Chewing is of fundamental importance to food breakdown in mammals. A significant part of chewing is the way in which the teeth meet to fracture the food between them. However, it has been very difficult to understand the fine details of how teeth fit together, because the act of them coming together hides the very parts of the teeth we are interested in. In this study we use three-dimensional (3D) reconstructions of teeth and jaw joints in 3D computer animation software to explore how the teeth of carnivoran mammals fit together. We examined eight carnivore species with four different types of tooth shape and find that the type of jaw movement correlates well with how complex the teeth are. The reconstructions of jaw movement support the idea that areas on the teeth that appear flat (called facets) are due to tooth-tooth contact, and therefore such areas can be used to estimate how the teeth fit together.

Resumen en Español

Reconstrucción Tridimensional de las relaciones entre los dientes durante la masticación en Carnivora

Alistair R. Evans y Mikael Fortelius

El contacto entre los dientes  durante la masticación ha sido frecuentemente estudiado usando evidencias indirectas, a partir de películas sobre la masticación, y a partir de las facetas de desgaste sobre el diente.  Sin embargo, ni siquiera estas técnicas permiten obtener una idea completa de las relaciones oclusales entre los dientes. En este trabajo se intenta relacionar las dos diferentes líneas de evidencia usando reconstrucciones tridimensionales del contacto diente-diente en 8 especies de carnívoros, basadas en la forma de los dientes y de la articulación mandibular. Se encontró que el movimiento de la mandíbula genera contactos entre los dientes que son consistentes con las facetas de desgaste. Esto apoya la idea tradicionalmente mantenida pero no completamente verificada de que las facetas de desgaste se generan debido al contacto diente contra diente durante la masticación. El segundo aspecto que se investigó fue el tamaño de las facetas de desgaste de los dientes. Se ha asumido de manera general que tales facetas son planas. En este trabajo se establece que muchas de las facetas de desgaste en carnívoros no son planas. Las facetas no planas pueden, de hecho, mejorar algunas de las características funcionales de los dientes, como el relieve detrás de los bordes que ocluyen.  También se demuestra cómo el tamaño tridimensional de las facetas afecta al recorrido oclusal de los dientes, que se ha visto no es linear en carnívoros. Se examinaron 4 grupos morfológicos de carnívoros. Se encontró que el grado de movimiento lateral en el ciclo de masticación estaba relacionado de manera positiva con el número y complejidad de los dientes en la serie dentaria.

PALABRAS CLAVE: oclusión; masticación; Carnivora; VRML; faceta de desgaste; vector oclusal; recorrido oclusal; morfología tridimensional (3D).

Translator: Manuel Salesa

Résumé en Français

RECONSTITUTION TRIDIMENSIONNELLE DES RAPPORTS DENTAIRES DURANT LA MASTICATION CHEZ LES CARNIVORES

Alistair R. Evans et Mikael Fortelius

Le contact entre les dents durant la mastication a souvent été étudié à l’aide d’observations indirectes obtenues soit par la cinématographie utilisée pour filmer la mastication ou par l’analyse des facettes d’usure sur les dents. Cependant, aucune de ces sources d’information ne donne à elle seule une image complète des rapports d’occlusion entre les dents. Dans cette étude, nous avons tenté d’établir un rapport entre ces deux types d’observations en ayant recours à des reconstitutions tridimensionnelles des contacts dent à dent basées sur la forme des dents et de l’articulation temporo-mandibulaire chez huit espèces de carnivores (ordre Carnivora). Nos résultats montrent que le mouvement des mâchoires génère des contacts entre les dents qui sont compatibles avec les facettes d’usure. Ceci appuie l’hypothèse longtemps défendue mais non vérifiée voulant que les facettes d’usure soient produites par le contact dent à dent lors de la mastication.

Le deuxième problème majeur étudié concerne la forme des facettes d’usure sur les dents. On a généralement supposé que ces facettes étaient planes. Nous démontrons ici qu’un grand nombre des facettes d’usure sur les dents de carnivores ne sont pas planes. Les facettes d’usure non planes peuvent, de fait, améliorer les caractéristiques fonctionnelles des dents telles que le relief derrière les lames occlusales. Nous montrons également l’influence que peut avoir la forme tridimensionnelle des facettes sur la trajectoire d’occlusion des dents, qui s’est avérée non linéaire chez les carnivores. Quatre groupes morphologiques de carnivores ont été examinés dans cette étude. Nous avons observé une corrélation positive entre le degré de mouvement latéral lors du cycle masticatoire et le nombre et la complexité des dents dans la rangée dentaire.

Mots-clés : occlusion, mastication, Carnivora, VRML (Virtual Reality Modeling Language), facette d’usure, vecteur occlusal, trajectoire d’occlusion, morphologie tridimensionnelle.

Translators: Michel Chartier and Martin Dubreuil

Deutsche Zusammenfassung

DREI-DIMENSIONALE REKONSTRUKTION VON ZAHN-VERBINDUNGEN WÄHREND DES KAUENS BEI SÄUGETIEREN

Alistair R. Evans und Mikael Fortelius

Kontakt von Zähnen während des Kauens wurde oft anhand von indirekten Nachweismethoden wie Film-Aufnahmen während des Kauens und den Abnutzungsspuren auf Kauflächen untersucht. Allerdings zeigt keine dieser Methoden alleine das gesamte Bild der okklusalen Verbindungen zwischen den Zähnen. Hier versuchen wir die zwei verschiedenen Nachweis-Arten zu verbinden, indem wir dreidimensionale Rekonstruktionen der Zahn-Zahn Kontakte von acht Säuger-Arten benutzen, welche auf der Form der Zähne und des Kiefergelenkes basieren. Wir konnten feststellen, daß Kieferbewegungen Kontakt zwischen Zähnen hervorruft, die mit attrisionalen Abnutzungs-Flächen übereinstimmen. Dies unterstützt die altbekannte, aber nicht vollständig abgesicherte Ansicht, daß Abnutzung-Flächen durch Zahn-Zahn-Kontakte während des Kauens entstehen. Der zweite Untersuchungs-Schwerpunkt war die Form der attrisionalen Abnutzungs-Flächen auf den Zähnen. Im allgemeinen wird angenommen, daß solche Flächen planar sind. Hier stellen wir fest, daß viele Abnutzungs-Flächen von Carnivoren-Zähnen nicht planar sind. Nicht-planare Abnutzungs-Flächen können sogar die funktionalen Merkmale von Zähnen, wie zum Beispiel als Relief hinter okkludierenden Schneiden, verbessern. Wir zeigen ebenfalls, wie die drei-dimensionale Form der Abnutzungs-Flächen die Laufbahn während der Zahn-Okklusion beeinflußt. Wir fanden heraus, daß der Verlauf der Okklusion in Carnivoren nicht linear ist. Vier morphologische Gruppen von Carnivoren wurden untersucht. Es zeigte sich, daß das Ausmaß an lateraler Bewegung im Kauzyklus in Beziehung zur Anzahl und Komplexität der Zähne in der Zahnleiste stehen.

SCHLÜSSELWÖRTER: Okklusion; Kauvorgang; Carnivora; VRML; attritionale Fläche; okklusaler Vektor; Okklusale Laufbahn; drei-dimensionale (3D) Morphologie

Translator: Franziska Großmann

Translator: Ashraf M.T. Elewa

Polski Abstrakt

Trójwymiarowa rekonstrukcja zależności między zębami podczas żucia u drapieżnych

Alistair R. Evans i Mikael Fortelius

Kontakt między zębami podczas żucia był często badany przy użyciu pośrednich dowodów uzyskanych technikami zdjęciowymi podczas żucia i podczas oględzin powierzchni trących. Jednakże żadnen z osobna dowód nie daje pełnego obrazu relacji zgryzu między zębami. Niniejszym próbujemy odnieść do siebie te dwie oddzielne linie dowodów używając trójwymiarowych rekonstrukcji kontaktu ząb-ząb u ośmiu gatunków drapieżnych, bazując na kształtach zębów i stawach między żuchwami. Odkryliśmy, że ruch żuchwy generuje kontakty między zębami, które są zgodne ze startymi powierzchniami trącymi. To wspiera długo uznawany, lecz nie w pełni zweryfikowany pogląd, że starcia powierzchni powstają podczas kontaktu ząb-ząb w czasie żucia. Drugim ważnym zagadnieniem zbadanym był kształt startych powierzchni na zębach. Uznawano powszechnie, że takie powierzchnie są płaskie. Ustaliliśmy, że wiele startych powierzchni na zębach drapieżnych nie jest płaska. Niepłaskie starte powierzchnie mogą w gruncie rzeczy polepszyć funkcjonalne właściwości zębów, na przykład spowodować odciążenie za ostrzami zgryzu. Pokazaliśmy też, jak trójwymiarowe kształty na powierzchniach wpływają na drogę zębów podczas zgryzu, która okazała się być niepłaska u drapieżnych. Cztery morfologiczne grupy drapieżnych zostały przeanalizowane. Odkryto, że stopień bocznego ruchu w cyklu żucia był pozytywnie skorelowany z ilością i skomplikowaniem zębów w rzędzie zębów.

Słowa kluczowe: zgryz, żucie, Carnivora, VRML, starta powierzchnia, wektor zgryzu, droga zgryzu, morfologia trójwymiarowa (3D)

Translators: Dawid Mazurek and Robert Bronowicz