Humboldt-Universit?t zu Berlin

Zusammenfassung

Die ?u?ere Gestalt von Knochen ist unmittelbar mit deren Funktion verknüpft. Mit Methoden der geometrischen Morphometrie versucht man, die Evolution der dreidimensionalen Form von Knochen quantitativ zu beschreiben. Oberarmknochen besitzen relativ glatte, evolution?r stark konservierte Gelenkfl?chen an ihren Enden. Diese sind in Knorpel eingebettet, relativ glatt und gew?hrleisten eine rotierende Verbindung mit angrenzenden Skelettelementen. Am Schaft der Langknochen befinden sich st?rker strukturierte Vorprünge, die z.B. als Muskelansatzfl?chen und Hebelarme fungieren und evolution?r deutlich variabler sind.

Nebengelenktiere (Faultiere, Ameisenb?ren und Gürteltiere) sind innerhalb der S?ugetiere eine relativ eng verwandte Gruppe, die jedoch bezüglich der Lokomotion ein breites Spektrum an Verhaltensweisen abdeckt. Dieses reicht von den sich meist h?ngend am Baum fortbewegenden Faultieren bis zu fast vollkommen unterirdisch lebenden Gürtelmullen. Die unterschiedlichen Fortbewegungsmuster führen zu einer funktionellen Anpassung u.a. der Gestalt der Oberarmknochen. In der Funktionsmorphologie versucht man zu verstehen, wie diese Evolution abgelaufen sein k?nnte und inwiefern Gestaltunterschiede eine Anpassung an unterschiedliche Lebensweisen darstellen.

Dazu fertigt man Oberfl?chenscans der Knochenoberfl?chen an und bedient sich der geometrischen Morphometrie, die viele mathematische Werkzeuge zum quantitativen Vergleich dreidimensionaler Strukturen umfasst. Eine zentrale Methode dabei ist die sogenannte Prokrustes-?berlagerung. Diese verwendet homologe Landmarken und eliminiert rechnerisch deren Unterschiede in Gr??e, Positionierung und Orientierung, so dass sich die transformierten Knochenscans nur noch in ihrer Gestalt unterscheiden. Dieser Schritt nutzt jedoch traditionell alle Knochenbereiche gleicherma?en, unabh?ngig von deren Funktion. Für funktionsmorphologische Untersuchungen an Langknochen ist dies nicht vorteilhaft, da, wie ich zeige, dabei Hebelarme reduziert und Rotationszentren verschoben werden.

In meiner Masterarbeit unter Betreuung von Dr. Eli Amson und Prof. Dr. John Nyakatura schlage ich eine Methode vor, welche die geringe r?umliche Variabilit?t der Gelenkfl?chen ausnutzt und die ?berlagerung nur anhand dieser durchführt. Die objektspezifischen Muskel-Gelenk-Hebelverh?ltnisse bleiben mit dieser Methode erhalten. W?hrend traditionelle Methoden sich auf die Verwendung von Landmarken beschr?nken, erlaubt die Gelenkfl?chenüberlagerung im Folgenden auch die Verwendung von Oberfl?chenparametern wie der Gr??e und Ausrichtung von Muskelansatzfl?chen. In meiner Arbeit beschreibe ich die mathematischen Grundlagen dieser neuen Methode und vergleiche sie am Fallbeispiel der Oberarmknochen von Nebengelenktieren mit der traditionellen Analyse. Insbesondere diskutiere ich die Grabweise der Gürtelmulle, welche für Beobachtungsstudien nicht zug?nglich und daher aktuell nur mit sammlungsbasierten Methoden greifbar sind.