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
January 7th, 2019
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。
この方法は、社会コミュニケーションの進化など、進化生物学における重要な疑問に答えるのに役立ちます。この技術の主な利点は、それが形と模倣筋肉の存在の直接的な証拠を提供することです.解剖プロセスにおける推測を排除し、筋肉層を保存します。
DiceCTと組み合わせることで、逆解剖は模倣筋肉調査のための新しいゴールドスタンダードです。まず、付属のテキストプロトコルに従って、標本の固定と準備を行います。その後、試料をヒュームフードに移します。
その後、流水で数時間、試料をすすいでください。検体をすすいだ後、ペーパータオルで乾かして、ワークステーションに移します。脳と上にあるカルバリアを取り除いた状態で、頭蓋骨のグラベラ領域の近くに1つの切開を行い、頭蓋骨がそのままである頭蓋骨の尾部に沿ってもう1つの切開を行います。
頭蓋骨の尾縁部における外部後頭部突起のパルパテ。これは、頭蓋骨が脊柱と出会う領域を示します。その後、メスを使用し、外部後頭部の突起から始まる正中線切開を行います。
頭蓋骨の頭頂部および前頭領域の上に標本をロストラリーに切る。続けて、目の間の軌道領域を通過し、鼻領域を下り、ナレスの間の外部鼻領域を通り抜けます。次に、下切歯と中央切歯の間の下顎骨を切り取り、メスを鎖骨に向かって突き出して動かします。
この時点で、フェイス マスクの片側を選択し、もう一方の側をそのままにして、頭蓋骨から解除します。後頭部領域から始めて、メスを使用して、模倣筋肉を含む顔のマスクを頭蓋骨の後頭部骨から離れ、マスクをロストリーおよび横に引っ張る。後頭筋を頭蓋骨から切り離し、少量の筋肉を頭蓋骨の後ろに残して、顔のマスクを取り除いたら、その付着を視覚化することができます。
骨と軟骨の頭蓋骨に筋肉の一部を残すことによって、添付ファイルを保存し、後で記録することができます。外耳が当たったら、耳介筋を見つけます。これらの筋肉を切り抜き、各筋肉の小さな部分が頭蓋骨と一緒に残るようにします。
次に、外部耳を頭蓋骨に取り付ける弾性軟骨を切り抜く。マスクをロストラリーに引っ張り続け、頭蓋骨から各模倣筋を放出し、各筋肉のごく一部を頭蓋骨の後ろに残します。頭蓋骨の片側から無傷の顔のマスクがある場合は、標本の大きさに応じて、1〜3時間、空気にさらされた筋肉で座ることができます。
これは、フェイスマスク上の結合組織を乾燥させ、筋肉と結合組織の間の色のコントラストを増加させます。筋肉と結合組織のコントラストが強化されたので、筋肉を視覚化するために十分な結合組織を取り除くために、数3メス、鉗子、およびマイクロハサミを使用してください。この逆解剖における模倣筋肉の表面層は、優しく持ち上げ、表面層から筋肉の深い層を分離し、表面的な筋肉を取り巻く結合組織を取り除く。
終了したら、結果のフェイス マスクをホルマリンに戻します。手順は、さらなる解剖に移る前に、または染色に進む前に、ここで一時停止することができます。各介在ステップで、顔面マスクの十分な乾燥時間を可能にし、結合組織が筋肉組織から容易に識別できるようになる。
CTスキャンを用いて模倣筋肉を可視化するためには、付随するテキストプロトコルに記載されているように、マスクをルゴールの染色溶液に入れることによってヨウ素溶液を用いてマスクを染色する。染色プロセスは、一般的に、1.75%Lugolの溶液で約2週間かかります。ただし、このタイミングは、いくつかの要因によって異なります。
染色調整を伴う断続的なスキャンをお勧めします。CTスキャンの場合は、まず木製のつまようじを使用して、花の泡などの低密度材料にフェイスマスクを取り付けてフェイスマスクを準備します。これはマスクのしわを除去し、スキャン中にわずかに乾燥するので、その動きを制限します。
次に、試料を低密度の容器に入れ、所定の位置に固定します。しっかりしたら、検体をスキャナーに入れ、ドアを閉めてX線をオンにします。次に、高分解能X線コンピュータ断層撮影スキャン用のCTスキャンパラメータを設定します。
これらのスキャンにはスライス間間隔とピクセル間距離を約0.05ミリメートルで使用し、小さなファシクルは低解像度で隠されます。もし、ファスシクルが完全に可視化できない場合は、過剰染色のためにフェイスマスクを10%ホルマリン、または5%のチオ硫酸ナトリウムなどの脱染色液に入れ、一部の染色を除去します。染色を調整した後、フェイスマスクを再びスキャンし、すべてのファシクルが完全に視覚化されるまで、必要な調整を続けます。
逆解剖を使用して顔のマスクを作成することで、従来の解剖方法論よりも、模倣筋の完全な表現が時々見られる。この方法は、マーモセットの小さな小さな体からチンパンジーのような大きな体の霊長類まで、さまざまな体の大きさに作用します。顔の筋肉がグラシルを持つ小さな体の霊長類では、顔の筋肉の一部は周囲の結合組織と区別がつかない可能性があり、解剖中に失われる可能性があります。
ルゴルのようなヨウ素染色体は、コントラストを改善し、個々の模倣筋肉だけでなく、個々の筋肉の筋の両方を解決するのに役立ち、初めて、これらのグラシル筋肉の筋肉全体の体積を得る。ここに示すように、外耳に関連する非常に小さな筋肉のいくつかは、DiceCTスキャンではっきりと見えます。これらの筋肉は、おそらくその小さなサイズのために、いくつかの逆解剖手順で見逃されることは珍しいことではありません。
この 3 次元のボリューム レンダリングでは、基本的なボリュームのしきい値とカラー マッピングを使用して、クロス検査単独での場合よりも、筋肉を簡単に視覚化できます。ここでは、個々の筋肉の筋の筋が断面ではっきりと見え、デジタル解剖が可能であることがわかります。この手順を試みる間は、この方法は本質的に破壊的であるため、ゆっくりと慎重に慎重に、そして審議して動くべきであることを覚えておいてください。
この手順に従って、組織学的処理などの他の方法は、繊維径、またはミオシン繊維タイピングなどの追加の質問に答えるために使用され得る。その発展後、この技術は進化生物学の分野の研究者が、非ヒト哺乳類およびヒトにおける表情の進化と視覚コミュニケーションの進化を探求する道を開いた。ホルマリンとロードされたメスで作業することは非常に危険な場合があることを忘れないでください。
この手順を実行している間、標本のすきやメスの位置を常に知るなどの予防措置を講じる必要があります。
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概要
この研究では、逆方向の解剖とDiceCTイメージング技術を組み合わせた新しいプロトコルを提示し、模倣筋を可視化し評価します。これらの方法は進化生物学の問いに対応し、模倣筋の詳細な形態学的および生理学的洞察を提供することで、社会的コミュニケーションの理解を深めます。
主要な研究構成要素
研究分野
- 進化生物学
- 社会的コミュニケーション
- 模倣筋の調査
背景
- 視覚的コミュニケーションにおける表情の重要性
- 従来の解剖法の制限
- 筋構造のより明確な可視化の必要性
使用された方法
- 逆方向の解剖技術
- 様々な霊長類種の模倣筋
- 筋肉の可視化を向上させるDiceCTイメージング
主な結果
- 模倣筋を調査するための新しい基準の確立
- 筋構造の形態と存在の直接的な証拠
- さらなる分析のための筋肉の付着部の保存
結論
- この研究は筋肉研究における逆方向の解剖とDiceCTの有効性を検証します
- 研究結果は霊長類の社会的コミュニケーションの理解に広範な影響を与えます
よくある質問
Executive Industry Relevance
Understanding the structural basis of mimetic musculature supports target validation in neuroscience and behavioral pharmacology by linking facial expression mechanisms to social communication pathways. This methodological advance enables mechanistic de-risking in preclinical models where facial phenotypes serve as translational biomarkers for neuropsychiatric conditions. The combined reverse dissection and DiceCT approach provides quantitative, reproducible data on muscle architecture, enhancing predictive confidence in target engagement studies involving primate models.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables direct interrogation of mimetic muscle form and presence to clarify biological substrates of facial expression pathways.
- Operational Value: Eliminates guesswork in tissue preparation, reducing variability in morphological assessments across primate species.
- Predictive Value: Preserves muscle attachments for downstream functional analysis, supporting hypothesis testing of neuromuscular targets involved in social behavior.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Facilitates visualization of individual muscle fascicles, enabling quantitative morphometric screening of musculature across evolutionary variants.
- Operational Value: Provides a non-destructive imaging modality (DiceCT) for longitudinal monitoring of muscle structure in fixed specimens.
- Assay Readiness: Enhances contrast between muscle and connective tissue via iodine staining, improving signal-to-noise for digital dissection and volumetric analysis.
Translational & Preclinical Research
- Translational Biomarker Alignment: Supports cross-species comparison of mimetic musculature in primates, facilitating extrapolation of findings from non-human models to human social communication pathways.
- Preclinical Model Relevance: Enables assessment of muscle architecture in disease-relevant systems where altered facial expression may indicate neuropsychological phenotypes.
- Mechanistic De-risking: Offers structural validation of neuromuscular targets prior to functional assays, reducing false positives in target validation cascades.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into discovery biology workflows by providing structural data that informs target selection, proceeds through assay development via standardized imaging, and supports translational research by enabling cross-species morphological comparison in preclinical validation.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing of neuromuscular pathways underlying facial expression by delivering direct evidence of mimetic muscle morphology.
- Screening: Enables standardized, reproducible visualization of muscle fascicles, supporting quantitative comparison across specimens and conditions.
- Analytics: Generates volumetric and morphometric outputs from DiceCT scans that allow statistical comparison of muscle architecture across evolutionary variants.
- Translational Research: Facilitates continuity from discovery to preclinical work by providing a conserved structural readout (muscle volume/fascicle pattern) applicable across primate species.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable imaging and dissection pipeline for musculoskeletal phenotyping in behavioral neuroscience programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases target validation confidence by reducing anatomical ambiguity in mimetic muscle studies.
- Operational Value: Standardizes tissue preparation and imaging protocols, improving inter-lab reproducibility in primate musculature analysis.
- Strategic Value: Supports go/no-go decisions in target selection by providing structural validation of neuromuscular targets before functional screening.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of targets based on conserved structural features across translational models.
Implementation Considerations
- Requires expertise in dissection techniques, contrast agent handling, and micro-CT operation for optimal tissue preparation and imaging.
- Dependent on access to high-resolution CT scanners and staining/destaining solutions (e.g., Lugol's iodine, formalin, sodium thiosulfate) for fascicle-level visualization.
- Necessitates cross-team standardization between histology, imaging, and behavioral science units to ensure consistent sample preparation and data interpretation.
- Involves adaptation considerations across species due to variations in facial size, muscle gracility, and connective tissue density affecting dissection and staining efficiency.
- Limited by the destructive nature of reverse dissection, which precludes longitudinal sampling from the same specimen and requires careful specimen allocation.
