Twarze są źródłem wielu informacji ważnych dla powodzenia społecznych interakcji. Dlatego też, w porównaniu do innych bodźców, układ nerwowy człowieka przetwarza je w specyficzny sposób.

Ekman & Friesen (1976)
Pictures of facial affect

Dzięki korowodowi zmysłów świat wokół nas to feeria barw i kakofonia dźwięków, składających się na niezliczoną liczbę bodźców docierających do naszej (pod)świadomości. Jak w takim zamieszaniu ludzki umysł jest w stanie zwracać uwagę na te najważniejsze z punktu widzenia naszego funkcjonowania? Stykając się codziennie twarzą w twarz z innymi ludźmi, zapewne nie do końca zdajemy sobie sprawę, iż jedną z najbardziej uprzywilejowanych grup bodźców są twarze.

Laboratoryjne zacisza wielu wiodących ośrodków naukowych pełne są naukowców, dociekających, w jaki sposób umysł ludzki je rozpoznaje, zapamiętuje, a następnie wykorzystuje zdobytą w ten sposób wiedzę do radzenia sobie z pełnymi zawiłości społeczno−emocjonalnymi problemami dnia codziennego. Efektywna percepcja twarzy cechuje na przykład osoby o wysokim poziomie inteligencji emocjonalnej, rozumianej jako zdolność, która rozłożona na czynniki pierwsze da się sprowadzić do skutecznego funkcjonowania procesów uwagowych i pamięciowych. Te z kolei nieustannie trafiają pod lupę psychologów eksperymentalnych i coraz częściej – psychofizjologów. Co widać w powiększeniu i przybliżeniu?

Potencjały wywołane

Twarz jako bodziec zaklasyfikować można do kategorii obiektów o specjalnym znaczeniu, gdyż jest ona źródłem komunikatów społecznych dwojakiego rodzaju. Po pierwsze, jest głównym kanałem, którym przekazywane są komunikaty werbalne (czyli mowa), a ponadto jest źródłem komunikatu niewerbalnego. I właśnie tym, co jest najbardziej charakterystyczne w samej twarzy jako bodźcu (czyli najbardziej twarzowego w twarzy) i co jest przekazywane drogą niewerbalną, jest mimika. W języku naukowym najczęściej określa się ją mianem ekspresji mimicznej (albo idąc o krok dalej – ekspresji emocjonalnej). Zdaniem Paula Ekmana, światowej sławy badacza tej materii, którego nazwisko znaleźć można na liście The 2009 TIME Top 100 Scientists & Thinkers, jest ona uniwersalna, czyli powszechnie rozpoznawana w niemal wszystkich kulturach na świecie, ponadto jest najlepszym predykatorem danej emocji, czyli najlepiej ją odzwierciedla (o wiele lepiej niż dźwięk głosu czy postawa ciała) oraz jest głównym i podstawowym źródłem wiedzy emocjonalnej, gromadzonej w toku życia przez jednostkę, począwszy od dnia jej narodzin.

Psychologom eksperymentalnym i psychofizjologom daleko jednak do poprzestania na wiedzy „że”. Oni chcą wiedzieć „jak”. Dlatego też badacze z różnych subdyscyplin cognitive neuroscience od wielu lat łączą swoje siły, wymieniając się doświadczeniami w celu jak najlepszego poznania mechanizmów funkcjonowania układu nerwowego, a zwłaszcza mózgu, w odniesieniu do takich procesów mentalnych, jak percepcja, uwaga, pamięć czy emocje. I właśnie ze względu na znaczącą rolę, jaką w życiu człowieka odgrywa funkcjonowanie społeczno−emocjonalne, jednym z zagadnień wyjątkowo chętnie analizowanych – ostatnio także w Polsce – jest śledzenie przebiegu procesów związanych z percepcją twarzy.

Subdyscypliny cognitive neuroscience dają niezliczone możliwości wglądu on−line w pracę układu nerwowego. Z jednej strony techniki neuroobrazowania, na przykład funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI), charakteryzujące się dobrą rozdzielczością przestrzenną, dają doskonałe wyobrażenie o miejscu „dziania się” aktywności. W ich przypadku wnioskowanie opiera się na podstawie obserwacji zwiększonego przepływu krwi lub zwiększonej absorpcji glukozy w rejonie mózgu, zaangażowanym w określony proces. Z drugiej strony szereg metod elektrofizjologicznych, w tym przede wszystkim elektroencefalografia (EEG), jest świetnym odzwierciedleniem czasowego przebiegu procesów mentalnych. Dodatkowo, jeśli zestawi się początek rejestracji bioelektrycznej aktywności mózgu z momentem prezentacji bodźca, uzyskuje się tzw. potencjały wywołane (Event−Related Potentials, ERPs). W rezultacie, powtarzając ekspozycję wiele razy, można wręcz z kilkumilisekundową dokładnością prześledzić przebieg procesów przetwarzania określonego typu bodźca i porównać uzyskane w ten sposób dane z przebiegiem analizy bodźców należących do innej kategorii. I wykryć różnice.

W prawej półkuli

Usilne próby wielu badaczy nakierowane były od wielu lat na identyfikację, w obrębie centralnego systemu nerwowego, struktur (lub grup struktur) mózgowych ulegających aktywacji na poszczególnych etapach procesu przetwarzania twarzy. Dotychczas zidentyfikowano kilka takich obszarów, zlokalizowanych głównie w tylnej części mózgu, przede wszystkim w prawej półkuli. Z detekcją i wstępną analizą strukturalną (czyli ogólną oceną, czy widziany obiekt jest rzeczywiście twarzą) związany jest wzrost aktywności w obrębie dolnego płata potylicznego (occipital face area, OFA). Za analizę stałych cech twarzy i relacji pomiędzy nimi (czyli ocenę jej nominalnych elementów składowych – brwi, oczu i ust) odpowiedzialny jest zakręt wrzecionowaty (fusiform face area, FFA). Uzyskane w ten sposób informacje stanowią dla jednostki główne źródło wiedzy o tożsamości osoby rozpoznawanej. Tak więc to, jakie reprezentacje wytworzył nasz umysł w trakcie pierwszego zetknięcia się z daną osobą oraz to, jakimi je zapamiętał – już na zawsze będzie umożliwiało identyfikację właściciela oblicza, niezależnie od tego, czy będziemy go widzieli w dobrym czy złym oświetleniu, z profilu czy „twarzą w twarz”. Zatem szatyn z dużą odległością pomiędzy linią włosów a brwiami (czyli o wysokim czole), dużych, piwnych oczach oraz czarująco uśmiechających się, wąskich ustach już na zawsze dla naszego umysłu pozostanie Pawłem Małaszyńskim. Komplementarnie, za analizę zmiennych cech twarzy oraz relacji pomiędzy nimi (czyli na przykład ruchów oczu, ust lub przywoływanej już ekspresji mimicznej) odpowiada górny zakręt skroniowy (superior temporal gyrus, STG).

Jednakże nie tylko dane neuroanatomiczne, lokalizujące procesy związane z opracowywaniem twarzy w stricte określonych częściach prawej półkuli mózgu, pozwalają wnioskować o twarzach jako o bodźcach specjalnego znaczenia. Także, a może przede wszystkim, doniesienia z badań elektroencefalograficznych dowodzą istnienia specyficznego dla twarzy, mózgowego potencjału wywołanego, zwanego komponentem N170. Dla czytelników niestykających się na co dzień z elektrofizjologią dodatkowym wyjaśnieniem niech będzie fakt, iż „N” oznacza negatywne wychylenie amplitudy, natomiast „170” to mierzony w milisekundach (w przypadku twarzy bardzo krótki!) czas pomiędzy prezentacją zdjęcia a pojawieniem się wywołanej odpowiedzi mózgu, charakteryzującej się silniejszym wychyleniem negatywnym w przypadku ekspozycji zdjęć twarzy w porównaniu do innych obiektów.

Poniżej progu świadomości

Kolejnym dowodem na wyjątkowość twarzy jako kategorii bodźców jest szereg doniesień badawczych sugerujących, iż mogą być one źródłem cennych informacji nawet wtedy, kiedy nie są w pełni świadomie spostrzegane, czyli kiedy nie można ze stuprocentową pewnością ocenić, czy to, co widzieliśmy, było na przykład twarzą, gdyż najczęściej nic nie widzieliśmy… I choć od wielu lat znane są doniesienia o badaniach nad skutecznością percepcji podprogowej (na przykład w reklamie), wyniki te miały wydźwięk na tyle nieprawdopodobny, iż postanowiliśmy i my spróbować zakazanego owocu w naszym laboratorium.

Aby zrozumieć niezwykłość tego zagadnienia, czytelnik musi wyobrazić sobie następującą sytuację: w zaciemnionym pomieszczeniu siedzi osoba badana, do głowy której eksperymentator mozolnie przymocował ponad trzydzieści elektrod, a potem kazał w bezruchu patrzeć na ekran monitora komputerowego, na którym co sekundę pojawiały się setki kolorowych pikseli, tworzących abstrakcyjne kształty. Po zakończonym eksperymencie co bardziej spostrzegawcze osoby dzieliły się z nami wrażeniami, że przed barwnymi planszami pojawiały się jakieś błyski… Otóż „błyski” rzeczywiście się pojawiały, a były niczym innym, jak zdjęciami różnych obiektów, prezentowanymi subliminalnie (czyli poniżej progu świadomości) przez dokładnie 16 milisekund!

Czego nie udało się – świadomie – zrobić umysłowi, było niewielkim wyzwaniem dla mózgu. Ten z dużą szybkością nie tylko reagował na wszystkie „błyski”, ale był też w stanie rozróżnić pokazywane treści. Wywołane odpowiedzi mózgu, rejestrowane średnio 140−180 milisekund po zdjęciu, były znacząco silniej zaznaczone w przypadku jednej z trzech kategorii obiektów. Nie było dla naszego zespołu badawczego zaskoczeniem, kiedy się okazało, że tą kategorią były twarze (jako bodźców kontrolnych użyliśmy zdjęć domów i ciężarówek). Dodatkowo zastosowaną przez nas manipulacją był sposób prezentacji zdjęć: pokazywaliśmy je bądź w wersji normalnej, bądź zrotowanej (zwanej potocznie „do góry nogami” lub przewrotnie – „do góry ustami”). Także i te różnice w trakcie błyskawicznych prezentacji mózg był w stanie wykryć i zróżnicować w zapisie. Przebieg komponentu N170 różnił się istotnie w przypadku twarzy niezrotowanych względem zrotowanych, przy jednoczesnym braku takiego zróżnicowania, gdy pokazywano obiekty nie−twarzowe. Co więcej, mózgi osób badanych reagowały odmiennie również w zależności od tego, czy pokazywane zdjęcia twarzy przedstawiały ekspresję emocjonalną – w tym przypadku był to zawsze strach – i wtedy ich reakcje były silniejsze w porównaniu do twarzy uznawanych za neutralne w swoim wyrazie.

Zdumiewająca spójność

Wyniki tych badań są spójne z poprzednimi doniesieniami z naszego laboratorium, kiedy to pokazując osobom badanym zdjęcia twarzy przez 300 milisekund (w środowisku psychofizjologicznym to bardzo długo), prosiliśmy je bądź o kategoryzację pod względem ekspresji mimicznej (emocjonalna vs neutralna), bądź o rozróżnianie płci (kobieta vs mężczyzna, oczywiście). Zróżnicowanie przebiegu komponentu N170 pojawiło się, czego można się było spodziewać, pomiędzy twarzami emocjonalnymi i neutralnymi, ale tylko w przypadku zadania, w którym uwaga uczestników badania nakierowana była bezpośrednio na identyfikację ekspresji. Co najbardziej fascynujące, korzystając z dobrodziejstw programu komputerowego, pozwalającego lokalizować miejsce generowania potencjałów (o poetycko brzmiącej nazwie LORETA), udało nam się ustalić, iż obszarami tymi były środkowy i górny zakręt skroniowy w prawej półkuli mózgu, czyli dokładnie te same lokalizacje, które zostały zidentyfikowane dzięki technikom neuroobrazowania, jako odpowiedzialne za analizę zmiennych cech twarzy, w tym głównie jej najbardziej charakterystycznej cechy – ekspresji emocjonalnej.

Eureka! Jednakże za każdym razem, pomimo niezaprzeczalnego faktu, że uzyskane rezultaty były zgodne z przewidywaniami oraz doniesieniami innych badaczy, robiły na nas jednocześnie ogromne wrażenie. Nasze zdumienie wynikało głównie ze spójności uzyskanych wyników oraz konkluzji, które można było na ich podstawie wysunąć. Mniejsza o te istotne dla psychologów społecznych, psychologów eksperymentalnych i psychofizjologów (czyli o unikatowość twarzy jako bodźca). Najogólniejsza jest taka, iż wystarczy nieco ponad trzydzieści małych jak opuszek palca elektrod, aby sprawdzić, co się dzieje w naszych mózgach, kiedy (świadomie lub nieświadomie) stajemy z kimś twarzą w twarz. Niezaprzeczalnie proste!

Powyższy tekst nie miałby racji bytu, gdybym na początku mojej przygody z nauką nie spotkała człowieka, który wtedy zaszczepił we mnie pasję, do dzisiaj pobudza moją naukową wyobraźnię i bardzo umiejętnie kształtuje postawę młodego eksperymentatora. Bardzo dziękuję doktorowi Eligiuszowi Wronce za wszelką pomoc.

Podziękowania należą się także Donders Centre for Cognition (Radboud University Nijmegen, Holandia) za umożliwienie mi odbywania staży badawczych w tym wyjątkowym miejscu.