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Automatic, landmark-free quantification of 3D endocranial asymmetries in extant and fossil species: new insights into paleoneurology

Authors :
Combès, Benoît
Fournier, Marc
Braga, José
Balzeau, Antoine
Gilissen, Emmanuel
Thackeray, Francis
Prima, Sylvain
Vision, Action et Gestion d'informations en Santé (VisAGeS)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SIGNAUX ET IMAGES NUMÉRIQUES, ROBOTIQUE (IRISA-D5)
Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Télécom Bretagne-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
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Anthropologie Moléculaire et Imagerie de Synthèse (AMIS)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Equipe de Paléontologie Humaine [Paris]
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Service Anthropologie et Préhistoire [Bruxelles]
Institut Royal des Sciences Naturelles de Belgique (IRSNB)
Department of African Zoology [Tervuren]
Royal Museum for Central Africa [Tervuren] (RMCA)
Laboratoire d'histologie générale, de neuroanatomie et de neuropathologie [Bruxelles]
Université libre de Bruxelles (ULB)
Dept. of Paleontology, Transvaal Museum
Transvaal Museum
Research supported by INRIA (3DMORPHINE Collaborative Research Initiative - http://3dmorphine.inria.fr), the HOPE (Human Origins and Past Environments) International Program and the French Ministry of Foreign Affairs.
CentraleSupélec-Télécom Bretagne-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-CentraleSupélec-Télécom Bretagne-Université de Rennes 1 (UR1)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
Prima, Sylvain
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
80th annual meeting of the American Association of Physical Anthropologists, 80th annual meeting of the American Association of Physical Anthropologists, Apr 2011, Minneapolis, United States. pp.111, ⟨10.1002/ajpa.21502⟩
Publication Year :
2011
Publisher :
HAL CCSD, 2011.

Abstract

International audience; The study of endocranial asymmetries of hominids is a central topic in paleoneurology. However, our knowledge about the emergence of these asymmetries during human evolution is still limited. This is partly due to the fact that, so far, these 3D asymmetries have been mostly analyzed using landmarks-based methods. Such methods are limited as they only provide a partial description of the anatomy and thus of the possible asymmetries. The endocranial anatomy may be better described by its whole contour, and the recent advent of computational tools allowing to process 3D free-form surfaces opens new tracks for automated and objective characterization of 3D endocranial asymmetries. One key problem before assessing the evolution of patterns of asymmetry in hominids is the identification of confounding factors such as age, sex and intra-specific variability. For this purpose, we use a new method for the automated quantification of 3D virtual endocranial shape of 60 Pan paniscus and 59 Pan troglodytes of different dental age and sex. 3D statistical analyzes are led to assess significantly asymmetrical areas on the endocasts within each population, and a comparison is made between the two populations. Several fossil hominin endocasts (such as Australopithecine species and fossil Homo species) are then reexamined in light of the previously estimated variability with these two extant Pan species. These new computational tools may offer a new way to address the question of how the typical endocranial asymmetries within modern humans (e.g. protrusions of the frontal and occipital lobes) emerged during evolution.

Details

Language :
English
Database :
OpenAIRE
Journal :
80th annual meeting of the American Association of Physical Anthropologists, 80th annual meeting of the American Association of Physical Anthropologists, Apr 2011, Minneapolis, United States. pp.111, ⟨10.1002/ajpa.21502⟩
Accession number :
edsair.dedup.wf.001..5d230cbb324559818c75bd1bd19a5034
Full Text :
https://doi.org/10.1002/ajpa.21502⟩