Нейробиологи преодолели эффект «зловещей долины» у обезьян

Нейробиологи из Германии создали реалистичные анимированные изображения лиц обезьян, на которые макаки реагировали почти так же, как на настоящие лица. Чтобы доказать отсутствие эффекта «зловещей долины», ученые показывали обезьянам такие же изображения, но без шерсти — эти модели, в отличие от натуралистичных, попали в «зловещую долину» и вызывали неприязнь. Статья опубликована в журнале eNeuro.

Мимика и выражение лица играют ключевую роль в общении и считывании эмоций у людей и обезьян. Однако в исследованиях нейронных механизмов распознавания лиц существуют трудности — инвазивные эксперименты чаще всего проводят на обезьянах, а показывают им обычно человеческие лица, к тому же статичные. Динамичную же мимику самих обезьян зафиксировать и стандартизовать до сих пор не удавалось.

Чтобы решить описанную проблему, можно создать анимированные модели лиц обезьян. Но перед использованием моделей в экспериментах необходимо убедиться, что животные будут узнавать в них сородичей. Даже если модель будет казаться очень реалистичной для человека, обезьяны могут игнорировать их или даже пугаться. Последнее относится к эффекту «зловещей долины» робототехника Масахиро Мори — очень реалистичные роботы вызывают неприязнь из-за мелких несоответствий, хотя менее и более натуралистичные модели могут нравиться.

Ученые из Тюбингенского университета под руководством Петера Тира (Peter Thier) создали графическую модель головы обезьян. Для этого взяли МРТ-снимки живых особей вида Макак-резус (Macaca mulatta), а для натуралистичности добавили на виртуальные головы кожу и шерсть. Мимику обезьян имитировали с помощью технологии захвата движений, всего создали анимацию четырех типичных выражений лица: испуганный оскал, причмокивание губами, угрожающе открытый рот и нейтральное. Нарисовали и одну нереалистичную анимацию, на которой обезьяна надувает щеки (макак-резус никогда так не делает).

Чтобы проверить реакцию обезьян на менее реалистичные изображения, им показывали несколько типов отрисовки: одноцветные гладкие лица без шерсти; те же изображения, но в черно-белых тонах; каркасные рисунки с серыми линиями на белом фоне. Кроме того, в этот ряд добавили видео живых макак — их сняли на фоне зеленого экрана и обрезали всё, кроме головы. Двухсекундные статичные или анимированные изображения разных типов отрисовки показывали восьми макакам. У животных фиксировали направление взгляда, электрокардиограмму и выражение лица.

Пристальнее всего макаки смотрели на угрожающие лица, эти же видео (особенно динамичные) вызывали снижение вариабельности ритма сердца. Сильнее всего эффект был выражен с серыми гладкими лицами. Вероятно, снижение вариабельности сердечного ритма отражало возбуждение от «страшной» картинки.

Чаще и дольше всего макаки смотрели на нереалистичные изображения или лица живых обезьян; немного меньше внимания животные уделяли максимально реалистичной анимации. Зато значительно реже обезьяны фиксировали взгляд на серых и цветных гладких изображениях, причем предпочитали они смотреть в глаза и избегали рта. Обезьяны начинали чаще причмокивать губами, когда видели натуралистичную анимацию, но испуганно скалились в ответ на гладкие однотонные лица без шерсти и никак не реагировали на каркасный рисунок.

Авторы работы делают вывод что для обезьян эффект «зловещей долины» можно преодолеть, если делать достаточно реалистичные изображения. На них макаки реагируют как на социально значимые стимулы: пугаются или демонстрируют симпатию в зависимости от выражения виртуального лица. Похоже, что однотонные лица и оказались «зловещей долиной» — менее и более реалистичные изображения не вызывали отторжения; в каркасных рисунках макаки, вероятно, вообще не распознавали обезьян.

Натуралистичные изображения, которые создали в этом исследовании, находятся вне «зловещей долины», а значит, их можно использовать в дальнейших исследованиях социальных взаимодействий и распознавания лиц у обезьян.

Даже показывая макакам человеческие лица, удалось добиться значительного прогресса в понимании того, как мозг распознает лица. В 2017 году ученые подробно описали механизм узнавания лиц — отдельные нейроны распознают отдельные характеристики лица и сопоставляют их со знакомыми чертами.

Алиса Бахарева