A comparison of metrics for quantifying cranial suture complexity.
A comparison of metrics for quantifying cranial suture complexity.
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DOI：
10.1098/rsif.2020.0476
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发表时间：
2020-10
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Goswami A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
White HE;Clavel J;Tucker AS;Goswami A
颅缝在促进出生后颅骨发育和功能方面起着关键作用。功能的多样性反映在高度可变的缝合形态和复杂性上。很少研究缝线的复杂性，因此在比较、定量分析的最合适方法上几乎没有共识。在这里，我们提供了第一个全面的比较，目前的方法来量化缝合形态，使用广泛的二维缝合轮廓在灭绝和现存的哺乳动物（n = 79）。五个复杂性指标（曲折指数（SI），缝合复杂性指数（SCI），分形维数（FD）盒计数，FD madogram和加窗短时傅立叶变换与功率谱密度（PSD）计算）进行了比较，彼此和与数据集中的形状变化。缝线形状分析表明，变异主轴捕获了复杂性以外的属性，支持在缝线复杂性分析中使用原始形状数据的复杂性度量。每种方法都捕捉到了复杂性的不同方面。PSD成功地区分不同的缝合特征，如成环模式和交错的幅度和数量，而SCI最好的捕获的变化，单独的交错数。因此，未来的研究在选择缝线变异、功能和进化的比较分析指标时，应考虑其问题的相关属性。
Cranial sutures play critical roles in facilitating postnatal skull development and function. The diversity of function is reflected in the highly variable suture morphology and complexity. Suture complexity has seldom been studied, resulting in little consensus on the most appropriate approach for comparative, quantitative analyses. Here, we provide the first comprehensive comparison of current approaches for quantifying suture morphology, using a wide range of two-dimensional suture outlines across extinct and extant mammals (n = 79). Five complexity metrics (sinuosity index (SI), suture complexity index (SCI), fractal dimension (FD) box counting, FD madogram and a windowed short-time Fourier transform with power spectrum density (PSD) calculation) were compared with each other and with the shape variation in the dataset. Analyses of suture shape demonstrate that the primary axis of variation captured attributes other than complexity, supporting the use of a complexity metric over raw shape data for sutural complexity analyses. Each approach captured different aspects of complexity. PSD successfully discriminates different sutural features, such as looping patterns and interdigitation amplitude and number, while SCI best-captured variation in interdigitation number alone. Therefore, future studies should consider the relevant attributes for their question when selecting a metric for comparative analysis of suture variation, function and evolution.
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