Wissenschaftler nutzen KI zur Bewertung der Zahnanthropologie

Mario Modesto Mata, Forscher in der Dental Anthropology Group am Centro Nacional de Investigación sobre la Evolución Humana (CENIEH), ist der Hauptautor einer Arbeit veröffentlicht In Die anatomische Aufzeichnungüber den Einsatz künstlicher neuronaler Netze zur Rekonstruktion der Anzahl der Perikymata, das sind die Wachstumslinien im Zahnschmelz, die aber bei abgenutzten Zähnen fehlen.

Zähne sind sowohl aus biologischer als auch taxonomischer Sicht eine nahezu unerschöpfliche Informationsquelle. Aufgrund ihres Wachstums ist es möglich, ihre Linien direkt zu zählen und die Entstehungszeit in Tagen abzuschätzen. Die Zählung der Perikymata bereitet jedoch aufgrund des Zustands des Zahns Schwierigkeiten, da bei normaler Abnutzung des Stücks ein Teil der Perikymata durch den Verlust des Zahnschmelzes verloren gegangen ist.

„Die Lösung dieses Problems ist von entscheidender Bedeutung, da wir dadurch die Anzahl der Zähne erhöhen könnten, die für Evolutionsstudien geeignet sind, und so zu zuverlässigeren Schlussfolgerungen führen könnten“, bekräftigt Modesto Mata, der am europäischen Projekt Tied2Teeth (ERC-2021) beteiligt ist -ADG), das von der Forscherin Leslea Hlusko geleitet wird.

Wenn wir wissen, wie stark der Zahnschmelz abgenommen hat, gemessen als Prozentsatz der verschwundenen Kronenhöhe, können wir dem Papier zufolge Techniken der künstlichen Intelligenz anwenden, um die Anzahl der fehlenden Perikymata in jedem Zahn moderner Menschen vorherzusagen.

Konkret wurden künstliche neuronale Netze entwickelt, um die Anzahl der Perikymata vorherzusagen, wenn ein Zahn bis zu 30 % der Kronenhöhe verloren hat. Das Ergebnis nach der Validierung der neuronalen Netze zeigt, dass bei einem Fehlen von 30 % des Zahnschmelzes in 86 % der Fälle der maximale Fehler insgesamt nur 3 Perikymata beträgt.

„Das sind so präzise Daten zu den Wachstumslinien, dass sie uns eine sehr realitätsnahe Vorhersage der vollständigen Entstehungszeit des Zahnschmelzes ermöglichen und uns zeigen, dass neuronale Netze zur Untersuchung paläobiologischer Fragestellungen genutzt werden können“, sagt Modesto Mata.

Um die Nutzung und Anwendung dieser neuronalen Netze zu maximieren, haben die Autoren dieser Studie Software in Form eines R-Pakets namens TeethR (von „Zähne sind wunderbar“) entwickelt, das frei verteilt und installiert werden kann. Um zu wissen, wie man sie nutzt, ist keine Ausbildung in KI erforderlich: Sehr grundlegende R-Kenntnisse reichen aus. Mithilfe einer im Paket entwickelten Funktion können sehr schnell Vorhersagen getroffen werden.