化石脳の数理形態学的復元に基づく初期ホモ属の脳機能進化過程の推定

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人類の進化過程における大脳化の要因を明らかにするには、大脳化が始まった初期ホモ属とその前段階である猿人の脳形態を復元し、両者の脳機能差を明らかにすることが必要である。具体的には、猿人と初期ホモ属の化石頭蓋骨内腔形状を復元し、そこに収まっていた脳形態を数理的に推定する。脳の各領域の相対容量の変化からどのような脳機能差が生じたのかを読み解くことにより、初期ホモ属の脳にどのような選択圧が作用したのか明らかにすることを目的として研究を実施した。化石頭蓋骨に収まる脳形態を推定するためには、欠損のある化石頭蓋骨の内腔形状を完全な形に復元する必要がある。猿人1個体、初期ホモ属5個体の化石頭蓋標本のCTデータから3次元ポリゴンメッシュモデルを作成した。さらに、モデルから頭蓋骨内腔形態を抽出し、全体にランドマークを配置することで形態を定量化した。比較的欠損範囲の小さい1個体を選び、その個体の欠損部分に対応する部分が残存している他の化石個体を、対象個体に変換しマッチングする手法によって欠損を補間した。補間した1個体をTemplateとして、その他の個体に変換することによって全個体の欠損補間を行った。次に、ヒトとチンパンジーの頭部MR画像に基づいて、化石頭蓋に収まる脳構造を推定する手法を開発した。具体的には、ヒトとチンパンジーの平均脳形状・頭蓋内腔形状を算出し、そこで求められる変形場に基づいて化石頭蓋に収まる脳形態を計算した。評価として、チンパンジーの頭蓋形態から各脳領域を推定し、それらの真値と比較した結果、精度の限界はあるものの、初期人類の脳形態をある程度正しく推定できることが示唆された。今後、開発した手法を化石に適用することで、猿人及び初期人類の脳形態推定を行う。推定された脳の各領域の相対容量の比較を行い、両者の脳機能差を明らかにする予定である。