Hatur nuhun parantos nganjang ka Nature.com. Vérsi browser anu anjeun anggo gaduh dukungan CSS anu terbatas. Pikeun hasil anu pangsaéna, kami nyarankeun nganggo vérsi browser anjeun anu langkung énggal (atanapi mareuman modeu kompatibilitas dina Internet Explorer). Samentawis waktos, pikeun mastikeun dukungan anu terus-terusan, kami nunjukkeun situs ieu tanpa gaya atanapi JavaScript.
Panilitian ieu meunteun karagaman régional dina morfologi kranial manusa nganggo modél homologi géométri dumasar kana data scan ti 148 kelompok étnis di sakumna dunya. Métode ieu nganggo téknologi pas témplat pikeun ngahasilkeun bolong homolog ku cara ngalakukeun transformasi non-kaku nganggo algoritma titik pangcaketna anu iteratif. Ku cara nerapkeun analisis komponén utama kana 342 modél homolog anu dipilih, parobahan panggedéna dina ukuran sakabéhna kapanggih sareng dikonfirmasi sacara jelas pikeun tangkorak leutik ti Asia Kidul. Bédana kadua panggedéna nyaéta babandingan panjang ka lébar neurocranium, anu nunjukkeun kontras antara tangkorak manjang urang Afrika sareng tangkorak konvéks urang Asia Wétan Laut. Perlu dicatet yén bahan ieu saeutik pisan hubunganana sareng kontur raray. Fitur raray anu terkenal sapertos pipi anu nonjol di urang Asia Wétan Laut sareng tulang rahang luhur anu kompak di urang Éropa ditegeskeun deui. Parobihan raray ieu raket patalina sareng kontur tangkorak, khususna tingkat inklinasi tulang frontal sareng oksipital. Pola alometrik kapanggih dina proporsi raray relatif ka ukuran tangkorak sakabéhna; Dina tangkorak anu langkung ageung, garis luar raray condong langkung panjang sareng langkung heureut, sapertos anu parantos dipidangkeun dina seueur urang Asli Amérika sareng Asia Timur Laut. Sanaos panilitian kami henteu ngalebetkeun data ngeunaan variabel lingkungan anu tiasa mangaruhan morfologi tangkorak, sapertos iklim atanapi kaayaan dietary, sakumpulan data anu ageung ngeunaan pola tangkorak homolog bakal mangpaat dina milarian katerangan anu béda pikeun karakteristik fenotipik rangka.
Béda géografis dina bentuk tangkorak manusa parantos lami ditalungtik. Seueur panalungtik anu parantos meunteun karagaman adaptasi lingkungan sareng/atanapi seleksi alam, khususna faktor iklim1,2,3,4,5,6,7 atanapi fungsi ngunyah gumantung kana kaayaan nutrisi5,8,9,10, 11,12. 13. . Salian ti éta, sababaraha panilitian parantos museur kana épék bottleneck, genetic drift, aliran gén, atanapi prosés évolusi stokastik anu disababkeun ku mutasi gén nétral14,15,16,17,18,19,20,21,22,23. Salaku conto, bentuk buleud tina kubah kranial anu langkung lega sareng langkung pondok parantos dijelaskeun salaku adaptasi kana tekanan selektif numutkeun aturan Allen24, anu ngapostulatkeun yén mamalia ngaminimalkeun leungitna panas ku cara ngirangan luas permukaan awak relatif ka volume2,4,16,17,25. Salian ti éta, sababaraha panilitian anu nganggo aturan Bergmann26 parantos ngajelaskeun hubungan antara ukuran tangkorak sareng suhu3,5,16,25,27, nunjukkeun yén ukuran sakabéhna condong langkung ageung di daérah anu langkung tiis pikeun nyegah leungitna panas. Pangaruh mékanistik tina setrés ngunyah kana pola pertumbuhan kubah kranial sareng tulang raray parantos didebatkeun dina hubunganana sareng kaayaan diet anu hasil tina budaya kuliner atanapi bédana subsistensi antara patani sareng pamburu-pengumpul8,9,11,12,28. Penjelasan umumna nyaéta turunna tekanan ngunyah ngirangan karasana tulang sareng otot raray. Sababaraha panilitian global parantos ngaitkeun karagaman bentuk tangkorak utamina kana akibat fenotipik tina jarak genetik nétral tinimbang adaptasi lingkungan21,29,30,31,32. Penjelasan sanés pikeun parobahan dina bentuk tangkorak dumasar kana konsép pertumbuhan isometrik atanapi alometrik6,33,34,35. Contona, uteuk anu langkung ageung condong gaduh lobus frontal anu langkung lega di daérah anu disebut "tudung Broca", sareng lébar lobus frontal ningkat, prosés évolusionér anu dianggap dumasar kana kamekaran alometrik. Salaku tambahan, panilitian anu nalungtik parobahan jangka panjang dina bentuk tangkorak mendakan kacenderungan alometrik nuju brachycephaly (kacenderungan tangkorak janten langkung buleud) kalayan ningkatna jangkungna33.
Sajarah panjang panalungtikan ngeunaan morfologi kranial ngawengku usaha pikeun ngaidentipikasi faktor anu jadi dadasar anu tanggung jawab kana rupa-rupa aspék tina rupa-rupa bentuk kranial. Métode tradisional anu dianggo dina seueur panilitian awal dumasar kana data pangukuran linier bivariat, sering nganggo definisi Martin atanapi Howell36,37. Dina waktos anu sami, seueur panilitian anu kasebat di luhur nganggo metode anu langkung maju dumasar kana téknologi morfometri géométri 3D spasial (GM)5,7,10,11,12,13,17,20,27,34,35,38. 39. Salaku conto, metode semilandmark geser, dumasar kana minimalisasi énergi lentur, parantos janten metode anu paling umum dianggo dina biologi transgenik. Éta proyéksi semi-landmark tina citakan kana unggal sampel ku cara ngageser sapanjang kurva atanapi permukaan38,40,41,42,43,44,45,46. Kalebet metode superposisi sapertos kitu, kaseueuran panilitian GM 3D nganggo analisis Procrustes umum, algoritma titik pangcaketna iteratif (ICP) 47 pikeun ngamungkinkeun babandingan langsung bentuk sareng nangkep parobihan. Alternatipna, metode thin plate spline (TPS)48,49 ogé seueur dianggo salaku metode transformasi non-kaku pikeun memetakan alignment semilandmark kana bentuk dumasar kana bolong.
Kalayan kamekaran pamindai awak sakujur 3D anu praktis ti saprak ahir abad ka-20, seueur panilitian anu nganggo pamindai awak sakujur 3D pikeun pangukuran ukuran50,51. Data scan dianggo pikeun ngekstrak diménsi awak, anu meryogikeun ngajelaskeun bentuk permukaan salaku permukaan tinimbang awan titik. Pas pola mangrupikeun téknik anu dikembangkeun pikeun tujuan ieu dina widang grafik komputer, dimana bentuk permukaan digambarkeun ku modél bolong poligonal. Léngkah munggaran dina pas pola nyaéta nyiapkeun modél bolong pikeun dianggo salaku citakan. Sababaraha simpul anu ngawangun pola nyaéta landmark. Citakan teras dideformasi sareng disaluyukeun kana permukaan pikeun ngaminimalkeun jarak antara citakan sareng awan titik bari ngajaga fitur bentuk lokal tina citakan. Landmark dina citakan pakait sareng landmark dina awan titik. Ngagunakeun pas citakan, sadaya data scan tiasa digambarkeun salaku modél bolong kalayan jumlah titik data anu sami sareng topologi anu sami. Sanaos homologi anu tepat ngan ukur aya dina posisi landmark, tiasa dianggap yén aya homologi umum antara modél anu dihasilkeun kumargi parobihan dina géométri citakan alit. Ku kituna, modél grid anu didamel ku pas témplat kadang disebut modél homologi52. Kaunggulan tina pas témplat nyaéta témplat tiasa dideformasi sareng disaluyukeun kana bagian anu béda tina objék target anu sacara spasial caket kana permukaan tapi jauh ti dinya (contona, lengkungan zigomatik sareng daérah temporal tangkorak) tanpa silih mangaruhan. deformasi. Ku cara kieu, témplat tiasa diamankeun kana objék anu nyabang sapertos awak atanapi panangan, kalayan taktak dina posisi nangtung. Kakurangan tina pas témplat nyaéta biaya komputasi anu langkung luhur pikeun iterasi anu diulang, kumaha ogé, hatur nuhun kana paningkatan anu signifikan dina kinerja komputer, ieu sanés masalah deui. Ku cara nganalisis nilai koordinat tina simpul anu ngawangun modél bolong nganggo téknik analisis multivariat sapertos analisis komponén utama (PCA), dimungkinkeun pikeun nganalisis parobahan dina sakabéh bentuk permukaan sareng bentuk virtual dina posisi naon waé dina distribusi. tiasa ditampi. Hitung sareng visualisasi53. Ayeuna, modél bolong anu dihasilkeun ku pas témplat seueur dianggo dina analisis bentuk dina sagala rupa widang52,54,55,56,57,58,59,60.
Kamajuan dina téknologi ngarékam bolong fléksibel, digabungkeun sareng kamekaran anu gancang tina alat scan 3D portabel anu sanggup nyeken dina résolusi, kecepatan, sareng mobilitas anu langkung luhur tibatan CT, ngagampangkeun pikeun ngarékam data permukaan 3D henteu paduli lokasi. Ku kituna, dina widang antropologi biologis, téknologi énggal sapertos kitu ningkatkeun kamampuan pikeun ngitung sareng nganalisis spésimén manusa sacara statistik, kalebet spésimén tangkorak, anu mangrupikeun tujuan panilitian ieu.
Singkatna, panilitian ieu nganggo téknologi modél homologi 3D canggih dumasar kana cocog témplat (Gambar 1) pikeun meunteun 342 spésimén tangkorak anu dipilih ti 148 populasi di sakumna dunya ngalangkungan babandingan géografis di sakumna dunya. Karagaman morfologi tangkorak (Tabel 1). Pikeun ngitung parobahan dina morfologi tangkorak, kami nerapkeun analisis PCA sareng karakteristik operasi panarima (ROC) kana set data modél homologi anu kami hasilkeun. Panemuan ieu bakal nyumbang kana pamahaman anu langkung saé ngeunaan parobahan global dina morfologi tangkorak, kalebet pola régional sareng turunna urutan parobahan, parobahan anu berkorelasi antara segmen tangkorak, sareng ayana tren alometrik. Sanaos panilitian ieu henteu ngabahas data ngeunaan variabel ékstrinsik anu diwakilan ku kaayaan iklim atanapi dietary anu tiasa mangaruhan morfologi tangkorak, pola géografis morfologi tangkorak anu didokumentasikeun dina panilitian kami bakal ngabantosan ngajalajah faktor lingkungan, biomékanis, sareng genetik tina variasi tangkorak.
Tabel 2 nunjukkeun nilai eigen sareng koéfisién kontribusi PCA anu diterapkeun kana sét data anu teu standar tina 17.709 simpul (53.127 koordinat XYZ) tina 342 modél tangkorak homolog. Hasilna, 14 komponén utama diidéntifikasi, anu kontribusina kana total varian langkung ti 1%, sareng total babagian varian nyaéta 83,68%. Vektor pemuatan tina 14 komponén utama dicatet dina Tabel Tambahan S1, sareng skor komponén anu diitung pikeun 342 sampel tangkorak dipidangkeun dina Tabel Tambahan S2.
Panilitian ieu meunteun salapan komponén utama kalayan kontribusi langkung ti 2%, sababaraha di antarana nunjukkeun variasi géografis anu substansial sareng signifikan dina morfologi kranial. Gambar 2 ngagambarkeun kurva anu dihasilkeun tina analisis ROC pikeun ngagambarkeun komponén PCA anu paling efektif pikeun ngacirikeun atanapi misahkeun unggal kombinasi sampel di sakumna unit géografis utama (contona, antara nagara Afrika sareng non-Afrika). Kombinasi Polinésia henteu diuji kusabab ukuran sampel anu alit anu dianggo dina tés ieu. Data ngeunaan pentingna bédana dina AUC sareng statistik dasar sanés anu diitung nganggo analisis ROC dipidangkeun dina Tabel Tambahan S3.
Kurva ROC diterapkeun kana salapan estimasi komponén utama dumasar kana sét data vertex anu diwangun ku 342 modél tangkorak homolog jalu. AUC: Area di handapeun kurva dina signifikansi 0,01% anu dianggo pikeun ngabédakeun unggal kombinasi géografis tina kombinasi total anu sanés. TPF nyaéta positip leres (diskriminasi efektif), FPF nyaéta positip palsu (diskriminasi teu valid).
Interpretasi kurva ROC diringkeskeun di handap, ngan ukur museur kana komponén anu tiasa ngabédakeun kelompok babandingan ku gaduh AUC anu ageung atanapi relatif ageung sareng tingkat signifikansi anu luhur kalayan probabilitas di handap 0,001. Kompleks Asia Kidul (Gambar 2a), anu utamina diwangun ku sampel ti India, béda sacara signifikan ti sampel campuran sacara géografis anu sanés kumargi komponén kahiji (PC1) gaduh AUC anu langkung ageung sacara signifikan (0,856) dibandingkeun sareng komponén anu sanés. Fitur kompleks Afrika (Gambar 2b) nyaéta AUC PC2 anu relatif ageung (0,834). Austro-Melanesia (Gambar 2c) nunjukkeun tren anu sami sareng Afrika Sub-Sahara via PC2 kalayan AUC anu relatif langkung ageung (0,759). Urang Éropa (Gambar 2d) jelas béda dina kombinasi PC2 (AUC = 0,801), PC4 (AUC = 0,719) sareng PC6 (AUC = 0,671), sampel Asia Timur Laut (Gambar 2e) béda sacara signifikan ti PC4, kalayan 0,714 anu relatif langkung ageung, sareng bédana ti PC3 lemah (AUC = 0,688). Grup-grup ieu ogé diidéntifikasi kalayan nilai AUC anu langkung handap sareng tingkat signifikansi anu langkung luhur: Hasil pikeun PC7 (AUC = 0,679), PC4 (AUC = 0,654) sareng PC1 (AUC = 0,649) nunjukkeun yén Pribumi Amérika (Gambar 2f) kalayan ciri khusus anu aya hubunganana sareng komponén ieu, Asia Tenggara (Gambar 2g) dibédakeun di sakuliah PC3 (AUC = 0,660) sareng PC9 (AUC = 0,663), tapi pola pikeun sampel ti Wétan Tengah (Gambar 2h) (kalebet Afrika Kalér) saluyu. Dibandingkeun jeung nu séjénna mah teu jauh bédana.
Dina léngkah salajengna, pikeun napsirkeun sacara visual simpul anu berkorelasi pisan, daérah permukaan kalayan nilai beban anu luhur langkung ageung tibatan 0,45 diwarnaan ku inpormasi koordinat X, Y, sareng Z, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 3. Daérah beureum nunjukkeun korelasi anu luhur sareng koordinat sumbu-X, anu saluyu sareng arah transversal horizontal. Daérah héjo berkorelasi pisan sareng koordinat vertikal sumbu Y, sareng daérah biru poék berkorelasi pisan sareng koordinat sagital sumbu Z. Daérah biru ngora pakait sareng sumbu koordinat Y sareng sumbu koordinat Z; pink - daérah campuran anu pakait sareng sumbu koordinat X sareng Z; konéng - daérah anu pakait sareng sumbu koordinat X sareng Y; Daérah bodas diwangun ku sumbu koordinat X, Y sareng Z anu dipantulkeun. Ku alatan éta, dina ambang nilai beban ieu, PC 1 utamina pakait sareng sakumna permukaan tangkorak. Bentuk tangkorak virtual 3 SD di sisi sabalikna tina sumbu komponén ieu ogé digambarkeun dina gambar ieu, sareng gambar anu bengkok dipidangkeun dina Video Tambahan S1 pikeun mastikeun sacara visual yén PC1 ngandung faktor ukuran tangkorak sacara umum.
Distribusi frékuénsi skor PC1 (kurva normal fit), peta warna permukaan tangkorak berkorelasi pisan sareng simpul PC1 (panjelasan warna relatif ka Gedéna sisi sabalikna tina sumbu ieu nyaéta 3 SD. Skalana nyaéta bola héjo kalayan diaméter 50 mm.
Gambar 3 nunjukkeun plot distribusi frékuénsi (kurva normal fit) tina skor PC1 individu anu diitung misah pikeun 9 unit géografis. Salian ti perkiraan kurva ROC (Gambar 2), perkiraan urang Asia Kidul nepi ka tingkat anu tangtu condong ka kénca sabab tangkorakna langkung alit tibatan tangkorak kelompok régional anu sanés. Sakumaha anu dituduhkeun dina Tabel 1, urang Asia Kidul ieu ngawakilan kelompok étnis di India kalebet Kapuloan Andaman sareng Nicobar, Sri Lanka sareng Bangladés.
Koéfisién diménsi kapanggih dina PC1. Kapanggihna daérah anu berkorelasi pisan sareng bentuk virtual ngahasilkeun katerangan faktor bentuk pikeun komponén salian ti PC1; kumaha oge, faktor ukuran henteu salawasna dihapus sacara lengkep. Sakumaha anu dipidangkeun ku ngabandingkeun kurva ROC (Gambar 2), PC2 sareng PC4 mangrupikeun anu paling diskriminatif, dituturkeun ku PC6 sareng PC7. PC3 sareng PC9 épéktip pisan dina ngabagi populasi sampel kana unit géografis. Ku kituna, pasangan sumbu komponén ieu sacara skematis ngagambarkeun scatterplot skor PC sareng permukaan warna anu berkorelasi pisan sareng unggal komponén, ogé deformasi bentuk virtual kalayan diménsi sisi sabalikna tina 3 SD (Gambar 4, 5, 6). Cakupan lambung cembung sampel tina unggal unit géografis anu diwakilan dina plot ieu sakitar 90%, sanaos aya sababaraha tingkat tumpang tindih dina klaster. Tabel 3 nyayogikeun katerangan ngeunaan unggal komponén PCA.
Plot sebaran skor PC2 sareng PC4 pikeun individu kranial tina salapan unit géografis (luhur) sareng opat unit géografis (handap), plot warna permukaan tangkorak tina simpul-simpulna berkorelasi pisan sareng unggal PC (relatif ka X, Y, Z). Penjelasan warna tina sumbu: tingali téks), sareng deformasi bentuk virtual dina sisi sabalikna tina sumbu ieu nyaéta 3 SD. Skalana nyaéta bola héjo kalayan diaméter 50 mm.
Plot sebaran skor PC6 sareng PC7 pikeun individu kranial tina salapan unit géografis (luhur) sareng dua unit géografis (handap), plot warna permukaan kranial pikeun simpul berkorelasi pisan sareng unggal PC (relatif ka X, Y, Z). Penjelasan warna tina sumbu: tingali téks), sareng deformasi bentuk virtual dina sisi sabalikna tina sumbu ieu nyaéta 3 SD. Skalana nyaéta bola héjo kalayan diaméter 50 mm.
Plot sebaran skor PC3 sareng PC9 pikeun individu kranial tina salapan unit géografis (luhur) sareng tilu unit géografis (handap), sareng plot warna permukaan tangkorak (relatif kana sumbu X, Y, Z) tina simpul anu berkorelasi pisan sareng unggal interpretasi warna PC: cm . téks), ogé deformasi bentuk virtual dina sisi sabalikna tina sumbu ieu kalayan magnitudo 3 SD. Skalana nyaéta bola héjo kalayan diaméter 50 mm.
Dina grafik anu nunjukkeun skor PC2 sareng PC4 (Gambar 4, Pidéo Tambahan S2, S3 anu nunjukkeun gambar anu cacad), peta warna permukaan ogé ditampilkeun nalika ambang nilai beban disetel langkung luhur tibatan 0,4, anu langkung handap tibatan dina PC1 sabab PC2 ngajén total beban kirang tibatan dina PC1.
Pemanjangan lobus frontal sareng oksipital dina arah sagital sapanjang sumbu Z (biru poék) sareng lobus parietal dina arah koronal (beureum) dina warna pink), sumbu Y oksiput (héjo) sareng sumbu Z dahi (biru poék). Grafik ieu nunjukkeun skor pikeun sadaya jalma di sakumna dunya; kumaha oge, nalika sadaya sampel anu diwangun ku sajumlah ageung kelompok dipidangkeun babarengan sacara simultan, interpretasi pola panyebaran rada sesah kusabab seueurna tumpang tindih; ku kituna, ngan ukur tina opat unit géografis utama (nyaéta, Afrika, Australasia-Mélanesia, Éropa, sareng Asia Kalér-Wétan), sampel sumebar di handap grafik kalayan 3 SD deformasi kranial virtual dina rentang skor PC ieu. Dina gambar, PC2 sareng PC4 mangrupikeun pasangan skor. Urang Afrika sareng Austro-Mélanesia langkung tumpang tindih sareng disebarkeun ka sisi katuhu, sedengkeun urang Éropa sumebar ka sisi kénca luhur sareng urang Asia Kalér-Wétan condong ngagumpal ka sisi kénca handap. Sumbu horizontal PC2 nunjukkeun yén urang Melanesia Afrika/Australia gaduh neurokranium anu relatif langkung panjang tibatan jalma sanés. PC4, dimana kombinasi Éropa sareng Asia kalér-wétan dipisahkeun sacara leupas, aya hubunganana sareng ukuran relatif sareng proyéksi tulang zygomatik sareng kontur lateral calvarium. Skéma penilaian nunjukkeun yén urang Éropa gaduh tulang maksila sareng zygomatik anu relatif sempit, rohangan fosa temporal anu langkung alit diwatesan ku lengkungan zygomatik, tulang frontal anu ditinggikeun sacara vertikal sareng tulang oksipital anu datar sareng handap, sedengkeun urang Asia Kalér-Wétan condong gaduh tulang zygomatik anu langkung lega sareng langkung nonjol. Lobus frontal condong, dasar tulang oksipital naék.
Nalika fokus kana PC6 sareng PC7 (Gambar 5) (Pidéo Tambahan S4, S5 anu nunjukkeun gambar anu cacad), plot warna nunjukkeun ambang nilai beban anu langkung ageung tibatan 0,3, nunjukkeun yén PC6 aya hubunganana sareng morfologi maksila atanapi alveolar (beureum: sumbu X sareng héjo). Sumbu Y), bentuk tulang temporal (biru: sumbu Y sareng Z) sareng bentuk tulang oksipital (pink: sumbu X sareng Z). Salian ti lébar tarang (beureum: sumbu X), PC7 ogé berkorelasi sareng jangkungna alveoli maksila anterior (héjo: sumbu Y) sareng bentuk sirah sumbu Z di sakitar daérah parietotemporal (biru poék). Dina panel luhur Gambar 5, sadaya sampel géografis disebarkeun numutkeun skor komponén PC6 sareng PC7. Kusabab ROC nunjukkeun yén PC6 ngandung fitur anu unik pikeun Éropa sareng PC7 ngawakilan fitur Pribumi Amérika dina analisis ieu, dua sampel régional ieu sacara selektif diplot dina pasangan sumbu komponén ieu. Pribumi Amérika, sanaos seueur kalebet dina sampel, sumebar di pojok kénca luhur; Sabalikna, seueur sampel Éropa condong ayana di pojok katuhu handap. Pasangan PC6 sareng PC7 ngagambarkeun prosés alveolar anu sempit sareng neurocranium anu relatif lega pikeun urang Éropa, sedengkeun urang Amérika dicirikeun ku dahi anu sempit, rahang luhur anu langkung ageung, sareng prosés alveolar anu langkung lega sareng langkung jangkung.
Analisis ROC nunjukkeun yén PC3 sareng/atanapi PC9 umum aya dina populasi Asia Tenggara sareng Timur Laut. Saluyu sareng éta, pasangan skor PC3 (beungeut luhur héjo dina sumbu-y) sareng PC9 (beungeut handap héjo dina sumbu-y) (Gambar 6; Pidéo Tambahan S6, S7 nyayogikeun gambar anu dirobih) ngagambarkeun karagaman urang Asia Wétan. , anu kontras pisan sareng proporsi beungeut urang Asia Wétan anu luhur sareng bentuk beungeut urang Asia Tenggara anu handap. Salian ti fitur beungeut ieu, ciri séjén tina sababaraha urang Asia Wétan nyaéta miring lambda tulang oksipital, sedengkeun sababaraha urang Asia Tenggara gaduh dasar tangkorak anu sempit.
Pedaran di luhur ngeunaan komponén utama sareng pedaran PC5 sareng PC8 parantos dileungitkeun sabab teu aya ciri régional khusus anu kapendak di antara salapan unit géografis utama. PC5 nujul kana ukuran prosés mastoid tulang temporal, sareng PC8 ngagambarkeun asimetri bentuk tangkorak sacara umum, duanana nunjukkeun variasi paralel antara salapan kombinasi sampel géografis.
Salian ti scatterplot skor PCA tingkat individu, kami ogé nyayogikeun scatterplot rata-rata kelompok pikeun babandingan sacara umum. Pikeun tujuan ieu, modél homologi kranial rata-rata didamel tina sét data vertex modél homologi individu ti 148 kelompok étnis. Plot bivariat tina sét skor pikeun PC2 sareng PC4, PC6 sareng PC7, sareng PC3 sareng PC9 dipidangkeun dina Gambar Tambahan S1, sadayana diitung salaku modél tangkorak rata-rata pikeun sampel 148 individu. Ku cara kieu, scatterplot nyumputkeun bédana individu dina unggal kelompok, ngamungkinkeun interpretasi anu langkung jelas ngeunaan kamiripan tangkorak kusabab distribusi régional anu mendasari, dimana pola cocog sareng anu digambarkeun dina plot individu kalayan kirang tumpang tindih. Gambar Tambahan S2 nunjukkeun modél rata-rata sakabéh pikeun unggal unit géografis.
Salian ti PC1, anu aya patalina jeung ukuran sakabéhna (Tabel Tambahan S2), hubungan alometrik antara ukuran sakabéhna jeung bentuk tangkorak ditalungtik maké diménsi sentroid jeung sét estimasi PCA tina data anu teu dinormalisasi. Koéfisién alometrik, nilai konstan, nilai t, jeung nilai P dina uji signifikansi dipidangkeun dina Tabel 4. Teu aya komponén pola alometrik anu signifikan anu aya patalina jeung ukuran tangkorak sakabéhna anu kapanggih dina morfologi kranial naon waé dina tingkat P < 0,05.
Kusabab sababaraha faktor ukuran tiasa kalebet dina estimasi PC dumasar kana set data anu henteu dinormalisasi, kami langkung nalungtik tren alometrik antara ukuran centroid sareng skor PC anu diitung nganggo set data anu dinormalisasi ku ukuran centroid (hasil PCA sareng set skor dipidangkeun dina Tabel Tambahan S6). , C7). Tabel 4 nunjukkeun hasil analisis alometrik. Ku kituna, tren alometrik anu signifikan kapanggih dina tingkat 1% dina PC6 sareng dina tingkat 5% dina PC10. Gambar 7 nunjukkeun lamping regresi tina hubungan log-linier ieu antara skor PC sareng ukuran centroid sareng dummies (± 3 SD) di unggal tungtung ukuran log centroid. Skor PC6 nyaéta babandingan jangkungna relatif sareng lébar tangkorak. Nalika ukuran tangkorak ningkat, tangkorak sareng beungeut janten langkung luhur, sareng dahi, soket panon sareng liang irung condong langkung caket babarengan sacara lateral. Pola panyebaran sampel nunjukkeun yén proporsi ieu biasana kapanggih di urang Asia Timur Laut sareng Pribumi Amérika. Leuwih ti éta, PC10 nunjukkeun tren nuju réduksi proporsional dina lébar tengah beungeut henteu paduli daérah géografis.
Pikeun hubungan alometrik anu signifikan anu didaptarkeun dina tabel, lamping regresi log-linier antara proporsi PC tina komponén bentuk (diala tina data anu dinormalisasi) sareng ukuran sentroid, deformasi bentuk virtual gaduh ukuran 3 SD di sisi sabalikna tina garis 4.
Pola parobahan morfologi kranial ieu parantos dipidangkeun ngalangkungan analisis sét data modél permukaan 3D homolog. Komponén munggaran PCA aya hubunganana sareng ukuran tangkorak sacara umum. Geus lila dipercaya yén tangkorak Asia Kidul anu langkung alit, kalebet spésimén ti India, Sri Lanka sareng Kapuloan Andaman, Bangladesh, disababkeun ku ukuran awakna anu langkung alit, saluyu sareng aturan ékogeografi Bergmann atanapi aturan pulo613,5,16,25,27,62. Anu kahiji aya hubunganana sareng suhu, sareng anu kadua gumantung kana rohangan anu sayogi sareng sumber daya dahareun tina niche ékologis. Di antara komponén bentuk, parobahan panggedéna nyaéta babandingan panjang sareng lébar kubah kranial. Fitur ieu, anu ditunjuk PC2, ngajelaskeun hubungan anu caket antara tangkorak Austro-Mélanesia sareng Afrika anu sacara proporsional manjang, ogé bédana tina tangkorak buleud sababaraha urang Éropa sareng Asia Timur Laut. Ciri-ciri ieu parantos dilaporkeun dina seueur panilitian sateuacana dumasar kana pangukuran linier saderhana37,63,64. Leuwih ti éta, sipat ieu aya patalina jeung brachycephaly dina urang non-Afrika, anu geus lila dibahas dina studi antropometri jeung osteometri. Hipotesis utama di balik katerangan ieu nyaéta yén panurunan ngunyah, sapertos ipisna otot temporalis, ngurangan tekanan dina kulit sirah luar5,8,9,10,11,12,13. Hipotesis séjén ngalibatkeun adaptasi kana iklim tiis ku cara ngurangan luas permukaan sirah, nunjukkeun yén tangkorak anu leuwih buleud ngaminimalkeun luas permukaan leuwih hade tibatan bentuk buleud, numutkeun aturan Allen16,17,25. Dumasar kana hasil studi ayeuna, hipotesis ieu ngan bisa dipeunteun dumasar kana korelasi silang ruas kranial. Singkatna, hasil PCA kami henteu sapinuhna ngadukung hipotesis yén rasio panjang-lebar kranial dipangaruhan sacara signifikan ku kaayaan ngunyah, sabab beban PC2 (komponén panjang/brachycephalic) henteu aya hubunganana sacara signifikan jeung proporsi raray (kaasup diménsi rahang luhur relatif). jeung rohangan relatif fossa temporal (anu ngagambarkeun volume otot temporalis). Studi kami ayeuna henteu nganalisis hubungan antara bentuk tangkorak jeung kaayaan lingkungan géologis sapertos suhu; nanging, katerangan anu dumasar kana aturan Allen tiasa waé dipertimbangkeun salaku calon hipotesis pikeun ngajelaskeun brachycephalon di daérah iklim tiis.
Variasi anu signifikan teras kapendak dina PC4, nunjukkeun yén urang Asia Timur Laut gaduh tulang zigomatik anu ageung sareng nonjol dina tulang rahang luhur sareng tulang zigomatik. Panemuan ieu saluyu sareng ciri khusus urang Siberia anu terkenal, anu dianggap parantos adaptasi kana iklim anu tiis pisan ku gerakan tulang zigomatik ka hareup, anu ngahasilkeun volume sinus anu ningkat sareng raray anu langkung rata 65. Panemuan énggal tina modél homolog urang nyaéta pipi anu ngagantung dina urang Éropa aya hubunganana sareng lamping frontal anu ngirangan, ogé tulang oksipital anu rata sareng sempit sareng cekung nukal. Sabalikna, urang Asia Timur Laut condong gaduh dahi anu miring sareng daérah oksipital anu naék. Panilitian ngeunaan tulang oksipital nganggo metode morfometrik géométri 35 parantos nunjukkeun yén tangkorak Asia sareng Éropa gaduh kurva nukal anu langkung rata sareng posisi oksiput anu langkung handap dibandingkeun sareng urang Afrika. Nanging, scatterplot kami tina pasangan PC2 sareng PC4 sareng PC3 sareng PC9 nunjukkeun variasi anu langkung ageung di urang Asia, sedengkeun urang Éropa dicirikeun ku dasar oksiput anu datar sareng oksiput anu langkung handap. Inkonsistensi dina karakteristik Asia antara panilitian tiasa disababkeun ku bédana dina sampel étnis anu dianggo, sabab kami nyonto sajumlah ageung kelompok étnis ti spéktrum anu lega di Asia Timur Laut sareng Tenggara. Parobihan dina bentuk tulang oksipital sering dikaitkeun sareng kamekaran otot. Nanging, katerangan adaptif ieu henteu ngajelaskeun korélasi antara bentuk dahi sareng oksiput, anu dipidangkeun dina panilitian ieu tapi sigana henteu dipidangkeun sacara lengkep. Dina hal ieu, perlu dipertimbangkeun hubungan antara kasaimbangan beurat awak sareng pusat gravitasi atanapi sambungan serviks (foramen magnum) atanapi faktor sanésna.
Komponén penting anu sanés anu gaduh variabilitas anu ageung aya hubunganana sareng kamekaran alat ngunyah, anu diwakilan ku fossa maksila sareng temporal, anu digambarkeun ku kombinasi skor PC6, PC7 sareng PC4. Pangurangan anu jelas dina segmen kranial ieu langkung ngacirikeun individu Éropa tibatan kelompok géografis anu sanés. Fitur ieu parantos diinterpretasi salaku hasil tina turunna stabilitas morfologi raray kusabab kamekaran awal téknik tatanén sareng persiapan tuangeun, anu antukna ngirangan beban mékanis dina alat ngunyah tanpa alat ngunyah anu kuat9,12,28,66. Numutkeun hipotesis fungsi ngunyah, 28 ieu dibarengan ku parobahan dina fléksi dasar tangkorak kana sudut kranial anu langkung akut sareng hateup kranial anu langkung buleud. Tina sudut pandang ieu, populasi tatanén condong gaduh raray anu kompak, kirang tonjolan mandibula, sareng meninges anu langkung globular. Ku alatan éta, deformasi ieu tiasa dijelaskeun ku garis besar umum bentuk lateral tangkorak urang Éropa kalayan organ ngunyah anu dikirangan. Nanging, numutkeun panilitian ieu, interpretasi ieu rumit sabab signifikansi fungsional tina hubungan morfologis antara neurocranium globose sareng kamekaran alat pengunyahan kirang tiasa ditampi, sapertos anu dipertimbangkeun dina interpretasi PC2 sateuacana.
Bédana antara urang Asia Timur Laut sareng Asia Tenggara digambarkeun ku kontras antara beungeut anu jangkung kalayan tulang oksipital anu miring sareng beungeut anu pondok kalayan dasar tangkorak anu sempit, sapertos anu dipidangkeun dina PC3 sareng PC9. Kusabab kurangna data géoekologis, panilitian kami ngan ukur nyayogikeun katerangan anu terbatas pikeun panemuan ieu. Katerangan anu mungkin nyaéta adaptasi kana iklim atanapi kaayaan nutrisi anu béda. Salian ti adaptasi ékologis, bédana lokal dina sajarah populasi di Asia Timur Laut sareng Tenggara ogé diperhatoskeun. Salaku conto, di Eurasia wétan, modél dua lapisan parantos dihipotesiskeun pikeun ngartos panyebaran manusa modéren sacara anatomis (AMH) dumasar kana data morfométri kranial67,68. Numutkeun modél ieu, "tingkat kahiji", nyaéta, kelompok asli penjajah AMH Pleistosen Akhir, ngagaduhan turunan langsung ti penduduk asli daérah éta, sapertos Austro-Melanesia modéren (hal. Stratum kahiji). , sareng engkéna ngalaman campuran skala ageung ti masarakat tatanén kalér kalayan ciri Asia kalér-wétan (lapisan kadua) kana daérah éta (sakitar 4.000 taun ka pengker). Aliran gén anu dipetakan nganggo modél "dua lapisan" bakal diperyogikeun pikeun ngartos bentuk kranial Asia Tenggara, kumargi bentuk kranial Asia Tenggara tiasa gumantung sabagian kana warisan genetik tingkat kahiji lokal.
Ku cara meunteun kamiripan kranial nganggo unit géografis anu dipetakan nganggo modél homolog, urang tiasa nyimpulkeun sajarah populasi AMF anu aya dina skénario di luar Afrika. Seueur modél "kaluar ti Afrika" anu béda-béda parantos diusulkeun pikeun ngajelaskeun distribusi AMF dumasar kana data rangka sareng génomik. Tina ieu, panilitian anyar nunjukkeun yén kolonisasi AMH di daérah di luar Afrika dimimitian sakitar 177.000 taun ka pengker69,70. Nanging, distribusi jarak jauh AMF di Eurasia salami période ieu tetep teu pasti, kumargi habitat fosil awal ieu diwatesan di Wétan Tengah sareng Mediterania caket Afrika. Kasus anu paling saderhana nyaéta hiji padumukan sapanjang rute migrasi ti Afrika ka Eurasia, ngalangkungan halangan géografis sapertos Himalaya. Modél anu sanés nunjukkeun sababaraha gelombang migrasi, anu mimiti nyebar ti Afrika sapanjang basisir Samudra Hindia ka Asia Tenggara sareng Australia, teras nyebar ka Eurasia kalér. Kaseueuran panilitian ieu mastikeun yén AMF nyebar jauh saluareun Afrika sakitar 60.000 taun ka pengker. Dina hal ieu, sampel Australasia-Mélanésia (kalebet Papua) nunjukkeun kamiripan anu langkung ageung sareng sampel Afrika tibatan séri géografis anu sanés dina analisis komponén utama modél homologi. Panemuan ieu ngadukung hipotesis yén gugus distribusi AMF munggaran di sapanjang ujung kidul Eurasia muncul langsung di Afrika22,68 tanpa parobahan morfologis anu signifikan dina réspon kana iklim khusus atanapi kaayaan penting anu sanés.
Ngeunaan kamekaran alometrik, analisis nganggo komponén bentuk anu diturunkeun tina sét data anu béda anu dinormalisasi ku ukuran centroid nunjukkeun tren alometrik anu signifikan dina PC6 sareng PC10. Kadua komponén ieu aya hubunganana sareng bentuk dahi sareng bagian raray, anu janten langkung heureut nalika ukuran tangkorak ningkat. Urang Asia Timur Laut sareng Amérika condong gaduh fitur ieu sareng gaduh tangkorak anu relatif ageung. Panemuan ieu bertentangan sareng pola alometrik anu dilaporkeun sateuacanna dimana uteuk anu langkung ageung gaduh lobus frontal anu relatif langkung lega di daérah anu disebut "tudung Broca", anu ngahasilkeun paningkatan lébar lobus frontal34. Béda ieu dijelaskeun ku bédana dina sét sampel; Panilitian kami nganalisis pola alometrik ukuran kranial sacara umum nganggo populasi modéren, sareng studi banding ngabahas tren jangka panjang dina évolusi manusa anu aya hubunganana sareng ukuran uteuk.
Ngeunaan alometri raray, hiji panilitian anu nganggo data biométrik78 mendakan yén bentuk sareng ukuran raray tiasa rada aya hubunganana, sedengkeun panilitian kami mendakan yén tangkorak anu langkung ageung condong aya hubunganana sareng raray anu langkung jangkung sareng langkung heureut. Nanging, konsistensi data biométrik henteu jelas; Tés regresi anu ngabandingkeun alometri ontogenetik sareng alometri statis nunjukkeun hasil anu béda. Kacenderungan alometrik nuju bentuk tangkorak buleud kusabab paningkatan jangkungna ogé parantos dilaporkeun; kumaha oge, kami henteu nganalisis data jangkungna. Panilitian kami nunjukkeun yén teu aya data alometrik anu nunjukkeun korélasi antara proporsi globular kranial sareng ukuran kranial sacara umum.
Sanaos panilitian kami ayeuna henteu ngabahas data ngeunaan variabel ékstrinsik anu diwakilan ku iklim atanapi kaayaan diet anu kamungkinan mangaruhan morfologi kranial, kumpulan data ageung modél permukaan kranial 3D homolog anu dianggo dina panilitian ieu bakal ngabantosan meunteun variasi morfologis fenotipik anu berkorelasi. Faktor lingkungan sapertos diet, iklim sareng kaayaan nutrisi, ogé gaya nétral sapertos migrasi, aliran gén sareng hanyutan genetik.
Panilitian ieu ngawengku 342 spésimén tangkorak lalaki anu dikumpulkeun ti 148 populasi dina 9 unit géografis (Tabel 1). Kaseueuran kelompok mangrupikeun spésimén anu asalna sacara géografis, sedengkeun sababaraha kelompok di Afrika, Asia Timur Laut/Tenggara sareng Amérika (didaptarkeun dina hurup miring) didefinisikeun sacara étnis. Seueur spésimén tangkorak dipilih tina database pangukuran tangkorak numutkeun definisi pangukuran tangkorak Martin anu disayogikeun ku Tsunehiko Hanihara. Kami milih tangkorak lalaki anu ngawakilan ti sadaya kelompok étnis di dunya. Pikeun ngaidentipikasi anggota unggal kelompok, kami ngitung jarak Euclidean dumasar kana 37 pangukuran tangkorak tina rata-rata kelompok pikeun sadaya individu anu kagolong kana kelompok éta. Dina kalolobaan kasus, kami milih 1–4 sampel kalayan jarak pangleutikna tina rata-rata (Tabel Tambahan S4). Pikeun kelompok ieu, sababaraha sampel dipilih sacara acak upami henteu didaptarkeun dina database pangukuran Hahara.
Pikeun babandingan statistik, 148 sampel populasi dikelompokkeun kana unit géografis utama, sakumaha anu dipidangkeun dina Tabel 1. Grup "Afrika" ngan ukur diwangun ku sampel ti daérah sub-Sahara. Spésimén ti Afrika Kalér kalebet kana "Wétan Tengah" sareng spésimén ti Asia Kulon kalayan kaayaan anu sami. Grup Asia Timur Laut ngan ukur ngawengku jalma-jalma anu turunan non-Éropa, sareng grup Amérika ngan ukur ngawengku Pribumi Amérika. Khususna, grup ieu sumebar di daérah anu lega di buana Amérika Kalér sareng Kidul, dina rupa-rupa lingkungan. Nanging, urang mertimbangkeun sampel AS dina unit géografis tunggal ieu, kumargi sajarah démografi Pribumi Amérika anu dianggap asalna ti Asia Timur Laut, henteu paduli sababaraha migrasi 80.
Kami ngarékam data permukaan 3D tina spésimén tangkorak anu kontras ieu nganggo pamindai 3D résolusi luhur (EinScan Pro ku Shining 3D Co Ltd, résolusi minimum: 0,5 mm, https://www.shining3d.com/) teras ngahasilkeun bolong. Modél bolong diwangun ku sakitar 200.000–400.000 simpul, sareng parangkat lunak anu kalebet dianggo pikeun ngeusian liang sareng ngahalusan sisi.
Dina léngkah munggaran, urang nganggo data scan tina tangkorak naon waé pikeun nyiptakeun modél tangkorak bolong témplat tunggal anu diwangun ku 4485 simpul (8728 beungeut poligonal). Dasar daérah tangkorak, anu diwangun ku tulang sfenoid, tulang temporal petrosa, palatum, alveoli maksila, sareng huntu, dipiceun tina modél bolong témplat. Alesanna nyaéta struktur ieu sakapeung teu lengkep atanapi hésé réngsé kusabab bagian anu ipis atanapi ipis sapertos permukaan pterygoid sareng prosés styloid, karusakan huntu sareng/atanapi susunan huntu anu teu konsisten. Dasar tangkorak di sakitar foramen magnum, kalebet dasar, henteu dipotong sabab ieu mangrupikeun lokasi anu penting sacara anatomis pikeun lokasi sendi serviks sareng jangkungna tangkorak kedah ditaksir. Anggo cincin eunteung pikeun ngabentuk témplat anu simétris dina dua sisi. Laksanakeun meshing isotropik pikeun ngarobih bentuk poligonal janten sami sisi-sisina.
Salajengna, 56 landmark ditugaskeun ka simpul anu saluyu sacara anatomis tina modél témplat nganggo parangkat lunak HBM-Rugle. Setélan landmark mastikeun akurasi sareng stabilitas posisi landmark sareng mastikeun homologi lokasi-lokasi ieu dina modél homologi anu dihasilkeun. Éta tiasa diidentipikasi dumasar kana ciri khususna, sapertos anu dipidangkeun dina Tabel Tambahan S5 sareng Gambar Tambahan S3. Numutkeun definisi Bookstein81, kaseueuran landmark ieu mangrupikeun landmark Tipe I anu aya di persimpangan tilu struktur, sareng sababaraha mangrupikeun landmark Tipe II kalayan titik kelengkungan maksimum. Seueur landmark anu ditransfer tina titik anu ditetepkeun pikeun pangukuran kranial linier dina definisi Martin 36. Kami ngahartikeun 56 landmark anu sami pikeun modél anu discan tina 342 spésimén tangkorak, anu sacara manual ditugaskeun ka simpul anu saluyu sacara anatomis pikeun ngahasilkeun modél homologi anu langkung akurat dina bagian salajengna.
Sistem koordinat anu museur kana sirah ditetepkeun pikeun ngajelaskeun data scan sareng citakan, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar Tambahan S4. Bidang XZ nyaéta bidang horizontal Frankfurt anu ngaliwat titik pangluhurna (definisi Martin: bagian) tina ujung luhur kanal auditori éksternal kénca sareng katuhu sareng titik panghandapna (definisi Martin: orbit) tina ujung handap orbit kénca. . Sumbu X nyaéta garis anu ngahubungkeun sisi kénca sareng katuhu, sareng X+ nyaéta sisi katuhu. Bidang YZ ngaliwat tengah bagian kénca sareng katuhu sareng akar irung: Y+ ka luhur, Z+ ka hareup. Titik rujukan (asal: koordinat nol) disetel dina persimpangan bidang YZ (bidang tengah), bidang XZ (bidang Frankfort) sareng bidang XY (bidang koronal).
Kami nganggo parangkat lunak HBM-Rugle (Medic Engineering, Kyoto, http://www.rugle.co.jp/) pikeun nyiptakeun modél bolong homolog ku cara ngalakukeun pas témplat nganggo 56 titik landmark (sisi kénca Gambar 1). Komponén parangkat lunak inti, anu mimitina dikembangkeun ku Pusat Panalungtikan Manusa Digital di Institut Élmu Industri Lanjutan sareng Téknologi di Jepang, disebut HBM sareng gaduh fungsi pikeun pas témplat nganggo landmark sareng nyiptakeun modél bolong anu saé nganggo permukaan partisi82. Versi parangkat lunak salajengna (mHBM) 83 nambihan fitur pikeun pas pola tanpa landmark pikeun ningkatkeun kinerja pas. HBM-Rugle ngagabungkeun parangkat lunak mHBM sareng fitur ramah-pangguna tambahan kalebet ngaropea sistem koordinat sareng ngarobih ukuran data input. Reliabilitas akurasi pas parangkat lunak parantos dikonfirmasi dina seueur panilitian52,54,55,56,57,58,59,60.
Nalika masang témplat HBM-Rugle nganggo landmark, modél bolong témplat ditumpangkeun kana data scan target ku pendaptaran kaku dumasar kana téknologi ICP (ngaminimalkeun jumlah jarak antara landmark anu saluyu sareng témplat sareng data scan target), teras ku deformasi non-kaku tina bolong, témplat nyaluyukeun kana data scan target. Prosés pas ieu diulang tilu kali nganggo nilai anu béda tina dua parameter pas pikeun ningkatkeun akurasi pas. Salah sahiji parameter ieu ngawatesan jarak antara modél grid témplat sareng data scan target, sareng anu sanésna ngahukum jarak antara landmark témplat sareng landmark target. Modél bolong témplat anu cacad teras dibagi deui nganggo algoritma subdivisi permukaan siklik 82 pikeun nyiptakeun modél bolong anu langkung halus anu diwangun ku 17.709 simpul (34.928 poligon). Pamungkas, modél grid témplat anu dipartisi pas kana data scan target pikeun ngahasilkeun modél homologi. Kusabab lokasi landmark rada béda ti anu aya dina data scan target, modél homologi disaluyukeun pikeun ngajelaskeunana nganggo sistem koordinat orientasi sirah anu dijelaskeun dina bagian sateuacana. Jarak rata-rata antara landmark modél homolog anu saluyu sareng data scan target dina sadaya sampel nyaéta <0,01 mm. Diitung nganggo fungsi HBM-Rugle, jarak rata-rata antara titik data modél homologi sareng data scan target nyaéta 0,322 mm (Tabel Tambahan S2).
Pikeun ngajelaskeun parobahan dina morfologi kranial, 17.709 simpul (53.127 koordinat XYZ) tina sadaya modél homolog dianalisis ku analisis komponén utama (PCA) nganggo parangkat lunak HBS anu didamel ku Pusat Élmu Manusa Digital di Institut Élmu sareng Téknologi Industri Lanjutan., Jepang (dealer distribusi: Medic Engineering, Kyoto, http://www.rugle.co.jp/). Teras kami nyobian nerapkeun PCA kana set data anu teu dinormalisasi sareng set data dinormalisasi ku ukuran centroid. Ku kituna, PCA dumasar kana data anu teu distandarisasi tiasa langkung jelas ngagambarkeun bentuk kranial tina salapan unit géografis sareng ngagampangkeun interpretasi komponén tibatan PCA nganggo data standar.
Artikel ieu nampilkeun jumlah komponén utama anu dideteksi kalayan kontribusi langkung ti 1% tina total varian. Pikeun nangtukeun komponén utama anu paling efektif dina ngabédakeun kelompok di sakumna unit géografis utama, analisis karakteristik operasi panarima (ROC) diterapkeun kana skor komponén utama (PC) kalayan kontribusi langkung ageung ti 2% 84. Analisis ieu ngahasilkeun kurva probabilitas pikeun unggal komponén PCA pikeun ningkatkeun kinerja klasifikasi sareng ngabandingkeun plot kalayan leres antara kelompok géografis. Darajat kakuatan diskriminatif tiasa ditaksir ku daérah di handapeun kurva (AUC), dimana komponén PCA kalayan nilai anu langkung ageung langkung tiasa ngabédakeun antara kelompok. Tés chi-kuadrat teras dilakukeun pikeun meunteun tingkat signifikansi. Analisis ROC dilakukeun dina Microsoft Excel nganggo parangkat lunak Bell Curve pikeun Excel (versi 3.21).
Pikeun ngabayangkeun bédana géografis dina morfologi kranial, scatterplot didamel nganggo skor PC anu paling efektif ngabédakeun grup tina unit géografis utama. Pikeun napsirkeun komponén utama, anggo peta warna pikeun ngabayangkeun simpul modél anu berkorelasi pisan sareng komponén utama. Salaku tambahan, répréséntasi virtual tina tungtung sumbu komponén utama anu aya dina ±3 simpangan baku (SD) tina skor komponén utama diitung sareng dipidangkeun dina pidéo tambahan.
Alometri dianggo pikeun nangtukeun hubungan antara bentuk tangkorak sareng faktor ukuran anu ditaksir dina analisis PCA. Analisis ieu valid pikeun komponén utama kalayan kontribusi >1%. Salah sahiji watesan PCA ieu nyaéta komponén bentuk henteu tiasa nunjukkeun bentuk sacara individual sabab set data anu henteu dinormalisasi henteu miceun sadaya faktor diménsi. Salian ti nganggo set data anu henteu dinormalisasi, kami ogé nganalisis tren alometrik nganggo set fraksi PC dumasar kana data ukuran sentroid anu dinormalisasi anu diterapkeun kana komponén utama kalayan kontribusi >1%.
Tren alometrik diuji nganggo persamaan Y = aXb 85 dimana Y nyaéta bentuk atanapi proporsi komponén bentuk, X nyaéta ukuran sentroid (Tabel Tambahan S2), a nyaéta nilai konstan, sareng b nyaéta koéfisién alometrik. Métode ieu dasarna ngenalkeun studi pertumbuhan alometrik kana morfométri géométri78,86. Transformasi logaritmik tina rumus ieu nyaéta: log Y = b × log X + log a. Analisis regresi nganggo metode kuadrat pangleutikna diterapkeun pikeun ngitung a sareng b. Nalika Y (ukuran sentroid) sareng X (skor PC) ditransformasikeun sacara logaritmik, nilai-nilai ieu kedah positip; kumaha oge, sakumpulan estimasi pikeun X ngandung nilai négatip. Salaku solusi, urang nambihan pembulatan kana nilai absolut tina fraksi pangleutikna ditambah 1 pikeun unggal fraksi dina unggal komponén sareng nerapkeun transformasi logaritmik kana sadaya fraksi positip anu dirobih. Signifikansi koéfisién alometrik ditaksir nganggo uji t Student dua sisi. Itungan statistik ieu pikeun nguji pertumbuhan alometrik dilakukeun nganggo Kurva Bell dina parangkat lunak Excel (versi 3.21).
Wolpoff, MH Pangaruh iklim kana liang irung rorongkong. Sumuhun. J. Phys. Humanity. 29, 405–423. https://doi.org/10.1002/ajpa.1330290315 (1968).
Beals, KL Wangun sirah sareng setrés iklim. Sumuhun. J. Phys. Humanity. 37, 85–92. https://doi.org/10.1002/ajpa.1330370111 (1972).
Waktos posting: Apr-02-2024