A Aproximação Facial Digital 3D de Zlatý kůň 1 (45.000 AP)¶
Atenção
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Introdução¶
Em 1950, durantes os trabalhos para a explosão de uma grande pedra calcária no monte Zlatý kůň (Cavalo de Ouro), Rep. Tcheca, os trabalhadores descobriram um sistema de cavernas, que ao ser explorado ao longo dos anos seguintes, revelou uma série de restos mortais humanos e de outros animais, bem como artefatos metamórficos. Chamou a atenção a presença de partes do que parecia inicialmente, se tratarem de dois crânios distintos, mas que posteriormente, ao montarem as peças, descobriram ser apenas um indivíduo. A sequência de reviravoltas continuou, pois em um primeiro momento, frente a robustez estrutural, os restos foram atribuídos a um homem, mas análises posteriores indicaram que na verdade se tratava de uma mulher adulta. O mesmo ocorreu com a idade dos restos, inicialmente a idade levantada foi de ~11.760 anos antes do presente (AP), mas análises envolvendo a sequência genômica revelaram a impressionante idade de 45.000 AP, com a possibilidade de algumas centenas de anos a mais, evidenciando-o como o crânio o mais antigo de um Homo sapiens encontrado na Europa [E1] [E2] [E3] [E4].
Materiais e Métodos¶
Conceitos, Software e Hardware¶
A reconstrução facial forense (RFF) ou aproximação facial forense (AFF) [E5] é uma técnica auxiliar de reconhecimento, que reconstrói/aproxima a face de um crânio e é utilizada quando há escassa informação para a identificação de um indivíduo a partir dos seus restos mortais [E6]. Nota-se que a técnica não se trata de identificação, como aquelas oferecidas por DNA ou análise comparativa de arcos dentários, mas sim de um reconhecimento que pode levar à posterior identificação.
Como supracitado, para que o processo de AFF seja viabilizado é necessário contar com o crânio a ser aproximado. Tal peça foi adquirida em um processo puramente digital, a partir de publicações científicas disponíveis em journals com robusto fator de impacto, cuja abordagem será detalhada posteriormente. A aproximação facial seguiu a mesma abordagem descrita em Abdullah et al. (2022) [E7] e Moraes (2023) [E8], com pequenas adaptações.
O processo de modelagem foi efetuado no software Blender 3D, rodando o add-on OrtogOnBlender (http://www.ciceromoraes.com.br/doc/pt_br/OrtogOnBlender/index.html) e seu submódulo ForensicOnBlender. O programa e o add-on são gratuitos, de código aberto e multiplataforma, de modo que podem rodar no Windows (>=10), no MacOS (>=BigSur) e no Linux (=Ubuntu 20.04).
No caso do presente trabalho, foi utilizado um computador desktop com as seguintes características:
Processador Intel Core I9 9900K 3.6 GHZ/16M; 64 GB de memória RAM;
GPU GeForce 8 GB GDDR6 256-bit RTX 2070;
Placa mãe Gigabyte 1151 Z390;
SSD SATA III 960 GB 2.5”;
SSD SATA III 480 GB 2.5”;
Water Cooler Masterliquid 240V;
Linux 3DCS (https://github.com/cogitas3d/Linux3DCS), baseado no Ubuntu 20.04.
Reconstrução Tridimensional do Crânio¶
O crânio conhecido por Zlatý kůň é um conjunto composto por 9 peças (códigos: AP2, AP3, AP9, AP10, AP12, AP15, AP18, AP18 e AP21), que estão sob os cuidados do Departamento de Antropologia do Museu Nacional, localizado em Praga, República Tcheca. Apesar de cobrir parte considerável da superfície de um crânio composto (crânio+mandíbula), a estrutura apresenta algumas regiões faltantes, mais notadamente parte do osso nasal, parte da maxila, órbita esquerda e a parte esquerda do osso frontal. No ano de 2018 uma equipe de pesquisadores multinacional procedeu com o trabalho de reconstrução tridimensional das regiões faltantes, utilizando dados estatísticos extraídos de um grupo composto por 31 crânios, sendo 15 de homens e 15 de mulheres atuais, escaneados por tomografia computadorizada no Centre Hospitalier Universitaire (CHU) de Bordeaux, França, e 1 do crânio Moča, encontrado na Eslováquia, datado em 13.100 anos AP. Os pesquisadores inicialmente espelharam a malha 3D, de modo a reconstruir o máximo possível das regiões faltantes, utilizando a anatomia original do crânio, mesmo assim algumas áreas permaneceram vazias. Tais regiões foram complementadas pelos dados estatísticos extraídos das tomografias e fóssil supracitados, resultando em um crânio completo [E4].
Como os autores do presente trabalho não dispunham de acesso direto ao fóssil Zlatý kůň 1, os mesmos optaram por reconstruir a estrutura utilizando como base publicações científicas com os dados espaciais necessários, seguindo a mesma abordagem de Moraes et al. 2023, também presente na reconstrução do crânio do faraó Tutancâmon [E9].
Fig. 36 Reconstrução tridimensional do crânio.¶
A base da aproximação facial trabalhada nesta pesquisa utilizou como referência o crânio reconstruído por Rmoutilová et al. (2018), lançando mão das imagens disponíveis na citada publicação (open access sob licença Creative Commons), para deformar o crânio de um doador virtual sobre as referências espaciais, corrigindo a estrutura com os dados das mensurações presente no mesmo material [E4], reforçando a precisão da escala com dados colhidos no trabalho de Prüfer et al. (2021) [E2]. A deformação anatômica resultou em um crânio bem aproximado do fóssil Zlatý kůň 1 (Fig. 36, A). Em um primeiro momento a estrutura do arco zigomático, próximo ao pório, parecia destoar do padrão anatômico esperado. Objetivando comparar com indivíduos atuais, uma série de 30 crânios de ancestralidades e sexos diferentes receberam um traçado bidimensional com observação ortográfica pelo eixo X de modo a se estabelecer um padrão lateral da região (Fig. 36, B). Dois outros fósseis receberam o mesmo tratamento gráfico e ao final o conjunto de 30 samples atuais (em cinza) foram comparados com os fósseis Zlatý kůň 1 (em verde), Mladeč 1 (em vermelho) [E14] e Nazlet Khater 2 (em azul) [E15]. Tal comparação indica uma elevação inicial do arco zigomático semelhante nos três fósseis, o que destoa do grupo dos crânios atuais (Fig. 36, C). Com a questão relacionada ao arco zigomático superada, as atenções se voltaram para outras regiões, com a projeção de linhas e limites esperados para o crânio e tecido mole [E10] [E11] (duas aulas sobre tal abordagem estão disponíveis de modo online, 1 de 2: https://youtu.be/U6oYkEmfyWo, 2 de 2: https://youtu.be/Vcz2e5uSFX8). A projeção das linhas se mostrou compatibilizada com o crânio reconstruído por Rmoutilová et al. (2018), exceto quando se leva em consideração a distância frontomalar orbital (fmo-fmo) e a projeção de outras medidas a partir da proporção fmo-fmo. Pela proporção fmo-fmo o limite dos incisivos estaria abaixo do crânio reconstruído, bem como abaixo do mento (Fig. 36, D, em azul). No entanto, quando se leva em consideração a média esperada para tais regiões, as linhas estão próximas e dentro de um desvio padrão (Fig. 36, E). A diferença entre a proporção fmo-fmo e a média pode ser explicada pela distância entre os gônios, geralmente compatível com a distância fmo-fmo, mas que, neste caso, se mostrou significativamente menor. Enquanto a distância fmo-fmo foi de ~102 mm, frente a média geral de ~97 mm (https://bit.ly/3NRw2KW), a distância go-go foi de ~94 mm, frente a uma média de ~97 mm, portanto, a proporção da mandíbula está mais adequada a média do que a proporção esperada pela distância fmo-fmo. Os dados reforçam a coerência estatística da reconstrução efetuada pela equipe multinacional em 2018.
Aproximação Facial Forense¶
Fig. 37 Etapas da aproximação facial digital.¶
Por se tratar de um crânio sem dados amplamente discutidos acerca de sua ancestralidade, por aparentemente a população ao qual pertenceu não ter contribuído geneticamente nem com os europeus, tampouco com os asiáticos modernos [E2], o presente trabalho desconsiderou o uso de marcadores de espessura de tecidos moles e os autores optaram por utilizar apenas a deformação anatômica sobre o fóssil. Tal abordagem se mostrou muito compatível com os parâmetros advindos das tabelas de espessura de tecido mole, mantendo os limites dentro do desvio padrão em outras aproximações que utilizaram a técnica (vide OrtogOnLineMag #5 e OrtogOnLineMag #6). Para reforçar a precisão volumétrica, foram importadas duas malhas 3D de doadores virtuais, contando com o crânio, o endocrânio e o tecido mole de um homem e de uma mulher, ambos adultos (aula disponível sobre deformação anatômica: https://youtu.be/xig5_EcIFWA). As malhas deformadas receberam uma linha indicando o perfil da face, interpolando os dois limites da pele resultantes da deformação anatômica (Fig. 37, A e B), que se compatibilizaram com a projeção nasal efetuada a partir de dados estatísticos colhidos em tomografias computadorizadas de indivíduos vivos e pertencentes a ancestralidades variadas [E11] [E12]. Os limites projetados a partir do crânio foram comparados com a malha deformada e se adequaram aos parâmetros esperados, dentre eles a dimensão do nariz no eixo X, o tamanho dos olhos no eixo X, a posição do globo ocular nos eixos X, Y e Z, a dimensão das orelhas no eixo Z e a dimensão dos lábios no eixo X (Fig. 37, C). Graças a estrutura pré-segmentada, foi possível ajustar a malha de modo que resultasse no volume do endocrânio, cujos dados serão detalhados posteriormente (Fig. 37, D). Seguindo a abordagem exposta em Abdullah et al. (2022) [E7] e Moraes (2023) [E8] um busto advindo de outra aproximação facial foi importado e ajustado de modo a fornecer uma malha composta por faces de quatro lados e com textura previamente configurada (Fig. 37, E). Diferente das aproximações supracitadas, onde uma versão com os olhos abertos foi disponibilizada, o presente trabalho conta apenas com uma versão com os olhos fechados, de modo a reduzir os elementos subjetivos da estrutura, como será explanado posteriormente. A malha passou por um detalhamento via escultura digital, ajuste da textura e configuração da iluminação da cena para que as imagens finais pudessem ser geradas (Fig. 37, F e G).”
Resultados e Discussão¶
Fig. 38 Imagem 3/4 do rosto aproximado com elementos objetivos.¶
Fig. 39 Imagem lateral do rosto aproximado com elementos objetivos.¶
Fig. 40 Imagem do perfil do rosto aproximado com elementos objetivos.¶
Fig. 41 Imagem frontal do rosto aproximado com elementos objetivos.¶
As imagens finais foram geradas utilizando o renderizador Cycles do Blender 3D (https://www.blender.org/) e consistiram em pontos de vista do busto composto de modo a mostrar os elementos mais objetivos da face, primando pela estrutura geral. Para as imagens dotadas de elementos objetivos, os olhos foram fechados, a imagem convertida em escala de cinza, o busto não conta com pêlos e cabelos ( Fig. 38, Fig. 39, Fig. 40 e Fig. 41).
Fig. 42 Imagem 3/4 do rosto aproximado com elementos especulativos.¶
Fig. 43 Imagem lateral do rosto aproximado com elementos especulativos.¶
Fig. 44 Imagem frontal do rosto aproximado com elementos especulativos.¶
Para as imagens dotadas de elementos especulativos, os olhos foram abertos, os pêlos e cabelos configurados e as cores mantidas ( Fig. 42, Fig. 43 e Fig. 44).
Fig. 45 Mensurações efetuadas na mandíbula (eixo Y).¶
Buscando compreender estruturalmente a diferença da mandíbula de fósseis pertencentes a um período que abrange de 32.000 a 45.000 AP, as mandíbulas do grupo de 30 individuos modernos e os fosseis Zlatý kůň 1, Oase 1 [E16] e Nazlet Khater 2 [E15] foram mensurados em duas distância, a sch-scp e pch-acp (Fig. 45), ambas apenas no eixo Y, sendo sch a margem superior da cabeça do côndilo, a scp o processo coronóide, a pch a margem posterior da cabeça do côndilo e a acp a borda do ramo [E13].
Fig. 46 Distribuição das medidas pch-acp no eixo X e sch-scp no eixo Y, o diâmetro das esferas é proporcional à soma das duas medidas (pch_acp)+(sch_scp). As cores representam o sexo, sendo azul masculino, vemelho feminino e amarelo indefinido.¶
O gráfico plotado com os dados distribuídos das medidas pch-acp no eixo X e sch-scp no eixo Y (Fig. 46), mostram as mandíbulas dos humanos atuais mais unidas e com um diâmetro menor (proporcional à soma das duas medidas), quando comparadas com as três mandíbulas dos fósseis Oase 1 (~40.000), Nazlet Khater 2 (32.000-44.000) e Zlatý kůň 1 (≥ 45.000), sendo este o que mais se afastou devido às dimensões da estrutura, denotando uma mandíbula significativamente robusta.
Fig. 47 Distribuição das medidas pch-acp no eixo X e sch-scp no eixo Y, com adição do grupo dos H. neanderthalensis.¶
Ao se adicionar os dados de quatro mandíbulas pertencentes a H. neanderthalensis (Atapuerca-605, Atapuerca-905, Mauer e Arago 2) [E17] é possível separar os grupos em 3 regiões distintas (Fig. 47), uma mais ampla, composta pelos neanderthalensis, que se intersecciona levemente com os humanos atuais, outra dos humanos atuais, com a estrutura em média menor do que os outros dois e o grupo formado pelos H. sapiens que compreendem fósseis com a idade de 32.000 a 45.000 AP, este último afastado dos homens modernos, mas fazendo intersecção com os H. neanderthalensis.
Fig. 48 Volume do endocrânio vs circunferência da cabeça.¶
Algo parecido acontece com os dados relacionados ao gráfico volume do endocrânio (eixo X) e a circunferência da cabeça (eixo Y). Os fósseis pertencentes ao período de 31.000 a 45.000 AP, em sua maioria, tangenciam a elipse composta pelos neanderthalensis, rhodesiensis e heidelbergensis. O volume do endocrânio de Zlatý kůň 1 resultou ~1590 cm³, um valor acima de dois desvios padrão da média das mulheres atuais. Em relação a circunferência da cabeça, com 59,08 cm, também acima de um desvio padrão da média (Fig. 48).
Fig. 49 Comparação entre estudos diferentes.¶
O gráfico do volume do endocrânio e da circunferência foi gerado a partir de um grupo de 50 endocrânios de Homo sapiens, 31 do sexo masculino e 19 do sexo feminino. Ao se comparar os dados do estudo com n=50 em relação a outros com números notoriamente maiores [E18] [E19] [E20], evidencia-se que a amostra conta com uma distribuição semelhante àqueles (Fig. 49). Ao se aplicar o fator de -9,81% para converter o volume do endocrânio de Zlatý kůň 1 em volume cerebral [E9], chega-se a 1434 cm³, ou seja, 318 cm³ acima da média que é 116 cm³, logo, ao se utilizar os dados de Ritchie et al. (2018) (n=2750) [E18], o cérebro de Zlatý kůň 1 está a 3,53 desvios padrão (SD) acima da média para o sexo feminino. Mesmo se for comparado ao sexo masculino, o cérebro estaria a dois desvios padrão acima da média que é 1234 cm³. Já a circunferência da cabeça, que resultou em 59,08 cm, está 2,08 SD acima da média do sexo feminino segundo Costa et al. (2022) (n=955) [E19]. Quando se leva em consideração o grupo de ambos os sexos do Homo sapiens, o endocrânio (não o cérebro) de Zlatý kůň 1 também está 1,6 desvio padrão acima da média geral, segundo Neubauer et al. (2018) [E20]. Os dados volumétricos e lineares mensurados no fóssil Zlatý kůň 1 se fundamentam nas informações fornecidas por Prüfer et al. (2021) [E2] e Rmoutilová et al. (2018) [E4].
Agradecimentos¶
Ao Dr. Richard Gravalos por ceder as tomografias dos doadores virtuais utilizados neste estudo. À Lis Caroline, pela importante contribuição ao sugerir a comparação da estrutura zigomática com outros fósseis de período semelhante.
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