Co si´ kryje

pod czaszkà

Trójwymiarowe obrazowanie

zast´puje skamienia∏oÊci

S

zczàtki kopalne stanowià dla ba-
daczy ewolucji cz∏owieka jedyne
bezpoÊrednie êród∏o wiedzy o na-

szych pradawnych przodkach. Dost´p
do tych paleoantropologicznych ka-
mieni z Rosetty jest jednak ogranicza-
ny przez troskliwych kustoszy zbio-
rów, którzy niech´tnie udost´pniajà
kruche skamienia∏oÊci. W przypad-
ku zaÊ skamienia∏ych czaszek sama
natura kryje wa˝ne informacje w
przewa˝nie niedost´pnym wn´trzu.
Oto jednak nadchodzi odsiecz. Na
dorocznym zgromadzeniu American
Association of Physical Anthropolo-
gists w Salt Lake City w kwietniu br.
badacze zastanawiali si´, jak obejÊç
te przeszkody, wykorzystujàc niein-
wazyjne metody obrazowania stoso-
wane w medycynie, rzeczywistoÊç
wirtualnà i komputerowe techniki
modelowania.

Medyczne techniki trójwymiarowe-

go obrazowania oparte na tomografii
komputerowej opracowano na po-
czàtku lat osiemdziesiàtych. Chirur-
dzy mogli odtàd, elektronicznie usu-
nàwszy tkanki mi´kkie, przyglàdaç
si´ szczegó∏om budowy czaszki pa-
cjenta, tak˝e tym ukrytym w jej wn´-
trzu. Niebawem Glenn C. Conroy
z Washington University z zespo∏em
wykaza∏, ˝e t´ samà metod´ mo˝na
zastosowaç do skamienia∏oÊci, tyle ˝e za-
miast tkanek mi´kkich trzeba wyelimi-
nowaç otaczajàcà okaz ska∏´ osadowà.

Dzi´ki post´pom grafiki komputero-

wej i zwi´kszajàcej si´ mocy obliczenio-
wej paleoantropolodzy mogà dziÊ na
swoich komputerach prowadziç wiele
badaƒ, których nie mo˝na wykonaç
z u˝yciem oryginalnego materia∏u wy-
kopaliskowego. Ubytki z jednej strony
czaszki dajà si´ wype∏niç lustrzanymi
odbiciami lepiej zachowanej po∏owy (po-
dobnie mo˝na korygowaç poÊmiertne
zniekszta∏cenia szczàtków), a drobne
szczegó∏y, na przyk∏ad ucho wewn´trz-
ne, powi´kszyç w celu przyjrzenia si´ im
z bliska. Wi´cej nawet – jak wykazali
m.in. Christoph P. E. Zollikofer i Marcia
S. Ponce de León z Universität Zürich –

antropolodzy mogà na ekranie posk∏a-
daç okruchy skamienia∏oÊci.

Wirtualnie daje si´ te˝ przeprowa-

dziç ca∏y zestaw standardowych pomia-
rów, na ogó∏ z takà samà dok∏adnoÊcià
jak za pomocà r´cznych cyrkli pomia-
rowych. Utworzenie zaÊ wirtualnego
„odlewu wewn´trznego” pozwala rze-
telnie okreÊlaç obj´toÊç mózgu. Ostat-
nio zresztà Conroy wykry∏ w ten spo-
sób znacznà ró˝nic´ mi´dzy szaco-
wanà a rzeczywistà pojemnoÊcià mó-
zgoczaszki wczesnego hominida, zna-
nego jako Stw 505 lub Mr. Ples. (Pojem-
noÊç mózgoczaszki tego po∏udniowo-
afrykaƒskiego australopiteka sprzed

niespe∏na 3 mln lat wynosi wed∏ug Con-
roya 515 cm

3

, a nie, jak przyjmowano

dotàd, przynajmniej 600 cm

3

– przyp.

t∏um.) Conroy podejrzewa, ˝e pojem-
noÊç niektórych innych czaszek równie˝
mog∏a zostaç b∏´dnie oceniona. Gdyby
tak istotnie by∏o, mia∏oby to potencjalnie
doÊç powa˝ne implikacje dla naszego
rozumienia ewolucji mózgu.

Po manipulowaniu wirtualnymi ska-

mienia∏oÊciami na ekranie nast´pnym
krokiem cyberantropologów jest „rze-
czywista wirtualnoÊç”. Stereolitografia,
metoda szybkiego modelowania proto-
typów, s∏u˝y do fizycznego odwzo-
rowywania w przezroczystej ˝ywicy
utwardzanej laserem trójwymiarowego
obrazu przedmiotu stworzonego w
komputerze. Poniewa˝ ˝ywic´ utrwala

si´ warstwa po warstwie, mo˝na od-
tworzyç wszystkie szczegó∏y wewn´trz-
ne, w tym puszk´ mózgowà, zatoki czy
kana∏y nerwów. „Dzi´ki tej technice wi-
dzimy rzeczy nigdy dotàd nie oglàda-
ne, bo patrzymy przez koÊç na wylot”
– zauwa˝a Dean Falk ze State Univer-
sity of New York w Albany. Falk oraz
Horst Seidler i Gerhard W. Weber z ze-
spo∏em z Institut für Humanbiologie
Universität Wien og∏osili dane, z któ-
rych wynika, ˝e czaszki zewn´trz-
nie podobne mogà si´ ró˝niç budowà
wewn´trznà. Zdaniem tych badaczy
analiza wewn´trznych cech morfolo-
gicznych za pomocà modeli stereolito-

graficznych prawdopodobnie pozwo-
li∏aby spojrzeç Êwie˝ym okiem na
goràco dyskutowany problem pocho-
dzenia neandertalczyków i cz∏owie-
ka wspó∏czesnego. (A tak˝e rzuci∏a-
by Êwiat∏o na niedawne odkrycie, ˝e
neandertalczycy mogli mieç zbli˝one
do naszych zdolnoÊci j´zykowe, na co
wskazywa∏by rozmiar kana∏u nerwu
obs∏ugujàcego j´zyk.)

Dla wielu najbardziej pociàgajàcà

w∏aÊciwoÊcià nowych metod jest mo˝-
liwoÊç stworzenia cyfrowego archi-
wum danych tomograficznych ska-
mienia∏oÊci z ca∏ego Êwiata. Dost´p
do Internetu i odpowiednie oprogra-
mowanie dawa∏yby naukowcom
mo˝noÊç „Êciàgania” z Sieci dowol-
nego okazu, dokonania dowolnych
pomiarów czy manipulacji, a nawet,
jeÊli dysponowaliby urzàdzeniem do
stereolitografii, wykonania material-
nej kopii. Metody te nie majà jednak
zastàpiç cyrkli pomiarowych ani od-
lewów (czy tym bardziej orygina∏ów),
lecz s∏u˝yç jako uzupe∏nienie trady-
cyjnych metod, które w pewnych

dziedzinach sà bardziej wiarygodne, na
przyk∏ad w przypadku analiz detali o
wymiarach u∏amków milimetra.

Mimo powszechnego zainteresowa-

nia tymi metodami barier´ dla wi´kszo-
Êci instytucji stanowià koszty sprz´tu
i oprogramowania. Skoro cena skom-
plikowanego programu do obróbki ob-
razu wynosi 15 tys. dolarów, a wyko-
nanie jednego modelu stereolitografi-
cznego kosztuje 3 tys. dolarów, na pro-
wadzenie wirtualnych badaƒ staç tylko
nieliczne placówki. W miar´ rozrasta-
nia si´ rynku ceny jednak spadajà. „Za
5–10 lat z metod tych b´dà korzystaç
wszystkie wa˝niejsze instytucje zajmu-
jàce si´ skamienia∏oÊciami” – przewidu-
je Weber.

Kate Wong

8 Â

WIAT

N

AUKI

Wrzesieƒ 1998

NAUKA

I

LUDZIE

ANTROPOLOGIA WIRTUALNA

WIRTUALNA CZASZKA z Petralony w Grecji

ukazuje ukryte szczegó∏y, na przyk∏ad zatoki,

a „odlew wewn´trzny” puszki mózgowej

umo˝liwia badania mózgu pracz∏owieka.

GERHARD WEBER

Institut für Humanbiologie Universität Wien