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Los neandertales fabricaron elaboradas herramientas de piedra, que eran cruciales para su supervivencia. Servían como instrumentos para la caza, para descuartizar los animales, elaborar materiales y encender el fuego. La tecnología más comúnmente asociada con los neandertales es la Musteriense y duró desde hace 150.000 años hasta hace unos 27.000.
La caja de herramientas musteriense consistía en objetos tales como hachas de mano, tajadores (choppers), raspadores, cuchillos, deniculados y puntas de lanza. Las hachas de mano, como la imagen que se ve en la sangría de cada párrafo eran muy usadas para desollar y descuartizar la caza. Los tajadores (choppers) eran usados para romper los huesos para abrirlos y obtener médula, cortar madera, ablandar la carne y, posiblemente, como un martillo primitivo. Los raspadores eran usados para curtir pieles y posiblemente para obtener carne de los huesos. Los cuchillos tenían como función cortar la carne. Los deniculados pueden haber sido usados para cortar y modelar madera. Esto incluiría crear puntas afiladas para las lanzas de caza musterienses. Las puntas, por otro lado, estaban colocadas en las lanzas. Este instrumento era usado para el ataque y la defensa y era más que probablemente empujada más bien que lanzada.
Núcleo preparado utilizando la técnica Levallois.
Otra tecnología de fabricación de herramientas que ha sido recientemente reconocida a los neandertales es la técnica Chatelperroniense. Esta técnica empezó hace alrededor de 32.000 años y terminó hace unos 30.000. El Chatelperroniense tiene algunos rasgos del Musteriense, pero en su mayor parte, gran cantidad de herramientas estaban hechas con cuchillas bien golpeadas. La principal característica de esta tecnología es que el típico cuchillo Chatelperroniense tenía un dorso curvo, similar al cuchillo musteriense.
Ejemplo de herramientas chatelperronienses trabajadas con precisión.
Las cuchillas estaban moldeadas de modo semejante a las cuchillas musterienses.
Ha habido alguna polémica acerca de si los neandertales eran capaces de crear una tecnología tan avanzada o no. Sin embargo, con el descubrimiento del neandertal de Saint-Cesaire, conocido comúnmente como el "último neandertal", esto ha cambiado. Se cree ahora que estos homínidos eran responsables de la tecnología chatelperroniense. A pesar de ello algunos paleoantropólogos todavía creen que los neandertales solamente imitaron las tecnologías de sus vecinos los Homo Sapiens.
Una última herramienta que usaron los neandertales fueron sus dientes. Paleoantropólogos y antropólogos físicos han especulado que estos antecesores usaron sus mandíbulas y dientes para fabricar herramientas, sujetando objetos en su boca, usando sus dientes frontales como amarre. En muchos cráneos, como el Shanidar I, los dientes frontales estaban literalmente desgastados hasta la raíz. Extensos estudios hechos sobre los modelos de desgaste de los dientes de los neandertales revelan que materiales animales y vegetales habían sido partidos apretando los dientes. Otros estudios dentales microscópicos revelan que algunos objetos habían sido sujatados con la boca y simultáneamente cortados con herramientas de piedra (Stringer 1993). No sólo cortaron materiales los neandertales mientras los sujetaban con sus bocas, sino qe también usaban sus dientes como un amarre para obtener pieles con ayuda de raspadores. Este excesivo desgaste de los dientes de los neandertales ha conducido a especular que las pieles eran tratadas mientras estaban fuertemente asidas con la boca, restregando un raspador de atrás a adelante y de arriba abajo. A partir de esta evidencia es obvio que, a pesar de que la invención de la aguja no se produce hasta más tarde, los neandertales probablemente lograron con esfuerzo unir pieles curtidas con nervios.
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