研究發現狗臉大有可量

本文發表在《大眾科學》的前部落格網路中，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點

對於露西·阿舍博士來說，下圖是一張狗臉。

當然，她和您或我一樣都能看到狗臉，她只是選擇以不同的方式看待它們。阿舍是紐卡斯爾大學阿舍行為實驗室（@asherblab）的高階研究員和小組負責人，她正在啟動一項研究計劃，以客觀地調查狗的面部表情。她的研究問題是許多愛狗人士所關心的：“面部表情能讓我們深入瞭解動物的思想或感受嗎？面部表情在個體之間是否一致？它們是否用於交流？”點和箭頭為這些問題提供了一種切入點。

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上面的點和箭頭影像實際上是下面狗臉的向量圖。阿舍透過電子郵件解釋說，她和她的團隊使用面部識別軟體——類似於機場安檢使用的軟體——來跟蹤狗的關鍵面部特徵。這種機器視覺技術會生成向量圖，使研究人員能夠視覺化“在給定時間內面部的各個部分移動的程度和方向”。

向量圖的目的不是為喜歡科學的愛狗人士創作抽象藝術，儘管我設想出售狗臉向量圖的副業會很賺錢。“狗狗抽象”，如果您願意這樣稱呼的話。相反，阿舍和她的團隊旨在比較不同狗的向量圖，以檢視哪些面部運動是共享的。

阿舍建議說：“如果不同的狗臉做出相同型別的協調運動，我們可以開始定義這些面部表情。”“我們假設面部表情要麼直接用於交流，要麼與不同的‘情緒’狀態相關聯。透過檢查不同表情發生的背景，我們可以開始識別狗如何使用面部表情。如果面部表情與不同的情緒狀態相關聯，那麼我們可以將其用作了解狗的狀態的視窗。”

阿舍的自外而內的情緒研究方法由來已久，尤其是在人類中。1969年，解剖學家卡爾·赫爾曼·霍約特斯喬提出面部肌肉群的收縮是人類情緒表達的基礎，他研究了人類面部的23個面部運動單元。

最近，保羅·艾克曼和華萊士·弗裡森擴充套件了霍約特斯喬的研究，開發了現在被稱為面部動作編碼系統（FACS）的系統，其中面部的動態肌肉運動對應於所顯示的情緒。甚至電視節目也利用了面部蘊藏著各種資訊的想法。由出色的蒂姆·羅斯飾演欺騙研究員的《別對我說謊》取材於艾克曼的研究，艾克曼擔任科學顧問。如果您想打發時間，可以檢視一個令人驚訝地上癮的FACS視覺指南，其中包含人臉的主要動作單元以及促成不同情緒的動作單元。我最喜歡的動作單元組合是9 + 15 + 16。

人類面部動作編碼僅僅是開始。朴茨茅斯大學心理學系列出了DogFACS、CatFACS、OrangFACS、GibbonFACS、EquiFACS、MaqFACS和ChimpFACS，所有這些都基於所研究物種的面部解剖結構。“FACS本身並不‘檢測情緒’，”DogFACS網站解釋說。相反，每個FACS的使用者都必須學習和掌握與面部肌肉運動相對應的動作單元。一旦使用者展示出熟練程度並獲得認證，該系統“就可以透過分析狗的面部行為來研究狗的交流和情緒”。

FACS越來越多地出現在對狗和貓的行為、認知和福利的研究中。使用DogFACS，朴茨茅斯大學的布里奇特·沃勒和她的同事認為，收容所中的狗越是表現出面部運動內眉抬起——編碼系統中的AU101——這隻狗在收容所裡待的時間就越少。這種特殊的面部運動可能被認為是“可愛”或“悲傷”，並增加了照顧展示它的狗的願望。我的解釋是：小狗的眼神 = 融化人心。

瓦萊麗·貝內特和她的同事最近使用CatFACS進行的一項研究發現，眨眼和半眨眼的面部動作單元與恐懼相關。另一組面部動作與挫折感有關，包括“嘶嘶聲、舔鼻子、下巴下垂、抬起上唇、鼻子皺起、下唇下垂、張開嘴唇、嘴巴伸展、發聲和吐舌頭”。結論：是時候停止開玩笑說貓缺乏面部表情了。它們有，所以讓我們關注一下。

阿舍認為我們不應該把所有的籌碼都押在FACS上。她表示，為新物種開發FACS工具是一個漫長而艱辛的過程，並且學習根據每個物種的FACS系統進行編碼也很耗時。我們也可能受到人類感知的限制：“作為人類，我們傾向於識別與我們自身相似的面部運動，因此研究面部的人更有可能錯過特定物種的面部運動（如果存在）。我們人類也可能會錯過更細微的面部運動跡象，例如不對稱。”

這讓我們回到了我喜歡稱之為點和箭頭技術。“透過使用感測器技術和數學模型，我們可以直接測量面部的運動，”阿舍表示。“這意味著我們不依賴於人類來檢測面部表情。可以檢測到細微和更極端的面部運動，並且可以記錄這些運動出現的背景。”她設想生成演算法來深入瞭解狗是否感到害怕、疼痛，甚至可能表現出攻擊性。

FACS和點和箭頭技術無疑是互補的。“由於DogFACS已經存在，我們可以將我們的發現與FACS方法進行比較，並檢查我們的向量對映方法為我們提供了哪些額外的收穫，”阿舍補充道。

我特別感興趣的是看看感測器技術和數學模型如何處理狗臉的古怪之處。隨著人類的干預和人工選擇的增加，狗臉絕不是同質的，迄今為止的研究似乎集中在非常靈活和富有表現力、具有高度可見特徵的狗臉上。例如，一項關於狗面部表情的最近研究使用了名為馬爾的五歲比利時馬裡努阿犬的影像。狗的顱骨和口鼻長度的差異會影響向量對映或FACS編碼嗎？能否從佈滿大量皮膚褶皺的狗臉中收集到與相對乾淨和清晰的狗臉相同的資訊？

對狗面部表情的研究是一個持續的過程，但在談到狗臉上有什麼時，我們並非完全矇在鼓裡。應用動物行為專業人員會注意狗的面部和整體身體表情的細微差別。想要學習如何客觀地觀察狗行為的人們會喜歡ASPCApro的資源，例如ASPCA應用研究和行為主任希瑟·莫漢-吉本斯的犬類肢體語言。該網路研討會包括一份有用的犬類肢體語言講義和犬類交流幻燈片。

參考文獻

Bennett V, Gourkow N, Mills DS. (2017) 家貓的情緒行為的面部關聯(Felis catus)。行為過程，141，342-350。

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Waller BM, Peirce K, Caeiro CC, Scheider L, Burrows AM, McCune S 等。(2013)幼態持續的面部表情賦予狗選擇性優勢。PLoS ONE 8(12): e82686。 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0082686