Doctoral Thesis
In der hier vorliegenden Studie wurde die Nasenhöhle von Strepsirrhini (Feuchtnasenprimaten) anhand von Mikro-CT-Aufnahmen untersucht. Für die Untersuchungen lagen uns 24 überwiegend adulte Schädel der beiden strepsirrhinen Infraordnungen Loriformes und Lemuriformes zur Verfügung. Mit Hilfe der Software WinSurf® 4.0 konnten das Volumen der Nasenhöhle bestimmt und 3D-Rekonstruktionen der Cavitas nasi angefertigt werden. Die Nasenhöhle der Strepsirrhini besitzt eine langgestreckte Form. Die anterior schmale, hohe Nasenhöhle erscheint dorsal eher breit und abgeflacht. Es ragen mehrere zum Teil verzweigte und eingerollte Turbinalia in die Nasenhöhle. Einige strepsirrhine Familien, wie Galagonidae, Loridae, Cheirogaleidae, Lepilemuridae und Lemuridae unterscheiden sich in ihrer Nasenhöhlenmorphologie von den Übrigen. Bei ihnen lassen sich neben dem Hiatus maxillaris zusätzliche Verbindungen zur angrenzenden Kieferhöhle darstellen. Dorsal wird die Cavitas nasi durch die Lamina horizontalis in einen kranialen Recessus olfactorius und einen kaudalen Ductus nasopharyngeus unterteilt. Bei den Loriformes ist der Recessus olfactorius größer als bei den Lemuriformes. Das absolute Nasenhöhlenvolumen der Lemuriformes ist ebenfalls größer als das der Loriformes. Um die Nasenhöhlenvolumina beider Infraordnungen besser miteinander vergleichen zu können, wurde aus dem Nasenhöhlen- und Gesichtsschädelvolumen ein Index berechnet. Die geringen Index-Abweichungen lassen darauf schließen, dass Loriformes und Lemuriformes tendenziell gleich große Nasenhöhlen in Bezug zum Gesichtsschädelvolumen besitzen. Das Nasenhöhlenvolumen korreliert mit allen von uns gemessenen Schädelmaßen. Das unterstreicht die besondere Rolle der Nase als zentrales Bauelement des Gesichtsschädels. Der statistische Vergleich zwischen dem Nasenhöhlenvolumen der Strepsirrhini mit den aus der Literatur entnommenen Daten der Catarrhini und Platyrrhini ergibt, dass zwischen den drei Primatengruppen hinsichtlich der Schädelbasislänge ähnliche Zusammenhänge bestehen. Die hier erhobenen Datensätze ermöglichen Einblicke in die funktionelle Morphologie der Nasenhöhle relativ basaler Primaten und können für das bessere Verständnis der stammesgeschichtlichen Entwicklung des Menschen herangezogen werden. Zudem bildet diese Studie aufgrund der exakten Volumenbestimmungen der Cavitas nasi die Grundlage für weitere biometrische Studien.
Zum postnatalen Wachstum der Nasenhöhle des Schimpansen (Pan troglodytes) - eine biometrische Studie
(2009)
In der Literatur bestehen Wissenslücken über die Morphologie und das Wachstum der Nasenhöhle von Primaten, insbesondere von Pan troglodytes. In dieser Arbeit wurden anhand von 46 Schimpansenschädeln beiderlei Geschlechts in drei verschiedenen Altersstufen das postnatale Wachstum und die Morphologie der Nasenhöhle von Pan troglodytes, unter Berücksichtigung des Geschlechtsdimorphismus untersucht. Darüber hinaus wurde das postnatale Nasenhöhlenwachstum der Schimpansen mit dem anderer Primaten verglichen. Zur Darstellung der Nasenhöhlenmorphologie wurden von allen Schädeln computertomographische Schichtaufnahmen angefertigt. Um der rhomboiden Nasenhöhlenform Rechnung zu tragen, wurden, basierend auf den einzelnen koronaren Schichtserien, mit Hilfe der Winsurf® - Software, 3D-Rekonstruktionen der Nasenhöhlen angefertigt und deren Volumina berechnet. Zusätzlich wurden verschiedene Längen-, Breiten- und Höhenmaße am Schädel, einschließlich der Nasenhöhle erhoben und das Nasenseptum zum Vorliegen einer Deviation untersucht. Pan troglodytes zeigt bei allen untersuchten Tieren und in allen Altersgruppen eine rhomboide Form der Cavitas nasi. Diese auffällige Formkonstanz der Nasenhöhlenmorphologie zeigt sich auch bei der Betrachtung der nach dorsal höher und schmaler werdenden Nasenhöhlenform. Neben einem meist symmetrischen Nasenseptum finden sich an der seitlichen Nasenwand jeweils 3 knöchern gestützten Nasenmuscheln (Concha nasalis superior, -media, -inferior). Die postnatale Veränderung der Nasenhöhlenform wurde anhand von Indizes, quantifiziert. Pan troglodytes weist eine breite und hohe Nasenhöhle auf. Da das biologische Alter der Tiere zum Zeitpunkt ihres Todes nicht bekannt war, erfolgte die Beschreibung der Wachstumsvorgänge der Nasenhöhle und des Schädels mittels einer einfachen linearen Regressionsanalyse, wobei als Bezugsmaß Gesamtschädellänge sowie die Gesichtsschädellänge gewählt wurden. Es konnte gezeigt werden, dass der größte Zuwachs des Volumens bei beiden Geschlechtern gegen Ende des Wachstums liegt. Ein Geschlechtsdimorphismus beim Wachstumsverhalten der Nasenhöhlen konnte nicht festgestellt werden. Die Darstellung von Merkmalszusammenhängen zwischen dem Nasenhöhlenvolumen und der Schädelmorphologie erfolgte mittels einer Korrelationsanalyse. Durch eine einfache lineare Regressionsanalyse konnte ein signifikanter Zusammenhang zwischen dem Nasenhöhlenvolumen und den Längen-, Breiten- und Höhenmaßen des Gesichtsschädels nachgewiesen werden. Die statistische Untersuchung des Nasenhöhlenwachstums ergab keinen signifikanten Unterschied im Anstieg der Regressionsgeraden für männliche und weibliche Tiere. Ein Geschlechtsdimorphismus ließ sich statistisch auch für andere Mittelgesichtsmaße nicht nachweisen. Das postnatale Wachstum der Nasenhöhle von Pan troglodytes wurde schließlich mit dem des Orang-Utan und des japanischen Makaken (Macaca fuscata) verglichen. Dazu wurde zunächst für alle 3 Spezies Regressionsgeraden ermittelt, wobei die Schädebasislänge als Bezugsmaß verwendet wurde. Der Vergleich der Regressionsgeraden zeigte keine signifikanten Unterschiede in den Anstiegen der Regressionsgeraden. Trotz spezies - spezifischer Unterschiede in den Größen der Nasenhöhlen vergrößern sich die Nasenhöhlen der untersuchten Primaten postnatal offensichtlich nach einem ähnlichen Wachstumsmuster. Die Ergebnisse dieser Studie tragen Modellcharakter und liefern weitere Erkenntnisse über das kraniofaziale Wachstum der Primaten. Inwiefern z.B. die Form der Nasenhöhle bei den 3 Spezies oder auch die Nasenmuscheln Einfluss auf das postnatale kraniofaziale Wachstum der Primaten haben, sollte durch weitere Untersuchungen abgeklärt werden.
Untersuchungen zur Morphologie und zum Wachstum der Nasenhöhle von Primaten, insbesondere von Makaken sind in der Literatur kaum zu finden. Ein Ziel dieser Arbeit war daher eine Wachstumsanalyse der Nasenhöhle von Macaca fuscata, unter Berücksichtigung des Geschlechtsdimorphismus Zu diesem Zweck wurden von 29 Schädeln japanischer Makaken (M. fuscata) aus vier verschiedenen postnatalen Altersstufen computertomographische Schichtaufnahmen des Gesichtsschädels gewonnen. Anschließend wurde das Volumen der Nasenhöhle analysiert und statistisch ausgewertet. Es konnte gezeigt werden, dass der größte Zuwachs des Volumens bei beiden Geschlechtern gegen Ende des Wachstums liegt. In Bezug zur Schädelbasislänge nimmt das Volumen der weiblichen Individuen stärker zu als das der männlichen, um bei gleicher Schädelbasislänge am Ende des Wachstums sogar ein größeres Volumen zu erreichen. Ein Geschlechtsdimorphismus konnte statistisch für die Nasenhöhle gezeigt werden, für andere Mittelgesichtsmaße ließ er sich nicht nachweisen. Die Spezies Macaca fuscata ist in ihrer regionalen Verbreitung einzigartig unter den Primaten und, abgesehen vom Mensch, die am nördlichsten vorkommende Primatenart. Aus diesem Grund ist sie gut geeignet für Untersuchungen in Hinblick auf eventuelle klimatische Einflüsse. Um zu überprüfen, ob klimatische Einflüsse das Volumen der Nasenhöhle beeinflussen, wurden 36 Schädel adulter japanischer Makaken von fünf bekannten geographischen Regionen untersucht. Auch bei dieser Untersuchung wurden zunächst computertomographische Schichtaufnahmen der Nasenhöhle gewonnen und das Volumen der Nasenhöhle errechnet Das gewonnene Nasenhöhlenvolumen der einzelnen Individuen wurde dann in Relation zur geographischen Höhe und zu Temperatureinflüssen gesetzt. Die Ergebnisse dieser Studie deuten darauf hin, dass die Absenkung der Januartemperatur in nördlichen Regionen Japans bei den Makaken mit einer Vergrößerung des Volumens der Nasenhöhle einhergeht. Diese Vergrößerung ist mit einer Verkleinerung des Volumens des Sinus maxillaris verbunden. Dieses Ergebnis lässt Schlussfolgerungen auf die physiologischen Funktionen der Nase zu. Die Untersuchungen sprechen dafür, die Rolle der Nasennebenhöhlen zur Anfeuchtung und Anwärmung der Atemluft als fraglich einzustufen. Die Ergebnisse dieser Studie tragen Modellcharakter und liefern weitere Erkenntnisse über das kraniofaziale Wachstum der Primaten.
Wie kaum eine andere Spezies weist der moderne Mensch eine außerordentlich große geographische Verbreitung auf. Die damit verbundene notwendige Anpassung an unterschiedlichste geographische Bedingungen führte unter anderem auch zu morphologischen Veränderungen am Schädel. Die Bedeutung geographischer Faktoren für bestimmte Schädelkomponenten wird jedoch sehr unterschiedlich diskutiert. Das trifft insbesondere auch auf die Größe und Form der Nasenhöhle zu. Da die Klärung solcher Zusammenhänge von Bedeutung für verschiedene Fachgebiete wie Anatomie, Physiologie, Forensische Medizin und Anthropologie ist, wurde in dieser Studie die Beziehung zwischen der Morphologie der Nasenhöhle zum Mittelgesicht unter Berücksichtigung klimatischer Faktoren untersucht. Die Untersuchungen der Nasenhöhlen erfolgte an 62 mazerierten adulten Schädeln von vier definierten menschlichen Populationen, die sich in ihrer geographischen Herkunft unterscheiden. Von allen Schädeln wurden zunächst koronare computertomographische Schichtaufnahmen angefertigt. Anschließend wurden an den CT-Schichtaufnahmen lineare Streckenmaße der Nasenhöhle erhoben. Des Weiteren erfolgte die Volumenbestimmung der Nasenhaupthöhle mit Hilfe der WinSurf-Software. Weiterhin erfolgte auch die Vermessung des äußeren Schädels mit linearen Maßen, um Beziehungen zwischen der Nasenhöhle und dem Gesichtsschädel zu untersuchen. Die externen Schädelmaße dienten außerdem der Berechnung des Gesichtsschädelvolumens. Die Ergebnisse dieser Arbeit deuten auf Populationsunterschiede bezüglich der absoluten und relativen Größe des Nasenhöhlenvolumens hin, während das Gesichtsschädelvolumen zwischen den Populationen keine signifikanten Unterschiede aufweist. Die hier beobachteten Populationsunterschiede deuten darauf hin, dass ein Einfluss klimatischer Faktoren auf die Größe der Nasenhöhle nicht ausgeschlossen werden kann. Der von uns verwendete Nasenhöhlen-Gesichtsschädel-Index, der das Verhältnis zwischen dem Volumen der Nasenhöhle und dem Gesichtsschädelvolumen beschreibt, weist zwischen der Population Kyoto und den drei anderen Populationen statistisch signifikante Unterschiede auf. Der Nasenhöhlen-Gesichtsschädel-Index für die Kyoto-Population ist signifikant kleiner als bei den anderen drei Populationen. Unsere Untersuchungen ergaben einen Zusammenhang zwischen dem Nasenhöhlen-Gesichtsschädel-Index und der geographischen Herkunft der Schädel. Im Populationenvergleich konnten wir Größenunterschiede der Nasenhöhle feststellen, während Formunterschiede in Bezug auf die Cavitas nasi zwischen den Populationen nicht zu beobachten sind. Bei der asiatischen Population war ein signifikant höherer unterer Nasengang nachweisbar. Hinsichtlich der Asymmetrie des unteren Nasenganges ließen sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den Populationen erkennen. Es handelt sich bei den von uns betrachteten Populationen um eine fluktuierende Asymmetrie des unteren Nasenganges. Die durchgeführten Korrelations- und Regressionsanalysen erfolgten separat für jede Population. Als besonders aussagekräftiger Parameter der Cavitas nasi ist die Höhe der Nasenhöhle im Bereich des zweiten Molaren im Oberkiefer zu nennen, da dieser Parameter bei allen Populationen viele Korrelationen zu externen Schädelmaßen und dem Gesichtsschädelvolumen aufweist. Das Nasenhöhlenvolumen lässt sich am ehesten aus der Breite der Nasenhöhle ableiten, da für drei der vier Populationen für dieses Merkmalspaar signifikante Korrelationen nachweisbar sind. Obgleich die vorliegende Studie Hinweise auf einen Einfluss des Klimas auf die Variabilität der Morphologie der Nasenhöhle zeigen, ist das Design dieser Studie nicht geeignet, einen direkten Einfluss klimatischer Faktoren zu belegen. Hierfür sind weiterführende Studien notwendig, die auch den komplexen Wechselbeziehungen zwischen den verschiedenen Strukturelementen der Nasenhöhle Rechnung tragen.
