I sottili cambiamenti nel colore del flusso sanguigno intorno al viso rivelano l'umore in cui ci troviamo, anche prima che le nostre facce si muovano per formare l'espressione che vogliamo, secondo un rivoluzionario studio da The Ohio State University.

Questo è il primo studio documentare sempre le connessioni tra il cambiamento di colore del flusso sanguigno e l'espressione facciale senza movimento del viso. I ricercatori hanno scoperto che le persone sono in grado di identificare correttamente l'espressione di un'altra persona fino a 75 per cento delle volte, basandosi solo su spostamenti del colore del flusso sanguigno intorno alle aree del viso, tra cui guance, mento, sopracciglia e naso.

Il documento è pubblicato nel Atti della National Academy of Sciences.

Una nuova ipotesi

Per iniziare questo studio, i ricercatori hanno scattato centinaia di foto di espressioni umane - felicità, tristezza, rabbia, disgusto, sorpresa e altro - e hanno esaminato il processo scientifico dietro al movimento del viso.

Osservando queste espressioni, i ricercatori hanno notato un gran numero di vasi sanguigni situati tra la pelle e i muscoli facciali. Ciò ha portato all'ipotesi che prima che la faccia si sposti anche per formare un'espressione, gli esseri umani comunicano visivamente le emozioni attraverso sottili cambiamenti nel flusso sanguigno.

I ricercatori hanno ulteriormente sviluppato questa ipotesi ponendo due domande:

1. Ci sono cambiamenti di colore che sono unici per ogni espressione emotiva?
2. Questi cambiamenti di colore sono visibili agli altri umani?

Test della prima domanda

Per testare la prima parte dell'ipotesi, i ricercatori hanno scomposto centinaia di immagini di espressioni facciali separandole in due canali di colore, un canale rosso-verde e un canale blu-giallo. Quindi, tramite l'analisi del computer, hanno scoperto che le diverse espressioni facciali formano modelli di colore unici.

"C'è un po 'di ogni colore ovunque" Aleix Martinez, scienziato cognitivo e professore di ingegneria elettrica e informatica a OSU, ha detto in una dichiarazione.

I ricercatori hanno scoperto che tocchi di rosso, verde, blu e giallo sono stati trovati in ogni emozione, ma organizzati in diverse quantità o posizioni intorno al viso. Ad esempio, hanno scoperto che il disgusto crea un cast blu-giallo intorno alle labbra e un cast rosso-verde attorno al naso e alla fronte, mentre la felicità è solitamente trasmessa con guance rosse e tempie e un po 'di blu intorno al mento.

"La ricerca precedente ha studiato l'ipotesi che i movimenti dei muscoli facciali trasmettano emozioni", ha detto Martinez. "Nel presente lavoro, studiamo la nuova ipotesi che i cambiamenti del flusso sanguigno, osservati come variazioni nel colore del viso, trasmettano anche emozioni. Mostriamo risultati a favore di questa ipotesi. Mostriamo anche che questi due segnali (movimenti dei muscoli facciali e colore) sono almeno in parte indipendenti l'uno dall'altro. "

Test della seconda domanda

Dopo aver trovato risultati forti dalla prima parte dell'ipotesi, i ricercatori hanno deciso di verificare se questi cambiamenti di colore sono sufficienti o meno per consentire alle persone di identificare una distinta espressione facciale.

Per testare questa domanda, i ricercatori hanno sovrapposto diversi canali di colore su immagini di volti con espressioni neutre. Poi hanno mostrato queste foto ai partecipanti 20 e hanno chiesto loro di identificare l'espressione che ogni persona stava trasmettendo, scegliendo da una lista di emozioni 18. Le emozioni includevano sia espressioni di base come "felice" o "arrabbiato", sia espressioni composte come "felicemente sorpresa" o "tristemente arrabbiata".

I ricercatori hanno scoperto che i partecipanti hanno indovinato giusto la maggior parte del tempo. Nelle foto neutre colorate per sembrare felici, i ricercatori hanno indovinato correttamente l'espressione 70 delle volte. Inoltre, i partecipanti hanno indovinato la tristezza 75 per cento delle volte e la rabbia correttamente 65 per cento delle volte.

Ciò ha dimostrato che i partecipanti erano in grado di identificare con successo le emozioni di una persona senza mai vedere la mossa del viso.

In un secondo esperimento, i ricercatori hanno mostrato ai partecipanti espressioni facciali di felicità, tristezza e altre emozioni e hanno inserito formulazioni di colore errate su di essi. Ad esempio, in alcune foto i ricercatori hanno sovrapposto colori felici sopra un'immagine di una persona la cui espressione facciale indicava tristezza e viceversa. In questo esperimento, i partecipanti hanno notato che qualcosa sulle immagini sembrava sbagliato, anche se non erano in grado di identificare il perché.

"I partecipanti potevano chiaramente identificare quali immagini avevano i colori congruenti rispetto ai colori incongruenti", ha detto Martinez in una nota.

Computer contro umani

Oltre a testare questa teoria sui partecipanti umani, i ricercatori hanno testato le immagini a faccia neutra su un computer utilizzando algoritmi di identificazione delle emozioni che hanno sviluppato.

Il computer ha ottenuto un punteggio leggermente superiore a quello degli umani, rilevando la felicità correttamente 90 per cento del tempo e l'emozione composta "felicemente sorpresa" correttamente 85 per cento delle volte. Inoltre, il computer ha rilevato rabbia correttamente 80 per cento delle volte, tristezza 75 per cento delle volte, paura 70 per cento delle volte e "spaventosamente disgustata" 65 per cento delle volte.

Applicazioni del mondo reale

I ricercatori stanno brevettando i loro algoritmi per computer e sperano che informeranno la ricerca nello sviluppo dell'intelligenza artificiale (AI), dell'informatica, della cognizione e delle neuroscienze.

Si sono anche formati Emozione online, una società spin-off, in modo che possano commercializzare la ricerca.  

Martinez crede che molte applicazioni di IA possano essere sviluppate se i computer sono in grado di rilevare costantemente le emozioni umane.

"Esistono molte applicazioni AI, ad esempio: monitoraggio dei pazienti per disagio emotivo in una clinica o in ospedale, monitoraggio di bambini pre-linguaggio o persone che non possono comunicare verbalmente, robot in grado di riconoscere le nostre emozioni come fanno gli altri umani, app che possono modificare le tue foto rendere le persone più felici, più tristi, ecc., videogiochi intelligenti e così via ", ha affermato.