Ätiologie und Häufigkeit pathologischer Veränderungen an den Skeletfunden der neolithischen Population aus Völlinghausen
Etiology and frequency of pathological changes in the skeletal remains of the Neolithic population from Völlinghausen
by Thomas Lewandowski
Date of Examination:2026-01-15
Date of issue:2026-01-06
Advisor:Prof. Dr. Dr. Michael Schultz
Referee:Prof. Dr. Dr. Michael Schultz
Referee:Prof. Dr. Bernhard Reuss
Persistent Address:
http://dx.doi.org/10.53846/goediss-11737
Files in this item
Name:Dissertation_Thomas_Lewandowski_Band I_ fina...pdf
Size:12.7Mb
Format:PDF
Description:Dissertation
Name:Dissertation_Thomas_Lewandowski_Band II_ final.pdf
Size:113.Mb
Format:PDF
Description:Anhang Teil I
Name:Dissertation_Thomas_Lewandowski_Band III_ final.pdf
Size:23.1Mb
Format:PDF
Description:Anhang Teil II
This file will be freely accessible after 2026-02-12.
Abstract
English
Palaeopathology is an interdisciplinary field situated at the interface of (dental) medicine, anthropology, and archaeology. As the only contemporary witnesses, human remains serve as primary sources in the sense of “biohistorical documents,” since no other contemporaneous records, such as written sources, are available from prehistory and protohistory. The aim of the present study was to conduct a palaeopathological investigation of the skeletal remains of the Neolithic population from Völlinghausen with regard to the aetiology and frequency of pathological changes, to discuss the findings in the context of the existing literature, and thereby to contribute to a better understanding of living conditions, social structure, and disease patterns in the Neolithic period. The highly fragmented and in part severely postmortem-altered skeletal assemblage from the Völlinghausen population required meticulous sorting based on anatomical structures, detailed documentation, determination of biological age as precisely as possible, assessment of sex-specific characteristics, and reconstruction of body height. Due to the lack of comparable studies, it was also necessary to develop an evaluation methodology that allows bones of varying quality and completeness to be analysed collectively in order to maximise the amount of information gained. Complete descriptions and findings are presented in the results section of this work. Using palaeopathological methods such as macroscopic inspection, binocular stereomicroscopy, endoscopy, radiographic fluoroscopy, transmitted light microscopy, and scanning electron microscopy, information was obtained on pathological processes and deviations from normal anatomical structures and their surfaces, thereby contributing to the reconstruction of living conditions. Based on the petrous pyramids and the most frequently preserved tooth (tooth 16), a minimum number of 53 individuals was determined for the collective grave of the Neolithic population from Völlinghausen. The estimated age at death ranged from at least two years to a maximum of 80 years and showed an approximately normal distribution across age groups. With regard to sex distribution, a slight predominance of male individuals was observed. Reconstruction of body height yielded a population mean of 155.5 cm. The cranial vaults, particularly the lamina interna, showed conspicuously frequent traces of pathological processes, with 83 of 150 datasets (56%) affected, predominantly of inflammatory origin. Two fragments from the posterior cranial fossa exhibited pitting-like impressions. In one case, a silicone cast was produced, revealing a structure characteristic of meningeal tuberculosis. In the second case, bone thin-section microscopy demonstrated a similar pitting alteration with a high degree of suspicion for meningeal tuberculosis. The venous dural sinuses also frequently showed reactive changes as a consequence of inflammatory involvement. The superior sagittal sinus was affected in 21 of 47 cases (45%), the transverse sinuses in 13 of 68 cases (19%), and the sigmoid sinuses in 35 of 78 cases (45%). Pathological changes consistent with cribra orbitalia were identified in 21 of 99 orbital roofs (21%). These findings are primarily regarded as nonspecific stress markers and usually require microscopic examination for further differentiation (anaemia: 3 of 20 ≙ 15%; scurvy: 0 ≙ 0%; inflammation: 10 of 20 ≙ 50%; postmortem origin: 7 of 20 ≙ 35%). Light microscopic examination of bone thin sections likewise suggested a predominantly inflammatory cause. The nasal cavity was affected by chronic inflammatory processes in 10 of 21 cases (48%), the frontal sinus in 42 of 71 cases (59%), the maxillary sinus in 31 of 47 cases (66%), the sphenoidal sinus in 23 of 35 cases (66%), and the ethmoidal cells in all examined cases (5 of 5; 100%). Evidence of otitis media was found in 16 of 58 middle ears (28%). Additionally, 31 of 78 mastoid processes (40%) showed signs of previous inflammatory processes. In the deciduous dentition, apical lesions were observed in 4 of 120 teeth (3%), dental calculus in 34 of 120 teeth (26%), caries in 7 of 120 teeth (6%), and transverse enamel hypoplasia grade I in 55 of 120 teeth (46%). In the permanent dentition, 57 of 992 teeth (6%) exhibited periodontal disease, 11 of 992 teeth (1.1%) showed apical lesions, 411 of 992 teeth (41%) dental calculus, 56 of 992 teeth (6%) carious lesions, and 732 of 992 teeth (74%) transverse enamel hypoplasia, predominantly grade I and therefore without pathological significance. Abrasion was evident in both deciduous and permanent dentition, mostly to such an extent that dentin was already exposed, making secondary dentin formation likely. In the spine, pathological alterations were found in 745 of 1,187 fragments (63%) of vertebral endplates and arches. Of these, 95.1% were degenerative in origin, 4.6% showed signs of arthritis, and a further 0.3% exhibited ankylosis. Among the rib datasets, 43 of 239 (18%) were pathologically altered, predominantly in the form of pleural reactions. The bones of the upper extremities showed exclusively degenerative changes consistent with osteoarthritis and no arthritic alterations. The maximum severity observed was grade IV. Humeri, radii, and ulnae also exhibited signs of myotendinopathies. In the lower extremities, osteoarthritis was observed up to a maximum of grade V, and arthritis up to a maximum of grade IV. Myotendinopathies and periosteal reactions were also frequently present in femora, tibiae, and fibulae. The overall evaluation of the results clearly demonstrates, particularly on the basis of cranial findings, that inflammatory diseases affecting cranial structures were common in the Völlinghausen population. Residuals of chronic inflammatory irritation were especially frequent in the nasal cavity, paranasal sinuses, middle ear, and mastoid process. Due to cranial architecture and the close anatomical proximity of these structures, untreated inflammatory processes can spread rapidly. Endocranial complications must be regarded as particularly dangerous in the pre-antibiotic era, which also explains the frequent meningeal reactions and involvement of the venous dural sinuses observed. Infections of the upper respiratory tract are particularly noteworthy, as they often spread via droplet transmission. Following colonisation and subsequent haematogenous dissemination, penetration of the blood–brain barrier or spread per continuitatem from adjacent structures is also possible. In the present study, a descriptive classification of meningeal reactions was introduced, based on the size and extent of residuals of meningeal involvement. While no specific aetiology can be derived from this classification, higher grades are associated with an increased likelihood of a fulminant reaction consistent with bacterial purulent meningitis. The data support the assumption that individuals of the Völlinghausen population lived in close proximity to one another, as only such conditions can explain the epidemic occurrence of infectious diseases. This indicates sedentism and cohabitation in larger groups. Factors such as hygiene, availability of sanitary facilities, and air quality must also be considered, as they exert a significant influence on the spread of infectious processes. It is likely that the upper respiratory tract was subjected to chronic irritation, possibly due to open fires within dwellings, resulting in increased exposure to dust and smoke and subsequent chronic mucosal irritation. The presence of pleural reactions further supports the assumption of chronic respiratory irritation, potentially associated with poor air quality caused by open fires and insufficient smoke ventilation. Under cold and damp autumn and winter conditions, pulmonary diseases may have been promoted by wet, infrequently changed clothing, inadequate heating, and poor hygienic conditions resulting from close cohabitation and increased opportunities for droplet transmission. These assumptions are consistent with findings from studies of Neolithic populations from Calden, Rheine, and Großenrode, which likewise indicate an increased prevalence of infectious diseases and higher pathogen loads, possibly attributable to hygienic conditions associated with close living quarters shared by humans and animals. Rhinogenic diseases tend to involve the middle ear and its adjacent cavities. Otitis media frequently leads to middle ear effusions, which, in the absence of adequate drainage, result in conductive hearing loss. Particularly in children, this may impair speech acquisition and cognitive development. In addition to communication difficulties, affected individuals are more vulnerable, as they may be unable to perceive warnings or sounds of approaching danger. Furthermore, the present study demonstrates through the investigation of cribra orbitalia that macroscopic appearance alone rarely allows reliable conclusions regarding aetiology, especially when preservation is poor. The time- and cost-intensive preparation and examination of bone thin sections is therefore of considerable value. Dental data provide insight into diet and subsistence strategies. Considering the frequency of periodontal disease and caries, it can be concluded that the Völlinghausen population was undergoing a societal transition from hunter-gatherers to agriculturalists. This shift is associated with a change from predominantly protein-rich diets to carbohydrate-rich diets. It is likely that both animal and plant food sources were utilised and were available in sufficient quantities, as no evidence of pronounced nutritional deficiencies was observed. Dental abrasion patterns support the assumption that a significant proportion of the diet was derived from agriculture. Investigations of the burial sites at Schmerlecke I and II likewise demonstrate that this societal transition and change in primary food sources from hunting to agriculture occurred during this period. A protein- and carbohydrate-rich diet appears plausible in light of the findings, without evidence of prolonged deficiency states. Analysis of postcranial skeletons, wear patterns, and musculotendinous attachments indicates increased mechanical stress on the spine and lower extremities. This suggests that individuals of the Neolithic population from Völlinghausen were required to carry heavy loads, perform strenuous physical labour, and possibly travel long distances on foot.
Keywords: paleopathology; neolithic; caries; periodontal disease; apical process; dental abrasion; hunters and gatherers; living conditions; degenerative joint disease; cribra orbitali; meningitis; arthrosis; arthritis; histology; Völlinghausen; skeletal remains; pathological changes
German
Die Paläopathologie orientiert sich als interdisziplinäres Fach zwischen (Zahn-)Medizin, Anthropologie und Archäologie. Als einzige Zeitzeugen dienen die sterblichen Überreste als Primärquellen im Sinne von „biohistorischen Urkunden“, da aus der Vor- und Frühge- schichte keine anderweitigen Zeitzeugnisse, beispielsweise Schriftquellen, zur Verfügung stehen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, das knöcherne Fundgut der neolithischen Population aus Völlinghausen paläopathologisch in Hinblick auf die Ätiologie und Häufigkeit patholo- gischer Veränderungen zu untersuchen, vor dem Hintergrund der bereits vorliegenden Lite- ratur zu diskutieren und so einen Beitrag zum Verständnis der Lebensbedingungen, Sozial- struktur sowie Erkrankungen im Neolithikum zu leisten. Das stark fragmentierte und teilweise stark postmortal verfremdete knöcherne Fundgut der Population aus Völlinghausen musste in minuziöser Arbeit anhand anatomischer Strukturen sortiert, dokumentiert, das biologische Alter möglichst genau bestimmt, Geschlechtsmerk- male beschrieben und die Körperhöhe rekonstruiert werden. Aufgrund fehlender Vergleichs- arbeiten musste außerdem eine Auswertungsmethodik entwickelt werden, die es zulässt, Knochen unterschiedlicher Güte und Vollständigkeit gemeinsam auszuwerten, um ein Ma- ximum an Erkenntnissen zu gewinnen. Die vollständigen Beschreibungen und Befunde sind im Befundteil dieser Arbeit dargestellt. Mithilfe paläopathologischer Methoden wie makroskopische Begutachtung, binokulare Lu- penmikroskopie, Endoskopie, Röntgendurchleuchtung, Durchlichtmikroskopie und Raster- elektronenmikroskopie sollten so Erkenntnisse über krankhafte Prozesse und über die Norm abweichende Veränderungen von anatomischen Strukturen und deren Oberflächen gewon- nen werden, die zur Rekonstruktion der Lebensumstände beitragen. Anhand der Felsenbeinpyramiden sowie des am häufigsten vorliegenden Zahnes 16 konnte für das Kollektivgrab der neolithischen Population aus Völlinghausen eine Mindestindivi- duenzahl von 53 bestimmt werden. Das ermittelte Sterbealter mit einer Spanne von mindes- tens zwei Jahren und maximal 80 Jahren ergab annähernd eine Normalverteilung in den Al- tersstufen. In Bezug auf die Geschlechtsverteilung ließ sich ein leichtes Übergewicht zu- gunsten männlicher Individuen feststellen. Die Rekonstruktion der Körperhöhen ergab einen Populationsmittelwert von 155,5 cm. Die Schädeldächer zeigten vor allem auf der Lamina interna mit n = 83 von 150 (56%) Datensätzen auffallend häufig Spuren krankhafter Prozesse, die überwiegend entzündlicher Genese waren. An zwei Fragmenten aus der hinteren Schädelgrube konnten grübchenartige Impressionen gefunden werden. Hiervon wurde in einem Fall ein Silikonabguss hergestellt, der eine für eine meningeale Tuberkulose typische Struktur zeigte. In dem zweiten Fall konnte mithilfe der Knochendünnschliffmikroskopie ein ähnliche grübchenartige Verände- rung mit hochgradigem Verdacht für eine meningeale Tuberkulose nachgewiesen werden. Auch die venösen Hirnblutleiter wiesen gehäuft reaktive Veränderungen in Folge von ent- zündlicher Affektion auf. Der Sinus sagittalis superior war mit n = 21 von 47 (45%), die Sinus transversi mit n = 13 von 68 (19%) und die Sinus sigmoidei mit n = 35 von 78 (45%) betroffen. An den Augenhöhlendächern konnten an n =21 von 99 (21%) pathologische Veränderungen einer Cribra orbitalia nachgewiesen werden, die primär als unspezifische Stressmarker zu bewerten sind und in der Regel erst nach einer mikroskopischen Untersuchung näher diffe- renziert werden können (Anämie: n = 3 von 20 ≙ 15%, Skorbut: n = 0 ≙ 0%; Entzündung: n = 10 von 20 ≙ 50%; postmortale Entstehung: n = 7 von 20 ≙ 35%). Die lichtmikroskopi- sche Untersuchung der Knochendünnschliffpräparate ließ auch hier auf eine hauptsächlich entzündliche Ursache schließen. Die Nasenhaupthöhle war mit n = 10 von 21 (48%), der Sinus frontalis mit n = 42 von 71 (59%), der Sinus maxillaris mit n = 31 von 47 (66%), der Sinus sphenoidalis mit n = 23 von 35 (66%) und die Cellulae ethmoidales mit n = 5 von 5 (100%) von chronisch entzündlichen Prozessen affektiert. An n = 16 von 58 (28%) der Mittelohren konnten Spuren einer Otitis media gefunden wer- den. Von den Processus mastoidei zeigten n = 31 von 78 (40%) ebenfalls Spuren abgelau- fener entzündlicher Prozesse. An den Zähnen des Milchgebisses waren bei n = 4 von 120 (3%) apikale Prozesse, bei n = 34 von 120 (26%) Zahnstein, bei n = 7 von 120 (6%) Karies und bei n = 55 von 120 (46%) transversale Schmelzhypoplasien vom Grad I nachweisbar. Im bleibenden Gebiss zeigten n = 57 von 992 (6%) Zähnen eine parodontale Erkrankung, n = 11 von 992 (1,1%) Zähnen apikale Prozesse, n = 411 von 992 (41%) Zähnen Zahnstein, n = 56 von 992 (6%) Zähnen kariöse Läsionen und n = 732 von 992 (74%) Zähnen transversale Schmelzhypoplasien, die überwiegend dem Grad I zuzuordnen waren und somit keinen Krankheitswert darstellen. Abrasionen waren sowohl im Milch- als auch im Dauergebiss erkennbar, die zumeist so ausgeprägt waren, dass bereits das Dentin freigelegen hat und so eine Sekundärdentinbil- dung wahrscheinlich war. An der Wirbelsäule konnten an n = 745 von 1187 (63%) Fragmenten von Endplatten und Wirbelbögen krankhafte Veränderungen gefunden werden, die zu 95,1% degenerativ be- dingt waren. 4,6% zeigten Spuren von Arthritis und weitere 0,3% eine Ankylose. Bei den Datensätzen der Rippen waren n = 43 von 239 (18%) krankhaft verändert, wobei die Mehrheit in Form von Rippenfellreaktionen vorlag. An den Knochen der oberen Extremität konnten ausschließlich degenerative Veränderungen im Sinne einer Arthrose und keine arthritischen Spuren gefunden werden. Der maximale Ausprägungsgrad war Grad IV. Humeri, Radii und Ulnae zeigten zudem Spuren von My- otendopathien. An den unteren Extremitäten waren Arthrose maximal vom Grad V und Arthritis maximal vom Grad IV zu finden. Ebenfalls häufig zeigten sich an Femora, Tibiae und Fibulae My- otendopathien und periostale Reaktionen. Die Zusammenschau der Ergebnisse zeigt anhand der Schädel deutlich, dass sich in der Po- pulation von Völlinghausen gehäuft entzündliche Erkrankungen an den Strukturen der Cra- nien manifestiert haben. Dabei finden sich in der Nase, den Nasennebenhöhlen, dem Mittel- ohr und dem Warzenfortsatz auffallend häufig Residuen chronisch entzündlicher Reizungen. Aufgrund der Architektur des Schädels und der anatomischen Nähe der Strukturen können sich entzündliche Prozesse unbehandelt rasch ausbreiten. Vor allem endocraniale Kompli- kationen müssen in präantibiotischer Zeit gefürchtet werden. So lassen sich auch die gehäuft gefundenen meningealen Reaktionen sowie die Affektionen der venösen Hirnblutleiter er- klären. Besonders hervorzuheben sind Infektionen der oberen Atemwege, die sich häufig durch Tröpfcheninfektion ausbreiten. Nach einer Besiedelung und anschließender hämato- gener Streuung und ist hier auch eine Überwindung der Blut-Hirn-Schranke oder einer Aus- breitung per continuitatem aus angrenzenden Strukturen möglich. In der vorliegenden Arbeit wurde eine deskriptive Klassifikation meningealer Reaktionen eingeführt, die sich an der Größe und Ausbreitung der Residuen einer Hirnhautreaktion ori- entiert. Eine Ätiologie kann daraus nicht abgeleitet werden, jedoch steigt mit höherem Grad die Wahrscheinlichkeit einer fulminanten Reaktion im Sinne einer bakteriellen Meningitis purulenta. Die vorgelegten Daten unterstützen die Annahme, dass die Menschen der Population aus Völlinghausen in enger Nähe zueinander gelebt haben müssen, da sich nur so epidemisches Auftreten von Infektionskrankheiten erklären lässt. Dies weist auf die Sesshaftigkeit und das Zusammenleben in größeren Gruppen hin. Zu berücksichtigen sind zudem die Reinlichkeit, die Verfügbarkeit sanitärer Einrichtungen sowie die Luftqualität, die großen Einfluss auf die Ausbreitung infektiöser Geschehen haben. Es ist anzunehmen, dass die oberen Atemwege chronischer Reizung ausgesetzt waren. Denkbar sind offene Feuer in den Unterkünften, wodurch es zu einer vermehrten Staub- und Feuerqualmbelastung gekommen sein muss, die eine chronische Schleimhautreizung bedingte. Die Spuren von Rippenfellreaktionen unterstützen die Annahme, dass die Atemwege chro- nischer Reizung ausgesetzt waren. Denkbar ist ein Zusammenhang mit schlechter Luftqua- lität durch offene Feuer und insuffizientem Rauchabzug. Unter nasskalten Bedingungen des Herbstes und Winters könnten pulmonale Geschehen durch feuchte, unregelmäßig gewech- selte Kleidung und mangelnder Beheizung der Räume, aber auch mangelhafte Hygienezu- stände in Folge engen Zusammenlebens und daraus resultierenden Ausbreitungsmöglichkei- ten durch Tröpfcheninfektionen begünstigt worden sein. Diese Annahmen decken sich mit den Ergebnissen der Untersuchungen der neolithischen Populationen aus Calden, Rheine und Großenrode. Auch hier weisen die Funde auf ein er- höhtes Auftreten von Infektionskrankheiten und eine erhöhte Keimbelastung hin, die mög- licherweise ebenfalls auf die hygienischen Bedingungen von nah miteinander lebenden Menschen und Tieren zurückzuführen sind. Rhinogene Erkrankungen neigen zu einer Affektion des Mittelohres und seiner angrenzen- den Hohlräume. Aus Mittelohrentzündungen entstehen häufig Paukenergüsse, woraus bei mangelndem Abfluss Schallleitungsstörungen resultieren. Dies kann vor allem bei Kindern unter anderem die Sprachentwicklung und die kognitive Entwicklung beeinträchtigen. Ne- ben Verständigungsschwierigkeiten ist eine erhöhte Vulnerabilität der Individuen gegeben, da sie Warnungen oder Geräusche nahender Gefahren nicht wahrnehmen können. Des Weiteren zeigt die vorliegende Arbeit anhand der Untersuchung der Cribra orbitalia, dass aus dem makroskopischen Erscheinungsbild nur selten eine Eingrenzung in Bezug auf die Genese zu treffen ist, vor allem, wenn der Erhaltungszustand des Fundgutes stark einge- schränkt ist. Die zeit- und kostenintensive Anfertigung und Begutachtung von Knochen- dünnschliffen ist hier äußerst wertvoll. Die Daten hinsichtlich der Zähne lassen auf die Ernährung und Wirtschaftsform schließen. Betrachtet man die Häufigkeit von Parodontopathien und Karies, so lässt sich daraus folgern, dass die Population aus Völlinghausen in den gesellschaftlichen Wandel von Jägern und Sammlern hin zu Ackerbauern befand. So kommt es zu einer Verschiebung von überwiegend proteinreicher Nahrung der Jäger und Sammler hin zu kohlenhydratreicher Nahrung der Ackerbauern. Es ist anzunehmen, dass sowohl tierische als auch pflanzliche Nahrungsquel- len genutzt wurden. Diese müssen in ausreichender Menge vorgelegen haben, da sich keine Hinweise auf ausgeprägte Mangelzustände finden ließen. Die Abrasionsmuster der Zähne stützen die Annahme, dass ein relevanter Anteil der Ernährung aus dem Ackerbau gewonnen wurde. Auch die Untersuchungen der Grabanlagen aus Schmerlecke I und II zeigen, dass sich der gesellschaftliche Wandel und die Änderung der Hauptnahrungsquellen von der Jagd hin zum Ackerbau in dieser Zeit vollzog. Eine protein- und kohlenhydratreiche Nahrung ist vor dem Hintergrund der Untersuchungsergebnisse denkbar, ohne das Auftreten von lang- anhaltenden Mangelzuständen. Anhand der postcranialen Skelete und deren Abnutzungserscheinungen sowie der Muskel- Sehnen-Einheiten zeigt sich eine erhöhte Beanspruchung der Wirbelsäule und der unteren Extremitäten. Dies legt den Verdacht nahe, dass die Menschen der neolithischen Population aus Völlinghausen schwere Lasten tragen und körperliche Arbeit verrichten und sogar weite Strecken zu Fuß zurücklegen mussten.
Schlagwörter: Paläopathologie; Neolithikum; Karies; Parodonthopathie; apikale Prozesse; Zahnabrasion; Jäger und Sammler; Lebensbedingungen; degenerative Gelenkerkrankungen; Cribra orbitali; Meningitis; Arthrose; Arthritis; Histologie; Völlinghausen; Skeletfunde; pathologische Veränderungen
