Comparative analysis of confocal microscopy objective magnifications on dental microwear texture Analysis. Implications for dietary reconstruction in caprines

Description

Dental microwear texture analysis (DMTA) is a proxy used for characterising vertebrate palaeodiets in archaeological and palaeontological studies through the acquisition of 3D micro-texture height maps using confocal microscopy. Unlike previous techniques, DMTA is a quantitative method and enables reproducibility and repeatability. However, researchers working on DMTA have used different measurement equipment, softwares and microscopy objectives (magnification and numerical aperture). In the case of the objectives, DMTA widely uses 100x objective magnification, although successful applications at 20x and 50x have been reported. This study investigates the discriminative abilities at different magnifications, and discuss the advantages of each one. For this purpose, a set of 94 modern domestic and wild goats were analysed at 10x/0.30, 20x/0.45, 50x/0.80, and 100x/0.80. Our results demonstrate that all magnifications can discern between the seven groups of modern goats. However, 10x and 20x magnifications showed lower discrimination compared to 50x and 100x. Discriminant analyses revealed progressively refined distinctions at higher magnifications, with 100x yielding the best results. These findings support prior research suggesting the efficacy of 100x magnification in DMTA as the most optimal choice. However, it should be emphasised that high magnification and numerical aperture can present some limitations. Depending on the characteristics of the material studied and the microscope, an objective with lower magnification and numerical aperture may me more suitable.

Abstract (French)

L'analyse de la texture de la micro-usure dentaire (DMTA) est un indicateur utilisé pour caractériser la paléodiététique de vertébrés dans les études archéologiques et paléontologiques grâce à l'acquisition de cartes de hauteur de micro-texture en 3D à l'aide de la microscopie confocale. Contrairement aux techniques précédentes, la DMTA est une méthode quantitative qui permet la reproductibilité et la répétabilité. Cependant, les chercheurs travaillant sur la DMTA ont utilisé différents équipements de mesure, logiciels et objectifs de microscopie (grossissement et ouverture numérique). En ce qui concerne les objectifs, la DMTA utilise généralement un grossissement de 100x, bien que des applications réussies à 20x et 50x aient été rapportées. Cette étude examine les capacités de discrimination à différents grossissements et discute des avantages de chacun d'entre eux. À cette fin, un ensemble de 94 chèvres domestiques et sauvages modernes a été analysé à 10x/0,30, 20x/0,45, 50x/0,80 et 100x/0,80. Nos résultats montrent que tous les grossissements permettent de distinguer les sept groupes de chèvres modernes. Cependant, les grossissements 10x et 20x ont montré une discrimination plus faible que les grossissements 50x et 100x. Les analyses discriminantes ont révélé des distinctions progressivement affinées à des grossissements plus élevés, le grossissement 100x donnant les meilleurs résultats. Ces résultats confirment les recherches antérieures suggérant l'efficacité du grossissement 100x dans la DMTA comme le choix le plus optimal. Il convient toutefois de souligner qu'un grossissement et une ouverture numérique élevés peuvent présenter certaines limites. En fonction des caractéristiques du matériau étudié et du microscope, un objectif avec un grossissement et une ouverture numérique plus faibles peut s'avérer plus approprié.

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