Prehistoric Labor as Reflected in Skeletal Pathology

Salta a Español: Trabajo prehistórico reflejado en la patología esquelética

 Prehistoric Labor as Reflected in Skeletal Pathology

by Joseph Stokes

JStokes-head-shot[3]

The Callejón de Huaylas valley of Peru’s northern highlands is a landscape like none other. The spires of its mountain peaks grasp up toward a rich blue sky, which after dusk becomes awash with stars, punctuating the deep blackness of the Milky Way galaxy and beyond.

The two great Cordillera mountain ranges of the Peruvian Andes climb to staggering heights on either side of the Rio Santa, which has unyieldingly carved the valley over countless centuries. On either side the twin ranges are painted verdant green and yellow with terraced fields. With its high elevation the air is thin, influencing both the mind and the body. The days can become fiercely hot and the nights are bitter cold. Without adequate precautions the insects can be savage. An ardent trench or stone lies in wait for those who don’t heed their step. The absolutely rugged character of the Callejón de Huaylas is juxtaposed by its incredible beauty and the genuine hospitality of its people. Far from attempting to dissuade prospective students, volunteers or trekkers (my experience with PIARA has been both gratifying and life changing, pushing me in ways I’ve only begun to understand) my purpose is to sufficiently illustrate a terrain which, despite the awe it inspires, can over time act with cruel precision upon individuals and their musculoskeletal structure.

Much the same as it was in ancient times, many among the Hualcayán community make a living as farmers. While the economic mode has transitioned away from a purely subsistence model, and the community now benefits from livestock capable of pulling a plow and shouldering a harvest (llama are stubborn creatures composed mostly of fluff and sass), the demands placed on the individual remain significant. Over the course of a lifetime the human body responds to labor induced stress on the skeletal structure through the layering of new bone tissue and resorption of damaged bone tissue at muscle attachment sites called entheses. The process of entheseal change manifests in characteristic patterns depending on the severity to which the musculature involved in a motion is pushed beyond its functional capacity. The study of these patterns of labor induced stress in prehistoric contexts can shed insight on how individuals exerted themselves in day to day activities. With support from the PIARA Perú program I set out to investigate this effect for my senior thesis at Fort Lewis College, under the supervision of PIARA bioarchaeology collaborators Dr. Sara Becker and Dr. Julie Lesnik, and PIARA director Rebecca Bria.

Over the course of seven weeks in the Summer of 2013, bioarchaeological investigation of entheseal change was conducted for the lower limbs of skeletal remains from a minimum of 47 individuals recovered from two commingled tombs at the ancient archaeological complex of Hualcayán. Entheseal sites were scored for the presence of robust boney growth as a reaction to stress on a four point scale, where the reaction was graded severe, moderate, mild or absent. Because entheseal change develops over the course of a lifetime of stress, samples were only included if the bone was fully fused, indicating it belonged to an adult. Human femora from both tombs displayed a 56.6% prevalence of moderate to severe robust reaction at the linea aspera line, which runs along the length of the posterior surface of the bone and is an entheseal attachment for the major abductor muscles which draw the thigh in. The gluteal tuberosity, also from the femur and an attachment for the gluteus maximus muscle, responsible for significant overall motion in the thigh, demonstrated an 88.6% prevalence of moderate to severe robust effect. Finally, the Tibial Tuberosity, a projection from the upper tibia located just below the knee cap and attachment point for the patellar ligament which flexes and extends the knee, demonstrated a 48.2% prevalence for moderate to severe robust growth. These results illustrate a harsh mountainous terrain, which over time, affected considerable stress on individuals as they moved across it.

Overall moderate to severe robust scores from the tibial tuberosity were less than what I had expected to see. I noticed that when their prevalence were viewed separately between the two tombs analyzed, high end robust scores were recorded with 49% greater frequency in the second. Statistical analysis of this division showed that the difference was not a coincidence, and while further determination of what may have contributed to the difference was beyond the scope and resources available at the time, the exploration did bring my attention to a previously overlooked pathological condition at the site. Referred to in previous references as Osgood Schlatter’s disease, the condition exhibits itself through the growth of sharp spicules of bone which project upwards from the tuberosity along the axis of pull from the patellar ligament. What may have in many cases constituted a degree of pain at the knee joint, the Osgood Schlatter’s pathology was exhibited in roughly a third of the tibiae analyzed. Further research into the condition revealed that it only manifests in individuals prior to the full fusion of the bone during adolescents, and suggests that individuals at prehistoric Hualcayán participated heavily in the communal economy during their teen years. Working and laboring at a young age is often noted in modern Andean communities, and was likely present in this early Andean society just as it is today.

Trabajo prehistórico reflejado en la patología esquelética

por Joseph Stokes

Osgood-Schlatters[1]

Tibia exhibiting Osgood Schlatters Disease

El Callejón de Huaylas, el valle al norte de los Andes de Perú es un paisaje como ninguno. Los picos de sus montañas comprenden hasta un cielo azul intenso, que después del atardecer se inunda de estrellas, recalcando la profunda oscuridad de la galaxia de la Vía Láctea y más allá.

Las dos grandes cadenas montañosas de la Cordillera de los Andes en Perú suben en las alturas asombrosas a ambos lado del río Santa, que ha tallado inflexiblemente el valle a lo largo de los siglos. A cada lado de esta cadena montañosa se pintan verde y amarillo los cultivos en terrazas.

Con la gran altura del terreno, el aire es menos; sus influencias sobre ambos, la mente y el cuerpo. Los días se vuelven ferozmente calientes y las noches son frías. Sin las precauciones adecuadas los insectos pueden ser salvajes. Una pendiente de piedras se encuentra a la espera para aquellos que no preste atención a su paso.

El carácter absolutamente resistente del Callejón de Huaylas se yuxtapone por su increíble belleza y la genuina hospitalidad de su gente. Lejos de tratar de disuadir a los posibles estudiantes, voluntarios o excursionistas (mi experiencia con PIARA ha sido tanto gratificante y un cambio de vida, empujándome de una manera que sólo he empezado a entender) mi propósito es ilustrar suficientemente un terreno que, a pesar de la admiración que inspira, puede con el tiempo actuar con cruel precisión sobre los individuos y su estructura músculo-esquelética.

Muy similar como lo fue en los tiempos antiguos, muchos en la comunidad Hualcayán se ganan la vida como agricultores. Aunque el modo económico ha pasado lejos de un modelo puramente de subsistencia, y la comunidad se beneficia ahora de ganado capaz de tirar de un arado y asumir una cosecha (las llamas son criaturas testarudas compuestas sobre todo de lana), las demandas que para el individuo siguen siendo significativas . A lo largo de toda la vida los seres humanos responden al estrés inducido por la mano de obra en la estructura de su esqueleto, a través de las capas de nuevo tejido óseo y la reabsorción del tejido óseo dañado en sitios de unión musculares llamados entesitis. El proceso de cambio (entesitis)se manifiesta en patrones característicos dependiendo de la gravedad a la que se empuja la musculatura implicada en un movimiento más allá de su capacidad funcional.

El estudio de estos patrones de estrés inducido por el trabajo en contextos prehistóricos puede arrojar una visión sobre cómo los individuos en el pasado se esforzaron en el día a día de la actividad. Con el apoyo del proyecto PIARA Perú, me puse a investigar este efecto para mi tesis de grado en la Universidad de Fort Lewis, bajo la supervisión de las bioarqueólogas colaboradoras de PIARA, Dra Sara Becker y Dra. Julie Lesnik, y la directora de PIARA, Rebecca Bria.

A lo largo de siete semanas en el verano del año 2013 la investigación bioarqueológica de cambio de entesitis, se llevó a cabo para las extremidades inferiores de los restos óseos de un mínimo de 47 individuos recuperados de dos tumbas del antiguo complejo arqueológico de Hualcayán.

En los huesos que presentaban entesitis, se notó la presencia de crecimiento óseo robusto como una reacción al estrés en una escala de cuatro puntos, en donde la reacción se calificó grave, moderada, ligera o ausente. Dado que el cambio entesitis se desarrolla a lo largo de toda una vida de estrés, las muestras sólo se incluyeron si el hueso estaba completamente fundido, lo que indica que perteneció a un adulto. Los fémures humanos de ambas tumbas muestran una prevalencia 56,6% de moderada a severa reacción robusta en la línea de línea áspera, que se extiende a lo largo de la longitud de la superficie posterior del hueso, y es un archivo adjunto entesitis para los principales músculos abductores que se basan en el muslo. La tuberosidad glútea, también desde el fémur y un accesorio para el músculo glúteo mayor, responsable de la circulación general significativo en el muslo, demostró una prevalencia de 88,6% de moderada a grave efecto robusto. Por último, la tuberosidad tibial, una proyección de la tibia superior situado justo debajo de la rótula de la rodilla y punto de unión para el ligamento rotuliano que flexiona y extiende la rodilla, demostró una prevalencia de 48,2% para los de moderada a severa crecimiento robusto.

Estos resultados ilustran un terreno montañoso duro, que con el tiempo afecta el estrés considerable en los individuos mientras se movían a través de ella. En general,  la tuberosidad tibial  moderada y robusta eran menos de lo que había esperado ver. Me di cuenta de que cuando su prevalencia eran vistos por separado entre las dos tumbas analizadas, los resultados robustos de gama alta se registraron con un 49% mayor frecuencia en el segundo. El análisis estadístico de esta división mostró que la diferencia no fue una coincidencia, y mientras la determinación de lo que puede haber contribuido a la diferencia fue más allá del alcance y los recursos disponibles en el momento, la exploración trajo a mi atención a idea que previamente había pasado por alto en el estado patológico.

Mencionando en las referencias anteriores, como la enfermedad de Osgood Schlatter, la condición se presenta a través de el crecimiento de espículas de hueso afilados que se proyectan hacia arriba desde la tuberosidad lo largo del eje de la tracción del ligamento patelar. ¿Qué grado de dolor en la articulación de la rodilla, la patología de la enfermedad de Osgood Schlatter fue exhibido en aproximadamente un tercio de las tibias analizado?.

La investigación adicional en el estado reveló que sólo se manifiesta en los individuos antes de la fusión completa del hueso durante la adolescencia, y sugiere que los individuos en la prehistoria Hualcayán participaron fuertemente en la economía comunitaria durante sus años de adolescencia. Trabajando y trabajando a una edad temprana a menudo se observa en las comunidades modernas andinas.

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