古脊椎所用3D激光掃描技術探索古人類腦演化

　　中國科學院古脊椎動物與古人類研究所副研究員吳秀杰及其研究生潘雷利用3D激光掃描技術，對距今40－80萬年前的周口店直立人腦的不對稱性進行了研究，探索人類進化過程中腦不對稱性的演化過程。該項研究成果在近日出版的《科學通報》（第56 卷，第16 期，1282-1287頁）發表。

　　周口店是在我國境內最早發現的直立人化石地點，自1927年正式發掘以來，周口店第1地點迄今已經發現了較完整的6具頭蓋骨化石，并相繼復原出對應的6件顱內模標本。腦演化是人類演化的重要組成部分，顱內模作為古人類大腦形態的固化保存形式，儲存著古人類腦的解剖、生理和進化等方面的信息，提供分析和探索人類腦進化的直接證據。迄今為止，對周口店直立人腦不對稱性的研究還只是局限在對比左右腦半球前后突出程度和兩側寬度的對比上。雖然魏頓瑞提出周口店直立人可能左腦半球更大一些，但由于受傳統的測量方法的限制，并沒有作深入研究和探討。

　　吳秀杰等采用3D激光表面掃描技術，對周口店直立人顱內模進行了掃描和三維重建，獲取其左右腦半球的容量和表面積，通過與現代人顱內模對比，顯示周口店直立人和現代人在左右半球的絕對腦量和表面積上都沒有表現出明顯的不對稱性，然而在腦量和表面積構成的相對腦量上表現出明顯差異：周口店直立人左右半球的相對腦量沒有顯著差異，個體間差異較大；現代人左半球的相對腦量明顯大于右半球，個體間變異范圍較小。這提示在人類進化過程中腦的不對稱性不是發生在左右半球的絕對腦量上，而是起源于相對腦量的變化，這種解剖結構的變化可能與腦一側優勢的演化過程相關。

　　NextEgine公司生產的便攜式3D激光掃描儀能夠獲取物體表面的三維數據，精確度為0.79－1.05 mm，適合于人類頭骨、顱內模等標本材料的研究。該設備能夠捕捉標本表面的顏色信息，易于在電腦上清楚地勾畫出標本表面的細微解剖特征，可以較為準確地對標本進行測量、分割和鏡像復原，獲得標本各個部位的體積、面積、形狀等數據，是研究古人類腦演化的有力工具。

　　該項研究獲得國家自然科學基金（編號：40972017）資助。

圖1 利用3D激光掃描技術虛擬分割顱內模過程

圖2 周口店直立人顱內模標本(a)ZKD III; (b) ZKD II; (c) ZKD X; (d) ZKD XI; (e) ZKD XII; (f) ZKDⅤ