Reverse-Dissektion und DiceCT offenbaren sonst versteckt Daten in der Evolution der Primaten-Gesicht

Zusammenfassung

Gesichtsausdrücke sind eine Art der visuellen Kommunikation durch mimische Muskeln produziert. Hier präsentieren wir Ihnen Protokolle für die neuartige Techniken der umgekehrte Dissektion und DiceCT vollständig zu visualisieren und mimische Muskulatur zu beurteilen. Diese kombinierte Techniken können untersuchen, morphologischen und physiologischen Aspekte der mimische Muskulatur, funktionale Aspekte zu bestimmen.

Zusammenfassung

Mimik oder Gesicht zeigt, sozialen oder emotionalen Absichtserklärung werden von vielen Säugetieren Taxa als Mittel der visuell Kommunikation mit Artgenossen in einer engen Spanne produziert. Diese Displays sind durch Kontraktion der die mimische Muskulatur erreicht die Skelettmuskulatur in die Dermis der Fläche befestigt sind. Reverse Dissektion, entfernen die volle Gesichtsmaske aus dem Schädel und nähert sich mimische Muskulatur in umgekehrter Richtung, ist eine effektive aber destruktive Weise offenbaren die Morphologie des mimetischen Muskeln, aber es ist destruktiv. DiceCT ist ein neuer Mechanismus zur Visualisierung Skelettmuskulatur, einschließlich mimische Muskulatur und Isolierung einzelner Muskel Faszikeln zur quantitativen Messung. Darüber hinaus bietet DiceCT einen zerstörungsfreie Mechanismus zur Visualisierung von Muskeln. Die kombinierte Techniken des umgekehrten Dissektion und DiceCT können verwendet werden, um die evolutionäre Morphologie der mimische Muskulatur sowie potenzielle Kontraktionskraft und Geschwindigkeit in diesen Muskeln zu beurteilen. Diese Studie zeigt, dass DiceCT kann verwendet werden, um präzise und zuverlässig mimische Muskulatur zu visualisieren sowie reverse Dissektion und bieten eine zerstörungsfreie Methode für die Probenahme mimische Muskulatur.

Einleitung

Mimische Muskulatur oder Mimik-Muskulatur ist Skelettmuskulatur und findet im gesamten Mammalia¹. Während die meisten Säugetier-skelettartigen Muskel diskrete knöchernen Landmarken beimisst, ist mimische Muskulatur einzigartig in seiner Anlagen in erster Linie in die Haut von Gesicht, Kopfhaut und der ventralen Aspekt der Hals^{1,2,3, 4}. Mimische Muskulatur Kontraktion verformt in Ausdrücke der "Gesichtsmaske" oder Gesichtsbehandlung der sozialen und emotionalen Absicht zeigt, ändert sich die Größe und Form der Schließmuskeln des Auges, Nasenhöhle und Mundhöhle in Ernährung, Atmung, und Lautäußerungen, und ist Teil der insgesamt schließen-Nähe visuelle Kommunikationsmechanismus unter die meisten Säugetiere^2,3,4,5gefunden. Über Mammalia unterstützen die Gesichts Displays durch mimische Muskeln erzeugt bei der Regulierung und Aufrechterhaltung Territorialgrenzen, soziale Bindungen und die sozialen Gruppe durch den Einsatz Artgenossen auf der emotionalen und Verhaltensstörungen Absichten des Absenders^{2, 5}.

Unter den Säugetieren sind Primaten teilweise als Einsatz ein hohes Maß an Sozialverhalten während des gesamten Lebenszyklus mit allen Arten leben in einer sozialen Gruppe^2,5gekennzeichnet. Während einige Taxa wie die nächtliche Galagos und Lorises, kann Leben in Gruppen, die nur aus einer Mutter und Kind, anderen Taxa wie die tagaktive Makaken und Paviane, können in Gruppen von mehr als 100 Personen⁶live. Unabhängig von der Größe der sozialen Gruppe Primaten oft Stereotype sozialen Verhaltensweisen im Zusammenhang mit Rang und Territorialität und diese Verhaltensweisen sind in der Regel eine Gesichts Darstellungskomponente. Gesichts-Displays sind Teil des Prozesses der Aufrechterhaltung der Anleihen unter Mitglied von gesellschaftlichen Gruppen, Dominanz Hierarchien, Reproduktion und die Kommunikation, die Bestandteil des täglichen Lebens, insbesondere in tagaktive Arten^{2,5,7 ist} . Während es seit einiger Zeit klar, dass Gesichts-Muskulatur wird verwendet, um diese Gesichts Displays erstellen, es ist erst vor kurzem Gesichts-Muskulatur Form sind sichtlich und Physiologie mit den funktionalen Anforderungen des sozialen Variablen^{2geworden, 8}. Frühere Studien zu phylogenetisch und verhaltensorientierte diverse Bereiche der Primaten haben gezeigt, dass tagaktive Arten leben in großen, komplexen sozialen Gruppen neigen dazu, eine hohe Anzahl von diskreten Gesicht zeigt, die sich auf die Bewegung der Lippen, Augenbrauen und Augenlider haben mit einer hohen Anzahl von mimischen Muskeln rund um die Lippen und orbitalen Region⁹. Im Gegensatz dazu gab es nur wenige Studien über nachtaktive Arten leben in kleinen Gruppen, aber diese Arten haben eine hohe Anzahl von diskreten Gesichtsmuskeln mit Anlagen rund um die Ohrmuschel und Lippen, die Bewegungen der Ohren und Lippen zugeordnet werden können (die in einige nachtaktiven Arten in agonistische Begegnungen mit Artgenossen dokumentiert worden und Ortung Töne)^2,9,10,11. Darüber hinaus haben Menschen einen relativ höheren Anteil an Myosin slow-Twitch-Fasern in mimische Muskulatur als Rhesus-Makaken oder Schimpansen, bezogen die "Verlangsamung" Schrumpfung der menschlichen mimische Muskulatur rund um die Lippen verwendet werden kann bei der Herstellung von Sprachlauten oder allgemeine Ermüdungwiderstand Fähigkeit der Muskeln⁸.

Menschen sind wohl die meisten sozialen von allen Primaten und Sprache als eine Komponente der sozialen Kommunikation entwickelt haben. Immer noch, ob Menschen Mimik als Mittel der visuellen Kommunikation verwenden und verfügt über die größten bekannten Gesichts Display Repertoire unter den Primaten. In dem Bemühen, die Variablen, die rund um die Entwicklung der menschlichen und allgemeine Primas Sozialverhalten mehr vollständig zu verstehen ist ein besseres Verständnis der Morphologie und Physiologie der Primas mimische Muskulatur sehr wünschenswert. Denn mimische Muskulatur ist auf der Haut selbst befestigt und kann, bei einigen Arten besonders dünnen und schwierig zu visualisieren, haben wir eine einzigartige Methode zur Visualisierung dieser Muskulatur für Anwesenheit/Abwesenheit-sowohl die Prozesse der Aufnahme Brutto und Anlagen sowie Probenahme für microanatomical Verarbeitung.

"Reverse Dissektion" ist eine Methode für den Erhalt der mimische Muskulatur durch die gesamte Gesichts Maske vom Kopf zu entfernen und die Erhöhung der Sichtbarkeit auch kleine Muskeln. Da umgekehrte Dissektion ein zerstörerischer Prozess ist, seltene und wertvolle Exemplare immer verfügbar für diese Methode möglicherweise nicht. DiceCT ist eine wirksame Methode, die viele der mimetischen Muskeln sogar winzige Art^12,13,14visualisieren kann. Diese Methode kann verwendet werden, im Konzert mit umgekehrter Dissektion oder in Fällen, wo seltene, wertvolle Exemplare können nicht zerlegt werden und bieten viele Informationen ohne die Gesichtsmaske in "umgekehrter Dissektion"^{12,13zu entfernen, 14}. Dieses Protokoll beschreibt eine Reihe von Methoden für die Kombination von reverse Dissektion mit DiceCT um zu prüfen, Primas mimische Muskulatur.

Protokoll

Da diese Verfahren Tiere, die starb eines natürlichen Todes in Zoos oder in Forschungslabors geopfert wurden verwenden, wo sie Teil des unabhängigen Studien waren, erforderlich diese Protokolle nicht IACUC Genehmigungen.

(1) reverse Dissektion

Hinweis: Das Protokoll für umgekehrte Dissektion ist wirksam für sehr kleine Säugetiere, wie Labormäuse, bis hin zu großen Landsäugetiere wie das inländische Pferd. Die mimische Muskulatur sind oft am besten erhaltene und am besten visualisiert, wenn links mit der darüberliegenden Dermis anstatt sie hinter auf den Schädel. Siehe Abbildung 1-3.

1. Machtkonfiguration Kopf von zervikalen Teil der Wirbelsäule vor Dissektion Verfahren. Wenn die Kadaver eingefroren ist, lassen Sie ihn vollständig auftauen, bevor Sie fortfahren, durch diesen Schritt.
   1. Unabhängig vom Zustand der Bewahrung palpieren Sie okzipitalen Bereich des Schädels und der Dornfortsatz des zweiten Halswirbels (C2). Beachten Sie, dass der erste Halswirbel (C1) ein Dornfortsatz fehlt, also Abtasten C2 und okzipitalen Bereich des Schädels eine ungefähre Position von C1 geben.
   2. Mit einem Skalpell, horizontale Kürzungen machen Sie zwischen dem okzipitalen Bereich des Schädels und C2 um Trennung des Schädels von der Wirbelsäule bei C1 zu beginnen. Weiter zu kürzen, bis der Schädel von der Wirbelsäule gebrochen ist.
   3. Wenn die Probe frisch und fixierten, Schritte 1.1.2-1.2 in einem relativ kurzen Zeitraum ausgeführt werden müssen. Darüber hinaus Wenn das Gehirn in der Schädelhöhle erhalten bleibt, kann Nekrose von neuronalem Gewebe schnell gehen, so es dringend empfohlen ist, dass das Gehirn aus den Kadaver entfernt werden, wenn die Probe unfixierten bleiben.
      Hinweis: Als ein optionaler Schritt, kann die Probe in 10 % gepuffert Formalin für 24 Stunden getaucht werden, um die Probe zu beheben. Dies ermöglicht eine gemächliche Datenübernahmeverfahren.
   4. Spülen Sie die Probe ist bereits fest mit Ethylalkohol oder 10 % Formalin gepuffert, für mehrere Stunden mit frischem Wasser.
2. Stellen Sie Einschnitte, Gesichtsmaske aus Schädel freizugeben. Wenn das Gehirn und darüberliegende Calvaria während der Autopsie entfernt wurden, machen Sie eine Inzision in der Nähe der Glabella Region des Schädels und anderen entlang der kaudalen Aspekt des Schädels, wo die Schädelknochen intakt ist.
   1. Sobald die Probe für mehrere Stunden gespült wurde, trockentupfen mit Papiertüchern und Transfer zum Arbeiten Bahnhof.
   2. Für die externe okzipitalen Protuberanz am kaudalen (oder hinten) Rand des Schädels ertasten. Dies markiert den Bereich, wo der Schädel der Wirbelsäule trifft. Mit einem Skalpell #4 für große Exemplare oder einem Skalpell #3 für kleine Exemplare einen Mittellinie Einschnitt, beginnend bei der externen occipital Vorsprung und herüber Rostral (oder vorwärts) über den frontalen und parietalen Bereich des Schädels, der orbitalen Region machen und zwischen den Augen, unten der nasalen Region, bis hin zu externen nasalen Bereich zwischen den Nasenlöchern.
   3. Machen Sie einen Schnitt auf den Unterkiefer zwischen den unteren, zentralen Schneidezähne und kaudal (oder rückwärts) Annäherung an das Schlüsselbein.
   4. Wählen Sie eine Seite von der Maske zu entfernen und lassen Sie die andere Seite.
3. Lassen Sie eine Seite des Gesichts Maske aus dem Schädel.
   1. Beginnend im okzipitalen Bereich, verwenden Sie das Skalpell um die Gesichtsmaske, einschließlich mimische Muskulatur, vom Occipital Knochen des Schädels, ziehen die Maske, Rostral (oder vorwärts) und seitlich (seitlich) geschnitten. Schneiden Sie die Occipitalis Muskel vom Schädel, eine kleine Menge des Muskels hinter auf den Schädel zu verlassen, so dass ihre Anlage noch visualisiert werden kann, nach dem Abnehmen des Gesichts Maske. Indem man einen Teil des Muskels hinter auf den knöchernen/knorpelige Schädel, können Anlagen für Aufnahme zu einem späteren Zeitpunkt erhalten werden.
   2. Sobald der Ohrmuschel geschlagen wird, suchen Sie die Ohrmuschel Muskeln. Durch diese geschnitten damit einen kleinen Teil des einzelnen bleibt mit dem Totenkopf. Schnitt durch den elastischen Knorpel anbringen der Ohrmuschel an den Schädel.
   3. Weiterhin die Maske Rostral ziehen und loslassen jeder mimetischen Muskel vom Schädel indem man einen kleinen Teil von jeder Muskel hinter auf den Schädel.
   4. Einmal gibt es eine intakte Gesichtsmaske von einer Seite des Schädels, lassen Sie es zu sitzen, der Luft ausgesetzt, für eine Stunde (für kleine Exemplare wie eine Laborratte) bis zu drei Stunden (für eine große Probe wie eine inländische Pferd), mit der Muskulatur-Seite nach oben. Dieser Schritt desiccates einige des Bindegewebes auf die Gesichtsmaske und Farbkontrast zwischen Muskel und Bindegewebe erhöht.
4. Entfernen Sie ausreichend Bindegewebe um Muskulatur zu visualisieren.
   1. #3 mit zupfen Skalpell, Zange und Microscissors, entfernt das Bindegewebe, das die mimische Muskulatur voneinander trennt.
   2. Für den Zugriff auf die oberflächliche Schicht der mimische Muskulatur in dieser "umgekehrte Dissektion" heben Sie und trennen Sie die oberflächliche Schicht der tiefen Schicht der Muskulatur und entfernen Sie das Bindegewebe rund um die oberflächliche Muskulatur zu. Die daraus resultierende Gesichtsmaske an Formalin zurückgegeben werden kann, und das Verfahren kann hier angehalten werden, bevor Sie fortfahren, um weitere Dissektion oder Färbung (Schritt2). Erlauben Sie bei jedem dazwischen liegenden Schritt in weitere Dissektion die Gesichtsmaske genug trocknen, so dass Bindegewebe aus Muskelgewebe leicht auszumachen sind.

(2) befleckenden Verfahren zur DiceCT

Hinweis: Proben müssen in 10 % gepuffert Formalin fixiert werden, wenn DiceCT werden, um das Gewebe während der langwierigen Färbeverfahren zu bewahren verwendet soll. Wenn die Probe noch nicht behoben wurde, legen Sie sie in einen Behälter mit genügend 10 % gepuffert Formalin tauchen alle Gewebe und lassen Sie es für 48 Stunden.

1. 1,75 % (m/V) Lugol-Jod-Lösung zu machen (ich₂KI) für das Beflecken Gesichtsmaske.
   Hinweis: Genug ich mache₂KI-Lösung die Gesichtsmaske innerhalb des ausgewählten Containers vollständig untertauchen. Machen Sie mehr oder weniger durch die Skalierung der Werte von den gelösten Stoffen und dem Lösungsmittel gleichermaßen in den Schritten 2.1.1 und 2.1.2 Lösung.
   1. Fügen Sie unter einem Abzug 3,50 g Kaliumiodid (KI hinzu) mit 200 mL destilliertem Wasser in ein großes Becherglas. Rühren Sie mit Glas rühren Stab bis vollständig aufgelöst.
      Achtung: Kaliumjodid (KI) kann Augen, Haut, und Reizung der Atemwege oder Schäden verursachen. Schutzbrille aufsetzen und unter einem Abzug zu behandeln.
   2. Fügen Sie langsam 1,75 g Jod Kristalle (ich₂), rühren, bis Sie vollständig aufgelöst. Dies dauert einige Minuten.
      Achtung: Jod Kristalle (ich₂) Auge, Haut, und Reizung der Atemwege oder Schäden verursachen können. Augen- und Verschleißschutz und arbeiten unter einem Abzug beim Umgang mit dieser Chemikalie.
   3. Filter-Lösung in Braunglas-Flasche mit Filterpapier mit 11 µm Porengröße, um irgendwelche ungelösten Kristalle zu entfernen, die uneinheitliche Färbung erzeugen könnte.
      Achtung: Diese Lösung ist sehr giftig für Wasserorganismen. Entsorgen Sie nicht Lösung runter. Im Falle einer Ölpest, neutralisieren wässrigen Triiodide (ich₃^–) in Jodid (I^–) mit 5 % (m/V) Natriumthiosulfat (Na₂S₂O₃). Institutionelle Abfallentsorgung Richtlinien für Jodid und Entsorgung dieser Abfälle entsprechend zu überprüfen.
2. Färben Sie die Gesichtsmaske.
   1. Legen Sie die Gesichtsmaske Schnittseite nach unten in eine Braunglas oder verdunkelt Container (zum Schutz vor Licht) groß genug, um die Gesichtsmaske zur Ruhe in einer natürlichen Form und vollständig untergetaucht werden können.
   2. Gießen Sie die Lugol-Jod-Lösung über die Gesichtsmaske, bis diese vollständig eingetaucht sind. Eine Gewicht erforderlich sein, um zu halten die Gesichtsmaske vollständig untergetaucht und schweben an die Spitze der Lösung zu verhindern. Versiegeln Sie den Container um Verdunstung zu verhindern und Licht fernhalten.
   3. Agitieren Sie die Container kontinuierlich auf eine elektrische Wippe oder regelmäßig von hand zu erleichtern, auch Färbung und verhindern Sie, dass Kristalle Abrechnung für mindestens zwei Wochen. Wenn eine längere Zeit benötigt wird, der Muskel Faszikeln angemessen zu beflecken, ersetzen Sie die Lugolsche Lösung mit frischer Lösung.
   4. Entfernen Sie nach zwei Wochen die Gesichtsmaske aus der Projektmappe. Beide Oberflächen der Gesichtsmaske, spülen übergießen Sie eine kleine Menge von destilliertem Wasser. Wickeln Sie die Gesichtsmaske in feuchtes Küchenpapier und legen Sie in einem verschlossenen Plastikbeutel für mindestens 24 Stunden zu ermöglichen leichten trocknen bevor Sie mit dem nächsten Schritt fortfahren.
      Hinweis: Das Protokoll kann für bis zu eine Woche pausiert werden. Sicherstellen Sie, dass die Gesichtsmaske während dieser Zeit leicht feucht bleibt.

3. DiceCT Scannen

1. Gesichtsmaske für CT Scannen vorbereiten.
   1. Montieren Sie die Gesichtsmasken auf einem Low-Density Material, wie Steckmasse gesteckt, um Falten in der Maske zu beseitigen und Bewegung der Maske zu begrenzen, da die Maske während des Scannens leicht austrocknet. Sichern Sie die Gesichtsmaske, den Schaum mit Zahnstocher aus Holz.
2. Parametrierung der CT-Scan und Scan.
   1. Verwenden Sie eine hohe Auflösung für diese Scans, wie die kleine Hefte mit niedrigeren Auflösung verdeckt werden. Verwenden Sie einen Abstand zwischen Scheibe und inter Pixelabstand ca. 0,05 mm.
   2. Die montierten Gesichtsmaske auf einem High-Resolution x-ray berechnet Tomographie Scanner zu scannen.
   3. Wenn Faszikeln nicht vollständig dargestellt werden, durch übermäßige Färbung, legen Sie Gesichtsmaske in Formalin-Lösung 10 % oder 5 % Natriumthiosulfat, den Fleck zu entfernen. Wenn Sie Hefte nicht ausreichend gefärbt sind, zurück zu Lugol-Jod-Lösung. Scannen Sie nach der Anpassung die Färbung die Gesichtsmaske wieder. Weiterhin notwendigen Anpassungen und Scannen bis Faszikeln voll visualisiert werden können.

4. bereiten Sie die Gesichtsmaske zur Langzeitarchivierung.

1. Den Jod-Fleck in der Gesichtsmaske, entfernen Verfärbungen von der Färbung Prozess chemisch zu neutralisieren.
   1. Ort gebeizt Gesichtsmaske in Natriumthiosulfat-Lösung 5 % (m/V), Probe chemisch zu neutralisieren. Dies kann mehrere Stunden oder Tage dauern. Bewegen Sie sich regelmäßig während entfärben.
   2. 10 % Formalin-Lösung für die Erhaltung destained Gesichtsmaske zurückzukehren. Wenn Fleck Lauge aus der Probe in Lösung weiterhin, ersetzen Sie verfärbte Formalin mit frischen Formalin, bis es klar zur Langzeitarchivierung bleibt.

Ergebnisse

In diesem Abschnitt werden Beispiele für Ergebnisse auf Gesichts-Muskulatur-Formular, das erreicht werden kann, mithilfe von "reverse Dissektion" in Konzert mit DiceCT scannen. Mithilfe von "reverse Dissektion" um eine Maske zu erstellen, kann eine ausführlichere Darstellung der mimetischen (Gesichtsmuskel) manchmal als in traditionellen Dissektion Methodik gesehen werden. Diese Methode funktioniert auf verschiedenste Körpergrößen von winzigen, kleinen Körper Primaten, z. B. der Wei...

Diskussion

Im Anschluss an die Schritte für die "umgekehrte Dissektion" produziert Protokoll in der Regel eine Gesichtsmaske, die langsam und methodisch zerlegt werden kann, um mimische Muskulatur, unabhängig von der Größe des Kopfes sichtbar zu machen. Es ist besonders wichtig, bewegen sich langsam und kontinuierlich zu prüfen, ob die Muskeln vollständig durch versehentlich, vor allem in kleineren Körper Arten geschnitten worden sind.

Um festzustellen, wo die Muskulatur befindet, ist es besonders...

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Nikon XTH 225 ST	Nikon		no catalog numbers
10% buffered formalin	Fisher Scientific	SF98-4
Iodine, ACS Grade	Lab Chem, Inc.	LC155901
Sodium thiosulfate	Acros Organics	AC450620010
Potassium Iodide	Alfa Aesar	A1270430