Le fossile Sambungmacan 1 (Java, Indonésie), attribué aux
The Sambungmacan 1 fossil (Java, Indonesia) is assigned to the
Le fossile Sambungmacan 1, une calvaria remplie de sédiment (
Notre but est d’observer, grâce à la scannographie, les caractéristiques crâniennes internes de Sambungmacan 1 et de reconstituer son endocrâne. Dès les débuts de l’application de la scannographie à la paléoanthropologie, il y a une vingtaine d’années, certains auteurs se sont intéressés à la reconstitution de l’endocrâne d’hominidés fossiles
Nous présentons ici des informations crâniennes internes inaccessibles avant cette étude, concernant la morphologie de l’endocrâne, les sinus, les tables osseuses, les structures de l’oreille interne, l’état de conservation interne, l’état de déformation ou de minéralisation de Sambungmacan 1.
Nous disposons d’une série d’images scannographiques, parallèles et équidistantes, correspondant au fossile original. Celui-ci a été scanné dans le service de radiologie de l’hôpital Saint-Louis à Paris par le professeur de Kerviler, en avril 1999. Les coupes mesurent 2,7 mm d’épaisseur et les pixels 0,49 mm de côté.
Les composants élémentaires, ou pixels, des images en deux dimensions sont définis par une valeur d’atténuation du tissu qu’ils contiennent et sont représentés par une valeur de gris comprise entre 0 et 256. La première étape du traitement des données consiste à déterminer la largeur et le niveau de la fenêtre d’étude. En effet, il n’est pas utile de conserver des valeurs d’atténuation qui ne correspondent à aucun tissu sur le fossile étudié. Moins la fenêtre sera étendue, plus la définition augmentera et les différences entre les tissus inclus dans cet intervalle seront claires. Puis il est nécessaire de dissocier le fossile de l’air qui l’entoure, d’une part, et de la matrice qu’il contient, d’autre part ; la séparation est faite par segmentation. Les différents tissus présentant des valeurs d’atténuation distinctes, la détermination d’une limite inférieure ou supérieure, des deux si besoin est, implique que les éléments dont la densité est moindre ou plus élevée que les seuils choisis seront exclus de la région d’intérêt.
Nous avons appliqué ces méthodes aux images en deux dimensions de Sambungmacan 1 pour restituer les limites de son endocrâne. Le traitement de ces données et leur étude ont été réalisés avec les logiciels Mimics 6.3 et Magics 6.1. L’obtention de l’endocrâne est délicate, la difficulté provenant du fait que les valeurs d’atténuation de la matrice peuvent égaler ou même dépasser localement celles du fossile (
Les coefficients d’atténuation mesurés sont globalement élevés, ils sont en moyenne supérieurs à 2000 unités Hounsfield
Nous avons essayé de reconnaître les structures internes de l’os au niveau de la voûte crânienne, qui peuvent, sur un fossile, être plus ou moins influencées par les processus diagénétiques ; les tables osseuses et le diploë ne sont pas toujours préservés selon leur forme originelle. La mauvaise conservation des structures osseuses internes sur Sambungmacan 1 est exprimée par la continuité des valeurs d’absorption à l’intérieur de l’os minéralisé, d’une part, et entre le fossile et le sédiment, d’autre part (
Les régions du torus
Les parties pétreuses sont fragmentaires et très fortement minéralisées, du sédiment y a pénétré. Ainsi, bien que le
Une fissure s’étend verticalement sur 20 mm au-dessus de la cassure de la partie gauche de l’os frontal. Elle traverse toute l’épaisseur de l’os et se propage dans la matrice. Le crâne a donc subi au moins deux séries de contraintes, qui ont influencé sa morphologie originelle ; les parties manquantes de la base et de la face auraient été brisées précocement dans l’histoire post-mortem de l’individu, alors que certaines fractures se seraient formées lors des processus de fossilisation.
Nous avons pu isoler virtuellement la matrice contenue dans ce fossile. Le sédiment représente un volume d’environ 462 cm3, ses contours suivent précisément ceux de la calvaria, qu’il remplit sur la presque totalité de la surface interne conservée (
Enfin, la scannographie nous permet d’avoir accès pour la première fois à l’encéphale de Sambungmacan 1
L’évaluation du volume de la reconstitution partielle de l’endocrâne que nous obtenons est de 1100 cm3. Elle ne doit, bien sûr, être considérée que comme un ordre de grandeur. En effet, deux facteurs ont influencé les dimensions internes de ce fossile, dont nous ne pouvons évaluer précisément l’importance. Le crâne étant incomplet, notre reconstitution devrait former un volume inférieur à la capacité crânienne originelle de l’individu, mais l’érosion de la surface osseuse interne par le sédiment contenu dans cette calotte crânienne a entraîné une augmentation certaine de ce volume. L’évaluation globale obtenue sur Sambungmacan 1, assez élevée pour un
Les caractères correspondant à la vascularisation sont peu préservés. L’empreinte du
Le
Les lobes cérébelleux sont séparés par une dépression large et relativement profonde ; peu proéminents, ils se placent en position reculée, sous les lobes occipitaux en vue latérale. En vue postéro-supérieure, le lobe occipital droit est en retrait par rapport au gauche. En vue latérale et en vue occipitale, les lobes occipitaux sont peu saillants et situés en arrière des lobes temporaux et pariétaux. La position des lobes occipitaux et cérébelleux sur cet endocrâne correspond à un schéma archaïque de l’évolution cérébrale vers l’homme moderne
Cet endocrâne présente une morphologie générale caractéristique des
L’intérêt majeur de l’application de la scannographie, technique d’imagerie d’origine médicale, à l’étude de restes fossiles est de permettre l’accès à leurs structures internes tout en conservant leur intégrité. À partir des données scannographiques en deux dimensions du fossile original Sambungmacan 1, nous avons reconstitué des images en trois dimensions de son crâne et de son endocrâne, observé l’état de conservation et de minéralisation du fossile et de ses structures internes.
L’examen de l’état de fracturation et de l’extension des fissures permet de mieux appréhender la déformation et, par conséquent, de différencier un caractère anatomique d’un artefact. Sambungmacan 1 montre ainsi une dégradation de la morphologie des parois osseuses et une forte minéralisation des tissus. La fossilisation a altéré les structures osseuses internes, les variations de densité observées à travers les coefficients d’atténuation mesurés semblent ainsi être liées aux processus diagénétiques et les images numériques en deux dimensions ne reflètent plus la disposition originelle des tables osseuses et du diploë. Le passage de fluides et la présence de sédiment ont fortement affecté la région antérieure de l’os frontal et les parties pétreuses des temporaux ; ainsi, l’extension originelle des sinus frontaux n’est plus visible et les canaux semi-circulaires n’ont pas été préservés.
Il apparaît aussi qu’au-delà des limites techniques des méthodes utilisées ici, la conservation du fossile reste le facteur limitant le plus important pour une étude anthropologique par ces procédés. Une acquisition avec des coupes plus resserrées que celle dont nous disposions n’aurait pas permis d’obtenir davantage de données sur la morphologie endocrânienne de ce fossile. Ainsi, notre reconstitution de l’endocrâne de Sambungmacan 1 montre toutes les informations anatomiques conservées sur la surface interne du crâne. Les caractéristiques qu’elle présente le rapprochent des hominidés de Ngandong : parmi celles-ci, une forte capacité crânienne, le développement de lobes pariétaux et temporaux ou la degré de l’ouverture temporo-cérébelleuse.
Nous remercions A. Dambricourt-Malassé, le docteur J.-P. Martin et le professeur E. de Kerviler, qui ont rendu possible l’acquisition des données numériques du fossile présenté dans cette étude, ainsi que la société Materialise qui nous a fourni les logiciels utilisés ici. Ce travail a été réalisé dans le cadre de la collaboration sur le Quaternaire et la Préhistoire entre le Muséum national d’histoire naturelle de Paris et l’université de Yogyakarta.
The Sambungmacan 1 fossil was found in Java, Indonesia
We present here all the internal cranial characteristics of Sambungmacan 1 that were previously inaccessible, such as frontal sinuses, the osseous tables, the internal ear, the internal conservation state, deformations and mineralisation, and the first endocast reconstitution of Sambungmacan 1.
The series of CT cuts, parallel and equidistant, corresponding to the original fossil, were carried out at the Radiology Department of the Hospital Saint-Louis in Paris by Prof. de Kerviler in April 1999. The cuts were set 2.7-mm thick and the pixels measured 0.49 mm by 0.49 mm.
The treatment of the data acquired and the study have been made with Mimics 6.3 and Magics 6.1 software. The process of reconstruction of the endocast was delicate, with the skull full of sediment. The limits were defined while varying the threshold values when the separation does not clearly appear between the different components of the picture on every cut.
The attenuation coefficients measured on Sambungmacan 1 are globally quite elevated; they are on average superior to 2000 Hounsfield units
On the two dimensional pictures, it appears that the frontal sinuses are very underdeveloped on Sambungmacan 1, but their extension could have been reduced during the fossilisation processes because of the presence of fluids and of sediment deposal.
The temporal petrous parts of Sambungmacan 1 are incomplete and very strongly mineralised; some sediments entered the bony structures. Whereas the
A crack of twenty millimetres spreads vertically above the break of left the frontal bone. It passes through the entire bone and propagates itself in the mineralised sediment. The skull underwent at least two sets of constraints that influenced its original morphology. The missing parts of the basis and the face would have been broken early in the individual’s post-mortem history, whereas some of the fractures would have formed during the fossilisation processes.
CT data allow us to have access to the endocast of Sambungmacan 1 for the first time
The assessment of the volume of the partial endocast results in a measurement of 1100 cm3, but this should be considered as estimation. Indeed, two factors could influence the internal measurements of this fossil and we cannot value their importance precisely. Because of the incompleteness of the skull, our reconstitution might yield a volume lower than the original cranial capacity, but conversely the erosion of the internal bony surface by the sediments may entail an increase of the volume. This value, quite important for a
Prints corresponding to the vascularisation of the
The major benefit of the application of the CT to the study of fossils is to allow us to access their internal structures while maintaining their structural integrity. From the 2D CT data of the Sambungmacan 1 original fossil, we reconstituted some 3D pictures of its skull and its endocast and observed the conservation and mineralisation states of this fossil and its internal structures.
The fracturation state and the extension of the cracks permit a better understanding of the deformation and therefore helps to distinguish the anatomical character of an artefact. Sambungmacan 1 shows a deterioration of the bony partitions and a strong mineralisation of the bony structures. The fossilisation processes altered the internal bony structures, the variations of density observed seem thus to be bound by the constraints that this skull underwent during the diagenetic processes rather than by the original disposition of the bony tables and of the diploe. The presence of the sediments affected the semicircular canals morphology, which are missing, and the frontal sinuses, whose original extension is no more visible.
It also appears that beyond the technical limits of the methods used here, the conservation of the fossil remained the most important limiting factor for an anthropological study by these processes. More precise data than those that we arranged would not have permitted to get more information about the endocranial morphology of this fossil. Thus, our reconstitution of the Sambungmacan 1 endocast reveals all data kept on the internal surface of the skull. Finally, it shows features that suggest a closer relationship to the Ngandong hominid endocasts, among these an important cranial capacity, the parietal and temporal lobe development, and the morphology of the temporo-cerebellar area.
Photographie du fossile Sambungmacan 1 en vue inférieure (d’après F. Détroit) et du sédiment qui recouvre toute sa surface interne et comble les cavités sinusales frontales.
Photograph of the fossil Sambungmacan 1 in lower view (from F. Detroit) and the sediment that covers its internal surface and fills the frontal sinusal cavities.
Image CT longitudinale en deux dimensions de Sambungmacan 1. Le profil des coefficients d’atténuation à gauche correspond à la flèche blanche, les valeurs d’absorption sont homogènes entre le fossile et sa matrice.
Longitudinal CT cut of Sambungmacan 1. On the left, the attenuation values profile corresponds to the white arrow; values of absorption are homogeneous between the fossil and its matrix.