尼安德特人颈椎形态与功能的重构：三维几何形态计量学揭示的颈椎前凸新认知

推荐：研究人员针对尼安德特人颈椎稳定性与曲度的争议问题，通过首次三维几何形态计量分析（3D geometric morphometrics）对比43例尼安德特人与243例现代人颈椎标本，发现尼安德特人颈椎具有更显著的前凸（48° vs. 40°）、更短而宽的椎体及水平关节面，挑战了传统“颈椎稳定性假说”，为理解其颈部生物力学与呼吸适应提供了新视角。

　　

尼安德特人作为现代人类最近的近亲，其独特的骨骼结构一直是古人类学研究的热点。长期以来，学者们认为尼安德特人颈椎具有更强的稳定性和较小的前凸角度（cervical lordosis），这一假说源于早期对个别不完整标本的观察。然而，随着研究技术的发展，这一观点逐渐受到挑战。颈椎形态不仅关系到头部支撑和运动能力，还可能影响呼吸功能等关键生理特征。因此，准确重构尼安德特人颈椎的形态与功能，对理解其演化适应机制具有重要意义。

为解决这一争议，来自西班牙国家研究委员会等机构的研究人员Carlos A. Palancar、Daniel García-Martínez和Markus Bastir开展了一项开创性研究。他们首次采用三维几何形态计量学（3D geometric morphometrics）方法，系统分析了43例尼安德特人颈椎标本（包括La Ferrassie 1、Kebara 2等著名个体）和243例现代人颈椎标本（涵盖欧洲、非洲和因纽特人群），通过虚拟重建和定量比较，重新评估了尼安德特人颈椎的形态特征与功能意义。研究成果发表在《Journal of Human Evolution》上。

研究团队运用了多项关键技术：1）高精度3D表面扫描（Artec Space Spider，分辨率0.05 mm）获取标本形态数据；2）几何形态计量学标定107个（C1）、66个（C2）和81个（C3-C7）标志点与半标志点；3）薄板样条插值法（thin-plate spline）估算化石缺失数据；4）骨学中立位（ONP）方法重建颈椎序列曲度；5）Cobb角测量量化颈椎前凸。

研究结果分为三部分：

1. 平均形态比较：尼安德特人颈椎呈现显著差异——C1椎弓前后径更大、C2齿突前倾、C3-C7椎体短而宽且棘突水平延伸。其中C5-C6形态差异最显著（p<0.05），而C3-C4与现代人差异较小。
2. 颈椎前凸对比：通过ONP重建发现，尼安德特人颈椎前凸角达48°，显著大于现代人的40°，颠覆了既往“曲度减小”的假说。主成分分析显示这一差异主要由C5-C7形状驱动。
3. 功能意义：水平关节面和缩短的钩突（uncinate process）提示颈部活动性可能更高，而加长的棘突和宽椎管则反映强大的颈肌附着需求，可能与支撑大头部和呼吸适应（如前斜角肌scalene muscle缩短）相关。

讨论部分指出，尼安德特人颈椎的独特形态是多项功能需求的综合体现：

• 生物力学适应：前倾的齿突（odontoid process）和水平关节面可能优化头部负重，而短椎体减少弯曲力矩。
• 呼吸影响：横突（transverse process）前移导致前斜角肌走向改变，可能影响肋笼提升机制。
• 方法学突破：三维形态分析克服了化石病理（如骨赘）的干扰，首次实现群体水平的功能重建。

这项研究不仅修正了尼安德特人颈椎形态的传统认知，还为其颈部生物力学、呼吸生理和演化适应提供了新解释。未来可通过肌肉重建和运动模拟进一步验证这些发现。研究建立的3D分析方法也为其他古人类标本的比较研究提供了重要范式。