曾几何时，就在不久之前，像凯西·霍利迪这样的科学家需要手术刀、剪刀，甚至他们自己的手来进行解剖学研究。但现在，随着科技的进步，霍利迪和他在密苏里大学的同事们正在使用人工智能(AI)来观察动物或人的内部——甚至是一根肌肉纤维——而不用切割。
Holliday是病理学和解剖科学的副教授，他说他在密歇根大学医学院的实验室是世界上为数不多的使用这种高科技方法的实验室之一。
人工智能可以教会计算机程序识别图像中的肌肉纤维，比如CAT扫描。Holliday说，然后，研究人员可以利用这些数据开发详细的三维肌肉计算机模型，以更好地了解它们是如何在身体中协同工作进行运动控制的。
霍利迪和他的一些现在和以前的学生最近开始研究鳄鱼的咬合力时就这样做了。
霍利德说:“鳄鱼头的独特之处在于它们是平的，大多数进化到咬人非常用力的动物，比如鬣狗、狮子、霸王龙，甚至人类，都有非常高的头骨，因为所有这些下巴肌肉都是垂直的。”“它们被设计成这样，所以它们会对它们吃的任何东西施加巨大的垂直咬合力。但鳄鱼的肌肉更倾向于水平方向。”
肌肉结构的3d模型可以帮助研究团队确定鳄鱼头部肌肉的方向，以帮助增加咬合力。帮助领导这项工作的是霍利迪以前的学生之一，卡莱布·塞勒斯，他现在是芝加哥大学的博士后研究员。
塞勒斯说:“长期以来，人们一直在研究哺乳动物的颚肌，假设相对简单的肌肉解剖描述就可以告诉你很多关于颅骨功能的信息。”“这项研究表明爬行动物群体的颚肌解剖结构是多么复杂。”
霍利迪的实验室在几年前首次开始进行3d成像实验。他们的一些早期发现于2019年发表在《综合有机生物学》上的一项研究中，该研究显示出欧洲椋鸟骨骼肌的3d模型的开发。
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ntrast成像数据和机器学习方法现在可以为颌骨肌肉组织的三维结构建模。图片来源:密苏里大学
TransitioNing进入数字世界
Holliday说，从历史上看，解剖学研究和他成长过程中所做的大部分工作都涉及到用手术刀或剪刀解剖动物，或他所说的“模拟”方法。当他在20世纪90年代末加入“起诉霸王龙”项目时，他第一次了解到使用数字成像来研究解剖学的好处。迄今为止，它仍然是迄今为止发现的最大、保存最完好的霸王龙标本之一。
霍利德回忆起当时霸王龙巨大的头骨被运到波音公司位于加州的圣苏珊娜野外实验室，用该航空公司的大型CAT扫描仪进行成像，该扫描仪通常用于扫描商用飞机上的喷气发动机。
“在当时，这是世界上唯一一个大到足以容纳霸王龙头骨的CAT扫描仪，也有将x射线穿透岩石所需的能量，”霍利德说。“大学毕业后，我曾想成为一名放射技师，但通过苏项目，我了解了CAT是如何扫描这个东西的，这真的引起了我的兴趣。”
如今，霍利德说，他和他的同事们正在创造“前沿”的成像和建模方法，他的许多现在和以前在MU的学生正在学习理解解剖学。艾米丽·莱西纳(Emily Lessner)就是其中一名学生，她最近刚从密歇根大学毕业，在霍利迪的实验室工作，培养了她对“早已死去的动物”的热情。
“数字化过程不仅对我们的实验室和研究有用，”Lessner说。“它使我们的工作可以与其他研究人员分享，以帮助加快科学进步，我们也可以与公众分享它们作为教育和保护工具。具体来说，我对这些动物的软组织和骨相关的研究不仅创造了数百个未来的问题需要回答，而且揭示了许多未知。通过这种方式，我不仅获得了成像技能，这对我未来的工作有帮助，而且我现在有了更有价值的职业道路可以探索。”
霍利德说，他们还计划通过研究人类的手是如何从祖先进化而来，进一步推进他们的3d解剖模型。该项目仍处于早期阶段，最近获得了利基基金会的资助。霍利迪在摩大的两位同事将加入这个项目，卡罗尔·沃德(Carol Ward)是病理学和解剖学科学的特聘教授，凯文·米德尔顿(Kevin Middleton)是生物科学的副教授。
霍利迪实验室中90%的研究都是研究现代世界中存在的东西，但他说，他们收集的数据也可以为化石记录提供信息，比如关于雷克斯霸王龙如何移动和活动的额外知识。
霍利迪说:“随着对实际肌肉解剖学的更好了解，我们可以真正弄清楚雷克斯霸王龙是如何进行精细运动控制的，以及更细微的行为，如咬合力和进食行为。”
