The rostral neurovascular system of Tyrannosaurus rex
Plain Language Abstract
Tyrannosaurus rex is the most iconic and best-studied theropod dinosaur. Yet, the network of neurovascular canals that supplied and innervated its snout has been little studied despite its relevance for reconstructing some crucial aspects of T. rex palaeobiology, such as the sensitivity of its facial skin and presence of lips protecting the teeth. A detailed description of the three main branches of this neurovascular system is given in this report. Contrary to previous hypotheses, we do not support that all theropods had a crocodile-like highly sensitive face. The question of whether theropod dinosaurs had lips remains open.
Resumen en Español
El sistema neurovascular rostral de Tyrannosaurus rex
El estudio del sistema neurovascular rostral mediante tomografía computarizada ha arrojado nueva luz sobre las reconstrucciones filogenéticas y paleobiológicas de muchos tetrápodos extintos. Esta investigación muestra una descripción detallada de los canales neurovasculares rostrales de Tyrannosaurus rex, incluidos los canales nasal, maxilar (alveolar dorsal) y mandibular (alveolar ventral). Las comparaciones extensas con las descripciones publicadas muestran que el patrón de estos canales en Tyrannosaurus no es inusual para un terópodo no aviano. Al igual que en el terópodo no avian Neovenator, el canal maxilar muestra varias anastomosis de sus ramas. Las diferencias con la condición de saurópsido plesiomórfico se concentran dentro del canal de la neurovasculatura maxilar, que es primitivamente horizontal, tubular y conectado a una sola fila de agujeros supralabiales, mientras que en Tyrannosaurus el tronco principal del canal está orientado más oblicuamente y dorsalmente desplazado hacia dar espacio a los alvéolos dentarios profundos. Como resultado, las ramas laterales que proporcionan inervación y suministro de sangre a la piel están alargadas dorsoventralmente en comparación con los taxones que no son terópodos, y hay múltiples filas de agujeros supralabiales. Un resumen de la literatura sugiere que la evolución de los canales del trigémino entre los saurópsidos solo respalda débilmente las hipótesis previas de sensibilidad facial similar a la de un cocodrilo en terópodos no avianos (excepto, tal vez, en taxones semiacuáticos). Estudios más sistemáticos de los canales neurovasculares rostrales en terópodos no avianos pueden ayudar a responder la pregunta de si los labios estaban presentes o no.
Palabras clave: Paleoneurología; Órganos sensoriales; tomografía computarizada; Tyrannosaurus; canal maxilar; labios; nervio trigémino
Traducción: Francesco Gascó (Grupo de Biología Evolutiva, UNED y Sociedad Española de Paleontología)
Deutsche Zusammenfassung
Das rostrale neurovaskuläre System von Tyrannosaurus rex
Die Untersuchung des rostralen neurovaskulären Systems mit Hilfe von CT-Scans hat ein neues Licht auf phylogenetische und paläobiologische Rekonstruktionen vieler ausgestorbener Tetrapoden geworfen. Diese Forschungsarbeit zeigt eine detaillierte Beschreibung der rostralen neurovaskulären Kanäle von Tyrannosaurus rex, einschließlich des nasalen, maxillaren (dorsalen alveolären) und mandibulären (ventralen alveolären) Kanals. Ausführliche Vergleiche mit veröffentlichten Beschreibungen zeigen, dass das Muster dieser Kanäle bei Tyrannosaurus für einen Nicht-Vogel-Theropoden nicht ungewöhnlich ist. Wie bei dem Nicht-Vogel-Theropoden Neovenator weist der Oberkieferkanal mehrere Anastomosen seiner Verzweigungen auf. Die Unterschiede zum plesiomorphen Zustand der Sauropsiden konzentrieren sich auf den Kanal für die Maxillare-Neurovaskulatur, der ursprünglich horizontal, röhrenförmig und mit einer einzigen Reihe supralabialer Foramina verbunden ist, während der Hauptstamm des Kanals bei Tyrannosaurus schräger ausgerichtet und nach dorsal verlagert ist, um den tiefen Zahnalveolen Platz zu machen. Infolgedessen sind die Seitenäste, die die Innervation und Blutversorgung der Haut sicherstellen, im Vergleich zu nicht-theropoden Taxa dorsoventral verlängert, und es sind mehrere Reihen supralabialer Foramina vorhanden. Ein Überblick über die Literatur deutet darauf hin, dass die Entwicklung der Trigeminalkanäle bei den Sauropsiden frühere Hypothesen einer krokodilähnlichen Gesichtsempfindlichkeit bei Nicht-Vogel-Theropoden nur schwach unterstützt (außer vielleicht bei semiaquatischen Taxa). Systematischere Studien der rostralen neurovaskulären Kanäle bei Nicht-Vogel-Theropoden könnten helfen, die Frage zu beantworten, ob Lippen vorhanden waren oder nicht.
Schlüsselwörter: Paläoneurologie; Sinnesorgane; CT-Scan; Tyrannosaurus; Maxilla-Kanal; Lippen; Trigeminusnerv
Translator: Eva Gebauer
Arabic
Translator: Ashraf M.T. Elewa
Polski
Rostralny układ nerwowo-naczyniowy u Tyrannosaurus rex
Badanie rostralnego układu nerwowo-naczyniowego za pomocą tomografii komputerowej rzuciło nowe światło na rekonstrukcje filogenetyczne i paleobiologiczne wielu wymarłych czworonogów. Niniejsza praca przedstawia szczegółowy opis rostralnych kanałów nerwowo-naczyniowych Tyrannosaurus rex, w tym kanałów nosowego, szczękowego (zębodołowy grzbietowy) i żuchwowego (zębodołowy brzuszny). Obszerne porównania z opublikowanymi opisami wskazują, że układ tych kanałów u tyranozaura nie jest niczym niezwykłym dla nieptasiego teropoda. Podobnie jak u innego nieptasiego teropoda Neovenator, kanał szczękowy wykazuje kilka zespoleń jego odgałęzień. Różnice w stosunku do plezjomorficznego stanu zauropsydów koncentrują się one w kanale dla układu nerwowego w szczęce, który jest pierwotnie poziomy, cylindryczny i połączony z pojedynczym rzędem otworów nadwargowych, podczas gdy u Tyrannosaurus główny pień kanału jest zorientowany bardziej skośnie i przesunięty grzbietowo dla uzyskania miejsca dla głębokich alweoli zębowych. W rezultacie gałęzie boczne, które zapewniają unerwienie i dopływ krwi do skóry, są wydłużone grzbietowo-brzusznie w porównaniu do taksonów innych niż teropody; występują też u nich liczne rzędy otworów nadwargowych. Przegląd literatury sugeruje, że ewolucja kanałów trójdzielnych u zauropsydów tylkow niewielkim stopniu potwierdza wcześniejsze hipotezy o krokodylopodobnej wrażliwości twarzy u nieptasich teropodów (może z wyjątkiem taksonów półwodnych). Bardziej systematyczne badania rostralnych kanałów nerwowo-naczyniowych u nieptasich teropodów mogą pomóc odpowiedzieć na pytanie, czy wargi były obecne, czy nie.
Słowa kluczowe: paleoneurologia; narządy zmysłów; Tomografia komputerowa; tyranozaur; kanał szczękowy; usta; nerw trójdzielny
Translator: Krzysztof Stefaniak
Russian
Ростральная нейроваскулярная система Tyrannosaurus rex
Изучение ростральной нейроваскулярной системы с помощью компьютерной томографии пролило новый свет на филогенетические и палеобиологические реконструкции многих вымерших четвероногих. Это исследование представляет собой подробное описание ростральных нервно-сосудистых каналов Tyrannosaurus rex, включая носовые, верхнечелюстные (дорсальные альвеолярные) и нижнечелюстные (вентральные альвеолярные) каналы. Обширные сравнения с опубликованными описаниями показывают, что структура этих каналов у тираннозавра не является чем-то необычным для нептичьих теропод. Как и у нептичьего теропода Neovenator, в верхнечелюстном канале имеется несколько анастомозов его ветвей. Отличия от плезиоморфного зауропсидного состояния сосредоточены в пределах канала для верхнечелюстной нейроваскулярной системы, который примитивно горизонтальный, трубчатый и соединен с одним рядом надгубных отверстий, тогда как у тираннозавра основной ствол канала ориентирован более косо и смещен дорсально, чтобы дать место глубоким альвеолам зубов. В результате боковые ветви, обеспечивающие иннервацию и кровоснабжение кожи, удлинены в дорсовентральном направлении по сравнению с таковыми у таксонов, не относящихся к тероподам, и присутствуют множественные ряды надгубных отверстий. Обзор литературы позволяет предположить, что эволюция тройничных каналов у зауропсидов лишь слабо подтверждает предыдущие гипотезы о крокодилоподобной лицевой чувствительности у нептичьих теропод (за исключением, может быть, полуводных таксонов). Более систематические исследования ростральных нейроваскулярных каналов у нептичьих теропод могут помочь ответить на вопрос, имели ли они губы или нет.
Ключевые слова: палеоневрология; органы чувств; компьютерная томография; Tyrannosaurus; верхнечелюстной канал; губы; тройничный нерв
Translator: Oleksandr Kovalchuk
Ukrainian
Ростральна нейроваскулярна система Tyrannosaurus rex
Вивчення ростральної нейроваскулярної системи за допомогою комп'ютерної томографії пролило нове світло на філогенетичні та палеобіологічні реконструкції багатьох вимерлих тетрапод. Це дослідження є докладним описом ростральних нервово-судинних каналів Tyrannosaurus rex, включно з носовими, верхньощелепним (дорсальними альвеолярними) і нижньощелепними (вентральними альвеолярними) каналами. Порівняння з опублікованими описами показує, що структура цих каналів у тиранозавра не є чимось незвичайним для нептахових теропод. Як і у нептахового теропода Neovenator, у верхньощелепному каналі є кілька анастомозів його гілок. Відмінності від плезіоморфного зауропсидного стану зосереджені в межах каналу для верхньощелепної нейроваскулярної системи, який примітивно горизонтальний, трубчастий і з'єднаний з одним рядом надгубних отворів, тоді як у тираннозавра основний стовбур каналу орієнтований більш косо і зміщений дорсально. У результаті бічні гілки, що забезпечують іннервацію та кровопостачання шкіри, подовжені в дорсовентральному напрямку порівняно з такими у таксонів, що не належать до тероподів, і є множинні ряди надгубних отворів. Огляд літератури дозволяє припустити, що еволюція трійчастих каналів у зауропсидів лише слабо підтверджує попередні гіпотези про крокодилоподібну лицьову чутливість у нептахових теропод (за винятком, можливо, напівводних таксонів). Більш систематичні дослідження ростральних нейроваскулярних каналів у нептахових теропод можуть допомогти відповісти на питання, чи мали ці тварини губи чи ні.
Ключові слова: палеоневрологія; органи чуття; комп'ютерна томографія; Tyrannosaurus; верхньощелепний канал; губи; трійчастий нерв
Translator: Oleksandr Kovalchuk
Chinese
君王暴龙面部神经血管系统
使用CT描对面部神经血管系统的研究为许多已灭绝的四足动物的系统发育和古生物学重建提供了新的思路。本文详细描述了君王暴龙面部神经血管管，包括鼻管、上颌（背侧齿槽）和下颌（腹侧齿槽）管。与已发表的描述的综合比较表明，暴龙中这些管的模式对于非鸟兽脚类恐龙来说并不罕见。与非鸟兽脚类新猎龙一样，上颌管显示其分支的几个吻合口。与具有原始特性的蜥形类的差异主要集中在上颌神经血管系统的管内，其上颌神经血管最初是水平管状并连接到单排唇上孔，而在暴龙中，管的主干更倾斜并背向移位给深牙槽留出空间。因此，为皮肤提供神经支配和血液供应的侧枝与非兽脚类动物相比在背腹侧拉长并具多排唇上孔。文献表明蜥形类三叉神经管的进化仅微弱地支持先前的假设，即非鸟兽脚类（半水生种类可能除外）之似鳄鱼面部敏感性的假设。对非类兽脚类动物的面部神经血管系统进行更系统的研究可能有助于回答其唇部是否存在的问题。
关键词：古神经学;感觉器官; CT扫描; 暴龙; 上颌管; 嘴唇; 三叉神经
Translator: Hongshan Wang
French
Le système neurovasculaire rostral de Tyrannosaurus rex
L’étude du système neurovasculaire rostral par tomographie à rayons X (CT-scan) a permis de mieux comprendre la paléobiologie de nombreux tétrapodes. La présente étude fournit une description détaillée des canaux neurovasculaires de Tyrannosaurus rex, incluant les canaux nasaux, maxillaires (alvéolaire dorsal), et mandibulaire (alvéolaire ventral). Des comparaisons extensives avec les descriptions publiées montrent que la disposition et la forme de ces canaux chez Tyrannosaurus rex ne sont pas inhabituels pour un théropode non-avien. Comme chez le théropode non-avien Neovenator, le canal maxillaire présente plusieurs anastomoses de ses branches. Les différences avec l’aspect plésiomorphe aux sauropsidés sont concentrées au niveau du canal pour l’irrigation neurovasculaire maxillaire, qui est primitivement horizontal, tubulaire et connecté à une seule rangée de foramens supralabiaux, au contraire, chez Tyrannosaurus, le tronc principal du canal est orienté de manière plus oblique et déplacé dorsalement pour laisser plus de place aux profondes alvéoles dentaires. En conséquence, les branches latérales qui innervent et irriguent en sang la peau sont étirées dorsoventralement comparés à celles de taxons ne faisant pas partie de théropodes, et de nombreuses rangées de foramens supralabiaux sont présentes. Un tour d’horizon de la littérature suggère que l’évolution des canaux du nerf trijumeau au sein des sauropsidés ne soutient pas beaucoup les hypothèses précédentes, qui suggéraient une sensibilité faciale similaire à celle des crocodiles (à part peut-être chez les taxons semi-aquatiques). Des études systématiques supplémentaires des canaux neurovasculaires chez les théropodes non-aviens pourraient contribuer à savoir si des lèvres étaient ou non présentes.
Mots-clés : Paléoneurologie ; organes des sens ; CT scan ; Tyrannosaurus ; canal maxillaire ; lèvres ; nerf trijumeau
Translator: Denis Audo
