跨物种数字骨帽结构的发展

在19世纪后期，研究人员在不同的研究中发现，马和人类的蹄尖和手指分别有一根小骨头。从那时起，对包括马、人类和其他物种在内的许多动物的解剖学发育的研究一直在进行，但很少有人关注这种骨骼结构，它在100多年的时间里一直没有命名。

现在，骨科医学院(NYITCOM)的研究人员，包括解剖学教授NikosSolounias博士和医学生ShannonSmith，正在重塑这个小而强大的结构，并确保它不会在科学文献中消失。在1月10日发表于PeerJ的一项研究中的一项研究中，他们解释了为什么这种被他们称为“骨帽”的结构可能在手指(手指和脚趾)再生和指甲生长中发挥重要作用。

研究人员通过显微组织样本和通过显微计算机断层扫描(micro-CT)获得的扫描分析了胎儿和成人、马和猫的解剖结构，微计算机断层扫描是一种捕捉标本内部空间显微图像并重建虚拟3D模型的成像技术没有解剖。

他们发现这三个物种的所有手指上都有骨帽。在发育过程中，骨帽是一种独特的解剖结构，后来与手指末端的区域融合，称为远节指骨。

当Solounias第一次注意到发育中的人类存在骨帽时，该项目就开始了，他指出这是一个很好的起点，因为人体解剖学可以比其他物种简单得多。NYITCOM解剖实验室对成人骨骼的分析显示，存在与远端指骨融合的骨帽。

该研究扩展到马，马的解剖结构非常复杂，因为它们的蹄子包含五个独立的数字融合在一起，正如Solounias在2018年的一项开创性研究中指出的那样。与人类非常相似，马在发育过程中有一个非常明显的骨帽，似乎后来在成年期与远端指骨融合。

然而，猫被证明是一个特别有趣的案例。与马和人类的骨帽不同，猫的骨帽是空心的并且与远节指骨相邻。作者认为，这些明显的特征可能在允许猫收回爪子方面发挥了作用。

不管这些差异如何，研究人员得出结论：“骨帽可能在人类指甲的形成、猫的爪子形成和马的蹄子形成中发挥重要作用。”他们还呼吁未来开展研究，研究骨帽如何影响其他动物的指甲形成，并指出，“它在哺乳动物甚至四足动物(四足动物)中普遍存在，需要进一步考虑。”

此外，这些发现可能会提高对数字再生的科学理解。例如，年幼的婴儿会重新愈合并长出远端指骨，但这种再生可能需要骨帽作为催化剂。为了进一步证明这一点，作者引用了现有的动物研究，这些研究发现靠近肢体的截肢数字无法再生骨骼。

“考虑到这一点，骨帽可能负责羊膜动物(哺乳动物、鸟类和爬行动物)的骨骼再生，”作者写道。

该研究是NYITCOM教职员工、学生和员工合作的结果。Smith协助Solounias进行他的研究并与人合着了这篇论文，而研究技术员KelsiHurdle通过位于解剖学系可视化中心的显微CT扫描仪捕获了胚胎标本的高分辨率图像。

Smith和Solounias还与比较和胚胎学专家LaurelYohe博士进行了外部合作，LaurelYohe博士是北卡罗来纳大学夏洛特分校和耶鲁大学的附属研究员。Yohe通过耶鲁大学的设施促进了多个成人标本的数据收集和扫描，并与人合着了这项研究。她还帮助撰写了手稿。