As a muscular hydrostat, the tongue undergoes complex deformations during most oral behaviors, including chewing and drinking. During thesebehaviors, deformations occur in concert with tongue and jaw movements to position and transport the bolus. Moreover, the various parts of the tongue may move and deform at similar timepoints relative to the gape cycle or they may occur at different timepoints, indicating regional biomechanical and functional variation. The goal of this study is to quantify tongue deformations during chewing and drinking in pigs by characterizing intrinsic changes in tongue dimensions (i.e., length and width) across multiple regions simultaneously. Tongue deformations are generally larger during chewing cycles compared to drinking cycles. Chewing and drinking also differ in the timing, relative to the gape cycle, of regional length and width, but not total length, deformations. This demonstrates functional differences in the temporal dynamics of localized shape changes, whereas the global properties of jaw-tongue coordination are maintained. Finally, differences in the trade-off between length and width deformations demonstrate that the properties of a muscular hydrostat are observed at the whole tongue level, but biomechanical variation (e.g., changes in movements and deformations) at the regional level exists. This study provides new critical insights into the regional contributions to tongue deformations as a basis for future work on multidimensional shape changes in soft tissues.
En tant qu'hydrostat musculaire, la langue subit des déformations complexes pendant la plupart des comportements oraux, en particulier au cours de la mastication et de l’ingestion de liquide. Au cours de ces comportements, les déformations se produisent de concert avec les mouvements de la langue et des mâchoires pour positionner et transporter le bolus. De plus, les différentes parties de la langue peuvent se déplacer et se déformer à des moments similaires ou différents par rapport au cycle d’ouverture de la bouche, indiquant une variation biomécanique et fonctionnelle régionale de la langue. L'objectif de cette étude est de quantifier les déformations de la langue pendant la mastication et l'ingestion d’eau chez le porc en caractérisant les changements intrinsèques des dimensions de la langue (i.e., longueur et largeur) des différentes régions de la langue simultanément. Les déformations de la langue sont généralement plus importantes pendant les cycles de mastication que pendant les cycles d’ingestion d’eau. La mastication et l'ingestion d’eau diffèrent également dans le timing (par rapport au cycle d'ouverture de la bouche) des déformations régionales de la langue en longueur et en largeur, mais pas en longueur totale. Cela démontre des différences fonctionnelles dans la dynamique temporelle des changements localisés de la forme de la langue alors que les propriétés globales de la coordination mâchoire-langue sont maintenues. Enfin, les différences dans le compromis mettant en jeu les déformations en longueur et en largeur démontrent que les propriétés d'un hydrostat musculaire sont observées au niveau de la langue entière, mais qu'il existe une variation biomécanique (par exemple, des changements dans les mouvements et les déformations) au niveau régional. Cette étude fournit de nouvelles informations essentielles sur les contributions régionales des déformations de la langue, qui serviront de base aux travaux futurs sur les changements multidimensionnels de forme dans les tissus mous.
© The Author(s) 2021. Published by Oxford University Press on behalf of the Society for Integrative and Comparative Biology.