A computer animation model was developed that allows for the investigation and testing of chewing hypotheses in Edmontosaurus, a genus of duck-billed dinosaur. The model described here was created from three-dimensional (3-D) laser scans of fossil skull elements and was animated according to a previously published hypothesis. The previous hypothesis suggested that chewing in duck-billed dinosaurs involves a unique mechanism where movements within the skull during chewing allow for side-to-side movements of the upper tooth rows. The results of this early phase model suggest that in order for these side-to-side movements of the upper tooth rows to occur, many elements of the skull have to be very mobile within the skull. It remains a question as to whether such mobility within the skull could have actually occurred. The functioning of the duck-billed dinosaur skull is of interest because duck-billed dinosaurs were the most successful of all non-bird dinosaurs, and their success may be linked to their unique chewing mechanism.

Resumen en Español

Un Modelo Animado en 3 Dimensiones de Edmontosaurus (Hadrosauridae) para comprobar hipótesis sobre masticación

Natalia Rybczynski, Alex Tirabasso, Paul Bloskie, Robin Cuthbertson y Casey Holliday

Se describe un modelo animado del sistema cráneo-dental de un hadrosaurio, desarrollado para comprobar hipótesis sobre cinemática de la alimentación. El modelo fue creado a partir de elementos craneales escaneados de un paratipo de Edmontosaurus regalis (CMN 2289). Los movimientos dentro del modelo se crearon con un programa de animación usando cinemática inversa y con sistema de mallas formado de elementos craneales. El modelo se usó para reproducir la hipótesis pleurocinética de la masticación de los hadrosaurios. Esta hipótesis, desarrollada formalmente en los años 80, propone que los hadrosaurios emplearon la movimientos transversales de masticación gracias a la kinesis craneal. Específicamente durante la mordida los maxilares eran abducidos. Este es el primer modelo que permite investigar los movimientos intracraneales secundarios que deben haber ocurrido por la necesidad del cráneo de acomodarse a los movimientos pleurocinéticos primarios. El presente estudio encontró que los movimientos secundarios se extendían a las articulaciones del paladar y la cara. Un mayor refinamiento y desarrollo del modelo, incluida la integración de estructuras de tejido blando, permitirá un examen más profundo de la hipótesis pleurocinética y su comparación con hipótesis alimentarias alternativas. 

PALABRAS CLAVE: Animación, masticación, dinosaurio, alimentación, Cinemática Inversa, Pleurocinesis, Sistema de mallas.

Translator: Manuel Salesa

Résumé en Français

UN MODÈLE D’ANIMATION TRIDIMENSIONNEL D’EDMONTOSAURUS (HADROSAURIDAE) TESTANT LA MASTICATION

Natalia Rybczynski, Alex Tirabasso, Paul Bloskie, Robin Cuthbertson, et Casey Holliday

Dans cet article, nous décrivons une modélisation animée en 3-D du système crâniodental d’un hadrosaure, développé dans le but de tester l’hypothèse de la cinématique alimentaire. Le modèle a été créé en numérisant les éléments crâniens du paratype Edmontosaurus regalis (CMN 2289). La modélisation du mouvement a été créée à partir d’un logiciel d’animation utilisant la cinématique inversée et un système de connexion composé d’éléments du crâne. Le modèle a été utilisé pour reproduire l’hypothèse de la mastication pleurocinétique des hadrosaures. L’hypothèse pleurocinétique, initialement développée dans les années 1980, proposait que les hadrosaures effectuaient des mouvements de mastication transversaux via kinésie crânienne. C’est spécifiquement durant l’action de mordre que les os maxillaires subissaient une abduction. C’est le premier modèle qui permet d’examiner les mouvements intracrâniens secondaires qui doivent avoir été produits afin que le crâne s’adapte aux mouvements pleurocinétiques primaires. Cette étude a découvert que des mouvements secondaires s’étendent  parmi les joints du palais et de la face. Une mise au point et un développement du modèle, incluant l’intégration de structures tissulaires, vont permettre l’examen approfondi de l’hypothèse pleurocinétique et la comparaison avec des hypothèses alternatives d’alimentation.

Translator: Cindy Elbaz, Department of Geological Sciences, Indiana University, USA.

Deutsche Zusammenfassung

EIN DREIDIMENSIONALES, ANIMIERTES MODELL VON EDMONTOSAURUS (HADROSAURIDAE) ZUR ÜBERPRÜFUNG VON KAU-HYPOTHESEN 

Natalia Rybczynski, Alex Tirabasso, Paul Bloskie, Robin Cuthbertson und Casey Holliday

Wir beschreiben hier ein dreidimensionales, animiertes Modell des craniodentalen Systems eines Hadrosauriers, welches entwickelt wurde um verschiedene Hypothesen der Bewegungen bei der Nahrungsaufnahme zu testen. Das Modell wurde aus gescannten Schädel-Elementen eines Paratypen von Edmontosaurus regalis (CMN 2289) erstellt. Die Bewegungen des Modells wurden in einer Animations-Software mit Hilfe von inverser Kinematik sowie einem Netzwerk aus Schädel-Elementen erzeugt. Das Modell wurde benutzt, um die pleurokinetische Hypothese des Kauens von Hadrosauriern abzubilden. Die pleurokinetische Hypothese, in den 80er Jahren entwickelt, besagt, daß Hadrosaurier transverse Kaubewegungen mittels Bewegungen des Oberkiefers ausführten. Die Maxillae wurden dabei vor allem beim Zubeißen gespreizt. Dies ist das erste Modell, welches Untersuchungen der sekundären interkraniellen Bewegungen erlaubt, die aufgetreten sein mußten um die primären, pleurokinetischen Bewegungen im Schädel zu ermöglichen. Diese Arbeit fand beträchtliche sekundäre Bewegungen in den Suturen des Gaumens und des Gesichtes. Die Weiterentwicklung und Verfeinerung des Modells, einschließlich des Einbaus von Weichteil-Strukturen, wird eine gründlichere Überprüfung der pleurokinetischen Hypothese und den Vergleich mit alternativen Hypothesen zur Nahrungsaufnahme erlauben.

SCHLÜSSELWÖRTER: Animation; Kauen; Dinosaurier; Nahrungsaufnahme; inverse Kinematik; Pleurokinese; Netzwerk

Translator: Franziska Großmann

Riassunto in Italiano

test

Translator: Alessandro Grippo

.

Translator: Ashraf M.T. Elewa

Polski Abstrakt

TRÓJWYMIAROWY ANIMOWANY MODEL RODZAJU EDMONTOSAURUS (HADROSAURIDAE) TESTUJĄCY HIPOTEZY ŻUCIA POKARMU

Natalia Rybczynski, Alex Tirabasso, Paul Bloskie, Robin Cuthbertson & Casey Holliday

Opisany został trójwymiarowy model układu czaszkowo-zębowego hardrozaura, opracowany w celu przetestowania hipotez dotyczących kinematyki odżywiania się. Model ten został stworzony na podstawie zeskanowanych elementów czaszki paratypu gatunku Edmontosaurus regalis (CMN 2289). Poszczególne ruchy modelu zostały stworzone w programie do animacji przy użyciu kinematyki odwrotnej oraz systemu siatki złożonej z elementów czaszki. Model został użyty do odtworzenia pleurokinetycznej hipotezy dotyczącej żucia u hadrozaurów. Hipoteza pleurokinetyczna, formalnie sformułowana w latach 80-ych, mówiła o obecności poprzecznych ruchów typowych dla żucia mogących zachodzić dzięki kinezie czaszki. Konkretnie podczas zamykania pyska kości szczękowe były odwodzone. Jest to pierwszy model pozwalający na prześledzenie drugorzędnych ruchów wewnątrz czaszki, które musiały zachodzić jeśli w czaszce miały miejsce główne, pleurokinetyczne ruchy. Obecne opracowanie stwierdziło iż drugorzędne ruchy były rozległe w obrębie szwów podniebienia i twarzy. Przyszłe poprawki i rozbudowa modelu, włączając do niego struktury zbudowane z tkanek miękkich, pozwoli na bardziej wgłębne przebadanie hipotezy pleurokinetycznej i porównanie jej z odmiennymi hipotezami dotyczącymi odżywiania się.

SŁOWA KLUCZOWE: animacja, żucie, dinozaur, odżywianie się, kinematyka odwrotna, pleurokineza, system siatki

Translators: Robert Bronowicza and Dawid Mazurek