Variation and modalities of growth and development of the temporal bone pneumatization in Neandertals

The temporal bone is used frequently to determine taxonomic affinities as it contains several features that differentiate Neandertals from anatomically modern Homo sapiens. However, only little information is available about temporal bone pneumatization in Neandertals. This study provides descriptions and comparisons of the disposition and the extensiveness of the pneumatization of the temporal bone in large samples of Neandertal specimens of different geological and developmental ages (25 individuals and 33 temporal bones from the sites of Engis, Krapina, La Chapelle aux Saints, La Ferrassie, La Quina, Pech de l'Azé, and Spy).Although temporal bone pneumatization shows some individual variability, a similar pattern of distribution is found in all adult Neandertal individuals from Krapina and Western Europe. Pneumatization is restricted mainly to most parts of the petromastoid areas. We also retrace for the first time the modalities of growth and development of this pneumatization in Neandertals. Finally, this study provides new information about possible correlations between the extension and position of temporal bone pneumatization and some of the morphological features used to characterize the temporal bone of the Neandertals. These latter features include the relatively low and short temporal squama, the robust zygomatic process with a relatively marked lateral projection, the strong supramastoid crest, the significant thickness of the tympanic part of the temporal bone, and the relatively small mastoid process and large juxtamastoid eminence. Our results suggest that the development of pneumatization in Neandertals is related to available space and to temporal bone morphology. Moreover, it appears that the development of pneumatization does not play an active role in determining the morphology of the apomorphic features of the temporal bone in Neandertals.

RésuméLes caractères morphologiques de la surface externe de l'os temporal sont fréquemment utilisés lors des discussions taxinomiques afin d'identifier les spécimens Néandertaliens. A l'opposé, très peu de données sont disponibles au sujet de la pneumatisation de cette région anatomique chez ce groupe fossile. Cette étude propose une analyse comparative de la disposition et de l'extension de la pneumatisation de l'os temporal chez plusieurs échantillons Néandertaliens, comprenant de nombreux spécimens d'âges individuel et chronologique différents. Nous analysons 25 individus, pour un total de 33 os temporaux, provenant des sites d'Engis, Krapina, La Chapelle aux Saints, La Ferrassie, La Quina, Pech de l'Azé et Spy.Les résultats montrent qu'il existe chez les Néandertaliens un modèle adulte de distribution de la pneumatisation de l'os temporal. Cette dernière est très majoritairement localisée dans la région pétro-mastoïdienne. Aucune propagation des cellules pneumatiques n'a été observée dans les parties squameuse et tympanique de l'os temporal, ou en arrière du processus mastoïdien; alors que la pneumatisation est exceptionnelle et très limitée sous la crête supramastoïdienne, à l'apex du processus mastoïdien et à l'intérieur de l'éminence juxtamastoïdienne.En ce qui concerne la croissance et le développement de la pneumatisation, cette étude montre qu'elle se propage uniquement à partir de l'antre mastoïdien chez les Néandertaliens. Durant les deux premières années de développement, l'expansion de la pneumatisation s'effectue par le biais de petites cellules pneumatiques périphériques, dans toutes les directions. La pneumatisation occupe la majeure partie de la région pétro-squameuse vers un stade de développement de 5–6 ans. Puis, elle constitue un volume important autour de 6–8 ans, mais n'atteint le schéma de distribution adulte que plus tardivement. Cette dernière étape s'effectue parallèlement à la mise en place de la morphologie adulte de l'os temporal et correspond à une expansion des cellules pneumatiques en direction de l'incisure pariétale, en suivant l'orientation des reliefs osseux externes. Ce processus s'effectuerait selon une trajectoire et un rythme différents de ceux qui sont observés au cours de la croissance chez les Hommes modernes.Enfin, nos résultats illustrent que le développement des cellules pneumatiques de l'os temporal chez les Néandertaliens n'a pas d'implication fonctionnelle et que ce phénomène est lié à l'espace disponible et à la morphologie de l'os temporal. Par ailleurs, il apparaît que le développement de la pneumatisation ne joue pas un rôle actif dans la mise en place des caractères morphologiques proposés comme apomorphes pour l'os temporal des Néandertaliens.