Virtual reconstruction, interests and contribution to the paleobiological studies of fossil humans

• Název práce v češtině: Virtuální rekonstrukce, její význam a přínos k paleobiologickému studiu fosilního člověka
• Název v anglickém jazyce: Virtual reconstruction, interests and contribution to the paleobiological studies of fossil humans
• Akademický rok vypsání: 2015/2016
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra antropologie a genetiky člověka (31-110)
• Vedoucí / školitel: prof. RNDr. Jaroslav Brůžek, CSc., Ph.D.
• Řešitel: Mgr. Rebeka Rmoutilová, Ph.D. - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 19.10.2015
• Datum zadání: 19.10.2015
• Datum odevzdání elektronické podoby: 12.12.2019
• Datum proběhlé obhajoby: 25.06.2020
• Oponenti: Gilles Berillon, Ph.D.
• Konzultanti: prof. RNDr. Jana Velemínská, Ph.D.

Předběžná náplň práce

Odvěkým problémem studia kosterního materiálu populací minulosti jsou chybějící data, protože v důsledku tafonomických změn jsou jednotlivé kosti i kostry často poškozené a nekompletní. Nahrazení chybějících dat se opírá o statistiku (Little & Rubin, 2014). V období "před geometrickou morfometrií" byli jedinci (respektive znaky) s neúplnými údaji vynecháváni z analýzy nebo byla chybějící data nahrazována statisticky odvozenými hodnotami. Některé přístupy tak vedly ke zmenšení souboru nebo snížení jeho variability, s čímž si pokročilejší metody již dokázaly poradit (Holt & Benfer, 2000; Strauss et al., 2003).
V současné době se rekonstrukce chybějících částí skeletu opírá o metody 3D geometrické morfometrie, díky které lze rekonstruovat nejen chybějící numerická data ale i celé povrchy kostí. Tento přístup je využíván především v paleoantropologii pro doplnění chybějících částí kostí, především lebek (Benazzi et al., 2014; Senck et al., 2015), ale i pánví (Berge a Goularas, 2010; Meyer et al., 2012) a jiných. V této oblasti výsledek nelze hodnotit z hlediska reliability, protože neznáme skutečnou variabilitu populace, z níž pochází rekonstruovaná fosilie. Podle typu poškození může být nutné použít referenční objekt, podle něhož se chybějící části doplní na základě geometrických vztahů (Senck et al., 2015).
Existuje však i oblast bádání, kde by věrohodná tvarová i dimenzionální rekonstrukce poškozených částí umožnila zvětšení velikosti studovaných souborů a jejich reprezentativnosti a tak i zvýšení spolehlivosti interpretací. Pro tento cíl je nutno validovat nové postupy, které používají různé matematické, geometrické a statistické nástroje. Nejjednodušším způsobem validace metody rekonstrukce je virtuální fragmentace a rekompozice a srovnání výsledku s originální předlohou.
Další rozvíjenou oblastí geometrické morfometrie je v současné době koncept integrace a modularity biologických celků (Klingenberg, 2014; Arias-Martorell et al., 2014; McNulty a Vinyard, 2015). Z tohoto pohledu lze analyzovat vzájemnou propojenost a souvislost jednotlivých kosterních (kostních) celků a faktory (vývojové, mechanické, genetické atd.) ovlivňující jejich morfologii (Arias-Martorell et al., 2015; Cooke a Terhune, 2015). Při rekonstrukci chybějících dat či celých kosterních částí by se tak tento koncept mohl aplikovat pro účely dalších analýz, kterými mohou být jak evoluční studie, tak zjištění biologického profilu jedince.

Materiál pro dizertační práci jsou CT snímky z databáze CT snímků Laboratoře 3D metod při katedře antropologie a genetiky člověka PřF UK. Využity mohou být i kostení soubory neznámého věku i pohlaví ze sbírek Antropologického oddělení Národního muzea v Praze, jakož i známého věku a pohlaví (Eliopoulos et al., 2007; Ferreira et al., 2014), jejichž využití je možné po formální žádosti a předložení projektu.