Does trabecular bone structure within the metacarpal heads of primates vary with hand posture?

Secondary Title

La structure de l’os trabéculaire des têtes de métacarpiens de primates varie-t-elle avec la posture de la main?

Document Type

Article

Publication Date

8-2017

Abstract

Reconstructing function from hominin fossils is complicated by disagreements over how to interpret primitively inherited, ape-like morphology. This has led to considerable research on aspects of skeletal morphology that may be sensitive to activity levels during life. We quantify trabecular bone morphology in three volumes of interest (dorsal, central, and palmar) in the third metacarpal heads of extant primates that differ in hand function: Pan troglodytes, Pongo pygmaeus, Papio anubis, and Homo sapiens. Results show that bone volume within third metacarpal heads generally matches expectations based on differences in function, providing quantitative support to previous studies. Pongo shows significantly low bone volume in the dorsal region of the metacarpal head. Humans show a similar pattern, as manipulative tasks mostly involve flexed and neutral metacarpo-phalangeal joint postures. In contrast, Pan and Papio have relatively high bone volume in dorsal and palmar regions, which are loaded during knuckle-walking/digitigrady and climbing, respectively. Regional variation in degree of anisotropy did not match predictions. Although trabecular morphology may improve behavioral inferences from fossils, more sophisticated quantitative strategies are needed to explore trabecular spatial distributions and their relationships to hand function.

Résumé Reconstruire la fonction à partir de fossiles homininés est une tâche compliquée par les désaccords concernant l’interprétation de la morphologie primitive des grands singes. Ceci a conduit à de nombreuses recherches sur différents aspects de la morphologie du squelette, qui pourraient être sensibles aux niveaux d’activité durant la vie d’un individu. Nous quantifions ici la morphologie de l’os trabéculaire selon trois volumes d’intérêt (dorsal, central et palmaire) mesurés dans les têtes de métacarpiens de primates actuels qui diffèrent par la fonction de leurs mains : Pan troglodytes, Pongo pygmaeus, Papio anubis et Homo sapiens. Les résultats montrent que le volume osseux dans les têtes des troisièmes métacarpiens correspond généralement aux prévisions basées sur les différences de fonction, étayant de manière quantitative les précédentes études. Pongo montre un volume osseux significativement faible dans la région dorsale de la tête des métacarpiens. Les humains montrent un patron similaire, compatible avec le fait que les tâches de manipulation impliquent principalement les positions fléchies et neutres des articulations métacarpo-phalangiennes. À l’inverse, Pan et Papio ont un volume osseux relativement élevé dans les régions dorsale et palmaire, qui sont soumises à des contraintes lors de la locomotion sur les phalanges/digitigradie et de l’escalade. La variation régionale du degré d’anisotropie ne correspond pas à nos attentes. Bien que la morphologie trabéculaire puisse aider à améliorer les reconstructions comportementales des fossiles, des stratégies quantitatives plus sophistiquées sont nécessaires pour explorer la distribution spatiale trabéculaire et sa relation avec la fonction de la main.

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