研究发现狗脸大有可量

本文发表在《大众科学》的前博客网络中，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点

对于露西·阿舍博士来说，下图是一张狗脸。

当然，她和您或我一样都能看到狗脸，她只是选择以不同的方式看待它们。阿舍是纽卡斯尔大学阿舍行为实验室（@asherblab）的高级研究员和小组负责人，她正在启动一项研究计划，以客观地调查狗的面部表情。她的研究问题是许多爱狗人士所关心的：“面部表情能让我们深入了解动物的思想或感受吗？面部表情在个体之间是否一致？它们是否用于交流？”点和箭头为这些问题提供了一种切入点。

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上面的点和箭头图像实际上是下面狗脸的矢量图。阿舍通过电子邮件解释说，她和她的团队使用面部识别软件——类似于机场安检使用的软件——来跟踪狗的关键面部特征。这种机器视觉技术会生成矢量图，使研究人员能够可视化“在给定时间内面部的各个部分移动的程度和方向”。

矢量图的目的不是为喜欢科学的爱狗人士创作抽象艺术，尽管我设想出售狗脸矢量图的副业会很赚钱。“狗狗抽象”，如果您愿意这样称呼的话。相反，阿舍和她的团队旨在比较不同狗的矢量图，以查看哪些面部运动是共享的。

阿舍建议说：“如果不同的狗脸做出相同类型的协调运动，我们可以开始定义这些面部表情。”“我们假设面部表情要么直接用于交流，要么与不同的‘情绪’状态相关联。通过检查不同表情发生的背景，我们可以开始识别狗如何使用面部表情。如果面部表情与不同的情绪状态相关联，那么我们可以将其用作了解狗的状态的窗口。”

阿舍的自外而内的情绪研究方法由来已久，尤其是在人类中。1969年，解剖学家卡尔·赫尔曼·霍约特斯乔提出面部肌肉群的收缩是人类情绪表达的基础，他研究了人类面部的23个面部运动单元。

最近，保罗·艾克曼和华莱士·弗里森扩展了霍约特斯乔的研究，开发了现在被称为面部动作编码系统（FACS）的系统，其中面部的动态肌肉运动对应于所显示的情绪。甚至电视节目也利用了面部蕴藏着各种信息的想法。由出色的蒂姆·罗斯饰演欺骗研究员的《别对我说谎》取材于艾克曼的研究，艾克曼担任科学顾问。如果您想打发时间，可以查看一个令人惊讶地上瘾的FACS视觉指南，其中包含人脸的主要动作单元以及促成不同情绪的动作单元。我最喜欢的动作单元组合是9 + 15 + 16。

人类面部动作编码仅仅是开始。朴茨茅斯大学心理学系列出了DogFACS、CatFACS、OrangFACS、GibbonFACS、EquiFACS、MaqFACS和ChimpFACS，所有这些都基于所研究物种的面部解剖结构。“FACS本身并不‘检测情绪’，”DogFACS网站解释说。相反，每个FACS的用户都必须学习和掌握与面部肌肉运动相对应的动作单元。一旦用户展示出熟练程度并获得认证，该系统“就可以通过分析狗的面部行为来研究狗的交流和情绪”。

FACS越来越多地出现在对狗和猫的行为、认知和福利的研究中。使用DogFACS，朴茨茅斯大学的布里奇特·沃勒和她的同事认为，收容所中的狗越是表现出面部运动内眉抬起——编码系统中的AU101——这只狗在收容所里待的时间就越少。这种特殊的面部运动可能被认为是“可爱”或“悲伤”，并增加了照顾展示它的狗的愿望。我的解释是：小狗的眼神 = 融化人心。

瓦莱丽·贝内特和她的同事最近使用CatFACS进行的一项研究发现，眨眼和半眨眼的面部动作单元与恐惧相关。另一组面部动作与挫折感有关，包括“嘶嘶声、舔鼻子、下巴下垂、抬起上唇、鼻子皱起、下唇下垂、张开嘴唇、嘴巴伸展、发声和吐舌头”。结论：是时候停止开玩笑说猫缺乏面部表情了。它们有，所以让我们关注一下。

阿舍认为我们不应该把所有的筹码都押在FACS上。她表示，为新物种开发FACS工具是一个漫长而艰辛的过程，并且学习根据每个物种的FACS系统进行编码也很耗时。我们也可能受到人类感知的限制：“作为人类，我们倾向于识别与我们自身相似的面部运动，因此研究面部的人更有可能错过特定物种的面部运动（如果存在）。我们人类也可能会错过更细微的面部运动迹象，例如不对称。”

这让我们回到了我喜欢称之为点和箭头技术。“通过使用传感器技术和数学模型，我们可以直接测量面部的运动，”阿舍表示。“这意味着我们不依赖于人类来检测面部表情。可以检测到细微和更极端的面部运动，并且可以记录这些运动出现的背景。”她设想生成算法来深入了解狗是否感到害怕、疼痛，甚至可能表现出攻击性。

FACS和点和箭头技术无疑是互补的。“由于DogFACS已经存在，我们可以将我们的发现与FACS方法进行比较，并检查我们的矢量映射方法为我们提供了哪些额外的收获，”阿舍补充道。

我特别感兴趣的是看看传感器技术和数学模型如何处理狗脸的古怪之处。随着人类的干预和人工选择的增加，狗脸绝不是同质的，迄今为止的研究似乎集中在非常灵活和富有表现力、具有高度可见特征的狗脸上。例如，一项关于狗面部表情的最近研究使用了名为马尔的五岁比利时马里努阿犬的图像。狗的颅骨和口鼻长度的差异会影响矢量映射或FACS编码吗？能否从布满大量皮肤褶皱的狗脸中收集到与相对干净和清晰的狗脸相同的信息？

对狗面部表情的研究是一个持续的过程，但在谈到狗脸上有什么时，我们并非完全蒙在鼓里。应用动物行为专业人员会注意狗的面部和整体身体表情的细微差别。想要学习如何客观地观察狗行为的人们会喜欢ASPCApro的资源，例如ASPCA应用研究和行为主任希瑟·莫汉-吉本斯的犬类肢体语言。该网络研讨会包括一份有用的犬类肢体语言讲义和犬类交流幻灯片。

参考文献

Bennett V, Gourkow N, Mills DS. (2017) 家猫的情绪行为的面部关联(Felis catus)。行为过程，141，342-350。

Bloom T, Friedman H. (2013) 从照片中分类狗的（犬科动物）面部表情。行为过程，96，1-10。

Waller BM, Peirce K, Caeiro CC, Scheider L, Burrows AM, McCune S 等。(2013)幼态持续的面部表情赋予狗选择性优势。PLoS ONE 8(12): e82686。 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0082686