3D external restorations of stegocephalian skulls using ZBrush: The renaissance of fossil amphibians

Cranial soft tissues (eyes, dermis, muscles, etc.) have never been preserved in fossil stegocephalians, and few specific studies have been done on their related osteological features (such as dermosensory canals, dermal bone ornamentation and microstructure). Consequently, the most useful tool to reconstruct stegocephalians remains the actualistic comparison with analogous living ecomorphotypes. Coupled with numerical sculpturing technologies available with the software ZBrush, it is now possible to appreciate the cranial soft tissues in 3D and to better reconstruct the external skull structures. Examples are given of the early tetrapod Acanthostega gunnari from the Devonian of Greenland and the Triassic temnospondyls Edingerella madagascariensis from Madagascar and Parotosuchus sp. from Antarctica. This palaeontological application of ZBrush is one of its first scientific uses. The obtained reconstructions are useful for scientific publication and in return they allow palaeontologists to better understand the palaeobiology of extinct organisms.

RésuméLes tissus mous du crâne (yeux, derme, muscles, etc.) n’ont malheureusement jamais été préservés chez les stégocéphales (ou amphibiens fossiles au sens large). Cela rend leur reconstitution in vivo très difficile. Les caractères crâniens associés à des tissus mous sont, entre autres, les canaux sensoriels dermiques (qui courent en surface ou à l’intérieur des os dermiques), l’ornementation et la structure histologique de ces os, la boîte crânienne, les foramens nutritifs ou nerveux et les crêtes osseuses ou apophyses musculaires. Peu d’études spécifiques ont été réalisées sur ces caractères. Par conséquent, l’outil le plus adapté pour reconstruire ces amphibiens fossiles demeure la comparaison actualiste avec des écomorphotypes analogues et vivants. Couplée avec les technologies de sculpture numérique disponibles grâce au logiciel ZBrush, il est désormais possible d’apprécier les tissus mous du crâne en 3D et de mieux reconstruire les structures crâniennes externes des tétrapodes anciens. Des exemples sont donnés ici avec trois taxons : Acanthostega gunnari, un des premiers tétrapodes, du Dévonien du Groenland, et les temnospondyles triassiques Edingerella madagascariensis de Madagascar et Parotosuchus sp. d’Antarctique. Cette application paléontologique de ZBrush correspond à une des premières utilisations scientifiques du logiciel. Les reconstitutions in vivo obtenues, hyper-réalistes, sont très utiles pour la diffusion des sciences, et permettent en retour de mieux comprendre la paléobiologie de ces organismes éteints.