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Txoj kev tshawb fawb no tau soj ntsuam qhov sib txawv ntawm thaj tsam hauv tib neeg lub taub hau morphology siv cov qauv geometric homology raws li cov ntaub ntawv scan los ntawm 148 pawg neeg thoob ntiaj teb. Txoj kev no siv cov thev naus laus zis template fitting los tsim cov meshes homologous los ntawm kev ua cov kev hloov pauv tsis-rigid siv cov algorithm ze tshaj plaws. Los ntawm kev siv cov khoom tseem ceeb tsom xam rau 342 cov qauv homologous xaiv, qhov kev hloov pauv loj tshaj plaws hauv qhov loj me tag nrho tau pom thiab pom tseeb rau lub taub hau me me los ntawm South Asia. Qhov sib txawv loj thib ob yog qhov ntev mus rau qhov dav ntawm neurocranium, qhia txog qhov sib txawv ntawm cov taub hau ntev ntawm cov neeg Africans thiab cov taub hau convex ntawm Northeast Asians. Nws tsim nyog sau cia tias cov khoom xyaw no muaj tsawg yam ua rau lub ntsej muag contouring. Cov yam ntxwv ntawm lub ntsej muag paub zoo xws li lub puab tsaig tawm hauv Northeast Asians thiab cov pob txha maxillary compact hauv cov neeg Europeans tau rov lees paub dua. Cov kev hloov pauv ntawm lub ntsej muag no muaj feem cuam tshuam nrog cov contour ntawm lub taub hau, tshwj xeeb tshaj yog qib ntawm kev sib npaug ntawm cov pob txha pem hauv ntej thiab occipital. Cov qauv allometric tau pom hauv cov feem ntawm lub ntsej muag piv rau tag nrho lub taub hau loj; Hauv cov pob txha taub hau loj dua, cov qauv ntsej muag feem ntau ntev dua thiab nqaim dua, raws li tau pom tseeb hauv ntau tus Neeg Amelikas Ib Txwm thiab Northeast Asians. Txawm hais tias peb txoj kev tshawb fawb tsis suav nrog cov ntaub ntawv ntawm cov kev hloov pauv ib puag ncig uas yuav cuam tshuam rau cov qauv ntawm lub taub hau, xws li huab cua lossis kev noj zaub mov, cov ntaub ntawv loj ntawm cov qauv ntawm lub taub hau zoo sib xws yuav pab tau hauv kev nrhiav cov lus piav qhia sib txawv rau cov yam ntxwv ntawm cov pob txha.
Kev sib txawv ntawm thaj chaw hauv cov duab ntawm lub pob txha taub hau tib neeg tau raug kawm ntev heev. Ntau tus kws tshawb fawb tau soj ntsuam qhov sib txawv ntawm kev hloov pauv ib puag ncig thiab / lossis kev xaiv ntuj, tshwj xeeb tshaj yog cov yam ntxwv huab cua1,2,3,4,5,6,7 lossis kev ua haujlwm zom zaub mov nyob ntawm cov xwm txheej kev noj haus5,8,9,10, 11,12. 13. . Tsis tas li ntawd, qee qhov kev tshawb fawb tau tsom mus rau cov teebmeem bottleneck, kev hloov pauv caj ces, kev ntws ntawm cov noob caj ces, lossis cov txheej txheem kev hloov pauv stochastic los ntawm kev hloov pauv noob caj ces tsis muaj zog14,15,16,17,18,19,20,21,22,23. Piv txwv li, cov duab kheej kheej ntawm lub qhov taub hau dav dua thiab luv dua tau piav qhia tias yog kev hloov pauv rau qhov siab xaiv raws li Allen txoj cai24, uas hais tias cov tsiaj txhu txo qis qhov poob cua sov los ntawm kev txo qhov chaw ntawm lub cev piv rau qhov ntim2,4,16,17,25. Ntxiv mus, qee qhov kev tshawb fawb siv Bergmann txoj cai26 tau piav qhia txog kev sib raug zoo ntawm qhov loj ntawm lub taub hau thiab qhov kub thiab txias3,5,16,25,27, qhia tias qhov loj tag nrho feem ntau loj dua hauv thaj chaw txias dua kom tiv thaiv kev poob cua sov. Qhov cuam tshuam ntawm kev ntxhov siab ntawm kev zom zaub mov rau tus qauv kev loj hlob ntawm lub taub hau thiab pob txha ntsej muag tau sib cav txog kev noj zaub mov uas tshwm sim los ntawm kev coj noj coj ua lossis kev nyob sib txawv ntawm cov neeg ua liaj ua teb thiab cov neeg yos hav zoov8,9,11,12,28. Cov lus piav qhia dav dav yog tias qhov kev ntxhov siab txo qis txo qhov nyuaj ntawm cov pob txha ntsej muag thiab cov leeg. Ntau qhov kev tshawb fawb thoob ntiaj teb tau txuas qhov sib txawv ntawm lub taub hau feem ntau rau cov txiaj ntsig phenotypic ntawm qhov deb ntawm cov noob caj noob ces tsis yog rau kev hloov pauv ib puag ncig21,29,30,31,32. Lwm qhov kev piav qhia rau kev hloov pauv ntawm lub taub hau yog raws li lub tswv yim ntawm kev loj hlob isometric lossis allometric6,33,34,35. Piv txwv li, lub hlwb loj dua feem ntau muaj cov frontal lobes dav dua hauv thaj chaw hu ua "Broca's cap", thiab qhov dav ntawm cov frontal lobes nce ntxiv, ib qho txheej txheem kev hloov pauv uas suav tias yog raws li kev loj hlob allometric. Tsis tas li ntawd, kev tshawb fawb tshuaj xyuas cov kev hloov pauv mus sij hawm ntev ntawm cov duab pob txha taub hau pom tias muaj kev hloov pauv allometric mus rau brachycephaly (qhov kev hloov pauv ntawm lub pob txha taub hau kom dhau los ua spherical) nrog rau qhov siab nce ntxiv33.
Keeb kwm ntev ntawm kev tshawb fawb txog cov qauv ntawm lub taub hau suav nrog kev sim txheeb xyuas cov yam tseem ceeb uas ua rau muaj ntau yam ntawm ntau yam ntawm cov duab ntawm lub taub hau. Cov txheej txheem ib txwm siv hauv ntau txoj kev tshawb fawb thaum ntxov yog raws li cov ntaub ntawv ntsuas kab ncaj, feem ntau siv Martin lossis Howell cov lus txhais36,37. Tib lub sijhawm, ntau qhov kev tshawb fawb saum toj no tau siv cov txheej txheem siab dua raws li kev siv tshuab spatial 3D geometric morphometry (GM)5,7,10,11,12,13,17,20,27,34,35,38.39. Piv txwv li, txoj kev swb semilandmark, raws li kev txo qis zog khoov, tau yog txoj kev siv ntau tshaj plaws hauv transgenic biology. Nws project semi-landmarks ntawm tus qauv rau txhua tus qauv los ntawm kev swb raws tus nkhaus lossis nto38,40,41,42,43,44,45,46. Xws li cov txheej txheem superposition no, feem ntau cov kev tshawb fawb 3D GM siv kev tshuaj xyuas dav dav Procrustes, qhov iterative ze tshaj plaws (ICP) algorithm 47 kom tso cai rau kev sib piv ncaj qha ntawm cov duab thiab ntes cov kev hloov pauv. Xwb, txoj kev thin plate spline (TPS) 48,49 kuj tseem siv dav ua txoj kev hloov pauv tsis-rigid rau kev kos duab semilandmark rau cov duab mesh-based.
Txij li thaum xyoo pua 20th lig, ntau txoj kev tshawb fawb tau siv cov tshuab luam theej duab 3D tag nrho lub cev rau kev ntsuas qhov loj me 50,51. Cov ntaub ntawv luam theej duab tau siv los rho tawm qhov ntev ntawm lub cev, uas yuav tsum tau piav qhia txog cov duab ntawm qhov chaw ua qhov chaw es tsis yog cov huab taw tes. Kev haum qauv yog ib txoj kev tsim rau lub hom phiaj no hauv daim teb ntawm cov duab computer, qhov twg cov duab ntawm qhov chaw tau piav qhia los ntawm tus qauv polygonal mesh. Kauj ruam thawj zaug hauv kev haum qauv yog npaj tus qauv mesh los siv ua tus qauv. Qee qhov ntawm cov vertices uas ua rau tus qauv yog cov cim qhia. Tus qauv tom qab ntawd raug deformed thiab ua kom haum rau qhov chaw kom txo qhov deb ntawm tus qauv thiab cov huab taw tes thaum khaws cov yam ntxwv hauv zos ntawm tus qauv. Cov cim qhia hauv tus qauv sib xws rau cov cim qhia hauv cov huab taw tes. Siv cov qauv haum, txhua cov ntaub ntawv luam theej duab tuaj yeem piav qhia ua tus qauv mesh nrog tib tus lej ntawm cov ntsiab lus ntaub ntawv thiab tib lub topology. Txawm hais tias qhov sib xws meej tsuas yog muaj nyob rau hauv cov chaw cim qhia, nws tuaj yeem xav tias muaj kev sib xws dav dav ntawm cov qauv tsim txij li qhov kev hloov pauv hauv geometry ntawm cov qauv yog me me. Yog li ntawd, cov qauv grid tsim los ntawm kev sib phim template qee zaum hu ua homology models52. Qhov zoo ntawm kev sib phim template yog tias cov qauv tuaj yeem deformed thiab kho rau ntau qhov ntawm lub hom phiaj khoom uas nyob ze rau qhov chaw tab sis deb ntawm nws (piv txwv li, lub zygomatic arch thiab thaj chaw ntawm lub pob txha taub hau) yam tsis cuam tshuam rau ib leeg. deformation. Ua li no, cov qauv tuaj yeem ruaj ntseg rau cov khoom ceg xws li lub cev lossis caj npab, nrog lub xub pwg nyom hauv txoj haujlwm sawv ntsug. Qhov tsis zoo ntawm kev sib phim template yog tus nqi suav siab dua ntawm kev rov ua dua, txawm li cas los xij, ua tsaug rau kev txhim kho tseem ceeb hauv kev ua haujlwm hauv computer, qhov no tsis yog teeb meem lawm. Los ntawm kev tshuaj xyuas cov nqi sib koom ua ke ntawm cov vertices uas ua rau cov qauv mesh siv cov txheej txheem tshuaj xyuas ntau yam xws li kev tshuaj xyuas cov khoom tseem ceeb (PCA), nws muaj peev xwm los tshuaj xyuas cov kev hloov pauv hauv tag nrho cov duab ntawm qhov chaw thiab cov duab virtual ntawm txhua qhov chaw hauv kev faib tawm. tuaj yeem tau txais. Xam thiab pom53. Niaj hnub no, cov qauv mesh tsim los ntawm kev sib phim template yog siv dav hauv kev tshuaj xyuas cov duab hauv ntau qhov chaw52,54,55,56,57,58,59,60.
Kev nce qib hauv cov thev naus laus zis sau cov ntaub ntawv mesh uas yooj ywm, ua ke nrog kev loj hlob sai ntawm cov khoom siv scanning 3D uas muaj peev xwm luam theej duab ntawm qhov kev daws teeb meem siab dua, ceev dua, thiab txav mus los dua li CT, ua rau nws yooj yim dua los sau cov ntaub ntawv saum npoo 3D tsis hais qhov chaw nyob. Yog li, hauv kev tshawb fawb txog tsiaj txhu, cov thev naus laus zis tshiab no txhim kho lub peev xwm los ntsuas thiab tshuaj xyuas cov qauv tib neeg, suav nrog cov qauv pob txha taub hau, uas yog lub hom phiaj ntawm txoj kev tshawb fawb no.
Hauv kev xaus, txoj kev tshawb fawb no siv cov thev naus laus zis 3D homology modeling technology raws li kev sib phim template (Daim Duab 1) los soj ntsuam 342 lub pob txha taub hau xaiv los ntawm 148 cov pej xeem thoob ntiaj teb los ntawm kev sib piv thaj chaw thoob plaws ntiaj teb. Kev sib txawv ntawm cranial morphology (Rooj 1). Txhawm rau suav nrog kev hloov pauv hauv pob txha taub hau morphology, peb tau siv PCA thiab receiver operating characteristic (ROC) analyzes rau cov ntaub ntawv teeb tsa ntawm tus qauv homology uas peb tau tsim. Cov kev tshawb pom yuav pab txhawb rau kev nkag siab zoo dua ntawm kev hloov pauv thoob ntiaj teb hauv cranial morphology, suav nrog cov qauv hauv cheeb tsam thiab kev txo qis ntawm kev hloov pauv, kev hloov pauv sib raug zoo ntawm cov ntu cranial, thiab qhov muaj cov qauv allometric. Txawm hais tias txoj kev tshawb fawb no tsis hais txog cov ntaub ntawv ntawm cov hloov pauv extrinsic uas sawv cev los ntawm huab cua lossis cov xwm txheej kev noj haus uas yuav cuam tshuam rau cranial morphology, cov qauv thaj chaw ntawm cranial morphology sau tseg hauv peb txoj kev tshawb fawb yuav pab tshawb nrhiav cov yam ntxwv ib puag ncig, biomechanical, thiab cov yam ntxwv caj ces ntawm kev hloov pauv cranial.
Rooj 2 qhia cov eigenvalues thiab PCA cov coefficients pab txhawb nqa siv rau cov ntaub ntawv tsis raug cai ntawm 17,709 vertices (53,127 XYZ coordinates) ntawm 342 hom pob txha taub hau homologous. Yog li ntawd, 14 lub ntsiab lus tseem ceeb tau txheeb xyuas, qhov kev pab txhawb nqa uas rau tag nrho cov kev hloov pauv yog ntau dua 1%, thiab tag nrho cov feem ntawm kev hloov pauv yog 83.68%. Cov vectors thauj khoom ntawm 14 lub ntsiab lus tseem ceeb tau sau tseg hauv Supplementary Table S1, thiab cov qhab nia ntawm cov khoom suav rau 342 cov qauv pob txha taub hau tau nthuav tawm hauv Supplementary Table S2.
Txoj kev tshawb fawb no tau soj ntsuam cuaj yam tseem ceeb nrog kev koom tes ntau dua 2%, qee qhov qhia txog kev hloov pauv ntawm thaj chaw loj thiab tseem ceeb hauv cov qauv ntawm lub cev. Daim duab 2 qhia cov kab nkhaus uas tsim los ntawm kev tshuaj xyuas ROC los qhia txog cov khoom PCA zoo tshaj plaws rau kev piav qhia lossis cais txhua qhov kev sib xyaw ua ke ntawm cov qauv thoob plaws thaj chaw loj (piv txwv li, ntawm cov tebchaws African thiab tsis yog African). Kev sib xyaw ua ke Polynesian tsis tau sim vim yog qhov loj me ntawm cov qauv siv hauv qhov kev xeem no. Cov ntaub ntawv hais txog qhov tseem ceeb ntawm qhov sib txawv hauv AUC thiab lwm yam kev suav lej yooj yim suav siv ROC kev tshuaj xyuas tau qhia hauv Cov Lus Qhia Ntxiv S3.
Cov kab ROC tau siv rau cuaj qhov kev kwv yees tseem ceeb raws li cov ntaub ntawv vertex uas muaj 342 tus qauv pob txha taub hau zoo sib xws. AUC: Thaj chaw hauv qab cov kab ntawm 0.01% qhov tseem ceeb siv los sib txawv txhua qhov kev sib xyaw ua ke ntawm thaj chaw los ntawm lwm qhov kev sib xyaw ua ke tag nrho. TPF yog qhov tseeb zoo (kev faib tawm zoo), FPF yog qhov cuav zoo (kev faib tawm tsis raug).
Cov lus txhais ntawm ROC nkhaus tau muab sau ua ke hauv qab no, tsuas yog tsom mus rau cov khoom uas tuaj yeem sib txawv cov pab pawg sib piv los ntawm kev muaj AUC loj lossis loj dua thiab qib siab ntawm qhov tseem ceeb nrog qhov tshwm sim hauv qab 0.001. Cov kab ke South Asian (Daim duab 2a), feem ntau yog cov qauv los ntawm Is Nrias teb, txawv ntawm lwm cov qauv sib xyaw hauv thaj chaw uas thawj qhov khoom (PC1) muaj AUC loj dua (0.856) piv rau lwm cov khoom. Ib qho tshwj xeeb ntawm African complex (Daim duab 2b) yog AUC loj dua ntawm PC2 (0.834). Austro-Melanesians (Daim duab 2c) tau qhia txog qhov sib txawv zoo sib xws rau Sub-Saharan Africans ntawm PC2 nrog AUC loj dua (0.759). Cov neeg European (Daim Duab 2d) pom tseeb tias txawv ntawm kev sib xyaw ua ke ntawm PC2 (AUC = 0.801), PC4 (AUC = 0.719) thiab PC6 (AUC = 0.671), cov qauv Northeast Asian (Daim Duab 2e) txawv ntawm PC4, nrog rau 0.714 loj dua, thiab qhov sib txawv ntawm PC3 tsis muaj zog (AUC = 0.688). Cov pab pawg hauv qab no kuj tau txheeb xyuas nrog cov nqi AUC qis dua thiab cov qib tseem ceeb dua: Cov txiaj ntsig rau PC7 (AUC = 0.679), PC4 (AUC = 0.654) thiab PC1 (AUC = 0.649) qhia tau tias Cov Neeg Amelikas Ib Txwm (Daim Duab 2f) nrog cov yam ntxwv tshwj xeeb cuam tshuam nrog cov khoom no, Cov Neeg Esxias Qab Teb (Daim Duab 2g) sib txawv thoob plaws PC3 (AUC = 0.660) thiab PC9 (AUC = 0.663), tab sis tus qauv rau cov qauv los ntawm Middle East (Daim Duab 2h) (suav nrog North Africa) sib xws. Piv rau lwm tus tsis muaj qhov sib txawv ntau.
Hauv kauj ruam tom ntej, kom pom kev txhais cov vertices uas muaj feem cuam tshuam ntau, cov cheeb tsam ntawm qhov chaw uas muaj cov nqi thauj khoom siab dua 0.45 yog xim nrog cov ntaub ntawv X, Y, thiab Z coordinate, raws li pom hauv Daim Duab 3. Thaj chaw liab qhia txog kev sib raug zoo nrog X-axis coordinates, uas sib raug rau txoj kab rov tav transverse. Thaj chaw ntsuab muaj feem cuam tshuam nrog txoj kab ntsug ntawm Y axis, thiab thaj chaw xiav tsaus muaj feem cuam tshuam nrog sagittal coordinate ntawm Z axis. Thaj chaw xiav teeb yog cuam tshuam nrog Y coordinate axes thiab Z coordinate axes; liab - thaj chaw sib xyaw cuam tshuam nrog X thiab Z coordinate axes; daj - thaj chaw cuam tshuam nrog X thiab Y coordinate axes; Thaj chaw dawb muaj X, Y thiab Z coordinate axis cuam tshuam. Yog li ntawd, ntawm qhov ntsuas tus nqi thauj khoom no, PC 1 feem ntau cuam tshuam nrog tag nrho qhov chaw ntawm lub pob txha taub hau. Lub 3 SD virtual pob txha taub hau duab ntawm sab nraud ntawm qhov axis no kuj tau piav qhia hauv daim duab no, thiab cov duab warped tau nthuav tawm hauv Supplementary Video S1 kom pom tseeb tias PC1 muaj cov yam ntxwv ntawm tag nrho lub pob txha taub hau loj.
Kev faib tawm zaus ntawm PC1 cov qhab nia (kab nkhaus haum ib txwm), daim ntawv qhia xim ntawm lub pob txha taub hau muaj feem cuam tshuam nrog PC1 vertices (kev piav qhia ntawm cov xim piv rau Qhov loj ntawm cov sab nraud ntawm lub axis no yog 3 SD. Lub nplai yog lub voos ntsuab nrog lub cheeb ntawm 50 hli.
Daim Duab 3 qhia txog daim phiaj faib zaus (kab nkhaus haum ib txwm) ntawm cov qhab nia PC1 ib tus zuj zus suav cais rau 9 chav nyob hauv thaj chaw. Ntxiv rau qhov kwv yees kab nkhaus ROC (Daim Duab 2), cov neeg Esxias Qab Teb qhov kev kwv yees yog qee qhov tsis sib xws rau sab laug vim tias lawv lub taub hau me dua li lwm cov pab pawg hauv cheeb tsam. Raws li tau qhia hauv Rooj 1, cov neeg Esxias Qab Teb no sawv cev rau cov pab pawg neeg hauv Is Nrias teb suav nrog Andaman thiab Nicobar Islands, Sri Lanka thiab Bangladesh.
Tus coefficient dimensional tau pom ntawm PC1. Kev tshawb pom ntawm cov cheeb tsam sib raug zoo heev thiab cov duab virtual ua rau muaj kev piav qhia txog cov yam ntxwv ntawm cov khoom tsis yog PC1; txawm li cas los xij, cov yam ntxwv loj tsis tas li raug tshem tawm tag nrho. Raws li pom los ntawm kev sib piv cov kab ROC (Daim Duab 2), PC2 thiab PC4 yog cov kev sib txawv tshaj plaws, ua raws li PC6 thiab PC7. PC3 thiab PC9 muaj txiaj ntsig zoo heev ntawm kev faib cov pej xeem piv txwv rau hauv cov chav nyob hauv thaj chaw. Yog li, cov khub ntawm cov khoom sib xyaw no schematically depict scatterplots ntawm PC cov qhab nia thiab cov xim nto sib raug zoo nrog txhua yam khoom, nrog rau cov duab virtual deformations nrog qhov ntev ntawm sab nraud ntawm 3 SD (Figs. 4, 5, 6). Lub cev convex ntawm cov qauv los ntawm txhua chav nyob hauv thaj chaw sawv cev hauv cov phiaj xwm no yog kwv yees li 90%, txawm hais tias muaj qee qhov kev sib tshooj hauv cov pawg. Rooj 3 muab kev piav qhia ntawm txhua yam PCA.
Cov duab qhia txog cov qhab nia ntawm PC2 thiab PC4 rau cov tib neeg lub taub hau los ntawm cuaj lub chaw nyob hauv ntiaj teb (sab saud) thiab plaub lub chaw nyob hauv ntiaj teb (hauv qab), cov duab qhia txog xim ntawm lub taub hau pob txha taub hau uas muaj feem cuam tshuam nrog txhua lub PC (piv rau X, Y, Z). Kev piav qhia txog xim ntawm cov axes: saib cov ntawv nyeem), thiab qhov kev hloov pauv ntawm daim ntawv virtual ntawm ob sab ntawm cov axes no yog 3 SD. Lub nplai yog lub voos xwmfab ntsuab nrog lub cheeb ntawm 50 hli.
Cov duab qhia txog cov qhab nia ntawm PC6 thiab PC7 rau cov tib neeg cranial los ntawm cuaj lub chaw nyob hauv ntiaj teb (sab saud) thiab ob lub chaw nyob hauv ntiaj teb (hauv qab), cov duab xim ntawm lub ntsej muag cranial rau cov vertices sib raug zoo nrog txhua lub PC (piv rau X, Y, Z). Kev piav qhia txog xim ntawm cov axes: saib cov ntawv nyeem), thiab qhov deformation ntawm daim ntawv virtual ntawm ob sab ntawm cov axes no yog 3 SD. Lub nplai yog lub voos xwmfab ntsuab nrog lub cheeb ntawm 50 hli.
Cov Scatterplots ntawm PC3 thiab PC9 cov qhab nia rau cov tib neeg cranial los ntawm cuaj lub chaw nyob hauv cheeb tsam (sab saum toj) thiab peb lub chaw nyob hauv cheeb tsam (hauv qab), thiab cov duab xim ntawm lub pob txha taub hau (piv rau X, Y, Z axes) ntawm cov vertices muaj feem cuam tshuam nrog txhua qhov kev txhais lus xim PC: cm . ntawv nyeem), nrog rau cov duab deformations virtual ntawm ob sab ntawm cov axes no nrog qhov loj ntawm 3 SD. Lub nplai yog lub voos xwmfab ntsuab nrog lub cheeb ntawm 50 hli.
Hauv daim duab qhia cov qhab nia ntawm PC2 thiab PC4 (Daim Duab 4, Cov Yeeb Yaj Kiab Ntxiv S2, S3 qhia cov duab deformed), daim ntawv qhia xim ntawm qhov chaw kuj tseem tshwm sim thaum tus nqi thauj khoom raug teeb tsa siab dua 0.4, uas qis dua hauv PC1 vim tias PC2 tus nqi tag nrho thauj khoom tsawg dua hauv PC1.
Kev nthuav dav ntawm lub hauv ntej thiab sab nraub qaum lobes hauv qhov kev taw qhia sagittal raws Z-axis (xiav tsaus) thiab parietal lobe hauv qhov kev taw qhia coronal (liab) ntawm liab dawb), Y-axis ntawm occiput (ntsuab) thiab Z-axis ntawm lub hauv pliaj (xiav tsaus). Daim duab no qhia cov qhab nia rau txhua tus neeg thoob plaws ntiaj teb; txawm li cas los xij, thaum txhua tus qauv uas muaj ntau pawg tau tso tawm ua ke tib lub sijhawm, kev txhais cov qauv tawg yog qhov nyuaj heev vim muaj ntau qhov sib tshooj; yog li ntawd, los ntawm tsuas yog plaub lub chaw nyob hauv thaj chaw loj (piv txwv li, Africa, Australasia-Melanesia, Tebchaws Europe, thiab Northeast Asia), cov qauv tau tawg hauv qab daim duab nrog 3 SD virtual cranial deformation hauv qhov ntau ntawm PC qhab nia no. Hauv daim duab, PC2 thiab PC4 yog khub ntawm cov qhab nia. Cov neeg Africans thiab Austro-Melanesians sib tshooj ntau dua thiab faib rau sab xis, thaum cov neeg Europeans tau tawg rau sab laug saum toj thiab cov neeg Northeast Asians feem ntau sib sau ua ke rau sab laug qis. Lub kab rov tav ntawm PC2 qhia tau hais tias African/Australian Melanesians muaj lub neurocranium ntev dua li lwm tus neeg. PC4, uas cov European thiab Northeast Asian sib xyaw ua ke tau sib cais xoob, yog txuam nrog qhov loj me thiab kev kwv yees ntawm cov pob txha zygomatic thiab cov duab ntawm sab nraud ntawm calvarium. Cov qhab nia qhia tau hais tias Europeans muaj cov pob txha maxillary thiab zygomatic nqaim dua, qhov chaw me me ntawm lub sijhawm txwv los ntawm zygomatic arch, pob txha pem hauv ntej siab thiab pob txha occipital tiaj tus, thaum Northeast Asians feem ntau muaj cov pob txha zygomatic dav dua thiab pom tseeb dua. Lub lobe pem hauv ntej yog inclined, lub hauv paus ntawm pob txha occipital yog tsa.
Thaum tsom mus rau PC6 thiab PC7 (Daim Duab 5) (Cov Yeeb Yaj Kiab Ntxiv S4, S5 qhia cov duab deformed), daim duab xim qhia txog qhov load value threshold ntau dua 0.3, qhia tias PC6 cuam tshuam nrog maxillary lossis alveolar morphology (liab: X axis thiab ntsuab). Y axis), cov pob txha temporal (xiav: Y thiab Z axes) thiab cov pob txha occipital (liab dawb: X thiab Z axes). Ntxiv rau qhov dav ntawm lub hauv pliaj (liab: X-axis), PC7 kuj tseem cuam tshuam nrog qhov siab ntawm anterior maxillary alveoli (ntsuab: Y-axis) thiab Z-axis lub taub hau zoo li nyob ib puag ncig thaj tsam parietotemporal (xiav tsaus). Hauv lub vaj huam sib luag sab saum toj ntawm Daim Duab 5, txhua qhov piv txwv thaj chaw tau faib raws li PC6 thiab PC7 cov qhab nia Cheebtsam. Vim tias ROC qhia tias PC6 muaj cov yam ntxwv tshwj xeeb rau Tebchaws Europe thiab PC7 sawv cev rau cov yam ntxwv Native American hauv qhov kev tshuaj xyuas no, ob qho piv txwv cheeb tsam no tau xaiv los ntawm kev xaiv ntawm ob qho kev sib xyaw axes no. Native Americans, txawm hais tias suav nrog ntau hauv cov qauv, tau tawg ua rau sab laug sab saud; qhov sib txawv, ntau cov qauv European feem ntau nyob rau hauv kaum sab xis hauv qab. Ob khub PC6 thiab PC7 sawv cev rau cov txheej txheem alveolar nqaim thiab cov neurocranium dav dav ntawm cov neeg European, thaum cov neeg Asmeskas yog tus cwj pwm los ntawm lub hauv pliaj nqaim, lub maxilla loj dua, thiab cov txheej txheem alveolar dav dua thiab siab dua.
Kev tshuaj xyuas ROC qhia tau hais tias PC3 thiab/lossis PC9 yog cov neeg nyob rau sab hnub tuaj thiab sab qaum teb sab hnub tuaj Es Xias. Yog li ntawd, cov qhab nia khub PC3 (lub ntsej muag ntsuab sab saud ntawm y-axis) thiab PC9 (lub ntsej muag ntsuab sab qis ntawm y-axis) (Daim Duab 6; Cov Yeeb Yaj Kiab Ntxiv S6, S7 muab cov duab morphed) qhia txog ntau haiv neeg ntawm East Asians. , uas sib txawv heev nrog cov ntsej muag siab ntawm Northeast Asians thiab cov ntsej muag qis ntawm Southeast Asians. Dhau li ntawm cov yam ntxwv ntawm lub ntsej muag no, lwm yam ntxwv ntawm qee tus Northeast Asians yog lub lambda tilt ntawm pob txha occipital, thaum qee tus Southeast Asians muaj lub hauv paus pob txha taub hau nqaim.
Cov lus piav qhia saum toj no ntawm cov khoom tseem ceeb thiab cov lus piav qhia ntawm PC5 thiab PC8 tau raug tshem tawm vim tsis muaj cov yam ntxwv tshwj xeeb hauv cheeb tsam ntawm cuaj lub chaw tseem ceeb. PC5 hais txog qhov loj ntawm cov txheej txheem mastoid ntawm pob txha temporal, thiab PC8 qhia txog qhov tsis sib xws ntawm tag nrho cov duab pob txha taub hau, ob qho tib si qhia txog kev sib txawv sib luag ntawm cuaj qhov kev sib xyaw ua ke ntawm thaj chaw.
Ntxiv rau cov duab qhia txog cov qhab nia PCA ntawm tus kheej, peb kuj muab cov duab qhia txog cov qhab nia ntawm pawg neeg rau kev sib piv tag nrho. Txog qhov kawg no, tus qauv sib xws ntawm lub taub hau tau tsim los ntawm cov ntaub ntawv teev cov qauv sib xws ntawm tus kheej los ntawm 148 pawg neeg. Cov duab qhia txog ob hom ntawm cov qhab nia rau PC2 thiab PC4, PC6 thiab PC7, thiab PC3 thiab PC9 tau pom hauv Daim Duab Ntxiv S1, txhua tus suav ua tus qauv pob txha taub hau nruab nrab rau cov qauv ntawm 148 tus neeg. Ua li no, cov duab qhia txog cov qhab nia zais qhov sib txawv ntawm tus kheej hauv txhua pawg, ua rau muaj kev txhais lus meej dua ntawm cov pob txha taub hau zoo sib xws vim yog kev faib tawm hauv cheeb tsam, qhov twg cov qauv phim cov uas tau piav qhia hauv cov duab qhia txog tus kheej nrog tsawg dua qhov sib tshooj. Daim Duab Ntxiv S2 qhia txog tus qauv nruab nrab rau txhua chav nyob hauv cheeb tsam.
Ntxiv rau PC1, uas cuam tshuam nrog qhov loj tag nrho (Supplementary Table S2), kev sib raug zoo ntawm allometric ntawm qhov loj tag nrho thiab lub pob txha taub hau tau kuaj xyuas siv cov qhov ntev centroid thiab cov txheej txheem ntawm PCA kwv yees los ntawm cov ntaub ntawv tsis zoo. Cov coefficients allometric, cov nqi tas mus li, t tus nqi, thiab P tus nqi hauv qhov kev xeem tseem ceeb tau qhia hauv Rooj 4. Tsis muaj cov khoom tseem ceeb ntawm cov qauv allometric cuam tshuam nrog qhov loj tag nrho ntawm lub pob txha taub hau tau pom hauv txhua qhov morphology cranial ntawm P <0.05 qib.
Vim tias qee qhov loj me yuav suav nrog hauv PC kwv yees raws li cov ntaub ntawv tsis tau kho kom zoo, peb tau tshuaj xyuas ntxiv txog qhov sib txawv ntawm qhov loj ntawm lub hauv paus thiab cov qhab nia PC uas tau suav los ntawm kev siv cov ntaub ntawv teeb tsa uas tau kho kom zoo los ntawm qhov loj ntawm lub hauv paus (PCA cov txiaj ntsig thiab cov qhab nia tau nthuav tawm hauv Cov Lus Qhia Ntxiv S6). , C7). Rooj 4 qhia cov txiaj ntsig ntawm kev tshuaj xyuas allometric. Yog li, cov qauv allometric tseem ceeb tau pom ntawm 1% theem hauv PC6 thiab ntawm 5% theem hauv PC10. Daim duab 7 qhia txog qhov sib txawv ntawm cov kev sib raug zoo ntawm cov qhab nia PC thiab qhov loj ntawm lub hauv paus nrog dummies (± 3 SD) ntawm ob qho kawg ntawm qhov loj ntawm lub hauv paus. Qhov qhab nia PC6 yog qhov sib piv ntawm qhov siab thiab dav ntawm lub pob txha taub hau. Raws li qhov loj ntawm lub pob txha taub hau nce ntxiv, lub pob txha taub hau thiab lub ntsej muag siab dua, thiab lub hauv pliaj, lub qhov muag thiab qhov ntswg feem ntau nyob ze ua ke. Tus qauv ntawm kev faib cov qauv qhia tias qhov sib piv no feem ntau pom muaj nyob rau hauv Northeast Asians thiab Native Americans. Ntxiv mus, PC10 qhia txog qhov sib txawv ntawm kev txo qis hauv qhov dav ntawm lub ntsej muag tsis hais thaj chaw nyob.
Rau cov kev sib raug zoo tseem ceeb uas teev nyob rau hauv lub rooj, qhov nqes ntawm qhov log-linear regression ntawm PC feem ntawm cov khoom puab (tau los ntawm cov ntaub ntawv normalized) thiab qhov loj ntawm lub centroid, qhov kev hloov pauv ntawm cov duab virtual muaj qhov loj ntawm 3 SD ntawm sab nraud ntawm kab ntawm 4.
Cov qauv hauv qab no ntawm kev hloov pauv hauv cov qauv cranial tau pom los ntawm kev tshuaj xyuas cov ntaub ntawv ntawm cov qauv 3D nto zoo sib xws. Thawj qhov ntawm PCA cuam tshuam nrog qhov loj me ntawm lub pob txha taub hau. Nws tau xav ntev tias cov pob txha taub hau me me ntawm South Asians, suav nrog cov qauv los ntawm Is Nrias teb, Sri Lanka thiab Andaman Islands, Bangladesh, yog vim lawv lub cev me dua, sib xws nrog Bergmann txoj cai ecogeographic lossis txoj cai kob 613,5,16,25,27,62. Thawj qhov yog cuam tshuam nrog qhov kub thiab txias, thiab qhov thib ob nyob ntawm qhov chaw muaj thiab cov khoom noj khoom haus ntawm lub ecological niche. Ntawm cov khoom ntawm cov duab, qhov kev hloov pauv loj tshaj plaws yog qhov sib piv ntawm qhov ntev thiab dav ntawm lub qhov taub hau cranial. Qhov feature no, xaiv PC2, piav qhia txog kev sib raug zoo ntawm cov pob txha taub hau ntev ntawm Austro-Melanesians thiab Africans, nrog rau qhov sib txawv ntawm cov pob txha taub hau spherical ntawm qee tus neeg European thiab Northeast Asians. Cov yam ntxwv no tau tshaj tawm hauv ntau qhov kev tshawb fawb yav dhau los raws li kev ntsuas kab yooj yim 37,63,64. Ntxiv mus, qhov cwj pwm no cuam tshuam nrog brachycephaly hauv cov neeg tsis yog neeg Asmeskas, uas tau tham txog ntev hauv kev tshawb fawb anthropometric thiab osteometric. Lub tswv yim tseem ceeb tom qab qhov kev piav qhia no yog tias kev txo qis kev zom zaub mov, xws li kev nyias nyias ntawm cov leeg nqaij temporalis, txo qhov siab ntawm lub taub hau sab nraud5,8,9,10,11,12,13. Lwm qhov kev xav cuam tshuam nrog kev hloov kho rau huab cua txias los ntawm kev txo qhov chaw ntawm lub taub hau, qhia tias lub pob txha taub hau kheej kheej ntau dua txo qhov chaw ntawm qhov chaw zoo dua li lub puab tsaig kheej kheej, raws li Allen cov cai16,17,25. Raws li cov txiaj ntsig ntawm kev tshawb fawb tam sim no, cov kev xav no tsuas yog tuaj yeem soj ntsuam raws li kev sib raug zoo ntawm cov ntu cranial. Hauv kev xaus, peb cov txiaj ntsig PCA tsis txhawb nqa tag nrho qhov kev xav tias qhov sib piv ntawm qhov ntev-dav ntawm lub taub hau yog cuam tshuam los ntawm cov xwm txheej zom zaub mov, vim tias PC2 (qhov ntev / brachycephalic component) tsis muaj feem cuam tshuam nrog qhov sib piv ntawm lub ntsej muag (suav nrog qhov ntev ntawm lub ntsej muag). thiab qhov chaw sib piv ntawm lub fossa temporal (qhia txog qhov ntim ntawm cov leeg nqaij temporalis). Peb txoj kev tshawb fawb tam sim no tsis tau tshuaj xyuas qhov kev sib raug zoo ntawm cov duab pob txha taub hau thiab cov xwm txheej ib puag ncig xws li qhov kub thiab txias; txawm li cas los xij, kev piav qhia raws li Allen txoj cai yuav tsim nyog xav txog ua ib qho kev xav sib tw los piav qhia brachycephalon hauv thaj chaw huab cua txias.
Qhov kev hloov pauv tseem ceeb tau pom hauv PC4, qhia tias cov neeg Esxias sab qaum teb sab hnub tuaj muaj cov pob txha zygomatic loj, pom tseeb ntawm cov pob txha maxilla thiab zygomatic. Qhov kev tshawb pom no yog sib xws nrog tus cwj pwm tshwj xeeb ntawm Siberians, uas xav tias tau hloov kho rau huab cua txias heev los ntawm kev txav mus rau pem hauv ntej ntawm cov pob txha zygomatic, ua rau muaj qhov ntim ntawm cov sinuses thiab lub ntsej muag flattener 65. Ib qho kev tshawb pom tshiab los ntawm peb tus qauv homologous yog tias lub puab tsaig drooping hauv cov neeg Europeans yog txuam nrog kev txo qis ntawm lub hauv ntej nqes hav, nrog rau cov pob txha occipital flattened thiab nqaim thiab nuchal concavity. Hauv kev sib piv, cov neeg Esxias sab qaum teb sab hnub tuaj feem ntau muaj lub hauv pliaj sloping thiab tsa occipital cheeb tsam. Kev tshawb fawb ntawm cov pob txha occipital siv cov txheej txheem geometric morphometric35 tau qhia tias cov pob txha taub hau Esxias thiab European muaj cov kab nuchal flattened thiab qhov chaw qis dua ntawm occiput piv rau cov neeg Africans. Txawm li cas los xij, peb cov scatterplots ntawm PC2 thiab PC4 thiab PC3 thiab PC9 khub tau qhia txog kev hloov pauv ntau dua hauv cov neeg Esxias, thaum cov neeg Europeans tau cim los ntawm lub hauv paus tiaj tus ntawm occiput thiab qis dua occiput. Qhov tsis sib xws ntawm cov yam ntxwv ntawm cov neeg Esxias ntawm kev tshawb fawb tej zaum yuav yog vim muaj qhov sib txawv ntawm cov qauv haiv neeg siv, vim peb tau kuaj ntau pawg haiv neeg los ntawm ntau qhov chaw ntawm Northeast thiab Southeast Asia. Kev hloov pauv ntawm cov duab ntawm pob txha occipital feem ntau cuam tshuam nrog kev loj hlob ntawm cov leeg. Txawm li cas los xij, qhov kev piav qhia hloov kho no tsis suav nrog qhov sib raug zoo ntawm lub hauv pliaj thiab cov duab occiput, uas tau ua pov thawj hauv kev tshawb fawb no tab sis tsis zoo li yuav tau ua pov thawj tag nrho. Hauv qhov no, nws tsim nyog xav txog kev sib raug zoo ntawm qhov hnyav ntawm lub cev thiab qhov chaw ntawm lub ntiajteb txawj nqus lossis qhov sib tshuam ntawm lub caj dab (foramen magnum) lossis lwm yam.
Lwm yam tseem ceeb uas muaj kev hloov pauv loj heev yog cuam tshuam nrog kev txhim kho ntawm lub cev zom zaub mov, uas sawv cev los ntawm cov pob txha maxillary thiab temporal fossae, uas tau piav qhia los ntawm kev sib xyaw ua ke ntawm cov qhab nia PC6, PC7 thiab PC4. Cov kev txo qis no hauv cov pob txha taub hau piav qhia txog cov neeg European ntau dua li lwm pawg neeg nyob hauv ntiaj teb. Qhov no tau raug txhais ua qhov tshwm sim ntawm kev ruaj khov ntawm lub ntsej muag morphology vim yog kev txhim kho thaum ntxov ntawm kev ua liaj ua teb thiab kev npaj zaub mov, uas ua rau txo qis kev thauj khoom ntawm lub cev zom zaub mov yam tsis muaj lub cev zom zaub mov muaj zog9,12,28,66. Raws li kev xav txog kev ua haujlwm zom zaub mov, 28 qhov no nrog rau kev hloov pauv ntawm kev khoov ntawm lub hauv paus pob txha taub hau mus rau lub kaum sab xis ntawm lub taub hau thiab lub ru tsev pob txha taub hau ntau dua. Los ntawm qhov kev xav no, cov pej xeem ua liaj ua teb feem ntau muaj lub ntsej muag me me, tsawg dua protrusion ntawm mandible, thiab ntau dua globular meninges. Yog li ntawd, qhov kev hloov pauv no tuaj yeem piav qhia los ntawm cov qauv dav dav ntawm cov duab sab nraud ntawm lub taub hau ntawm cov neeg European nrog cov kab mob zom zaub mov tsawg dua. Txawm li cas los xij, raws li kev tshawb fawb no, qhov kev txhais lus no nyuaj heev vim tias qhov tseem ceeb ntawm kev sib raug zoo ntawm cov morphological ntawm lub neurocranium globose thiab kev txhim kho ntawm cov khoom siv masticatory tsis tshua txais, raws li tau xav txog hauv kev txhais lus yav dhau los ntawm PC2.
Qhov sib txawv ntawm cov neeg Esxias Sab Qaum Teb thiab cov neeg Esxias Sab Qab Teb tau piav qhia los ntawm qhov sib txawv ntawm lub ntsej muag siab nrog lub pob txha occipital thiab lub ntsej muag luv nrog lub hauv paus pob txha taub hau nqaim, raws li pom hauv PC3 thiab PC9. Vim tsis muaj cov ntaub ntawv geoecological, peb txoj kev tshawb fawb tsuas yog muab cov lus piav qhia tsawg rau qhov kev tshawb pom no. Ib qho kev piav qhia tau yog kev hloov kho rau huab cua sib txawv lossis cov xwm txheej kev noj haus. Ntxiv nrog rau kev hloov kho ecological, qhov sib txawv hauv zos hauv keeb kwm ntawm cov pej xeem hauv Northeast thiab Southeast Asia kuj tau raug coj mus rau hauv tus account. Piv txwv li, nyob rau sab hnub tuaj Eurasia, ib qho qauv ob txheej tau raug xav tias nkag siab txog kev tawg ntawm cov tib neeg niaj hnub anatomically (AMH) raws li cov ntaub ntawv cranial morphometric 67,68. Raws li tus qauv no, "thawj theem", uas yog, cov pab pawg thawj coj ntawm Late Pleistocene AMH colonizers, muaj ntau dua lossis tsawg dua ncaj qha los ntawm cov neeg nyob hauv cheeb tsam, zoo li cov Austro-Melanesians niaj hnub no (p. Thawj stratum). , thiab tom qab ntawd tau ntsib kev sib xyaw ua ke ntawm cov neeg ua liaj ua teb sab qaum teb uas muaj cov yam ntxwv ntawm sab qaum teb sab hnub tuaj Es Xias (txheej thib ob) rau hauv thaj av (kwv yees li 4,000 xyoo dhau los). Yuav tsum muaj cov qauv "ob txheej" los nkag siab txog cov duab ntawm lub taub hau ntawm Es Xias Qab Teb, vim tias cov duab ntawm lub taub hau ntawm Es Xias Qab Teb yuav nyob ntawm qib thawj zaug ntawm kev txais cuab tam ntawm cov noob caj noob ces hauv zos.
Los ntawm kev ntsuam xyuas qhov zoo sib xws ntawm lub taub hau siv cov chav nyob hauv thaj chaw uas tau kos duab siv cov qauv zoo sib xws, peb tuaj yeem xav txog keeb kwm ntawm cov pej xeem hauv qab ntawm AMF hauv cov xwm txheej sab nraum Africa. Muaj ntau cov qauv "tawm ntawm Africa" tau raug pom zoo los piav qhia txog kev faib tawm ntawm AMF raws li cov ntaub ntawv pob txha thiab genomic. Ntawm cov no, cov kev tshawb fawb tsis ntev los no qhia tias AMH colonization ntawm thaj chaw sab nraum Africa pib kwv yees li 177,000 xyoo dhau los69,70. Txawm li cas los xij, qhov kev faib tawm ntev ntawm AMF hauv Eurasia thaum lub sijhawm no tseem tsis paub meej, vim tias qhov chaw nyob ntawm cov pob txha thaum ntxov no tsuas yog txwv rau Middle East thiab Mediterranean ze Africa. Qhov teeb meem yooj yim tshaj plaws yog ib qho chaw nyob raws txoj kev tsiv teb tsaws chaw los ntawm Africa mus rau Eurasia, hla dhau cov teeb meem thaj chaw xws li Himalayas. Lwm tus qauv qhia txog ntau nthwv dej ntawm kev tsiv teb tsaws chaw, thawj zaug uas kis los ntawm Africa raws ntug dej hiav txwv Indian Ocean mus rau Southeast Asia thiab Australia, thiab tom qab ntawd kis mus rau sab qaum teb Eurasia. Feem ntau ntawm cov kev tshawb fawb no lees paub tias AMF kis mus deb dhau Africa kwv yees li 60,000 xyoo dhau los. Hauv qhov no, cov qauv Australasian-Melanesian (suav nrog Papua) qhia txog kev zoo sib xws ntau dua rau cov qauv African dua li lwm cov koob hauv thaj chaw hauv kev tshuaj xyuas cov khoom tseem ceeb ntawm cov qauv homology. Qhov kev tshawb pom no txhawb nqa qhov kev xav tias thawj pawg AMF faib tawm raws ntug sab qab teb ntawm Eurasia tau tshwm sim ncaj qha hauv Africa22,68 yam tsis muaj kev hloov pauv morphological tseem ceeb hauv kev teb rau cov huab cua tshwj xeeb lossis lwm yam xwm txheej tseem ceeb.
Hais txog kev loj hlob ntawm allometric, kev tshuaj xyuas siv cov khoom sib xyaw ua ke los ntawm cov ntaub ntawv sib txawv uas tau kho kom zoo los ntawm qhov loj ntawm lub hauv paus tau qhia txog qhov sib txawv ntawm allometric hauv PC6 thiab PC10. Ob qho tib si muaj feem cuam tshuam nrog cov duab ntawm lub hauv pliaj thiab qhov ntawm lub ntsej muag, uas ua rau nqaim dua thaum qhov loj ntawm lub pob txha taub hau nce ntxiv. Cov neeg Esxias sab qaum teb sab hnub tuaj thiab cov neeg Asmeskas feem ntau muaj qhov tshwj xeeb no thiab muaj lub pob txha taub hau loj dua. Qhov kev tshawb pom no tsis sib haum nrog cov qauv allometric uas tau tshaj tawm yav dhau los uas lub hlwb loj dua muaj cov lobes pem hauv ntej dav dua hauv thaj chaw hu ua "Broca's cap", ua rau qhov dav ntawm lub frontal lobe nce ntxiv34. Cov kev sib txawv no tau piav qhia los ntawm qhov sib txawv hauv cov qauv piv txwv; Peb txoj kev tshawb fawb tau tshuaj xyuas cov qauv allometric ntawm qhov loj me ntawm lub taub hau siv cov pej xeem niaj hnub no, thiab kev tshawb fawb sib piv hais txog cov kev hloov pauv mus sij hawm ntev hauv kev hloov pauv tib neeg ntsig txog qhov loj ntawm lub hlwb.
Hais txog kev ntsuas lub ntsej muag, ib txoj kev tshawb fawb siv cov ntaub ntawv biometric78 pom tias lub ntsej muag zoo li cas thiab qhov loj me yuav muaj feem cuam tshuam me ntsis, thaum peb txoj kev tshawb fawb pom tias cov pob txha taub hau loj dua feem ntau cuam tshuam nrog cov ntsej muag siab dua, nqaim dua. Txawm li cas los xij, qhov sib xws ntawm cov ntaub ntawv biometric tsis meej; Kev ntsuam xyuas regression piv rau ontogenetic allometry thiab static allometry qhia cov txiaj ntsig sib txawv. Ib qho kev nyiam allometric rau lub pob txha taub hau kheej kheej vim yog qhov siab ntxiv kuj tau tshaj tawm; txawm li cas los xij, peb tsis tau tshuaj xyuas cov ntaub ntawv qhov siab. Peb txoj kev tshawb fawb qhia tau tias tsis muaj cov ntaub ntawv allometric qhia txog kev sib raug zoo ntawm cov feem pua ntawm lub cev thiab qhov loj me ntawm lub cev.
Txawm hais tias peb txoj kev tshawb fawb tam sim no tsis cuam tshuam nrog cov ntaub ntawv ntawm cov hloov pauv sab nraud uas sawv cev los ntawm huab cua lossis cov xwm txheej kev noj haus uas yuav cuam tshuam rau lub cev pob txha, cov ntaub ntawv loj ntawm cov qauv 3D cranial nto uas siv hauv txoj kev tshawb fawb no yuav pab soj ntsuam qhov sib txawv ntawm cov qauv phenotypic morphological. Cov yam ntxwv ib puag ncig xws li kev noj haus, huab cua thiab kev noj haus, nrog rau cov zog tsis muaj zog xws li kev tsiv teb tsaws chaw, kev ntws ntawm cov noob caj noob ces thiab kev hloov pauv ntawm cov noob caj noob ces.
Txoj kev tshawb fawb no suav nrog 342 cov qauv ntawm cov pob txha taub hau txiv neej sau los ntawm 148 cov pej xeem hauv 9 chav nyob hauv thaj chaw (Rooj 1). Feem ntau cov pab pawg yog cov qauv hauv zos, thaum qee pab pawg hauv Africa, Northeast/Southeast Asia thiab Americas (teev cov ntawv qaij) yog txhais haiv neeg. Ntau cov qauv pob txha taub hau tau xaiv los ntawm cov ntaub ntawv ntsuas pob txha taub hau raws li Martin cranial ntsuas txhais los ntawm Tsunehiko Hanihara. Peb tau xaiv cov pob txha taub hau txiv neej sawv cev los ntawm txhua pab pawg haiv neeg hauv ntiaj teb. Txhawm rau txheeb xyuas cov tswv cuab ntawm txhua pab pawg, peb tau xam Euclidean nrug raws li 37 qhov ntsuas pob txha taub hau los ntawm pawg nruab nrab rau txhua tus neeg koom nrog pawg ntawd. Hauv feem ntau, peb tau xaiv 1-4 cov qauv nrog qhov deb me tshaj plaws los ntawm qhov nruab nrab (Supplementary Table S4). Rau cov pab pawg no, qee cov qauv tau xaiv random yog tias lawv tsis tau teev nyob rau hauv Hahara ntsuas ntaub ntawv.
Rau kev sib piv txog kev suav lej, 148 tus neeg kuaj tau muab faib ua pawg loj hauv thaj chaw, raws li tau pom hauv Rooj 1. Pawg "African" tsuas yog muaj cov qauv los ntawm thaj chaw sub-Saharan. Cov qauv los ntawm North Africa tau suav nrog hauv "Middle East" nrog rau cov qauv los ntawm West Asia nrog cov xwm txheej zoo sib xws. Pawg Northeast Asian tsuas yog suav nrog cov neeg uas tsis yog neeg European, thiab pawg Asmeskas tsuas yog suav nrog cov Neeg Amelikas Ib Txwm. Tshwj xeeb, pawg no tau faib thoob plaws thaj chaw dav dav ntawm North thiab South American continents, hauv ntau qhov chaw ib puag ncig. Txawm li cas los xij, peb xav txog cov qauv Asmeskas hauv ib chav tsev no, muab keeb kwm ntawm cov Neeg Amelikas Ib Txwm uas suav tias yog keeb kwm Northeast Asian, tsis hais txog ntau qhov kev tsiv teb tsaws chaw 80.
Peb tau kaw cov ntaub ntawv 3D ntawm cov pob txha taub hau sib txawv no siv lub tshuab ntsuas 3D siab (EinScan Pro los ntawm Shining 3D Co Ltd, qhov kev daws teeb meem tsawg kawg nkaus: 0.5 hli, https://www.shining3d.com/) thiab tom qab ntawd tsim ib lub mesh. Tus qauv mesh muaj kwv yees li 200,000–400,000 vertices, thiab cov software suav nrog yog siv los sau cov qhov thiab cov npoo du.
Hauv thawj kauj ruam, peb siv cov ntaub ntawv luam theej los ntawm txhua lub pob txha taub hau los tsim ib lub qauv pob txha taub hau mesh uas muaj 4485 lub vertices (8728 polygonal ntsej muag). Lub hauv paus ntawm thaj tsam pob txha taub hau, uas muaj cov pob txha sphenoid, pob txha petrous temporal, palate, maxillary alveoli, thiab cov hniav, tau raug tshem tawm ntawm lub qauv mesh. Qhov laj thawj yog tias cov qauv no qee zaum tsis tiav lossis nyuaj rau ua tiav vim yog cov khoom nyias lossis nyias xws li cov nto pterygoid thiab cov txheej txheem styloid, cov hniav hnav thiab / lossis cov hniav tsis sib xws. Lub hauv paus pob txha taub hau nyob ib puag ncig foramen magnum, suav nrog lub hauv paus, tsis tau raug txiav tawm vim qhov no yog qhov chaw tseem ceeb rau qhov chaw ntawm cov pob qij txha caj qaum thiab qhov siab ntawm lub pob txha taub hau yuav tsum tau soj ntsuam. Siv cov nplhaib iav los tsim ib lub qauv uas yog symmetrical ntawm ob sab. Ua isotropic meshing los hloov cov duab polygonal kom sib npaug li sai tau.
Tom ntej no, 56 lub cim tau muab rau cov vertices sib xws ntawm tus qauv qauv siv HBM-Rugle software. Cov chaw teeb tsa cim xyuas kom meej qhov tseeb thiab ruaj khov ntawm qhov chaw cim thiab xyuas kom meej qhov sib xws ntawm cov chaw no hauv tus qauv homology tsim. Lawv tuaj yeem txheeb xyuas raws li lawv cov yam ntxwv tshwj xeeb, raws li pom hauv Supplementary Table S5 thiab Supplementary Figure S3. Raws li Bookstein lub ntsiab lus 81, feem ntau ntawm cov cim no yog Hom I cim nyob ntawm qhov sib tshuam ntawm peb lub qauv, thiab qee qhov yog Hom II cim nrog cov ntsiab lus ntawm qhov nkhaus siab tshaj plaws. Ntau lub cim tau hloov pauv los ntawm cov ntsiab lus txhais rau kev ntsuas linear cranial hauv Martin lub ntsiab lus 36. Peb tau txhais tib yam 56 lub cim rau cov qauv scanned ntawm 342 lub pob txha taub hau qauv, uas tau muab rau tes rau cov vertices sib xws anatomically los tsim cov qauv homology raug dua hauv ntu tom ntej.
Ib lub tshuab sib koom ua ke uas tsom mus rau lub taub hau tau txhais los piav qhia txog cov ntaub ntawv luam theej thiab cov qauv, raws li pom hauv Daim Duab Ntxiv S4. Lub dav hlau XZ yog lub dav hlau kab rov tav Frankfurt uas hla dhau qhov siab tshaj plaws (Martin lub ntsiab lus: ib feem) ntawm ntug sab saud ntawm sab laug thiab sab xis ntawm cov kwj dej sab nraud thiab qhov qis tshaj plaws (Martin lub ntsiab lus: orbit) ntawm ntug qis ntawm sab laug orbit. . Lub X axis yog kab txuas sab laug thiab sab xis, thiab X+ yog sab xis. Lub dav hlau YZ hla dhau nruab nrab ntawm sab laug thiab sab xis thiab hauv paus ntawm lub qhov ntswg: Y+ mus rau saum, Z+ mus tom ntej. Lub ntsiab lus siv (keeb kwm: xoom coordinate) tau teeb tsa ntawm qhov kev sib tshuam ntawm lub dav hlau YZ (nruab nrab), lub dav hlau XZ (lub dav hlau Frankfort) thiab lub dav hlau XY (lub dav hlau coronal).
Peb siv HBM-Rugle software (Medic Engineering, Kyoto, http://www.rugle.co.jp/) los tsim ib lub qauv mesh homologous los ntawm kev ua qhov haum ntawm cov qauv siv 56 lub cim qhia (sab laug ntawm Daim Duab 1). Lub hauv paus software, thawj zaug tsim los ntawm Center for Digital Human Research ntawm Lub Tsev Kawm Ntawv Qib Siab Industrial Science thiab Technology hauv Nyiv, hu ua HBM thiab muaj cov haujlwm rau kev haum cov qauv siv cov cim qhia thiab tsim cov qauv mesh zoo siv cov chaw faib faib 82. Lub software version tom qab (mHBM) 83 ntxiv ib qho feature rau kev haum cov qauv yam tsis muaj cim qhia kom txhim kho kev ua tau zoo. HBM-Rugle sib xyaw mHBM software nrog cov yam ntxwv yooj yim rau cov neeg siv ntxiv suav nrog kev kho cov kab ke sib koom ua ke thiab kev hloov kho qhov loj ntawm cov ntaub ntawv nkag. Kev ntseeg tau ntawm kev haum software raug tau lees paub hauv ntau txoj kev tshawb fawb 52,54,55,56,57,58,59,60.
Thaum siv cov cim qhia chaw rau HBM-Rugle los ua kom haum, cov qauv mesh ntawm cov qauv no yuav muab tso rau ntawm cov ntaub ntawv luam theej los ntawm kev sau npe nruj raws li ICP thev naus laus zis (txo qhov sib npaug ntawm qhov deb ntawm cov cim qhia chaw uas sib raug rau cov qauv thiab cov ntaub ntawv luam theej), thiab tom qab ntawd los ntawm kev hloov pauv tsis nruj ntawm cov mesh hloov cov qauv rau cov ntaub ntawv luam theej. Cov txheej txheem sib phim no tau rov ua dua peb zaug siv cov nqi sib txawv ntawm ob qho kev teeb tsa kom txhim kho qhov tseeb ntawm kev sib phim. Ib qho ntawm cov kev teeb tsa no txwv qhov deb ntawm cov qauv daim phiaj thiab cov ntaub ntawv luam theej, thiab lwm qhov nplua qhov deb ntawm cov cim qhia chaw thiab cov cim qhia chaw. Cov qauv mesh deformed tau muab faib ua pawg siv cov txheej txheem cyclic surface subdivision algorithm 82 los tsim cov qauv mesh zoo dua uas muaj 17,709 vertices (34,928 polygons). Thaum kawg, cov qauv daim phiaj faib ua pawg haum rau cov ntaub ntawv luam theej los tsim cov qauv homology. Vim tias qhov chaw ntawm cov cim qhia txawv me ntsis ntawm cov uas nyob hauv cov ntaub ntawv luam theej duab lub hom phiaj, tus qauv zoo sib xws tau kho kom zoo los piav qhia lawv siv lub tshuab sib koom tes ntawm lub taub hau uas tau piav qhia hauv ntu dhau los. Qhov nruab nrab ntawm qhov deb ntawm cov cim qhia qauv zoo sib xws thiab cov ntaub ntawv luam theej duab lub hom phiaj hauv txhua qhov qauv yog <0.01 hli. Xam siv HBM-Rugle function, qhov nruab nrab ntawm qhov deb ntawm cov ntsiab lus ntawm cov qauv zoo sib xws thiab cov ntaub ntawv luam theej duab lub hom phiaj yog 0.322 hli (Supplementary Table S2).
Txhawm rau piav qhia txog kev hloov pauv ntawm cov qauv ntawm lub taub hau, 17,709 qhov siab (53,127 XYZ coordinates) ntawm txhua tus qauv zoo sib xws tau raug tshuaj xyuas los ntawm kev tshuaj xyuas cov khoom tseem ceeb (PCA) siv HBS software tsim los ntawm Center for Digital Human Science ntawm Lub Tsev Kawm Ntawv Qib Siab Industrial Science thiab Technology. , Nyiv (tus neeg faib khoom: Medic Engineering, Kyoto, http://www.rugle.co.jp/). Tom qab ntawd peb tau sim siv PCA rau cov ntaub ntawv tsis zoo li qub thiab cov ntaub ntawv zoo li qub los ntawm qhov loj ntawm lub hauv paus. Yog li, PCA raws li cov ntaub ntawv tsis zoo li qub tuaj yeem piav qhia meej dua txog cov duab ntawm lub taub hau ntawm cuaj lub chaw nyob thiab pab txhawb kev txhais cov khoom dua li PCA siv cov ntaub ntawv zoo li qub.
Tsab xov xwm no qhia txog tus lej ntawm cov khoom tseem ceeb uas tau kuaj pom nrog kev pab ntau dua 1% ntawm tag nrho cov kev hloov pauv. Txhawm rau txiav txim siab cov khoom tseem ceeb zoo tshaj plaws hauv kev sib txawv ntawm cov pab pawg thoob plaws cov chaw nyob hauv thaj chaw loj, kev tshuaj xyuas tus cwj pwm ua haujlwm ntawm tus txais (ROC) tau siv rau cov qhab nia ntawm cov khoom tseem ceeb (PC) nrog kev pab ntau dua 2% 84. Kev tshuaj xyuas no tsim cov kab nkhaus rau txhua qhov khoom PCA los txhim kho kev ua tau zoo ntawm kev faib tawm thiab sib piv cov phiaj xwm ntawm cov pab pawg hauv thaj chaw. Qib ntawm lub zog sib txawv tuaj yeem ntsuas tau los ntawm thaj chaw hauv qab kab nkhaus (AUC), qhov twg cov khoom PCA nrog cov nqi loj dua tuaj yeem sib txawv ntawm cov pab pawg. Tom qab ntawd kev xeem chi-square tau ua tiav los ntsuas qib ntawm qhov tseem ceeb. Kev tshuaj xyuas ROC tau ua tiav hauv Microsoft Excel siv Bell Curve rau Excel software (version 3.21).
Yuav kom pom tau qhov sib txawv ntawm thaj chaw hauv cov qauv ntawm lub taub hau, cov duab scatterplots tau tsim los ntawm kev siv cov qhab nia PC uas ua rau cov pab pawg sib txawv ntawm cov chav nyob hauv thaj chaw tseem ceeb zoo tshaj plaws. Yuav kom txhais tau cov khoom tseem ceeb, siv daim ntawv qhia xim los pom cov qauv vertices uas muaj feem cuam tshuam nrog cov khoom tseem ceeb. Tsis tas li ntawd, cov sawv cev virtual ntawm qhov kawg ntawm cov axes tseem ceeb uas nyob ntawm ± 3 tus qauv deviations (SD) ntawm cov qhab nia tseem ceeb tau suav thiab nthuav tawm hauv cov yeeb yaj kiab ntxiv.
Allometry tau siv los txiav txim siab txog kev sib raug zoo ntawm cov duab pob txha taub hau thiab qhov loj me uas tau soj ntsuam hauv PCA kev tshuaj xyuas. Qhov kev tshuaj xyuas no siv tau rau cov khoom tseem ceeb nrog kev koom tes > 1%. Ib qho kev txwv ntawm PCA no yog tias cov khoom duab tsis tuaj yeem qhia txog cov duab ib leeg vim tias cov ntaub ntawv tsis raug cai tsis tshem tawm txhua yam teeb meem. Ntxiv nrog rau kev siv cov ntaub ntawv tsis raug cai, peb kuj tau tshuaj xyuas cov qauv allometric siv PC fraction sets raws li cov ntaub ntawv loj me centroid siv rau cov khoom tseem ceeb nrog kev koom tes > 1%.
Cov qauv Allometric tau sim siv cov qauv Y = aXb 85 qhov twg Y yog cov duab lossis qhov sib piv ntawm cov khoom sib xyaw, X yog qhov loj ntawm lub hauv paus (Cov Lus Qhia Ntxiv S2), a yog tus nqi tas mus li, thiab b yog tus lej allometric. Txoj kev no feem ntau qhia txog kev tshawb fawb txog kev loj hlob allometric rau hauv geometric morphometry78,86. Kev hloov pauv logarithmic ntawm cov mis no yog: log Y = b × log X + log a. Kev tshuaj xyuas regression siv txoj kev tsawg kawg nkaus squares tau siv los xam a thiab b. Thaum Y (qhov loj ntawm lub hauv paus) thiab X (PC cov qhab nia) tau hloov pauv logarithmically, cov nqi no yuav tsum yog qhov zoo; txawm li cas los xij, cov txheej txheem kwv yees rau X muaj cov nqi tsis zoo. Ua ib qho kev daws teeb meem, peb ntxiv kev sib npaug rau qhov tseeb ntawm qhov me tshaj plaws ntxiv rau 1 rau txhua qhov feem hauv txhua qhov feem thiab siv kev hloov pauv logarithmic rau txhua qhov feem zoo hloov pauv. Qhov tseem ceeb ntawm cov lej allometric tau ntsuas siv ob-tailed Student's t xeem. Cov kev suav lej no los sim kev loj hlob ntawm allometric tau ua tiav los ntawm kev siv Bell Curves hauv Excel software (version 3.21).
Wolpoff, MH Cov teebmeem huab cua rau ntawm lub qhov ntswg ntawm pob txha. Yog lawm. J. Phys. Humanity. 29, 405–423. https://doi.org/10.1002/ajpa.1330290315 (1968).
Beals, KL Lub taub hau zoo li cas thiab kev ntxhov siab ntawm huab cua. Yog lawm. J. Phys. Humanity. 37, 85–92. https://doi.org/10.1002/ajpa.1330370111 (1972).
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