Facial Action Coding System di Paul Ekman: cos’è e come funziona

Facial Action Coding System di Paul Ekman: cos’è e come funziona

Il Facial Action Coding System di Paul Ekman è oggi universalmente conosciuto come il sistema più affidabile per rilevare e misurare le microespressioni facciali.

Per questo entra di diritto nella psicologia della testimonianza, poi nella scoperta della menzogna in Tribunale e nelle indagini e anche al cinema!

Sì, perché il suo FACS viene impiegato anche per realizzare animazioni realistiche di volti ed espressioni.

In questo articolo quindi inizieremo a vedere cos’ è come funzionale il Facial Action Coding System di Paul Ekman.

Il Facial Action Coding System di Paul Ekman

La necessità di documentare, per diversi scopi, l’universalità delle espressioni facciali emotive ha portato a un’ampia gamma di ricerche sulle stesse.

Questo ha richiesto lo sviluppo di teorie, tecniche e strumenti per misurare il comportamento facciale in un modo che fosse valido e affidabile. A oggi, come detto, il Facial Action Coding System (FACS) di Ekman è Friesen è riconosciuto come il sistema più completo e oggettivo disponibile.

Le AU del Facial Action Coding System: le Unità di Azione per le microespressioni

Il sistema FACS è un sistema anatomico per la misurazione di qualsiasi tipo di comportamento facciale visibile.

Identifica 44 possibili movimenti indipendenti della muscolatura facciale, e questi sono chiamati appunto Unità d’Azione o AU), ovvero l’intera gamma di tutti i possibili movimenti che possono verificarsi nel volto umano.

Qui sotto ce n’è un esempio per le emozioni base:

AU del Facial Action Coding System di Paul Ekman

Quindi il viso viene diviso in 44 unità di azione, che corrispondono a zone differenziate in base all’anatomia e sono accomunate da movimenti coerenti tra loro.

Si dividono poi (come si vede nella tabella di sopra) in due aree:

  • un’area superiore, che include fronte, sopracciglia e occhi,
  • e un’area inferiore, che include guance, naso, bocca e mento.

Ecco che i movimenti complessi sono scomposti nelle unità d’azione che li compongono.

Il ruolo dei muscoli facciali nel Facial Action Coding System di Ekman

I muscoli facciali sono alla base della codifica delle microespressioni.

Questo perché ovviamente, da un punto di vista anatomico, ogni movimento è reso possibile dal muscolo sottostante.

Non è tutto, perché un singolo muscolo può muoversi in modo indipendente nelle sue sezioni:

  • interna: frontale, mediale,
  • ed esterna: frontale, laterale.
FACS di Ekman muscoli facciali

Il FACS distingue tra queste due azioni (rispettivamente AU 1 e 2) per il muscolo frontale ad esempio.

Allo stesso modo, l’azione che porta le sopracciglia verso il basso e verso l’interno è il risultato della combinazione di muscoli anatomicamente separati, e cioè il corrugatore del sopracciglio e il depressore del sopracciglio, e viene classificata come una singola AU,

Da specificare poi che il concetto teorico del FACS non si applica solo alle microespressioni ma può descrivere qualsiasi comportamento facciale, anche non collegato ai segnali emotivi.

La codifica invece identifica quali muscoli facciali siano innervati in qualsiasi espressione, in base ai cambiamenti visibili dell’aspetto del viso che si verificano quando l’espressione si manifesta.

La codifica valuta anche l’intensità, la lateralità (concetto base nelle microespressioni asimmetriche) e il momento (inteso come inizio, apice e chiusura) delle singole AU.

Poiché ciascuna delle 44 AU può verificarsi indipendentemente l’una dall’altra e a seconda che ciascuna AU sia codificata per caratteristiche di intensità, lateralità e tempo, la codifica FACS è in genere completa, complessa e laboriosa.

Si parla pertanto di un metodo oggettivo per misurare le contrazioni muscolari facciali coinvolte in un’espressione facciale

Relazione tra microespressioni facciali ed emozioni nel Facial Action Coding System di Ekman

Le espressioni facciali forniscono un’importante misura comportamentale per lo studio delle emozioni, dei processi cognitivi e dell’interazione sociale.

È indubbio che un sistema automatizzato rende la misurazione delle espressioni facciali più accessibile e precisa come strumento di ricerca nelle scienze comportamentali, nello studio dei substrati neurali delle emozioni, nelle investigazioni e nei processi.

Semmai il punto riguarda il modo in cui vengono interpretate le evidenze trovate.

Questo perché il sistema include la maggior parte delle sottili differenze nel volto che derivano da diverse azioni muscolari. Inoltre la precisione dell’analisi dipende da ciò che può essere distinto in modo affidabile quando un movimento facciale viene ispezionato ripetutamente e in azioni fermate e rallentate.

Tuttavia sarebbe errato affermare che una persona, ad esempio, è colpevole perché mostra una microespressione di disprezzo.

La relazione tra emozioni ed espressioni facciali su cui si basa il FACS quindi deve sempre essere interpretata alla luce dell’analisi obiettiva della situazione.

In pratica si può dire, e questo vale sempre nello studio della menzogna, che una persona mostra un’incongruenza tra quello che dice e ciò che il suo volto esprime, ma non che mente e quindi è colpevole.

Il concetto di baseline e di contesto nel FACS

Il volto può comunicare diverse informazioni personali, tra cui emozioni soggettive, intenti comunicativi e valutazioni cognitive. L’interpretazione accurata da parte dell’osservatore, che si serve di un ‘interfaccia, deve però sempre contestualizzare quell’emozione a quel contesto specifico.

Ciò significa che mentre una microespressione è universale, cioè tutti la manifestano in modo diverso per quanto riguarda il momento, la situazione e quello che sono soliti fare.

Ad esempio, se una persona prova paura, la proverà nel medesimo modo in cui la prova un altro, ma magari la manifesterà in situazioni diverse. Questo è il contesto.

Se un’altra persona manifesta sempre disprezzo per chi parla, il fatto che lo faccia durante un interrogatorio potrebbe non essere importante come se lo facesse qualcuno che non lo fa mai. Questa è la baseline, cioè l’analisi delle caratteristiche individuali di un soggetto che non devono fuorviare.

In sostanza per capire come si mente, si deve prima capire come si dice la verità.

Se una persona arrossisce sempre, perché non dovrebbe farlo durante un interrogatorio?

Quando qualcuno muove nervosamente le gambe ogni volta che è seduto (anche comodamente davanti alla TV) possiamo davvero interpretare quel gesto come segno di nervosismo e menzogna?

Anche perché dagli studi appare come le differenze individuali nell’espressione facciale siano stabili nel tempo, dimostrando che le persone si comportano fondamentalmente sempre nello stesso modo.

Il FACS è ancora valido? Il suo ruolo nel cinema di animazione

Una delle applicazioni forse più sorprendenti del FACS che però al tempo stesso ne testimonia l’attualità e la validità è quella insospettabile del cinema.

Quando al cinema si creano personaggi in animazione, lo scopo è quello di emozionare e di rendere questi personaggi virtuali il più credibili possibile.

Il modo migliore per farlo è dare loro espressioni umane che vengano percepite dallo spettatore al di là della comunicazione verbale.

La più grande sfida per la computer grafica è stata proprio la comprensione del modo in cui i volti esprimono le emozioni. Il Facial Action Coding System è oggi diventato uno dei pilastri portanti dell’animazione facciale dei personaggi digitali, addirittura definito il gold standard nella ricerca scientifica e nell’animazione facciale. Più legittimato di così. 

Replicare però un’espressione facciale così come creare un’emozione richiede la conoscenza approfondita dei muscoli che danno luogo a quelle espressioni. Quali sono quindi i muscoli che usiamo quando proviamo e manifestiamo le nostre emozioni?

FACS: quali sono i muscoli implicati

Tra i vari canali del comportamento non verbale, il volto è uno dei sistemi di segnalazione più complessi, e generalizzando si può dire che veicoli almeno quattro fonti di informazioni.

I segni statici del volto e ruolo nel FACS

Abbiamo i cosiddetti segni statici. Questi si riferiscono alla fisionomia facciale, che include:

  • la struttura ossea del cranio;
  • caratteristiche come dimensioni, forma e posizione di occhi, sopracciglia, naso e bocca;
  • pigmentazione della pelle.

I segni lenti del volto e ruolo nel FACS

Abbiamo poi i cosiddetti segni lenti, che includono ad esempio:

  • borse e cedimenti e borse;
  • rughe;
  • macchie;
  • peli sul viso e sul cuoio capelluto.

I segni artificiali del volto e ruolo nel FACS

Abbiamo poi quelli che si definiscono i segni artificiali, che a loro volta includono:

  • occhiali;
  • cosmetici;
  • alterazione dei capelli e così via.

I segni rapidi del volto e ruolo nel FACS

Si finisce poi con i segni rapidi che includono cambiamenti nell’aspetto del volto dovuti alle contrazioni dei muscoli facciali sottostanti che muovono la pelle e modificano la forma dei lineamenti. Questo è ciò che ci interessa.

Chiaramente a livello di detezione della microespressione, benchè ciascuno dei segni elencati rappresenti una fonte importante di informazioni. sono rilevanti i segnali rapidi del volto.

Il volto di fatto contiene molti muscoli in grado di produrre letteralmente migliaia di diversi tipi di espressioni. In più, le contrazioni muscolari del volto sono sotto il controllo neurale di due diverse aree del cervello, una che controlla i movimenti volontari e l’altra che controlla le reazioni involontarie.

Questi due aspetti rendono la ricerca sul volto molto complessa, e all’interno dell’area di studio,le espressioni facciali si riferiscono ai movimenti della muscolatura mimetica del viso.

Il ruolo del nervo facciale nelle microespressioni

La maggioranza di questi muscoli è innervata dal VII nervo cranico (anche detto facciale), che origina dal tronco encefalico tra il ponte e il midollo allungato. Questo nervo include una radice motoria che innerva le fibre muscolari somatiche dei muscoli del viso, del cuoio capelluto e dell’orecchio esterno, consentendo i movimenti muscolari che comprendono appunto le espressioni facciali. Per capire la complessità dello studio, va considerato ad esempio che la palpebra superiore è innervata da un nervo diverso, il nervo oculomotore, che è coinvolto nelle importanti espressioni di sorpresa, paura e rabbia.

Il nervo facciale riceve impulsi da diverse aree cerebrali, e le espressioni volontarie e involontarie sono sotto il controllo di diversi tratti nervosi. Le prime sono sotto il controllo di impulsi provenienti dalla fascia motoria attraverso il tratto piramidale, mentre le seconde sono controllate da impulsi provenienti da aree sottocorticali attraverso il tratto extrapiramidale.

Il volto quindi, che comprende nel suo complesso oltre 40 muscoli strutturalmente e funzionalmente indipendenti, è una vera e propria enciclopedia delle emozioni. I movimenti facciali sono espressamente deputati e specializzati per esprimere le emozioni del resto, perché sono regolati dagli unici muscoli somatici del corpo attaccati da un lato all’osso e dall’altro alla pelle.

Allo stesso tempo però il volto è anche una delle poche parti del corpo in cui alcuni muscoli non sono attaccati ad alcun osso. Questo vale per l’orbicolare dell’occhio, il muscolo che circonda gli occhi, e l’orbicolare della bocca, il muscolo delle labbra.

Però è anche vero che non esiste una corrispondenza univoca tra struttura e funzione per alcuni muscoli facciali.

Il gruppo muscolare corrugatore, ad esempio, che è quello che abbassa e avvicina le sopracciglia, è composto da tre muscoli che di solito agiscono insieme quando innervati. Però anche se non è comune, si può attivare solo il muscolo che abbassa le sopracciglia senza avvicinarle.

Allo stesso tempo il muscolo frontale è un singolo muscolo che attraversa la fronte, ma le sue parti interna ed esterna possono muoversi indipendentemente l’una dall’altra, consentendo di sollevare solo gli angoli interni o esterni delle sopracciglia. Quindi la struttura di questo muscolo è unica, ma se si considera la sua funzione, allora si dovrebbe parlare di due muscoli.

Ecco perché quando si parla di microespressioni la funzione prevale sulla struttura, e la conoscenza approfondita della materia prevede la capacità di interpretare letteralmente migliaia di espressioni diverse, a patto che si includa sempre lo studio della muscolatura e del suo modo di agire.

Fonti utilzzate

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Donato, G., Bartlett, M. S., Hager, J. C., Ekman, P., & Sejnowski, T. J. (1999). Classifying facial actions. IEEE Transactions on pattern analysis and machine intelligence21(10), 974-989.

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Seymour, M. (2019). FACS at 40: facial action coding system panel. In ACM SIGGRAPH 2019 Panels (pp. 1-2).

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