S. Capuani*, L. Bondioli°, L. Mancini #, R. Macchiarelli $, A. Coppa^ *CNR -ISC, Laboratorio NMR, Dipartimento di Fisica “Sapienza” Università di Roma °Sezione di Antropologia, Soprintendenza Speciale al Museo Nazionale Preistorico Etnografico di Roma # Elettra-Sincrotrone Trieste S.C.p.A., SYRMEP Group, Basovizza, Italy $ Département Géosciences, Université de Poitiers, France ^Dipartimento di Biologia Animale e dell'Uomo "Sapienza" Università di Roma Micro-Imaging in Risonanza Magnetica Nucleare di denti fossili. Roma, settembre 2015

Introduzione 101° Congresso della SIF. Roma, settembre 2015

Scopo del lavoro Esame istologico Micro TC Risonanza Magnetica Nucleare? Tecnica non invasiva, non distruttiva rivela il segnale dagli spin protonici in sistemi liquidi (acqua!) 101° Congresso della SIF. Roma, settembre 2015

Materiale: denti fossili un incisivo superiore destro gravettiano Ciascun dente è stato immerso in acqua contenuta nei capillari porta campione un canino superiore destro di adulto dal neolitico sahariano un incisivo inferiore Homo Erectus ( 1 M AC) 101° Congresso della SIF. Roma, settembre 2015

Metodo Spettrometro NMR con magnete verticale a 9.4T Probe per microimaging con bore di accesso di 12x12x15 mm Intensità massima dei gradienti (raffreddati ad acqua) 1200mT/m ; tempo di salita 100 μs. Risoluzione delle immagini (dipende dai parametri NMR!) minima: 20 μm Termostato. Range di temperatura da -80° a 210° XWINNMR ® and ParaVision ® 3.0 software Protocollo: Sequenza MSME con TE=4.6ms o 6.6ms TR=250, 450 o 1200 ms, ns=512, matrice 256x256 e 512x512 FOV=1.5x1.5 cm 2, spessore della fetta 400 µm, risoluzione in piano=60µm (256x256) o 30µm (512x512). T=18° 101° Congresso della SIF. Roma, settembre 2015

Risultati 101° Congresso della SIF. Roma, settembre 2015

Risultati 101° Congresso della SIF. Roma, settembre 2015

Risultati 101° Congresso della SIF. Roma, settembre 2015

Air Water MRI (black = high dentine density; white = low dentine density) MCT (black = low dentine density; white = high dentine density) Micro MRI 60  m 2 pixel size, STH =300  m Sagittal slice T1 weighted image Conventional Microtomography  m 3 voxel size Sagittal slice STH=28.99  m MCT Micro MRI 101° Congresso della SIF. Roma, settembre 2015

Andresen growth lines in dentine Linee di accrescimento della dentina

Microtubuli Sono maggiormente visibili nell’immagine NMR 101° Congresso della SIF. Roma, settembre 2015

MRI evidenza molto bene i micro-damages 101° Congresso della SIF. Roma, settembre 2015

Contrasto MRI superiore nelle immagini assiali

MRI: si evidenziano meglio i microtubuli di diametro maggiore in corrispondenza di un danno ( foro nello smalto) e zone di dentina a diverse densità 101° Congresso della SIF. Roma, settembre 2015

A) UA 369 (lower left I1). μMRI labiolingual slice (pixel size, 58.6 μm; slice thickness, 200 μm) through the centre of the root. Scale bar, 500 μm. (B) Root length (in μm) is plotted against root formation time (in years). The grey filled circles represent 44 modern human incisor roots. The blue filled circles represent the buccal and lingual plots for UA 369 calculated to be 80 days apart (2.5 μm per day over 200 μm of dentine formation). The red filled triangles represent the labial and lingual plots for UA 369 calculated to be 90 days apart (2.3 μm per day over 200 μm of dentine formation). All roots are plotted as if zero root height occurred at zero formation time. L’andamento nel tempo della crescita delle radici è molto simile a quella delle radici degli uomini moderni. Viceversa la crescita delle radici nelle scimmie si verifica a ritmo superiore rispetto a quelle dei Sapiens (C. Dean 2009, 2013) UA 369 Buia Eritrea 101° Congresso della SIF. Roma, settembre 2015

Conclusioni Sono state presentate le prime immagini di micro-imaging NMR ottenute da denti umani fossili I risultati preliminari dimostrano le grandi potenzialità della tecnica nel ricavare informazioni microstrutturali complementari rispetto alla MCT Il metodo sembra particolarmente promettente per un’ analisi quantitativa delle linee di accrescimento della dentina mediante le quali è possibile stabilire sia la cronologia di formazione delle radici sia quella degli eventuali episodi di stress aspecifico sofferti dall’individuo Grazie per l‘ attenzione 101° Congresso della SIF. Roma, settembre 2015