A Aproximação Facial do Homo longi (Harbin, China ~148.000 AP)¶
Atenção
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Introdução¶
O crânio de Harbin, como ficou conhecido, é um fóssil descoberto em 1933, durante os trabalhos de edificação de uma ponte sobre o rio Songhua, na cidade de Harbin, China. Recebido como doação em 2018, atualmente a peça faz parte do acervo do Museu de Geociência da Universidade GEO de Hebei [B_Ni_2021] e, por apresentar uma combinação única de características, levou os pesquisadores a proporem que se trata de uma nova espécie, o Homo longi, cujo nome é derivado de Long Jiang (Rio dos Dragões), um termo muito utilizado na região da província de Heilongjiang, onde se encontra a cidade de Harbin [B_Ji_2021]. A datação da série de urânio, estimou a idade mínima confiável do fóssil em 148±2 ka e suas notórias dimensões fazem com que o crânio seja considerado maior do que de todos os humanos arcaicos conhecidos segundo Ji et al. 2021 [B_Ji_2021].
Materiais e Métodos¶
Conceitos, Software e Hardware¶
A reconstrução facial forense (RFF) ou aproximação facial forense (AFF) [B_Stephan_2015], 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 [B_Pereira_2015]. 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.
Por se tratar de um animal extinto e sem análogos modernos completamente compatíveis, o presente trabalho valeu-se apenas da abordagem conhecida como deformação anatômica, a ser explanada à frente. Com a exceção do uso dos marcadores de espessura de tecido mole e traçado do perfil da face, os autores seguiram a mesma abordagem apresentada em Abdullah et al. 2022 [B_Abdullah_2022] e Moraes (2023) [B_Moraes_2023].
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:
Obtenção do Crânio¶
O artigo entitulado “Massive cranium from Harbin in northeastern China establishes a new Middle Pleistocene human lineage” [B_Ni_2021] fornece uma série de dados importantes acerca do fóssil de Harbin. Como não foi encontrado um modelo tridimensional do crânio, foram utilizados três vídeos disponíveis na publicação, com rotações em yaw (https://ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S2666675821000552-mmc2.mp4), pitch (https://ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S2666675821000552-mmc3.mp4) e roll (https://ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S2666675821000552-mmc4.mp4).
Fig. 13 Fotogrametria resultante dos três vídeos disponíveis em Ni et al. (2021).¶
Os três vídeos foram convertidos em uma sequência de imagens, redimensionados para 2880x2260 px e digitalizados em 3D por fotogrametria, no entanto, como a solução padrão, baseada em OpenMVG+OpenMVS [B_Moraes_2021a] não gerou resultados, apresentando falha, a segunda opção baseada em SMVS+MVE [B_Moraes_2021b], foi testada, sendo bem-sucedida, com uma pequena série de ruídos externos à malha principal (Fig. 13).
Fig. 14 Crânio alinhado a plano de Frankfurt, com projeções efetuadas a partir de mensurações feitas em tomografias de indivíduos vivos (https://bit.ly/3NRw2KW).¶
O crânio digital resultante passou por um processo de limpeza dos ruídos externos, foi alinhado ao plano horizontal de Frankfurt e redimensionado segundo a imagem de referência presente em Ni et al. (2021), com a complementação de medidas efetuadas a partir das tabelas disponíveis nas informações suplementares do artigo (https://www.cell.com/cms/10.1016/j.xinn.2021.100130/attachment/04bcf34e-5910-4068-9af9-c4e45cc50013/mmc1), uma vez que a imagem de referência apresentava pontos de vista do crânio com deformação de perspectiva e uma referência de escala ortográfica (sem perspectiva). Ao trabalhar com as duas referências foi possível aproximar a escala correta, posto que a fotogrametria reconstrói a malha “volumétrica” de modo proporcional. Em seguida a peça recebeu uma série de projeções baseadas em médias e proporções, mensuradas em tomografias computadorizadas de humanos modernos, pertencentes a ancestralidades diferentes [B_Moraes_Suharschi_2022]. As projeções são baseadas em médias (em verde) e em proporção (em azul), de modo que, ficou evidente uma distorção no eixo X do crânio em relação ao eixo Z, uma vez que, a distância fmo-fmo de Harbin é de ~122.32 mm, bem acima da média de humanos modernos que é de 96.6±4.5, ou seja, quase seis desvios padrão acima (+5.72 SD). No entanto, mesmo com a maior dimensão no eixo X, no eixo Z a face se mostra mais compatível com a dos humanos modernos, posto que as linhas horizontais verdes do nariz e dos incisivos estão mais próximas do esperado, em relação às proporções projetada a partir da distância fmo-fmo (Fig. 14).
Fig. 15 Complementação do crânio utilizando estrutural de doador virtual (H. erectus).¶
Para viabilizar a aproximação facial, foi necessário reconstruir a mandíbula e os dentes faltantes. Para tal foi utilizado um crânio completo de um Homo erectus, que sofreu algumas deformações estruturais e se ajustou precisamente a região dos dentes e no encaixe dos côndilos. O molar remanescente serviu como parâmetro de alinhamento dos demais dentes, bem como os alvéolos frontais da maxila (Fig. 15).
Fig. 16 Complementação do crânio utilizando estrutural de doador virtual (H. erectus).¶
O crânio base resultante se adequou tanto aos limites horizontais, onde os gônios quase coincidiram com os limites fmo-fmo, bem como de mostrou coerente com a projeção média dos incisivos e do mento, a partir do násio, em relação aos humanos modernos (Fig. 16).
A Aproximação Facial Forense¶
Fig. 17 Deformação anatômica de um Homo sapiens.¶
Seguindo a abordagem disponível em Moraes 2023 [B_Moraes_2023], a tomografia de um doador virtual (Homo sapiens) foi importada e passou pelo processo de deformação anatômica, de modo a compatibilizar o crânio do doador com o de Harbin (Fig. 17, superior), fazendo com que o tecido mole seguisse o padrão de deformação resultando em uma face compatível com tal crânio (Fig. 17, inferior).
Fig. 18 Adição da deformação anatômica de um Pan troglodytes.¶
Para complementar os dados de projeção do tecido mole, a tomografia de um Pan troglodytes (chimpanzé) foi importada na cena (Fig. 18, A), redimensionada para que as configurações dos olhos se equiparassem e facilitassem a posterior deformação (Fig. 18, B) e finalmente passasse pelo processo de deformação anatômica, fazendo com que o crânio do chimpanzé se equiparasse ao de Harbin (Fig. 18, C). O processo gerou duas aproximações, evidanciando uma compatibilidade maior de embas na região do toro orbital e do queixo, diferindo mais na região do nariz (Fig. 18, D).
Fig. 19 Etapas finais da aproximação facial digital.¶
Conforme descrito em Abdullah et al. (2022) [B_Abdullah_2022] a malha de outra aproximação facial é imporada e ajustada, interpolando as duas deformações anatômicas efetuadas (Fig. 19, A), resultando em um busto limpo com planes de 4 lados (Fig. 19, B). Em seguida o busto passa por um processo de escultura digital, de modo a gerar as marcas de expressão e detalhamentos, como a efetuada na região do toro orbital (Fig. 19, C). Por se tratar de um crânio de dimensões atípicas, ainda que em linhas gerais a altura do mesmo tenha se equiparado a de um H. sapiens, a maioria das estruturas do tecido mole não se compatibilizou à média geral (verde), mas à proporção (linhas azuis), como poder ser claramente observado nas orelhas, cuja média em verde é significativamente menor que a proporção em azul. A dimensão dos olhos no eixo X também seguiu tal lógica, uma vez que as linha sem azul são mais distanciadas que as verdes. Já para os lábios, a proporção quase se equiparou, sendo que o lábio ficou levemente maior, por conta da estrutura dos dentes. Não foi feito nenhum ajuste posterior, ou seja, as dimensões das estruturas compatíveis com as projeções são fruto direto da deformação anatômica (Fig. 19, D). Como a malha advinda do doador virtual já contava com configurações pré determinadas, como os cabelos e pigmentação, bastou um ajuste para que os pelos se adequassem à face (uma vez que o sexo é potencialmente masculino) (Fig. 19, E) e a pigmentação fosse compatibilizada com o trabalho de Ni et al. (2021) [B_Ni_2021], que optou por apresentar uma aproximação facial dotada de cabelo longo e pele mais escura. Ao final a iluminação do cenário foi ajustada para evidencial as estruturas faciais, permitindo a geração das imagens do rosto (Fig. 19, F).
Resultados e Discussão¶
Aproximação Facial Objetiva¶
Foram trabalhadas duas abordagens relacionadas a aproximação facial, uma mais objetiva e outra mais artística. A abordagem objetiva consistiu em um busto dotado dos elementos intimamente ligados aos aspectos anatômicos da aproximação e uma vez que a etapa inicial do processo foi composta apenas por dados colhidos de tomografias, foi possível gerar uma face anatomicamente coerente, em escala de cinza, pois não é possível saber com exatidão a coloração da pele, também sem pelos e cabelos, posto que não há informações acerca da configuração destas estruturas (Fig. 20, Fig. 21, Fig. 22, Fig. 23, Fig. 24).
Fig. 20 Imagem objetiva 3/4.¶
Fig. 21 Imagem objetiva frontal.¶
Fig. 22 Imagem objetiva lateral.¶
Fig. 23 Imagem objetiva 3/4 superior.¶
Fig. 24 Imagem objetiva 3/4 inferior.¶
Aproximação Facial Artística¶
A abordagem mais artística consiste em imagens com a coloração da pele e com pêlos (Fig. 25, Fig. 26, Fig. 27, Fig. 28, Fig. 29). Ainda que contenha elementos especulativos acerca da aparência do indivíduo, por se tratar de um trabalho que será apresentado ao público geral, fornece os elementos necessários para que passe um aspecto vivificado do hominídeo, muito difícil de se viabilizar apenas com a exposição do crânio e pobre de apelo visual na imagem objetiva em escala de cinza.
Fig. 25 Imagem artística 3/4.¶
Fig. 26 Imagem artística frontal.¶
Fig. 27 Imagem artística lateral.¶
Fig. 28 Imagem artística 3/4 superior.¶
Fig. 29 Imagem artística 3/4 inferior.¶
Endocrânio e Circunferência da Cabeça¶
No momento da deformação anatômica, além do ajuste do crânio, os modelos dos doadores virtuais contam com um endocrânio já previamente segmentado, permitindo que o seu volume seja levantado. No caso da deformação efetuada no doador humano, o volume do endocast foi de ~1660 ml, já o do doador P. troglodytes o volume foi de ~1616 ml.Em média o volume do endocrânio resultando foi de 1638 ml e a circunferência da cabeça, efetuado sobre a aproximação facial foi de 65.10 cm.
Fig. 30 Gráfico bidimensional do volume do endocrânio (horizontal) e da circunferência da cabeça (vertical), representando o grupo de humanos e outros hominídeos (n=55).¶
Um gráfico foi plotado, contendo os dados de humanos (geral e ambos os sexos) e de neanderthais, contendo os dados do volume do endocrânio na horizontal e da circunferência da cabeça na vertical. Mesmo se tratando de um gráfico baseado em uma grupo pequeno de indivíduos (n=55), ele se mostrou compatível com dados de pesquisas efetuadas com milhares de pessoas, sendo uma mostra bem dimensionada [B_Moraes_2023b]. Em face disto, é notória a posição do H. longi em tal plotagem, uma vez que está bem distante dos demais, principalmente em relação a circunferência da cabeça (Fig. 30).
Segundo os trabalhos de Ji et al. (2021) [B_Ji_2021] e Ni et al. (2021) [B_Ni_2021], o volume endocraniano ou capacidade craniada seria de 1420 ml, o que difere significantemente resultados deste trabalho. No caso deles, a base para o levantamento foi a tomografia do fóssil, e uma das explicações desta diferença pode ser a espessura do crânio original, inexistente neste estudo, uma vez que a fotogrametria contemplou apenas a parte externa, tendo a parte interna sido projetada a partir das estruturas dos doadores virtuais. Outra explicação é que, pode não ter ficado claro se os autores se referiam ao volume do encrânio ou do que seria o cérebro, pois, levando-se em consideração a segunda opção, ao se converter o volume dos endocrânios (-9,81%) [B_Moraes_2023b] do humano e do P. troglodytes, teremos os valores de 1497 para um e 1456 ml para o outro, o que resulta em uma média de ~1477 ml, um valor mais próximo ao do estudo original. Há ainda outra explicação, que será abordada adiante.
Tais diferenças de volumetria em trabalhos distintos não são tão incomuns, no caso do endocrânio de Mladeč 1, segundo Prossinger & Teschler-Nicola (2006) [B_Prossinger_Nicola_2006] o valor é de 1575 ml/cm³, para Neubauer et al. (2018) [B_Neubauer_2018] o volume está estabelecido em 1.606 ml e por fim, segundo outro trabalho do autor do presente material [B_Moraes_2022], o endocrânio contava com 1.481 ml. Há de se pontuar que, neste último trabalho, houve um erro de redimensionamento inicial do crânio, justamente pela referência espacial ortográfica da imagem estar misturadas com visualizações do crânio em perspectiva. O erro do cálculou equivaleu a 10,39% (de 1.342 para 1.481, corrigido). Outra situação que chama a atenção e, de certa forma está relacionada com esse trabalho, foi o levantamento do endocrânio do H. floresiensis, posto que, segundo Moraes et al. (2023) [B_Moraes_2023c] a literatura oferecia um range entre 380 e 417 cm³, o levantamento volumétrico do endocrânio extraído diretamente da tomografia do fóssil resultou em 422 cm³, muito compatível, já as segmentações efetuadas da mesma forma que neste estudo resultou em 446 cm³ (+5.69%) para o endocrânio do doador humano e 450 cm³ (+6.22) para o doador P. troglodytes. Aparentemente pode haver uma influência da espessura da parede do fóssil em relação a populações modernas, o que pode gerar um erro médio de ~6%. Sendo assim, ao aplicar o fator de erro do dimensionamento a partir de fotografias (10.39%) e de possível influência da espessura (6%), o valor do endocrânio cairia de 1630 cm³/ml para uma faixa de 1468 a 1540, mais próximas dos 1420 ml do estudo original com o crânio de Harbin. No entanto, este estudo manterá a média de 1638 para o endocrânio, uma vez que foi o resultado adquirido pela volumetria disponível.
Fig. 31 Gráfico bidimensional do volume do endocrânio (horizontal) e da circunferência da cabeça (vertical), representando o grupo de humanos e outros animais.¶
Um outro gráfico plotado composto por um grupo maior de animais, mostra que, ao mesmo tempo em que conta com um um endocrânio significativamente grande, a circunferência da cabeça do H. longi também se destaca, colocando-o no mesmo nível que gorilas macho e leões (Fig. 31).
Fig. 32 Cluster populacional (n=259) com fatores da distância da glabela em relação a medida fmo-fmo na horizontal e da distância entre a ponta do osso nasal até o fmo em relação a distância fmo-fmo, na vertical.¶
A distância fmo-fmo, além de auxiliar a projeção de estruturas faciais, também se mostrou útil no agrupamento populacional efetuado a partir da comparação com outras duas medidas na região dos olhos e do nariz. Inicialmente os trabalhos se concentraram em medições efetuadas apenas em humanos modernos e arqueológicos [B_Moraes_2022b], mas posteriormente os pesquisadores incrementaram o banco de dados com outras espécies (Fig. 31). Neste trabalho a versão mais completa do gráfico plotado mostra uma afinidade do Homo longi com os grupos compostos por H. sapiens, neanderthais e gorilas.
Conclusão¶
Graças a uma ampla gama de informações disponíveis nos trabalhos de Ji et al. (2021) e Ni et al. (2021), foi possível reconstruir o fóssil e a face do H. lungi, além de abordar algumas medidas e comparativos em relação a outras especies.
Agradecimentos¶
Ao Dr. Richard Gravalos por ceder a tomografia do doador virtual utilizada neste estudo, bem como aos autores supracitados por cederem os dados do crânio base para a aproximação aqui apresentada.
Referências Bibliográficas¶
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