Knowledge of human brain evolution primarily relies on the interpretation of palaeoneurological evidence. In the absence of any direct evidence of the fossil neural condition, an endocast (i.e., replica of the internal table of the bony brain case) would constitute a proxy for reconstructing a timeline and mode of cerebral changes in human evolution. The identification of cerebral imprints, and more particularly, of cortical sulci, is indeed critical for assessing the topographic extension and structural organisation of cortical areas. As demonstrated by historical debates in palaeoneurology, however, the description of these crucial landmarks in fossil endocasts is challenging. The recent introduction of high-resolution imaging techniques in (palaeo)neurology offers new opportunities for tracking detailed endocranial neural characteristics. In such context, this study aimed to provide an atlas documenting the variation in the extant human, common chimpanzee and bonobo endocranial sulcal patterns for subsequent use as a comparative platform for the study of the fossil record. The total brain sample population for this study consisted of 60 formalin-fixed human brains from the Department of Anatomy, University of Pretoria, South Africa. Additionally, 58 extant human dry crania from the Pretoria Bone Collection (University of Pretoria, South Africa) which were detailed previously by X-ray microtomography (micro-CT) at the MIXRAD facility, located at the South African Nuclear Corporation (Necsa), Pelindaba, and 22 common chimpanzee and bonobo crania from the Royal Museum for Central Africa (Tervuren, Belgium) that had also been detailed previously using micro-CT at the Centre for X-ray Tomography of the Ghent University (UGCT) were processed and evaluated for inclusion in the study population. Sulci on formalin-fixed brains were documented to create a database of sulcal patterns representing a South African brain sample population. The endocasts were analysed using various software programs and appropriate algorithms, during the post-acquisition process. Finally, a probability map was constructed to document the variation of sulcal imprints on extant human endocasts, based on the identified sulci. This semi-automatic method provides an innovative, non-invasive, observer-independent method to investigate human endocranial structural organisation and a promising perspective for discussing long-standing questions in palaeoneurology. / Dissertation (MSc)--University of Pretoria, 2019. / Anatomy / MSc / Unrestricted

The Hyaenodonta include a wide variety of carnivorous mammals ranging in age from late Palaeocene to middle Miocene. Although they reached a nearly global distribution, little remains of them today. Many of the taxa are based only on teeth and jaw fragments. If we are to understand how these animals lived and evolved, we must therefore make the most out of the material we have. Herein, I report on the first nearly complete skull of Anasinopa leakeyi (Teratodontinae), which was recently found in Northern Kenya. The skull is dorsoventrally compressed, but otherwise relatively undamaged. The aim of this study was to provide a first glimpse of teratodontine brain morphology by reconstructing the neurocranium of this skull and creating a digital endocast. The result was one of the most well preserved endocasts of any hyaenodont known to date, with many of the cranial nerves and blood vessels visible. The size of the optic foramen relative to the size of the brain is similar to that of the extant wolf, Canis lupus, suggesting that A. leakeyi may have had a similar visual acuity. The body mass of A. leakeyi was estimated to up to 25 kg, meaning that it may have hunted small or large animals, perhaps having the ability to shift to larger prey when needed, as do extant, similarly sized, Felidae and Canidae. Endocasts are known from only a handful hyaenodont species, many of which were described by Radinsky in 1977. However, little work has been done on hyaenodont brains since then. The second aim of this study, therefore, was to place these hyaenodont brains, and particularly that of A. leakeyi, in the most recent phylogenetic framework, to better understand how the brain evolved in this group. This suggests that the evolution of a larger, more convoluted neocortex occurred convergently in several clades of Hyaenodonta. Furthermore, the presence of only a single neocortical sulcus in the earliest hyaenodonts calls into question the previous hypothesis of an ancestral pattern with two sulci for Artiodactyla, Perissodactyla and Carnivora. This study provides a basis for future research on brain evolution in Hyaenodonta, as well as showcases the possibilities offered by 3D technology. / Hyaenodonterna var en grupp rovdjur som levde från ca 58 till 12 miljoner år sedan och som fanns på alla nordliga kontinenter samt Afrika. De varierade mycket i storlek, precis som nu levande rovdäggdjur, från ca 0.5 kg till över ett ton. Den här studien rapporterar ett nytt fynd från norra Kenya: den första skallen av Anasinopa leakeyi, en hyaenodont som levde för ungefär 17 miljoner år sedan. Skallen är tillplattad, men nästan komplett och i övrigt i relativt gott skick. Men hjälp av datortomografi och 3D-teknologi har neurokraniet, den del av skallen som omger hjärnan, kunnat byggas ihop igen och en digital avgjutning av hjärnskålen skapats. Genom att jämföra tjockleken på synnerven i förhållande till hjärnstorleken kan man få en uppfattning om hur väl utvecklad synen var hos Anasinopa. Resultaten tyder på att Anasinopa troligen hade ungefär lika bra syn som dagens varg. Genom att mäta tänderna har Anasinopas kroppsvikt kunnat uppskattas till upp till 25 kg, vilket är ungefär lika mycket som en europeisk bäver eller en manvarg. De rovdäggdjur som lever idag, och som väger lika mycket som Anasinopa, kan jaga antingen stora eller små bytesdjur. Det finns också djur i den här viktklassen, som t.ex. schakaler och lodjur, som kan skifta mellan att jaga små och stora djur, så det är möjligt att Anasinopa också kunde det. Vår kunskap om hur hjärnan såg ut hos hyaenodonter är begränsad till mindre än ett dussin exemplar. De flesta av dessa ”hjärnor” är naturliga avgjutningar i sten, som bildats när hjärnskålen fyllts med sediment för miljontals år sedan. En studie på 1970-talet jämförde flera hyaenodont-hjärnor och fann att neocortex, den del av hjärnan som hos däggdjur ansvarar för komplexa kognitiva funktioner, med tiden blev större och mer veckad hos de här djuren. Det vill säga, de tidiga hyaenodonterna hade en liten neocortex med ett enda veck, medan de som levde miljontals år senare hade en mycket större neocortex med flera veck. Sedan den studien har dock ganska lite forskning gjorts på hjärnan hos de här djuren. I den här studien jämfördes därför Anasinopas hjärna med den hos andra hyaenodonter, med hänsyn tagen till hur de olika arterna tros vara släkt med varandra, för att försöka förstå hur hjärnan utvecklades hos de här djuren. Resultaten tyder på att en större, mer veckad neocortex utvecklades parallellt i två separata grupper av hyaenodonter. Man har tidigare kunnat se att utvecklingen av fler hjärnveck skett parallellt hos, t.ex., olika grupper av hunddjur. Dock verkar inget än så länge tyda på att sådana veck lika lätt kan förloras när de väl utvecklats hos en art. Därför tyder det faktum att de första hyaenodonterna bara hade ett veck på att deras gemensamma anfader med dagens rovdjur också bara hade ett veck. Det går emot vad man tidigare trott, om att den gemensamma anfadern till hyaenodonter och nu levande rovdjur och hovdjur och hade en neocortex med två veck, som sedan bevarats hos alla dess ättlingar. Det här visar att det är mycket vi fortfarande inte vet om hjärnans utveckling. Studien visar samtidigt på möjligheterna som 3D-teknologin innebär och visar att det finns mycket kvar att lära från de fossil vi har.