Деформация головы в средневековом Несефе по данным 3D геометрической морфометрии

Аннотация

Введение. Выборка черепов из могильника XI–XII вв. Шуллуктепа, некрополя средневекового города Несеф (Узбекистан), изучалась нами ранее методами 2D геометрической морфометрии. На основании анализа сагиттального контура были выявлены два варианта искусственной деформации черепа, связанные с разными популяциями, представители которых стекались в этот городской центр Южного Согда. Отмечено, что, если выборки с разными типами деформации удалось уверенно разделить, то недеформированные черепа мало отличаются от слабо деформированных. Наличие 3D моделей и разработанного нами алгоритма их разметки позволяет нам вновь обратиться к материалам из могильника Шуллуктепа.

Материалы и методы. Методами геометрической морфометрии изучены 3D-модели черепов из могильника Шуллуктепа (коллекция МАЭ № 7275). Выборка включает 44 мужских и 42 женских черепа, большая часть которых искусственно деформирована. Варианты деформации анализировались путем обработки координат меток в пределах треугольного патча с вершинами (метками) в краниометрических точках брегма, астерион левый и астерион правый. Площадь этого патча автоматически заполнялась полуметками с помощью программы 3D Slicer. Сравнение проводилось с помощью прокрустова анализа с дальнейшим использованием прокрустовых координат для анализа методом главных компонент и каноническим анализом в программной среде R-Studio.

Результаты и обсуждение. На основании проведенных анализов подтверждено наличие в выборке, наряду с недеформированными черепами, двух типов искусственной деформации – теменной и затылочной. В отличие от 2D методов, 3D позволяют выявить в выборке недеформированные черепа. Межполовые различия в случае теменной деформации отсутствуют, затылочная сильнее выражена у мужчин. Сравнение результатов анализа разметок мозговой и лицевой частей черепа показало их независимую изменчивость. Это свидетельствует об отсутствии влияния межпопуляционных различий на результаты исследования формы мозговой коробки, ограниченной треугольным патчем.

Заключение. Доказано наличие в выборке, наряду с недеформированными, черепов с двумя вариантами искусственной деформации. Показана эффективность использования треугольного патча, который лучше разграничивает серии черепов с наличием деформации и без таковой по сравнению с сагиттальными контурами. Сравнение результатов анализа разметок мозговой и лицевой частей черепа можно использовать для проверки возможного влияния межпопуляционных различий.

Финансирование. Исследование выполнено в рамках проекта РНФ № 25-28-01027 «Искусственная деформация черепа человека в древних и близких к современности популяциях: исследование методами двухмерной и трехмерной геометрической морфометрии».

Литература

Бужилова А.П. Биоархеологические подходы к изучению деформированных черепов из Приаралья (по антропологическим материалам могильника Касасар-2) // OPUS: Междисциплинарные исследования в археологии. Вып. 5. М.: ИА РАН, 2006. С. 164–176.

Васильев А.Г., Васильева И.А., Шкурихин А.О. Геометрическая морфометрия: от теории к практике. М.: Товарищество научных изданий КМК. 2018.

Громов А.В., Казарницкий А.А. К вопросу о влиянии затылочно-теменной деформации на черепной указатель // Радловский сборник: Научные исследования и музейные проекты МАЭ РАН в 2010 г. СПб.: МАЭ РАН, 2011. С. 206–211.

Громов А.В., Казарницкий А.А. Шуллуктепа: деформация головы как популяционный маркер // Население раннего железного века и Средневековья Северной Евразии по материалам музейных коллекций. СПб.: МАЭ РАН, 2020. С. 575–595. (Сборник МАЭ; т. LXVII).

Казарницкий А.А., Громов А.В., Пугачева Е.В., Учанева Е.Н. Способы фиксации деформированных участков на 3D-моделях нейрокраниума // Camera praehistorica, 2024. № 1 (12). С. 146–157.

Мавлонов Ў.М. Марказий Осиёнинг қадимги йўллари: шаклланиши ва ривожланиш босқичлари. Ташкент: Akademiya. 2008. 432 с.

Ходжайов Т.К., Громов А.В. Палеодемография Средней Азии. М.: Изд-во «Информационная цивилизация – XXI век». 2009.

Ходжайов Т.К., Мухамеджанов Т.Р., Манылов Ю.П., Абилов Ш. Предварительные результаты археолого-антропологического исследования некрополя средневекового Несефа // История материальной культуры Узбекистана, 1986. Вып. 20. С. 183–185.

Adams D.C., Otárolla-Castillo E. Geomorph: An R package for the collection and analysis of geometric morphometric shape data. Methods in Ecology and Evolution, 2013, 4 (4), pp. 393-399. https//doi.org/ 10.1111/2041-210X.12035

Bookstein F.L. Morphometric tools for landmark data: Geometry and biology. Cambridge, Cambridge University Press, 1991. 435 p.

Bookstein F.L. Landmark methods for forms without landmarks: Morphometrics of group differences in outline shape. Medical Image Analysis, 1997, 1 (3), pp. 225–243.

Bullion E.A. Kinship and Religious Identities in Medieval Central Asia (8^th-13^th c. CE): Tracing Communities of Mortuary Practice and Biological Affinity. Ph. D. Theses. St. Louis, 2018. 245 p.

Fedorov A., Beichel R., Kalpathy-Cramer J., Finet J., Fillion-Robin J-C. et al. 3D Slicer as an Image Computing Platform for the Quantitative Imaging Network. Magnetic Resonance Imaging, 2012, 30 (9), pp. 1323–1341. https//doi.org/ 10.1016/j.mri.2012.05.001

Pieper S., Halle M., Kikinis R. 3D Slicer. 2004 2nd IEEE International Symposium on Biomedical Imaging: Nano to Macro (IEEE Cat No. 04EX821). Arlington, IEEE Publ., 2004, pp. 632–635. https//doi.org/ 10.1109/ISBI.2004.1398617

Porto A., Rolfe S. M., Maga A. M. ALPACA: a fast and accurate computer vision approach for automated landmarking of three-dimensional biological structures. Methods in Ecology and Evolution, 2021, 12 (11), pp. 2129–2144. https//doi.org/ 10.1111/2041-210X.13689

Rolfe S., Pieper S., Porto A., Diamond K., Winchester J. et al. SlicerMorph: An open and extensible platform to retrieve, visualize and analyse 3D morphology. Methods in Ecology and Evolution, 2021, 12 (10), pp. 1816–1825. https//doi.org/ 10.1111/2041-210X.13669

Schlager S. Morpho and Rvcg-Shape Analysis in R: R-Packages for geometric morphometrics, shape and surface manipulations. Statistical shape and deformation analysis. Methods, Implementation and applications. Academic Press, 2017, pp. 217-256. https//doi.org/ 10.1016/B978-0-12-810493-4.00011-0

Wicham H. ggplot2: Elegant Graphics for Data Analysis. New York, Springer Cham, 2016. 260 p. https//doi.org/ 10.1007/978-3-319-24277-4