Цифра (анатомия)

Пальцы — одна из нескольких наиболее дистальных частей конечности , таких как пальцы рук или ног , присутствующих у многих позвоночных .

Имена

называются по-разному В некоторых языках цифры рук и ног (английский: соответственно « палец » и « палец », немецкий: «Finger» и «Zeh», французский: «doigt» и «orteil»).

В других языках, например арабском , русском , польском , испанском , португальском , итальянском , чешском , тагальском , турецком , болгарском и персидском , нет конкретных однословных названий для пальцев рук и ног; Вместо этого их называют «пальцами руки» или «пальцами стопы». В японском языке юби (指) может означать и то, и другое, в зависимости от контекста.

Человеческие цифры

У человека обычно по пять пальцев на каждой конечности. Каждый палец образован несколькими костями, называемыми фалангами , окруженными мягкими тканями. Человеческие пальцы обычно имеют ноготь на дистальной фаланге. Явление полидактилии возникает при наличии дополнительных пальцев; Также возможно меньшее количество пальцев, чем обычно, например, при эктродактилии . Можно ли исправить такую мутацию хирургическим путем и показана ли такая коррекция, зависит от случая. ^[1] Например, бывший чемпион мира по шахматам Михаил Таль всю жизнь имел всего три пальца на правой руке.

Пальцы	Большой палец	Индекс	Середина	Кольцо	Маленький
Пальцы ног	Халлюкс	Длинный	Третий	Четвертый	Пятый

Представление мозга

Каждый палец имеет упорядоченное соматотопическое представительство в коре головного мозга в соматосенсорной области коры 3b. ^[2] часть зоны 1 ^[3] и распределенное, перекрывающееся представительство в дополнительной моторной области и первичной моторной области . ^[4]

Представление руки в соматосенсорной коре представляет собой динамическое отражение пальцев на внешней стороне руки: при синдактилии у людей косолапая рука из перепончатых, укороченных пальцев. Однако не только пальцы их рук срослись, но и корковые карты отдельных пальцев образуют булавовидную руку. Пальцы можно разделить хирургическим путем, чтобы сделать руку более полезной. Хирурги Института реконструктивной пластической хирургии в Нью-Йорке сделали это 32-летнему мужчине с инициалами OG. Они прикасались к пальцам О.Г. до и после операции, используя МРТ-сканирование мозга. Перед операцией пальцы, нанесенные на его мозг, были плотно слиты вместе; после этого карты его отдельных пальцев действительно разделились и приняли расположение, соответствующее нормальной руке. ^[5]

Эволюция

Существуют две идеи о гомологии рук, кистей и пальцев.

Эти пальцы уникальны для четвероногих ; и ^[6]^[7]
Гомологические предшественники пальцев присутствовали в плавниках ранних саркоптеригических рыб. ^[8]

До недавнего времени было известно лишь несколько переходных форм, подробно разъясняющих этот переход. Одним из конкретных примеров является Panderichthys , прибрежная рыба, обитавшая в девонском периоде 385 миллионов лет назад. До 2008 года считалось, что Panderichthys имеет плавник, заканчивающийся одной большой пластиной, окруженной лепидотрихиями (плавниковыми лучами). Однако исследование Boisvert et al., проведенное в 2008 году. решил, что это ошибка. Они обнаружили, что последняя костная часть плавника Panderichthys разделена как минимум на четыре радиальных плавника, кости, похожие на рудиментарные пальцы. ^[9]

Таким образом, в эволюции четвероногих произошел сдвиг, при котором крайние лучи плавников были потеряны и заменены внутренними радиальными, которые эволюционировали в самые ранние пальцы. Это изменение согласуется с дополнительными данными, полученными в ходе эмбриологии актиноптеригиев рыб , акул и двоякодышащих . Ранее существовавшие дистальные радиальные кости у этих современных рыб развиваются очень похоже на пальцы четвероногих. ^[9]^[10]

Несколько рядов пальцевидных радиальных дистальных плавников присутствуют у Тиктаалика , гораздо более полного девонского позвоночного, описанного в 2006 году. Хотя его часто описывают как недостающее звено между рыбами и четвероногими, точные взаимоотношения между Panderichthys , Tiktaalik и четвероногими еще предстоит установить. полностью решена. У тиктаалика были некоторые особенности переднего плавника, более похожие на более ранние рыбы, такие как большая локтевая область и отчетливая ось из более крупных костей посередине плавника. По данным Boisvert et al. (2008): «Трудно сказать, подразумевает ли это распределение признаков, что , что Тиктаалик аутапоморфен Пандерихтис и четвероногие конвергентны, или что Пандерихтис ближе к четвероногим, чем Тиктаалик . В любом случае, это демонстрирует, что переход рыба-четвероногие был сопровождается значительным несоответствием характеров в функционально важных структурах». ^[9]^{п. 638.}

Цифроподобные радиальные отростки также известны у ризодонтных рыб Sauripterus , хотя это, вероятно, случай конвергентной эволюции. Эльписстостеге , рыба-тетраподоморф, тесно связанная с Тиктааликом , сохраняет одну из самых четвероногих рук среди всех доисторических рыб. Рука Elpisostege имела 19 дистальных радиальных плавников, сгруппированных в блоки длиной до четырех радиальных плавников. Эти последовательные блоки радиалов очень похожи на цифры. ^[11]

Цифры динозавров птиц и тероподов

Птицы и динозавры-тероподы (от которых произошли птицы) имеют на руках три пальца. Парадоксально, но две отсутствующие цифры разные: считается, что птичья рука (встроенная в крыло) произошла от второго, третьего и четвертого пальцев древней пятизначной руки. Напротив, динозавры-тероподы, похоже, имеют первый, второй и третий пальцы. окаменелость промежуточного теропода юрского периода - лимузавра, был найден Недавно в Джунгарской котловине на западе Китая который имеет сложную смесь: у него есть обрубок первого пальца и полные вторые, третьи и четвертые пальцы, но его кости запястья подобны тем, которые связаны со вторым. , третьего и четвертого пальцев, а кости пальцев — кости первого, второго и третьего пальцев. ^[12] Это предполагает, что эволюция пальцев у птиц произошла в результате «сдвига в идентичности пальцев, [который] характеризовал ранние стадии эволюции теропод». ^[12]

См. также

Примечания

^ Дуайт Т. (1892). «Слияние рук». Мемуары Бостонского общества естественной истории . 4 : 473–486.
^ Ван Вестен Д., Франссон П., Олсруд Дж., Розен Б., Лундборг Г., Ларссон Э.М. (2004). «Пальцесоматотопия в области 3b: фМРТ-исследование» . БМК Неврология . 5:28 . дои : 10.1186/1471-2202-5-28 . ПМК 517711 . ПМИД 15320953 .
^ Нельсон А.Дж., Чен Р. (2008). «Соматотопия пальцев в корковых областях постцентральной извилины у человека» . Кора головного мозга . 18 (10): 2341–51. дои : 10.1093/cercor/bhm257 . ПМИД 18245039 .
^ Кляйншмидт А, Ничке М.Ф., Фрам Дж (1997). «Соматотопия в области руки моторной коры человека. Функциональное МРТ-исследование высокого разрешения». Eur J Neurosci . 9 (10): 2178–86. дои : 10.1111/j.1460-9568.1997.tb01384.x . ПМИД 9421177 . S2CID 21042040 .
^ Могилнер А., Гроссман Дж.А., Рибари У., Жолио М., Фолькманн Дж., Рапапорт Д., Бисли Р.В., Ллинас Р.Р. (1993). «Соматосенсорная корковая пластичность у взрослых людей, выявленная с помощью магнитоэнцефалографии» . Proc Natl Acad Sci США . 90 (8): 3593–7. Бибкод : 1993PNAS...90.3593M . дои : 10.1073/pnas.90.8.3593 . ПМЦ 46347 . PMID 8386377 .
^ Холмгрен Н. (1933). О происхождении конечностей четвероногих. Acta Zoologica 14, 185–295.
^ Воробьева Е.И. (1992). «Роль развития и функции в формировании четвероногих, похожих на грудные плавники». Ж. Обще. Биол . 53 : 149–158.
^ Уотсон ДМС (1913). «О конечности примитивного четвероногого». Анат. Анзейгер . 44 : 24–27.
^ Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б ^с Бойсверт К.А., Марк-Курик Э., Альберг П.Е. (2008). «Грудной плавник Пандерихтиса и происхождение пальцев» . Природа . 456 (7222): 636–8. Бибкод : 2008Natur.456..636B . дои : 10.1038/nature07339 . ПМИД 18806778 . S2CID 2588617 .
^ Тан, Кер (24 сентября 2008 г.). «У древних рыб были примитивные пальцы рук и ног» . Национальные географические новости. Архивировано из оригинала 27 сентября 2008 года.
^ Клотье, Ришар; Клемент, Элис М.; Ли, Майкл С.Ю.; Ноэль, Роксана; Бешар, Изабель; Рой, Винсент; Лонг, Джон А. (март 2020 г.). «Эльпистостеге и происхождение руки позвоночных» . Природа . 579 (7800): 549–554. дои : 10.1038/s41586-020-2100-8 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 32214248 . S2CID 213171029 .
^ Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б Сюй Син; и др. (2009). «Юрский цератозавр из Китая помогает выяснить цифровую гомологию птиц» (PDF) . Природа . 459 (7249): 940–944. Бибкод : 2009Natur.459..940X . дои : 10.1038/nature08124 . ПМИД 19536256 . S2CID 4358448 .

[1] Дуайт Т. (1892). «Слияние рук». Мемуары Бостонского общества естественной истории . 4 : 473–486.

[2] Ван Вестен Д., Франссон П., Олсруд Дж., Розен Б., Лундборг Г., Ларссон Э.М. (2004). «Пальцесоматотопия в области 3b: фМРТ-исследование» . БМК Неврология . 5:28 . дои : 10.1186/1471-2202-5-28 . ПМК 517711 . ПМИД 15320953 .

[3] Нельсон А.Дж., Чен Р. (2008). «Соматотопия пальцев в корковых областях постцентральной извилины у человека» . Кора головного мозга . 18 (10): 2341–51. дои : 10.1093/cercor/bhm257 . ПМИД 18245039 .

[4] Кляйншмидт А, Ничке М.Ф., Фрам Дж (1997). «Соматотопия в области руки моторной коры человека. Функциональное МРТ-исследование высокого разрешения». Eur J Neurosci . 9 (10): 2178–86. дои : 10.1111/j.1460-9568.1997.tb01384.x . ПМИД 9421177 . S2CID 21042040 .

[5] Могилнер А., Гроссман Дж.А., Рибари У., Жолио М., Фолькманн Дж., Рапапорт Д., Бисли Р.В., Ллинас Р.Р. (1993). «Соматосенсорная корковая пластичность у взрослых людей, выявленная с помощью магнитоэнцефалографии» . Proc Natl Acad Sci США . 90 (8): 3593–7. Бибкод : 1993PNAS...90.3593M . дои : 10.1073/pnas.90.8.3593 . ПМЦ 46347 . PMID 8386377 .

[6] Холмгрен Н. (1933). О происхождении конечностей четвероногих. Acta Zoologica 14, 185–295.

[7] Воробьева Е.И. (1992). «Роль развития и функции в формировании четвероногих, похожих на грудные плавники». Ж. Обще. Биол . 53 : 149–158.

[8] Уотсон ДМС (1913). «О конечности примитивного четвероногого». Анат. Анзейгер . 44 : 24–27.

[Boisvert-9] Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б ^с Бойсверт К.А., Марк-Курик Э., Альберг П.Е. (2008). «Грудной плавник Пандерихтиса и происхождение пальцев» . Природа . 456 (7222): 636–8. Бибкод : 2008Natur.456..636B . дои : 10.1038/nature07339 . ПМИД 18806778 . S2CID 2588617 .

[10] Тан, Кер (24 сентября 2008 г.). «У древних рыб были примитивные пальцы рук и ног» . Национальные географические новости. Архивировано из оригинала 27 сентября 2008 года.

[11] Клотье, Ришар; Клемент, Элис М.; Ли, Майкл С.Ю.; Ноэль, Роксана; Бешар, Изабель; Рой, Винсент; Лонг, Джон А. (март 2020 г.). «Эльпистостеге и происхождение руки позвоночных» . Природа . 579 (7800): 549–554. дои : 10.1038/s41586-020-2100-8 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 32214248 . S2CID 213171029 .

[Xing-12] Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б Сюй Син; и др. (2009). «Юрский цератозавр из Китая помогает выяснить цифровую гомологию птиц» (PDF) . Природа . 459 (7249): 940–944. Бибкод : 2009Natur.459..940X . дои : 10.1038/nature08124 . ПМИД 19536256 . S2CID 4358448 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

v т и Плавники , конечности и крылья
до	Водное передвижение Головоногий плавник Передвижение рыбы Движение плавников и ласт Хвостовой плавник Спинной плавник Рыбий плавник Флиппер Лопастеперая рыба Лучеперая рыба Грудные плавники Брюшной плавник
Конечности	Развитие конечностей Морфология конечностей цифровой разряд стопоходящий копытень одноногий двуногий факультативное двуногое споткнулся четвероногий Членистоногие Головоногие моллюски Четвероногие дактилия цифра Перепончатая стопа
Крылья	Летающие и планирующие животные Крыло летучей мыши Птичье крыло киль скелет перья Крыло насекомого Крыло птерозавра Размах крыльев
Эволюция	Эволюция рыб Эволюция четвероногих Эволюция птиц Происхождение птиц Происхождение птичьего полета Эволюция китообразных Сравнительная анатомия Конвергентная эволюция Аналогичные структуры Гомологичные структуры
Связанный	Передвижение животных походка Передвижение робота Самара Наземное передвижение Компромиссы для передвижения в воздухе и воде Вращающееся передвижение Волнообразное передвижение