Современные представления об эволюции эмоциональных выражений и роли анатомических лицевых структур в этом процессе

Аннотация

Введение. Изучение человеческих эмоций, прежде всего, эмоциональной мимики, сегодня привлекает исследователей из самых разных областей науки. Такой возрастающий интерес к этой теме, как нам представляется, объясним, в том числе, стремительно развивающимися цифровыми технологиями распознавания и кодирования выражений лица с использованием нейросетей. Возможности нейросетей в распознании лиц и эмоциональных состояний человека широко обсуждаются в средствах массовой информации, соцсетях и на страницах популярных изданий, что заставляет ученых подходить сегодня к вопросу о природе мимических выражений не только со всей ответственностью, но и с максимумом осторожности в суждениях.

Результаты. Отметим сразу же то обстоятельство, что в современной литературе по анатомии мимической экспрессии отсутствует единое мнение о количестве и составе мышц, участвующих в выражении эмоций на лице человека. Разные авторы указывают на разное число мышц, вовлеченных в эмоциональные выражения лица. Подобные расхождения создают существенную путаницу, особенно для исследователей, не являющихся специалистами по анатомии человека. В нашей статье представлен аналитический обзор на основе анатомических источников, а также наработок системы кодирования лицевых движений FACS – одной из ведущих анатомически обоснованных техник распознавания и классификации эмоциональных выражений лица. Наряду с анатомией мышечной системы в работе также рассматриваются особенности нервных структур, связанных с эмоциональной мимикой. Чтобы дать читателю более полное представление о таком явлении как мимическая коммуникация, в статье затрагивается история ее изучения, а также представлен эволюционный экскурс в формирование человеческого лица, появление и пути развития лицевых выражений в филогенезе.

Заключение. Эмоциональные выражения лица являются продуктом длительной эволюции, тесно связанной с развитием нервной системы и социальной организации. Согласно наиболее полным данным, мышечная система, лежащая в основе эмоциональных выражений лица человека, имеет более комплексное строение, чем обычно предполагается авторами отдельных анатомических классификаций. В целом, она включает 26 парных и одну одиночную мышцу, многие из которых делятся на части более низкого порядка, выполняющие дифференцированные мимические функции. Нам представляется, что эта статья поможет систематизировать современные данные об анатомии человеческой мимики.

Литература

Амвросьев А.П., Амвросьева С.П., Гусева Е.А. Пластическая анатомия: учебное пособие. Минск: Вышэйшая школа. 2015.

Джозеф К. Анатомия: С иллюстрациями из классической «Анатомии Грея». М.: Азбука-Аттикус. 2023.

Морозов И.А., Бутовская M.Л. Семантика высунутого языка: универсалии и кросс-культурные различия // Человек в прошлом и настоящем: поведение и морфология. Материалы IV Летней школы «Поведение человека в прошлом и настоящем». М.: ИЭА РАН, 2008. C. 65-112.

Никитюк Д.Б. Международная анатомическая терминология. М.: ГЭОТАР-Медиа. 2024.

Привес М.Г., Лысенков Н. К., Бушкович В. И. Анатомия человека (12-е изд). СПб.: СПбМАПО. 2006.

Савельев С.В., Негашева М.А. Практикум по анатомии мозга человека: Учебное пособие для студентов. М.: ВЕДИ. 2001.

Синельников Р.Д., Синельников Я.Р., Синельников А.Я. Атлас анатомии человека (7-е изд.). Т. 1. М.: Новая волна. 2009.

Bell C. Essays on the Anatomy of Expression in Painting. London: Printed for Longman, Hurst, Rees, and Orme, 1806. 188 p.

Bell С. The Anatomy and Philosophy of Expression as Connected with the Fine Arts. London, 1844. 175 p.

Berzin F., Fortinguerra C.R.H. EMG Study of the anterior, superior and posterior auricular muscles in man. Annals of Anatomy-Anatomischer Anzeiger, 1993, 175 (2), pp. 195-197.

Burrows A.M., Smith T.D. Muscles of facial expression in Otolemur, with a comparison to Lemuroidea. The Anatomical Record Part A: Discoveries in Molecular, Cellular, and Evolutionary Biology: An Official Publication of the American Association of Anatomists, 2003, 274 (1), pp. 827-836.

Burrows A.M., Diogo R., Waller B.M., Bonar C.J., Liebal K. Evolution of the muscles of facial expression in a monogamous ape: Evaluating the relative influences of ecological and phylogenetic factors in hylobatids. The Anatomical Record: Advances in Integrative Anatomy and Evolutionary Biology, 2011, 294 (4), pp. 645-663.

Burrows A.M., Parr L.A., Durham E.L., Matthews L.C., Smith T.D. Human faces are slower than chimpanzee faces. PLoS One, 2014, 9 (10), e110523.

Burrows A.M., Waller B.M., Parr L.A., Bonar C.J. Muscles of facial expression in the chimpanzee (Pan troglodytes): Descriptive, comparative and phylogenetic contexts. Journal of Anatomy, 2006, 208 (2), pp. 153-167.

Correia-Caeiro C., Holmes K., Miyabe-Nishiwaki T. Extending the MaqFACS to measure facial movement in Japanese macaques (Macaca fuscata) reveals a wide repertoire potential. PLoS One, 2021, 16 (1), e0245117.

Darwin C.R. The Expression of the Emotions in Man and Animals. London, John Murray, 1872. 374 p.

Diogo R., Wood B.A., Aziz M.A., Burrows A. On the origin, homologies and evolution of primate facial muscles, with a particular focus on hominoids and a suggested unifying nomenclature for the facial muscles of the mammalia. Journal of Anatomy, 2009, 215 (3), pp. 300-319.

Dobson S.D., Sherwood C.C. Correlated evolution of brain regions involved in producing and processing facial expressions in anthropoid primates. Biology Letters, 2011, 7 (1), pp. 86-88.

Duchenne G.B. The Mechanism of Human Facial Expression. Cambridge, NY, Melbourne, Cambridge University Press, 1990. 285 p.

Edery R. Detecting deception as a probable healing hool for clients: A review of Dr. Paul Ekman. EC Psychology and Psychiatry, 2019, 8, pp. 212-217.

Ekman P. The Face of Man: Expressions of Universal Emotions in a New Guinea Village. NY, Garland STPM Press, 1980. 143 p.

Ekman P. Lie catching and microexpressions. In C. Martin (Ed.), The Philosophy of Deception. NY: Oxford University Press, 2009, pp. 118-135.

Ekman P. Emotion in the Human Face. Los Altos, Malor Books, 2015. 456 p.

Ekman P. Friesen W. V. Nonverbal leakage and clues to deception. Psychiatry, 1969, 32 (1), pp. 88-106.

Ekman P., Friesen W. V. Manual for the Facial Action Code. Palo Alto, CA, Consulting Psychologist Press, 1978. 233 p.

Ekman P., Friesen W.V. Unmasking the Face: A Guide to Recognizing Emotions From Facial Expressions. Los Altos, Malor Books, 2003. 212 p.

Ekman P., Rosenberg, E. L. (Eds.) What the Face Reveals: Basic and Applied Studies of Spontaneous Expression Using the Facial Action Coding System (FACS). Oxford, Oxford University Press, 2005. 662 p.

Ekman P., Friesen W.V., Hager J.C. Facial Action Coding System. The Manual. Salt Lake City, USA, Research Nexus Division of Network Research Corporation, 2002. 109 p.

Florkiewicz B.N., Oña L.S., Oña L., Campbell M.W. Primate socio-ecology shapes the evolution of distinctive facial repertoires. Journal of Comparative Psychology, 2024, 138 (1), pp. 32-44.

Gans C., Northcutt R.G. Neural crest and the origin of vertebrates: A new head. Science, 1983, 220 (4594), pp. 268-273.

Gray F.R.S. Anatomy: Descriptive and Surgical. London, J.W. Parker and Son, 1858. 752 p.

Gregory W.K. Our Face from Fish to Man. NY, London: G.P. Brothers, The Knickerbocker Press, 1929. 295 p.

Hochreiter J., Hoche E., Janik L., Volk G.F., Leistritz L., et al. Machine-learning-based detecting of eyelid closure and smiling using surface electromyography of auricular muscles in patients with postparalytic facial synkinesis: A feasibility study. Diagnostics, 2023, 13 (3), pp. 554.

Höfling T.T.A., Gerdes A.B., Föhl U., Alpers G.W. Read my face: Automatic facial coding versus psychophysiological indicators of emotional valence and arousal. Frontiers in Psychology, 2020, 11, 1388.

Kavanagh E., Kimock C., Whitehouse J., Micheletta J., Waller B.M. Revisiting Darwin's comparisons between human and non-human primate facial signals. Evolutionary Human Sciences, 2022, 4, e27.

Kuratani S., Ueki T., Aizawa S., Hirano S. Peripheral development of cranial nerves in a cyclostome, Lampetra japonica: Morphological distribution of nerve branches and the vertebrate body plan. Journal of Comparative Neurology, 1997, 384 (4), pp. 483-500.

Langkilde T., Shine R., Mason R.T. Predatory attacks to the head vs. body modify behavioral responses of garter snakes. Ethology, 2004, 110 (12), pp. 937-947.

Langkilde T., Shine R. How do water skinks avoid shelters already occupied by other lizards?. Behaviour, 2005, 142 (2), pp. 203-216.

Luisi B., Micheletta J., Julle-Danière E., Catinaud J., Maréchal L. Monkeying around: non-human primate behavioural responses to humans reproducing their facial expressions. Applied Animal Behaviour Science, 2023, 265, 105990.

Netter F.H., Craig J.A., Perkins J., Hansen J.T., Koeppen B.M. Atlas of Neuroanatomy and Neurophysiology. Selections from the Netter Collection of Medical Illustrations. Teterboro, Icon Custom Communications, 2002. 98 p.

Palastanga N., Soames R. Anatomy and Human Movement. Structure and Function (6th Ed.). London, Elsevier, 2012. 635 p.

Ray L., Medeiros D. Linking vertebrate gene duplications to the new head hypothesis. Biology, 2023, 12 (9), 1213.

Sherwood C.C. Comparative anatomy of the facial motor nucleus in mammals, with an analysis of neuron numbers in primates. The Anatomical Record Part A: Discoveries in Molecular, Cellular, and Evolutionary Biology: An Official Publication of the American Association of Anatomists, 2005, 287 (1), pp. 1067-1079.

Sinnatamby C.S. Last’s Anatomy. Regional and Applied. London: Elsevier, 2011. 560 p.

Sun W., Ma H., Song T. The underappreciated role of the platysma muscle in the perioral expressions in young adults. Aesthetic Surgery Journal, 2023, 43 (2), pp. 195-201.

Tarnowski P., Kołodziej M., Majkowski A., Rak R.J. Eye‐tracking analysis for emotion recognition. Computational Intelligence and Neuroscience, 2020, 2020(1), 2909267.

Uemura-Sumi M., Manabe Y., Matsushima R., Mizuno N. Correlation of the main peripheral branches of the facial nerve with the cytoarchitectonic subdivisions of the facial nucleus in the guinea pig. Anatomy and Embryology, 1986, 174, pp. 161-166.

Van Hooff J. Facial expressions in higher primates. Symposia of the Zoological Society of London, 1962, 8, pp. 97.

Van Hooff J. The facial displays of Catarrhine monkeys and apes. In D. Morris (Ed.), Primate Ethology. Chicago, Aldine, 1967, pp. 7– 68.

Waller B.M., Kavanagh E., Micheletta J., Clark P.R., Whitehouse J. The face is central to primate multicomponent signals. International Journal of Primatology, 2024, 45 (3), pp. 526-542.

Wilkins A.S. Making Faces. Cambridge, Massachusetts, London, The Belknap Press of Harvard University Press, 2017. 482 p.

Yitzhak N., Pertzov Y., Aviezer H. The elusive link between eye‐movement patterns and facial expression recognition. Social and Personality Psychology Compass, 2021, 15 (7), e12621.

Ziermann J.M., Diogo R., Noden D.M. Neural crest and the patterning of vertebrate craniofacial muscles. Genesis, 2018, 56 (6-7), e23097.