにヨード染色を化学的に中和します。
   1. 場所 5% (m/v) チオ硫酸ナトリウム溶液にフェイス マスクを染色標本を化学的に中和します。これは、数時間または数日かかることがあります。染め色中に定期的に攪拌します。
   2. Destained フェイス マスクを保存 10% ホルマリン溶液に戻ります。汚れは、ソリューションに標本から浸出し続けており、長期保存用は明確に残るまで新鮮なホルマリンで変色したホルマリンを置き換えます。

結果

このセクションは、コンサートで DiceCT をスキャンすると「逆の解剖」を使用達成することができます顔の筋肉フォーム結果例を紹介します。「逆の解剖」を使用して、顔のマスクを作成すると、伝統的な郭清の方法論で、擬態 (顔) の筋肉の充実した表現より見時々 することができます。このメソッドは、小さな、小さなボディ霊長類、ナミをパン(図 5)、チンパンジーなどの霊長類の大規模なボディに一般的なマーモセット用いた(図 4)、たとえばから体サイズの範囲とアカゲザル4. (図 6) など中型霊長類。伝統的な郭清の方法論は、堅牢な模倣筋肉がある大規模なボディの霊長類でうまく動作可能性があります。しかし、伝統的な「フロント ・ アプローチ」郭清方法は、薄束の顔の筋肉を持っている小さなボディの霊長類とよく働かないかもしれない。これらのケースで、顔の筋肉のいく...

ディスカッション

「解剖」逆の手順プロトコルは通常、頭のサイズに関係なく、模倣筋肉を明らかにするためゆっくりと念入りを解剖することができます顔マスクを生成します。特にゆっくりと移動し、継続的に筋肉完全にカットされているを誤って、特に bodied 種より小さいかどうかを評価することが重要です。

筋肉があるを決定するためには、筋組織と結合組織を継続的に評価する段階で乾燥する発展途上のマスクを許可するように特に重要です。結合組織は、マスクの場所に残っている、筋肉はできるだけ多くの結合組織を除去する上で重要な表示はできません。

逆郭清は、霊長類 (またはあらゆる哺乳類) の中で顔の筋肉を評価するための信頼性が高く、詳細な方法を提供しますが、破壊的な手法、多大な時間と専門知識の^2,11が必要です。DiceCT 霊長類の顔の筋肉を評価するための追加メソッドを提供し、成功^17,

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
ニコン XTH 225 ST	ニコン		カタログ番号なし
10% 緩衝ホルマリン	フィッシャー サイエンティフィック	SF98-4
ヨウ素、ACS グレード	ラボ ケム インク
チオ硫酸ナトリウム	Acros Organics	AC450620010
ヨウ化カリウム	Alfa Aesar	A1270430

LC155901