Das Knochen-Puzzle

13. Juni 2006, 20:00
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Nach unseren Vorfahren wird längst nicht mehr nur im Erdreich gesucht - Von den neuen Methoden soll nun auch die Medizin profitieren

Nach den Vorfahren des Menschen wird längst nicht mehr nur im Erdreich gesucht. Mit Computertomografie und elektronischem Meißel wird "virtuelle Anthropologie" betrieben. Von den neuen Methoden soll nun auch die Medizin profitieren.

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Der zündende Funken kam aus dem Eis. Als sich im September 1991 eine bestens erhaltene Mumie aus einem Ötztaler Gletscher räkelte, waren die Anthropologen begeistert - und standen vor einem Problem. Ötzi durfte maximal 30 Minuten aus dem Eisschrank - wie konnte man ihm da seine Geheimnisse entlocken? Die Lösung kam aus der Medizin: Der Eismann wurde nach allen Regeln der klinischen Kunst durchleuchtet, bildgebende Verfahren wie Computertomografie (CT) und Magnetresonanz lieferten die Innenansichten.

Die Techniken zur Auswertung mussten freilich adaptiert und weiterentwickelt werden, und so wurde Ötzi zu einem Schrittmacher für neue Methoden, um altes Material zu untersuchen. Bei den Untersuchungen in Innsbruck waren damals auch die Anthropologen der Universität Wien beteiligt.

Forscher um Horst Seidler und Gerhard Weber spezialisierten sich auf die Untersuchung von Fossilien von Hominiden. Medical Imaging und eigens entwickelte Softwaretools sollten helfen, die buchstäblich nur äußerst fragmentarisch überlieferte Vorgeschichte des Menschen aufzuklären. 2001 wurde ein dreijähriges FWF-Projekt bewilligt, um Verfahren zur digitalen Präparation und Rekonstruktion von Fossilien zu entwickeln. In diesem Projekt gelang es den Biologen Philipp Mitteröcker, Philipp Gunz und Simon Neubauer in Kooperation mit dem US-Mathematiker Fred Bookstein Methoden aus der Informatik, Statistik und Geometrie für die eigenen Fragestellungen fruchtbar zu machen.

Dieser Trend zur Interdisziplinarität und zur Virtualisierung hat die Paläoanthropologie von Grund auf verändert. Im bunt blinkenden dreidimensionalen Raum werden Forscherträume wahr: Mit einem virtuellen Meißel lassen sich Zähne von Zahnschmelz und Schädelinnenseiten von Ablagerungen befreien, Hohlräume in Knochen entdecken, Schädel, die in Dutzende oder Hunderte Teile zerbrochen und obendrein noch verformt sind, wieder zusammenfügen. Und zwar nicht mit Kleber, sondern nur mit der Maus, dafür beliebig oft.

Nicht nur Details

Bei der Virtuellen Anthropologie geht es nicht nur um einzelne Backenzähne, sondern auch um das große Ganze. Die gescannten Fossilien werden in Datenbanken eingespeist und miteinander verglichen. Dadurch lässt sich die Gestalt einer Spezies wie Australopithecus afarensis (Lucy) oder Homo erectus nicht nur als Mittelwert darstellen, man weiß so auch über deren Variation Bescheid. Legt man die Daten von jüngeren und älteren Individuen übereinander, lassen sich Aussagen über das Wachstum treffen.

"Wir sind in der Welt wohl das Zentrum, das neue Methoden entwickelt", sagt Gerhard Weber, der die Arbeitsgruppe "Virtual Anthropology" leitet. Und verweist stolz auf EVAN (European Virtual Anthropology Network), das Anfang dieses Jahres startete und von der EU 3,3 Millionen Euro Forschungsgelder zugesprochen bekam. An diesem Netzwerk sind insgesamt 15 Partner beteiligt, neben Forschungseinrichtungen aus sechs Ländern auch Technologiefirmen aus Deutschland, Österreich, Großbritannien und Griechenland.

Denn im Zentrum von EVAN steht nicht die Analyse von Fossilien, sondern die Standardisierung der entwickelten Methoden und deren Übertragung in die Medizin und in die Industrie. Was im Kontext der Paläoanthropologie entstand und von einzelnen Personen "gebastelt" wurde, soll nun breitere und praktische Anwendung finden. Neben der Standardisierung ist daher die Ausbildung in diesen Methoden wesentlich, EVAN ist vor allem ein "training network".

"Wir wollen zeigen, dass die Anthropologen nicht mehr im verstaubten Kammerl sitzen und mit ihren Schublehren alte Knochen vermessen", sagt Weber. Techniken, die einst aus der Medizin importiert wurden, kehren nun von Grund auf verwandelt wieder dahin zurück. Zum Beispiel: Die Form des "Corpus callosum", jenes Balkens, der die Hirnhälften verbindet, ändert sich bei schwerem Alkoholmissbrauch während der Schwangerschaft. Diese subtilen Formänderungen sollen durch die neuen geometrischen Analysen sichtbar werden.

Weitere mögliche Anwendungen der EVAN-Partner reichen von neuen Operationstechniken am Kiefer über die Lungendiagnostik bis hin zur automatisierten Gesichtserkennung, bei der in kürzester Zeit gigantische Datenmengen generiert und verarbeitet werden müssen. Auch instrumentell rüsten die Wiener Anthropologen auf. Für insgesamt 400.000 Euro wird demnächst ein Mikro-CT für besonders hochauflösende Volumenscans gebaut, die bis in die Größenordnung von 10 bis 20 Mikrometern reichen.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Mikro-CTs passen in diesen nicht nur kleine Objekte wie einzelne Zähne, sondern auch ganze Schädel. Aufgestellt wird die Spezialanfertigung im Wiener AKH, die Radiologen und die Zahnklinik sollen auch davon profitieren. Im Department für Anthropologie ist dafür kein Platz. Das Gerät ist drei Tonnen schwer und würde durch den Fußboden brechen. (DER STANDARD, Print-Ausgabe, 07.06. 2006)

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