Oli vuosi 1839. Charles Darwin ei pystynyt irrottamaan silmiään vastasyntyneestä pojastaan kotonaan Englannissa Kentissä. Nuori tutkija ei ollut syventynyt lapseensa vain isällisten tunteiden vuoksi vaan myös tieteellisestä mielenkiinnosta. Hän havainnoi tämän ensimmäisiä ilmeitä.
”Hänen kahdeksannesta elinpäivästään saakka tarkkailin jonkin aikaa ensimmäisiä merkkejä itkukohtauksesta. [– –] Heti, kun itku oli alkamassa, silmiä ympäröivät lihakset supistuivat voimakkaasti ja suu avautui ammolleen”, Darwin kirjoitti pojasta teoksessaan Tunteiden ilmaisu ihmisissä ja eläimissä. Kirja ilmestyi vuonna 1872.
Teos herätti suurta huomiota. Se sisälsi ensimmäiset tieteelliset teoriat kasvojen kehityksestä ja kasvonilmeiden merkityksestä. Darwin oli kerännyt tutkimustaan varten muistiinpanoja, valokuvia ja muuta aineistoa tutkijoilta eri puolilta maailmaa, ja hän osoitti siinä muun muassa, että koirilla, kissoilla ja simpansseilla on samantyyppisiä ilmeitä kuin ihmisillä.
Darwinin tavoitteena oli sijoittaa ihminen evoluution aikajanalle. Teoksessaan hän väitti, että kaikissa kulttuureissa tunnistetaan kuusi perustunteiden heijastumaa kasvoilla eli perusilmettä: viha, inho, yllättyneisyys, ilo, suru ja pelko. Darwin etsi vastausta etenkin kahteen tärkeään kysymykseen: miksi kasvot näyttävät siltä, miltä ne näyttävät, ja mitä eri ilmeet merkitsevät? Kysymykset vaikuttavat yksinkertaisilta mutta eivät ole sitä. Nyt uudet tutkijasukupolvet ovat jatkaneet kasvojen tutkimista algoritmeilla, dna-tekniikalla ja 3D-kuvankäsittelyohjelmilla. He ovat löytäneet Darwinin esittämiin kysymyksiin useita yllättäviä vastauksia.
Dna-muotokuva tarkentuu
Oli vuosi 2015. Yhdysvaltalainen antropologi Mark Shriver Pennsylvanian osavaltionyliopistosta tarkasteli työhuoneessaan kahta valokuvaa. Toinen esitti häntä itseään ja toinen hänen tuolloin kuusivuotiasta poikaansa 25-vuotiaana. Kuvat oli tuotettu tietokoneohjelmalla dna-testin perusteella.
Shriverin oma kuva muistutti melkoisesti kohdettaan. Pojan kuvan oikeellisuus oli vielä arvailujen varassa, mutta Shriver tiesi jo, että se ei olisi kovin näköinen. Dna:sta ei pystytty vielä tunnistamaan kuin muutamia, suuntaa antavia, piirteitä, kuten silmien- ja hiusten väri, sukupuoli, etninen tausta ja summittainen ikä.
Dna:sta rekonstuoitujen muotokuvien odotetaan tarkentuvan sitä mukaa kuin tieto dna:sta karttuu. Kasvojen ennallistaminen dna:sta on jo käytössä rikostutkinnassa ja järjestyksenpidossa. Tämä selvisi Hongkongin asukkaille vuonna 2015 katujen siisteyskampanjan yhteydessä. Viranomaiset eristivät dna:ta purukumeista ja tupakantumpeista ja tuottivat tulosten perusteella roskaajista kuvia, jotka julkaistiin julisteina.
Kasvot hämäävät iän arvioijaa
Lemmikkieläimet ovat suloisia versioita villeistä sukulaisistaan. Niillä on isot silmät ja lyhyet kuonot, joita yleensä tapaa vain pennuilla. Nuorelle yksilölle ominaisten piirteiden säilymistä täysikasvuisilla kutsutaan neoteniaksi, eikä sitä tavata vain lemmikkieläimillä. Ilmiö on ollut keskeinen ihmisen lajinkehityksessä.
Vastasyntyneen simpanssin ja ihmisen kallot muistuttavat suuresti toisiaan. Kummallakin kasvopuoli on litteä. Ajan mittaan simpanssin leukaosa kasvaa ja kallon muoto muuttuu merkittävästi. Ihminen säilyy piirteiltään pentumaisena.
Kehitys saattaa johtua siitä, että nuorekkaat kasvonpiirteet ovat ihmisistä puoleensavetäviä. Ne voivat kertoa myös siitä, ettei aggressiivisia yksilöitä ole suosittu kumppaneina. Tietynlaiset hormonit omaavat ovat päässeet lisääntymään, mikä on vaikuttanut kasvonpiirteisiin.
Shriver ja muut tutkijat eri puolilla maailmaa yrittävät tunnistaa erilaisten ihmiskasvojen kirjon tuottavia geenejä. Uusien menetelmien ansiosta tutkimusmahdollisuuksia on yhä enemmän. Onkin onnistuttu kartoittamaan lisää geenejä, jotka osallistuvat kasvojen luuston, ruston, pehmytosien ja ihon muotoutumiseen. Tähän mennessä niitä tunnetaan noin 50. Osa niistä vaikuttaa useisiin piirteisiin. Vielä ei kuitenkaan tiedetä, onko geenejä kaikkiaan satoja vai tuhansia – selvää on oikeastaan vain se, että kasvot ovat äärimmäisen monimutkaiset.
Kasvoissa on 43 lihasta, ja mahdollisten ilmeiden määrä on valtava. Niitä on rekisteröity 10 000 kappaletta kansainväliseen kasvonilmeiden koodausjärjestelmään, joka tunnetaan lyhenteellä FACS (Facial Action Coding System). Ihmisillä esiintyy silti tätäkin enemmän ilmeitä muun muassa siksi, että kasvot ovat epäsymmetriset ja muuttuvat merkittävästi ihmisen ikääntyessä.
Kasvot kertovat menneisyydestä
200 000 vuotta sitten: Afrikassa kehittyi nykyihminen, jonka edustajat näyttivät suurin piirtein samalta kuin ihmiset nykyäänkin. Lähimmillä sukulaisillamme gorillalla, simpanssilla ja varhaisilla ihmislajeilla oli litteä otsa ja pienet aivot, ja kasvojen alaosa oli iso ja ulkoneva. Nykyihmisellä otsa on kuperampi, aivot isot ja leuka pienehkö. Meidän kasvomme ovat litteät, ja silmämme, nenämme ja suumme, jotka sijaitsevat suoraan toistensa yläpuolella, ovat ainutlaatuiset nisäkkäiden keskuudessa.
Paleoantropologit, jotka tutkivat ihmisen alkuperää ja kehitystä, ovat saanet kasvojen kehityksestä tietoa fossiilistuneista kalloista. Fossililit kertovat, miten ravinto, ilmasto, muuttoliikkeet ja kohtaamiset muiden ihmissuvun lajien kanssa muovasivat kasvoja. Kun ihminen alkoi kypsentää ruokaansa, leuat ja poskihampaat pienenivät, sillä ruoan hienontaminen ei vaatinut enää niin suurta voimaa. Taistelut ravinnosta ja kumppaneista ovat saattaneet ohjata kehitystä niin, että poski- ja otsaluista on tullut lujemmat ja murtumia paremmin kestävät.
Kasvot iskostuvat helposti aivoihin
Kasvot uppoavat takaraivoon
Kun katsot jonkun kasvoja, silmäsi sata miljoonaa valoherkkää solua lähettävät niistä kuvan aivojen takaosan näköalueelle.
Aivoalue etsii silmiä ja suuta
OFA eli occipital face area takaraivolohkossa etsii näköärsykkeistä silmiä, nenää ja suuta ja arvioi, ovatko edessä kasvot.
Hermosolut piirtävät kartan
Ohimolohkon alaosassa on alue, jonka jokainen hermosolu reagoi tiettyyn kasvonpiirteeseen, kuten ihonväriin tai silmien etäisyyteen. Solujen kokonaisaktiviteetti luo nähdyistä kasvoista kartan, johon tallentuvat niiden pienimmätkin yksityiskohdat.
Aivot tallentavat kasvot
Tiedot kasvoista tallentuvat muistiin. Tässä tärkeä osuus on etenkin aivotursolla eli hippokampuksella ja otsalohkolla.
Myös ilmastolla on ollut merkitystä kasvonpiirteiden muovautumisessa. Pennsylvanian osavaltionyliopiston antropologit analysoivat 3D-kuvat 467 nenästä, mittasivat niiden leveyden ja korkeuden ja vertasivat tietoja nenien omistajien asuinalueisiin. Selvisi, että leveät sieraimet näyttävät liittyvän suureen ilmankosteuteen, kun taas kapeita ja korkeita sieraimia on eniten kylmässä ja kuivassa ilmanalassa elävillä. Kapeat sieraimet ohjaavat ilmavirran tiiviimmin ja hitaammin nenän kosteiden ja lämpimien limakalvojen ohi ennen sen pääsyä keuhkoihin. Kapea nenä näyttää siten olevan sopeuma kylmään ja leveä kuumaan.
Esivanhempiemme elämä ja asuinympäristö eivät ole painaneet leimaansa vain kasvojemme muotoon. Ne ovat luultavasti vaikuttaneet merkittävästi myös siihen, miten kasvomme liikkuvat.
Kasvonilmeet ovat refleksejä
Esivanhemmillamme kasvonilmeet olivat käytännön sanelemia, eikä niillä nykyisin enää ole sama tehtävä. Kun esimerkiksi yllättyessämme kohotamme kulmakarvoja ja avaamme suumme, syynä saattaa olla se, että kaukaiset esivanhempamme kasvattivat näin näkökenttäänsä ja avasivat suunsa haukatakseen lisää happea pakomatkaa varten nähtyään pedon.
Yllättynyt ilme liittyy niin kiinteästi kehon reaktioon johonkin odottamattomaan, että se on säilynyt meillä edelleen. Samanlainen kehityskulku tunnetaan eläinmaailmasta: koirat tassuttelevat paikallaan muutaman kierroksen ennen kuin asettuvat nukkumaan koriinsa, mikä johtuu ehkä siitä, että niiden esivanhemmat tasoittivat itselleen näin nukkumapaikan ruohikkoon.
Jotkut tutkijat ovat sitä mieltä, että kasvonilmeistä useimmat ovat erääntyyppisiä refleksejä, joiden synty voidaan jäljittää ihmisen edeltäjiin. Jos tämä käsitys pitää paikkansa, ihmiset kaikkialla maailmassa ilmehtivät samoin samanlaisissa tilanteissa. Näin ajatteli Darwinkin, kun hän määritteli kuusi universaalia ilmettä, jotka kuvastavat perustunteita. Vuonna 1968 yhdysvaltalainen psykologi Paul Ekman lähti tutkimaan eristynyttä heimoa Papua-Uudessa-Guineassa testatakseen, oliko Darwin oikeassa.
Hymy tunnistetaan kaikkialla
Oli vuosi 1968. Paul Ekman tutkimusryhmineen ponnisteli viidakon halki päästäkseen vaikeakulkuiselle vuoristoseudulle fore-heimon asuinalueelle. Heimo eli eristyksissä alkeellisissa oloissa täysin tietämättömänä niin Kuuban kriisistä ja kilpajuoksusta Kuuhun kuin Hollywoodistakin. Heimon jäsenillä ei ollut kosketusta länsimaiseen kulttuuriin, vaan he elivät niin lähellä luontoa kuin mahdollista ja juuri siksi he soveltuivat täydellisesti Ekmanin koekaniineiksi.
Tutkijoilla oli mukanaan valokuvia, jotka esittivät eri tavoin ilmehtiviä ihmisiä. He pyysivät fore-heimon jäseniä valitsemaan listasta kuviin parhaiten sopivat kuvaukset. Tulos osoitti Darwinin olleen oikeassa. Hymy on hymy ja ilmaisee iloa joka puolella maailmaa. Sama koski myös viittä muuta Darwinin perusilmettä.
Lihaksesi heijastavat muiden kasvonilmeitä
Kasvot heijastavat lähimmäisten iloja ja suruja
Kun näet vihaisen ihmisen, kulmakarvojen rypistäjälihas eli corrugator supercilii aktivoituu ja vetää kulmakarvoja alaspäin.
Kasvot heijastavat lähimmäisten iloja ja suruja
Kun näet iloisen ihmisen, iso poskipäälihas eli zygomaticus major aktivoituu ja kiskoo suupieliä ylöspäin hymyyn.
Tulos on ristiriidassa useiden nykyisten antropologien käsitysten kanssa. He ovat sitä mieltä, että kasvonilmeet ovat opittuja ja sidoksissa kulttuuriin. Ekmanin ajatukset löivät kuitenkin itsensä läpi, ja hän ja muut tutkijat toistivat kokeen 21 muussa maassa samoin tuloksin. Vielä vuosikymmeniä myöhemmin on saatu tukea Ekmanin käsitykselle. Esimerkiksi yhdysvaltalainen psykologi David Matsumoto osoitti vuoden 2004 olympialaisissa näkevistä ja näkövammaisista urheilijoista otetun 4 800 kuvan analyysillä, että kasvonilmeet ovat vaistomaisia. Kaikki urheilijat ilmaisivat ilmeellään iloa seistessään ylimmällä palkintopallilla, kun taas hopeamitalin voittaneiden hymy voitiin luokitella sosiaaliseksi hymyksi, joka eroaa aidosta hymystä siten, että siinä ei kasvoihin synny naurunryppyjä.
Ekmanin mukaan kasvonilmeet nivoutuvat niin läheisesti ja kiinteästi tunteisiin, että valehtelemisen voi paljastaa sekunnin murto-osassa kasvojen lihasten pienistä liikkeistä, mikroilmeistä. Tätä osaa Ekmanin teoriasta käytetään ahkerasti hyväksi muun muassa Yhdysvaltojen tiedustelu- ja turvallisuuspalveluissa CIA:ssa ja FBI:ssä. Myös lentoaseman turvatarkastuksessa tai tullissa työskentelevä voi hyvinkin olla perehtynyt Ekmanin oppeihin ja siksi tutkailla kasvonilmeitäsi tarkkaan.
Ekmanin teoria kasvoista tunteiden peilinä on kohdannut viime aikoina myös arvostelua. Useat tutkijat kritisoivat Ekmanin alkuperäisen kokeen asetelmaa.
Pelko vaihtui uhkaksi
Oli vuosi 2014. Kokeeseen osallistui 54 namibialaisen himba-heimon jäsentä syrjäisestä kylästä. Yhdysvalloissa vastaavaan kokeeseen osallistui 68 osanottajaa. Kokeen järjestivät yhdysvaltalaiset psykologit Maria Gendron ja Lisa Feldman Barrett, jotka halusivat testata Paul Ekmanin Papua-Uudessa-Guineassa käyttämää menetelmää.
Kumpikin koeryhmä jaettiin kahteen osaan, ja kaikille osanottajille näytettiin kuvia kuudella eri tavalla ilmehtivistä ihmisistä. Kummankin ryhmän toinen puoli sai valita kuvien luokitukset Darwinin kuuden perusilmeen listasta, ja toinen puoli luokitteli kuvat haluamallaan tavalla. Tulos osoitti, että yhdysvaltalaisten ja namibialaisten tulokset olivat lähellä toisiaan, kun he valitsivat luonnehdinnat listasta, mutta erosivat toisistaan, jos valmiita vaihtoehtoja ei ollut olemassa. Gendron ja Feldman Barret osoittivat näin, että Ekmanin käyttämä menetelmä oli ohjannut tulosta tiettyyn suuntaan.
Ekmania on kritisoinut myös psykologi Carlos Crivelli. Hän on tehnyt kokeita Mosambikissa ja Papua-Uudessa-Guineassa ja todennut, että nuoret papuauusiguinealaiset eivät hahmota auki revähtäneitä silmiä ja avonaista suuta pelon ilmaukseksi, kuten länsimaalaiset. He pitävät sitä uhkaavana ilmeenä. Vuonna 2017 eräs tutkijaryhmä kävi läpi 50 tutkimusta, joissa käsiteltiin ilmeiden ja tunteiden yhteyttä. Sen mukaan vain pieni osa ilmeistä heijastaa tunteita. Vain hymy ja nauru ymmärretään lähes aina ja kaikkialla ilon ilmaukseksi.
Jos tulokset pitävät paikkansa, kasvonilmeet ovatkin opittuja. Ne eivät kumpua automaattisesti tunteista eivätkä ne ole sielun peili. Moni tutkija on itse asiassa sitä mieltä, että ilmeidemme tehtävänä on manipuloida muita, jotta saamme tahtomme läpi.
Orpo ilme takaa myötätunnon
Et itke, koska olet surullinen, vaan siksi, että haluat herättää muissa myötätuntoa. Et murjota, kun olet vihainen, vaan siksi, että muut luovuttaisivat. Useat tutkijat ovat sitä mieltä, että kasvonilmeet eivät viesti tunteista vaan ne ovat tahdon työkaluja.
Näkemyksen kannattajat viittaavat tutkimuksiin, joiden mukaan ihmiset mukauttavat ilmeitään katsojien mukaan. Näin he varmistavat, että ilmeillä on haluttu vaikutus vastaanottajaan.
Näkemyksen vastustajat huomauttavat, että ihmiset ilmehtivät myös ollessaan yksin. Kannattajat muistuttavat, että emme ole oikeastaan koskaan yksin – jos ihmisiä ei ole lähellä, heitä on ajatuksissa. Kummankin näkemyksen puolesta on hyviä perusteita, ja voi olla, että ilmeitä voi olla sekä aitoja että keinotekoisia.
Iso joukko tutkijoita tukee silti yhä Ekmanin teoriaa. Totuus lienee todennäköisesti jossakin näiden kahden leirin välillä, ja sen selvittämisessä voi auttaa uusi lähestymistapa: kasvojen rakentaminen alusta.
Robotit kasvotutkimuksessa
Oli vuosi 2018. 179 vuotta sen jälkeen, kun Charles Darwin alkoi tutkia kasvonilmeitä, yksi maailman johtavista robottitutkijoista, japanilainen Hiroshi Ishiguro, esitteli uusimman robottinsa, Ibukin.
”Hei, nimeni on Ibuki – se tarkoittaa elämää”, sanoi ihmismäinen robotti pojan äänellä, joka tosin vaikutti tulevan jostain muualta kuin robotin suusta.
Ishiguro on tehnyt itsestäänkin robottikopion. Hän on perehtynyt ihmisten jäljittelyyn roboteilla selvittääkseen, mikä ihminen on. Ibuki näyttää kasvoiltaan kymmenvuotiaalta pojalta. Sen huulet, leuat ja silmät liikkuvat puhuessa. Silmissä on kamerat, ja se vastaa hymyllä, kun joku hymyilee sille. Silti se ei vaikuta ihmiseltä. Ibuki havainnollistaa sitä, miten hienovaraisesti kasvot ilmehtivät. Osa roboteista, kuten Floridan Disney Worldin The Shaman of Songs, ovat liikkeissään sulavampia mutta ne eivät toimi yhtä itsenäisesti kuin Ibuki.
Robottien liikkeistä pyritään tekemään realistisempia ja oikea-aikaisia. Ensimmäinen vaatii robottia, joka pystyy toistamaan ihmiskasvojen mikroliikkeitä. Disneyn Shaman-robotti on hyvin onnistunut tässä mielessä, mutta sekään ei ole täydellinen. Jälkimmäinen taas vaatii ymmärrystä siitä, miten ilmeet ovat yhteydessä ajatuksiin. Sitä ei vielä ole, mutta toiveissa on, että robotit oppivat sen itse. Newyorkilaistutkijat kehittivät vuonna 2019 robotttikäsivarren, joka oppi itse siirtämään esineitä. Seuraava askel ovatkin ehkä oppivat robottikasvot, jotka paljastavat ihmiskasvojen salat.