Из коллекции Кунсткамеры. Разработан гибкий метод оценки возраста скелетных останков по черепным швам

Ученый предложил новый алгоритм оценки возраста скелетных останков по степени заращения черепных швов. Исследователь протестировал разработку на музейных коллекциях черепов с документально подтвержденным возрастом. В отличие от других методик, алгоритм позволяет минимизировать систематические ошибки в оценках возраста, в том числе при работе с черепами пожилых людей. Поскольку предложенный метод позволяет снизить погрешность за счет нового подхода к формированию референтных (обучающих) серий, он будет полезен в судебной антропологии и археологии при работе и с другими группами признаков.

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале «Вестник археологии, антропологии и этнографии».

Определение возраста скелетных останков — одна из ключевых задач антропологии, в том числе судебной. Существующие методы оценки часто дают неточные результаты из-за особенностей организма и различий в скорости старения, а также сложностей в строгом определении возрастных изменений. Так, например, изношенность суставных поверхностей зависит не только от возраста, но и от физической активности, перенесенных заболеваний и особенностей питания. Особенно сложно определить возраст пожилых людей из-за того, что в течение многих лет на состояние скелета влияли самые разные факторы. Кроме того, оценка может искажаться из-за так называемой возрастной мимикрии, которая длительное время оставалась незамеченной как в судебной экспертизе, так и при изучении древних захоронений.

Любая методика оценки возраста основана на том, что ученые анализируют, как меняются биологические признаки в зависимости от возраста в конкретной серии скелетов, которая обладает определенным набором характеристик (скоростью биологического старения, распределением возрастных групп, средним возрастом). Когда методика применяется к новым скелетам, средние оценки возраста неизбежно смещаются в сторону среднего возраста в референтной («модельной») серии. Такое явление называют возрастной мимикрией. При этом чем ближе характеристика исследуемых скелетов к характеристике референтной серии, тем выше средняя точность оценки, и наоборот. Поэтому возникает почти не разрешимый парадокс: чтобы максимально точно оценить возраст скелета при помощи какой-либо методики, исследователь уже должен знать его заранее.

Ученый из Музея антропологии и этнографии имени Петра Великого (Кунсткамера) РАН (Санкт-Петербург) предложил гибкий алгоритм определения возраста останков на примере классической методики Меиндла-Лавджоя, в рамках которой анализируют степени заращения черепных швов. Кости в человеческом черепе соединены неподвижно, и места их соприкосновения — швы — заполнены соединительной тканью. С возрастом многие швы (в первую очередь швы свода черепа) окостеневают — такой процесс называется заращением. Признаки заращения швов учитываются в классических методиках оценки возраста, но не позволяют делать точных заключений о возрасте умершего. Это связано с тем, что скорость заращения черепных швов, как и скорость износа суставов, может значительно отличаться даже у людей одного возраста. У кого-то швы могут оставаться частично открытыми до преклонных лет, тогда как у других полностью закрываются уже к 40 годам.

Предложенный алгоритм позволяет заметно снизить долю ошибок в оценках, и, кроме того, помогает отчасти справиться с проблемой возрастной мимикрии. В отличие от классических методов, новый подход предполагает использование нескольких статистических моделей, каждая из которых обучается на своей референтной группе. Возрастной состав группы устанавливается после предварительной оценки возраста черепа специалистом-антропологом. Такую оценку можно сделать на основе независимого набора признаков (не связанного с заращением швов) или даже по общему «впечатлению». Очевидно, что такая оценка возраста может быть очень неточной, поэтому ее не используют в качестве самостоятельной переменной в статистических моделях, а применяют лишь для осторожной коррекции исходной референтной серии. При коррекции из серии исключают возрастные группы, вероятность принадлежности индивида к которым ничтожна.

Затем происходит обучение регрессионной модели, с помощью которой в результате анализируют возраст исследуемого черепа. Если исследуется серия черепов, то алгоритм автоматически сортирует индивидов на подгруппы в зависимости от предварительных оценок возраста и для каждого подбирает модель с наибольшей ожидаемой точностью. Для обучения моделей антрополог использовал литературные и архивные данные с описаниями более тысячи черепов, собранными различными авторами.

Исследователь протестировал предложенный инструмент на коллекции из 130 черепов с известным возрастом, хранящихся в фондах Кунсткамеры. Результаты показали, что новый метод дает более точные оценки по сравнению как с классической методикой Меиндла–Лавджоя, так и ее усовершенствованными современными вариантами. На основе предложенного алгоритма антрополог подготовил бета-версию приложения MultiREFAGE (Multi-REFerence AGE groups analysis), которое находится в открытом доступе.

«Предложенный метод не просто улучшает точность оценок, основанных на степени заращения черепных швов, — он может использоваться для повышения точности методик, основанных на любых других скелетных признаках. Использование предварительной оценки и множества референтных групп позволяют избежать искажений, которые возникают при работе с классическими методиками. Это особенно важно в археологии, где мы часто имеем дело с фрагментарными материалами. Для исторических реконструкций проблема возрастной мимикрии даже более актуальна, поскольку в этом случае накопление систематических ошибок в индивидуальных оценках возраста приводит к катастрофическому искажению общей картины смертности, например, значительному занижению среднего возраста смерти в популяции. Сейчас мы с коллегами тестируем альтернативные варианты методик и планируем создать веб-приложение, пользователи которого смогут самостоятельно выбирать оптимальный метод и получать оценки возраста исследуемых останков, исходя из доступности для изучения конкретных признаков. В будущем алгоритмы такого типа могут стать стандартным инструментом в антропологической практике», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Иван Широбоков, кандидат исторических наук, старший научный сотрудник Музея антропологии и этнографии имени Петра Великого (Кунсткамера) РАН.

Изображение на обложке: черепа двух мужчин 66 и 16 лет из коллекций Кунсткамеры. Сагиттальный шов (шов между теменными костями) у пожилого мужчины уже частично заращен, но применение традиционных методов оценки приведет к занижению его возраста. Источник: Иван Широбоков.

Источник: РНФ