Detailansicht
Variation of outer and inner crown morphology in upper premolars
Lisa Buchegger
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Anthropologie
Betreuer*in
Gerhard Weber
DOI
10.25365/thesis.36868
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29243.63003.302761-0
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die Morphologie der Bezahnung wird oft verwendet um einzelne Individuen einer Population oder einem Taxon zuzuordnen. Jedoch können wichtige Merkmale der Zähne durch Abkauung verloren gehen oder gar nicht an der Zahnoberfläche (OES) präsent sein. Mithilfe von virtuellen Darstellungsmethoden ist es möglich, in das Innere von anatomischen Strukturen vorzudringen und so z.B. an der Grenze zwischen Dentin und Zahnschmelz (EDJ) morphologische Untersuchungen mit Hilfe von homologen Messpunkten durchzuführen. Diese Masterarbeit leistet einen Beitrag zum Verständnis der morphologischen Variation der oberen Prämolaren in rezenten H. sapiens mithilfe von Geometric Morphometrics (GM). Unsere Hypothese besagt, dass aufgrund des Fehlens eines selektiven Druckes zufällige Variation vorherrschend ist und daher keine Population sich in der Morphologie der oberen Prämolaren von den anderen unterscheidet. Allerdings kann es Zahnregionen geben, welche stärker variieren als andere.
Unsere Stichprobe besteht aus sieben Populationen (n = 44): Khoesan, andere Sub-Saharische afrikanische Ureinwohner, Mitteleuropäer, Indonesier, Ureinwohner aus Papua-Neuguinea, Aborigines und Awaren aus dem 6 bis 9. Jh. Als Vergleichsgruppe verwendeten wir Pongo pygmaeus (n = 4).
Alle Individuen wurden im Vienna µCT Lab der Universität Wien gescannt. Die Bilddaten wurden segmentiert um 3D Oberflächen der OES und EDJ zu erhalten. Auf diesen wurde die Präsenz von sechs nicht-metrischen Merkmalen dokumentiert. Zusätzlich wurden für jeden Zahn vier verschiedene Sets von Messpunkten gesammelt, welche die Morphologie widerspiegeln. Bestimmt wurden je 24 Punkte entlang des größten Umfanges der Zahnkrone und entlang des Zahnhalses. Weiters wurde die Form der EDJ erfasst indem am buccalen und lingualen Zahnhöcker und an den beiden tiefsten Stellen der mesio-distalen Vertiefung ein Messpunkt gesetzt wurde. Weitere 20 Messpunkte wurden entlang des Randkammes gesetzt. Das vierte Set besteht aus der Kombination der Zahnhals-Daten mit denjenigen der EDJ. Alle vier Sets wurden mithilfe der General Procrustes Methode normalisiert und mittels Hauptkomponentenanalyse und anderer Techniken ausgewertet.
Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Ausprägungsgrade zweier nicht-metrischer Merkmale (transversaler Kamm und akzessorische Kämme) schon während der Ontogenese in die Membrana praeformativa eingeprägt werden und durch die Ablagerung von Zahnschmelz auf die OES übertragen werden. Im Gegensatz hierzu stehen akzessorische Tuberkel, welche nicht auf beiden Oberflächen gleichermaßen ausgeprägt sind. Weiters ergaben unsere Analysen, dass es populationsspezifische Unterschiede in den nicht-metrischen Merkmalen gibt und man daher für komparative Untersuchungen mit Hominiden eine sorgfältige Auswahl der menschlichen Vergleichsprobe treffen sollte.
Die Auswertung der vier Messpunkte-Sets zeigte, dass die Umrisse von Zahnkrone und Zahnhals nur bedingt brauchbar sind um Homo und Pongo aufgrund ihrer Gestalt zu trennen. Während bei den P3 beide Spezies nur teilweise überlappen, sind sie in den P4 gar nicht zu unterscheiden. Die Daten der EDJ und des kombinierten Datensatzes für beide Zähne, können Menschen und Orang Utans klar trennen. Wird Größe mit in Betracht gezogen, können alle vier Sets beide Spezies voneinander differenzieren.
Die menschlichen Populationen lassen sich in keinem der vier Datensätze unterscheiden, wodurch man für Vergleiche mit Hominiden jede beliebige Population als Vergleichsmaterial verwenden kann. Generell variieren obere Prämolaren in H. sapiens zwischen ellipsoiden und kreisförmigen Zähnen. Auf der EDJ zeigt ellipsoide Form eine eher niedrige Zahnkrone mit hohen Höckern, welche weit auseinander stehen, während die kreisförmige Form eine hohe Zahnkrone mit niedrigen Höckern besitzt, welche nah beieinander positioniert sind. Die Gestalt von P3 und P4 korreliert stark. Entweder sind beide ellipsoid oder beide kreisförmig. Dafür hat Größe nur geringe Auswirkungen auf die Gestalt, wobei große Zähne ellipsoid und kleine kreisförmig sind. Werden Populationen aufgrund ihrer Größe verglichen zeigt sich, dass Mitteleuropäer und Khoesan kleinere Zähne als australische und asiatische Populationen besitzen.
Unser neuartiger Ansatz des kombinierten Datensatzes besitzt die Vorteile, dass die gesamte Gestalt der Zahnkrone vom Zahnhals aufwärts abgebildet wird und die zusätzliche Information der Höhe hinzukommt.
Abstract
(Englisch)
Tooth morphology is often used for taxonomic classification purposes in Anthropology. However, some dental features can be obscured by wear while others might not be accessible on the real specimen. Virtual Anthropology approaches use non-destructive imaging techniques which allow to capture additional features, such as the enamel-dentine junction (EDJ). Based on Geometric Morphometric (GM) the shape and size of the EDJ can be analysed in a comprehensive way by means of landmarks and semilandmarks. In this study, we contribute to the understanding of the morphological variation of upper third and fourth premolars in diverse modern human populations using these techniques. Our hypothesis is that due to the absence of selective pressures, random shape variation should be the predominant pattern. Thus, all populations of H. sapiens should overlap in terms of their tooth morphology in upper premolars. However there could be some tooth regions showing higher variability than others.
Our sample covers seven modern human populations (n = 44): Khoesan, other Sub-Saharan African indigenous, middle Europeans, Indonesian indigenous, Papua New Guinean indigenous, Australian Aboriginals, and Avars, which lived in Europe from the 6th until the 9th century. As an out-group we used a sample of Pongo pygmaeus (n = 4).
All individuals were scanned at the Vienna µCT-Lab. The image data were segmented in order to produce 3D surface models of the crown and EDJ. Six non-metrical features were analysed on the OES and EDJ. Additionally four landmark configurations were collected on the EDJ. We identified landmarks at the buccal and lingual horn tips and at the mesial and distal fossae along with 20 curve semilandmarks on the marginal ridge. Furthermore 24 pseudolandmarks were gathered from the crown and cervical outlines. A new procedure of combining data from the EDJ with those of the cervical outline was tested. All landmark configurations were normalized through General Procrustes Analysis and then a Principal Component Analysis was performed for each of the landmark configurations considered separately.
Our results show that the manifestations of two non-metric features (transverse crest and accessory ridge) are formed during tooth development on the membrana praeformativa and are then transferred onto the OES by the deposition of enamel. On the contrary, accessory marginal tubercles are not strongly connected to the EDJ. The analysed non-metrical traits showed some regional differences in their distribution. Therefore it is important to take great care which human populations are selected for comparative studies with archaic hominids.
The GM analyses revealed that both outline analyses have difficulties separating Homo from Pongo based on shape space. While both genera partially overlap for P3s, they cannot be separated at all in P4s. Conversely, both the EDJ and combined EDJ-cervical outline data set allowed to separate humans from orang-utans without problems. If size is included humans and orang-utans separate clearly in all four data sets.
Nevertheless, none of the four landmark configurations did show any differences between modern human populations. Therefore it is of minor importance which population is used in comparative studies with archaic hominids. The main variation found in both upper premolars is the length-to-breath-ratio, which affects the whole morphology of the tooth. The general pattern is either a more ellipsoid or a more circular tooth. The ellipsoid form shows a high crown on the EDJ with relatively low horn tips, which are located far from each other. Circular teeth possess a low crown body, the horn tips, against it, are high, and they are closer together. There is a strong correlation between third and fourth premolars´ shape. Either both are ellipsoid or both are circular. Size has a very low impact on shape, however, taller teeth tend to have an ellipsoid shape while smaller ones tend towards a circular shape. In terms of size, middle European and Khoesan upper premolars are significantly smaller than those of Australian and Asian populations.
Our new approach of combining the EDJ and the cervical outline presents the advantage of considering the dentine crown surface as a whole from the cervical outline up to the horn tips. It shows all the features of both landmark configurations at the same time, how they vary with each other, and furthermore incorporates the crown height as well.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
premolars Anthropology dentition human morphology virtual Anthropology
Schlagwörter
(Deutsch)
Prämolaren Anthropologie Zähne Menschen Morphologie Virtuelle Anthropologie
Autor*innen
Lisa Buchegger
Haupttitel (Englisch)
Variation of outer and inner crown morphology in upper premolars
Paralleltitel (Deutsch)
Variation der äußeren und inneren Morphologie von oberen Prämolaren
Publikationsjahr
2015
Umfangsangabe
VI, 84 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Gerhard Weber
Klassifikation
42 Biologie > 42.88 Physische Anthropologie
AC Nummer
AC12274478
Utheses ID
32676
Studienkennzahl
UA | 066 | 827 | |