Unique human orbital morphology compared with that of apes

Abstract

Humans’ and apes’ convergent (front-facing) orbits allow a large overlap of monocular visual fields but are considered to limit the lateral visual field extent. However, humans can greatly expand their lateral visual fields using eye motion. This study aimed to assess whether the human orbital morphology was unique compared with that of apes in avoiding lateral visual field obstruction. The orbits of 100 human skulls and 120 ape skulls (30 gibbons; 30 orangutans; 30 gorillas; 30 chimpanzees and bonobos) were analyzed. The orbital width/height ratio was calculated. Two orbital angles representing orbital convergence and rearward position of the orbital margin respectively were recorded using a protractor and laser levels. Humans have the largest orbital width/height ratio (1.19; p < 0.001). Humans and gibbons have orbits which are significantly less convergent than those of chimpanzees / bonobos, gorillas and orangutans (p < 0.001). These elements suggest a morphology favoring lateral vision in humans. More specifically, the human orbit has a uniquely rearward temporal orbital margin (107.1°; p < 0.001), suitable for avoiding visual obstruction and promoting lateral visual field expansion through eye motion. Such an orbital morphology may have evolved mainly as an adaptation to open-country habitat and bipedal locomotion.

Shape analysis of spatial relationships between orbito‐ocular and endocranial structures in modern humans and fossil hominids

“…According to Denion et al. (,b), modern humans have more protruding eyes and more rearward lateral orbital margins relative to other hominoids, which are hypothesized to help increase lateral vision in our species. By comparison, Neanderthals and H. heidelbergensis have large and projecting browridges, and their eyes may also have been positioned below these structures, more separated from the neural tissues than what is characteristic of modern humans.…”

Ontogenia de las órbitas en Pan troglodytes: implicancias estructurales, funcionales y evolutivas

“…Kobayashi (2011), por otro lado, relaciona la morfología orbital externa con el tamaño corporal y con variables ecológicas, tales como el tamaño grupal y los hábitos arborícolas o terrestres. Recientes estudios han descripto que Homo sapiens tiene menor convergencia orbital que el gorila y el chimpancé -habiendo también diferencias entre poblaciones humanas -en tanto que el índice circumorbital y la retracción del margen orbital externo resultan ser mayores para la especie humana (Denion et al, 2015). Por lo tanto, Homo sapiens presenta órbitas menos frontalizadas, convergentes y circulares que sus parientes cercanos, pero con mayor visión lateral.…”

“…Por lo tanto, Homo sapiens presenta órbitas menos frontalizadas, convergentes y circulares que sus parientes cercanos, pero con mayor visión lateral. Esto se ha interpretado distintamente como una adaptación ecológica al ambiente abierto de sabana africana en organismos con bipedismo (Denion et al, 2015) y como una adaptación comportamental a interacciones sociales basadas en la mirada y libres de contacto ('gaze-grooming', sensu Kobayashi [2011]). A su vez, Denion et al (2015) discuten que dichas características podrían ser producto tanto de selección natural como de una exaptación producto del aumento del volumen endocraneano sobre el techo orbital.…”

“…De acuerdo con los resultados para el chimpancé (tabla 5), se observó que al mantener constante el tamaño general del cráneo, la retracción del margen orbital externo se asocia negativamente con el volumen endocraneano (tabla 5). Si se asume que las distintas relaciones estructurales entre cara y neurocráneo son comunes entre los primates, entonces este resultado contrasta con lo observado en las comparaciones interespecíficas ya nombradas donde Homo sapiens presenta mayor retracción que sus especies hermanas (incluido el chimpancé) y mayor encefalización (Kobayashi & Koshima, 2001;Denion, 2015) y hasta cierto punto contradice su origen en una exaptación. Además, se observó que la retracción orbital se asocia positivamente con la proyección orbital, cuando el tamaño es mantenido constante (tabla 5), lo que también contradice las observaciones interespecíficas, donde la especie humana tiene mayor retracción y menor proyección orbital (Moss & Young, 1960).…”

“…En los primates, el índice circumorbital tiende a 1 debido a que presentan órbitas circulares o cuadrangulares (Kobayashi, 2001). Diversos estudios miden dichas variables sobre, o con respecto a, el plano neuroorbital (plano que intersecta los forámenes orbitales y los puntos medios entre el supra e infra-orbital de cada órbita [Denion, 2014[Denion, , 2015Strait & Ross, 1999]) para discutir hipótesis funcionales relacionadas a la visión, ya que se supone que representa la línea horizontal de visión cuando la cabeza se encuentra en estado de reposo.…”