Het is 1839. Charles Darwin is thuis in het Engelse Kent en hij kan zijn ogen niet van zijn pasgeboren zoon afhouden. De jonge onderzoeker is overweldigd door zijn vadergevoelens, maar blijft ook wetenschapper. Hij noteert alles over de eerste grimassen van de baby.
‘Bij een van mijn eigen kinderen heb ik [...] dikwijls waargenomen dat het eerste teken van een geleidelijk opkomende schreeuwbui een kleine fronsing [...] was [...]. Zodra het krijsen werkelijk begon, werden alle spieren om de ogen krachtig samengetrokken en werd de mond wijdgeopend,’ schrijft hij later in zijn boek Het uitdrukken van emoties bij mens en dier.
Het boek kreeg veel belangstelling toen het in 1872 uitkwam. Het bevatte de eerste wetenschappelijke theorieën over de ontwikkeling van het gezicht en de betekenis van gelaatsuitdrukkingen. Darwin had foto’s, notities en andere gegevens verzameld van onderzoekers wereldwijd en toonde onder andere aan dat chimpansees, honden en katten gezichtsuitdrukkingen hebben die doen denken aan de onze.
Zijn doel was de mens in een evolutionaire context te zetten. Darwin onderscheidde zes uitdrukkingen die basale emoties weergeven en die bij alle culturen voorkomen: woede, afschuw, verbazing, vreugde, verdriet en angst. Hij wilde twee vragen beantwoorden: waarom ziet ons gezicht er zo uit en wat betekenen de gezichtsuitdrukkingen? Het lijken simpele vragen, maar dat zijn het niet. Nog steeds doen onderzoekers moeite de geheimen van het gezicht te ontrafelen – met algoritmen, DNA-technologie en 3D-beeldverwerking. En er zijn allerlei verrassende antwoorden gevonden op de basale vragen van Darwin.
Het DNA van het gezicht
Het is 2015. Antropoloog Mark Shriver van de Penn State University in de VS bekijkt op zijn kantoor twee portretfoto’s. De ene stelt hemzelf voor, de andere zijn zesjarige zoon als 25-jarige. Ze zijn door een computer op basis van een DNA-test gegenereerd.
De foto van Shriver zelf lijkt enigszins op het origineel. Het portret van zijn zoon kan hij in de toekomst pas echt testen, maar hij weet nu al dat het niet heel nauwkeurig zal zijn. Op dit moment kunnen slechts enkele grove trekken worden afgeleid uit het DNA: oog- en haarkleur, geslacht, etniciteit en bij benadering de leeftijd. Naar verwachting zal dit soort portretten echter preciezer worden naarmate we meer leren over het gezicht.
De methode wordt nu al wel ingezet bij opsporingszaken – en om mensen in de gaten te houden. Dat ervoeren de inwoners van Hongkong in 2015 bij een campagne voor schonere straten. De overheid onttrok DNA aan op straat gegooide kauwgum en peuken en liet op basis daarvan portretten van de vervuilers maken, die op posters werden tentoongesteld.
Je gezicht liegt over je leeftijd
Onze huisdieren zijn doorgaans schattige versies van hun wilde voorouders. Ze hebben grote ogen en een korte snuit – trekken die je gewoonlijk alleen bij jongen ziet. Het verschijnsel dat kinderlijke trekken in het volwassenenstadium behouden blijven, heet neotenie en komt niet alleen voor bij huisdieren, maar ook in onze eigen evolutie.
Bij de geboorte hebben mens en chimpansee vergelijkbare schedels met een plat gezicht. Gaandeweg groeien de kaken van de chimpansee en verandert de schedel sterk. Maar wij houden ons kinderlijke gezicht.
Volgens sommige onderzoekers hebben we ons zo ontwikkeld doordat we jonge gelaatstrekken aantrekkelijk vinden. Anderen zien het als een neveneffect van de keuze voor niet-agressieve partners. Dat leidde tot een hormonale verandering die de gezichtsontwikkeling beïnvloedde.
Mark Shriver en andere wetenschappers over de hele wereld proberen alle genen te identificeren die verantwoordelijk zijn voor de enorme variatie in menselijke gezichten. Dankzij nieuwe technologie groeit het veld snel. Er worden steeds meer genen in kaart gebracht die zijn betrokken bij de vorming van botten, kraakbeen, weke delen en huid van het gezicht. Er zijn er nu zo’n 50 ontdekt, en sommige worden met meerdere gelaatstrekken in verband gebracht. We weten nog niet of het honderden of duizenden genen zijn – alleen dat het gezicht complex is.
Het gezicht telt 43 spieren, en het aantal mogelijke gelaatsuitdrukkingen is enorm. Er zijn er 10.000 geregistreerd in het Facial Action Coding System (FACS), een index van gezichtsuitdrukkingen die wereldwijd voorkomen. Maar de totale pool van menselijke gezichtsuitdrukkingen is veel groter, onder andere doordat gezichten asymmetrisch zijn en we met de jaren sterk veranderen.
Gezicht zegt iets over verleden
200.000 jaar geleden: de moderne mens, die er min of meer hetzelfde uitziet als wij nu, ontstaat in Afrika. Onze naaste verwanten de gorilla, de chimpansee en de vroegste mensensoorten hebben een plat voorhoofd, kleine hersenen en een grote, uitstekende kaak. De moderne mens heeft echter een rond hoofd, grote hersenen en een kleinere kaak. We hebben een plat, onbehaard gelaat met de ogen, neus en mond loodrecht boven elkaar – een heel ander gezicht dan de meeste andere zoogdieren.
Paleoantropologen, die onderzoek doen naar de oorsprong en ontwikkeling van de mens, werpen nieuw licht op ons bijzondere gezicht met behulp van fossiele schedels. Die laten zien hoe dieet, klimaat, migratie en ontmoetingen met andere groepen van het geslacht Homo het gezicht hebben gevormd. Toen we ons eten gingen bereiden, werden onze kaak en kiezen kleiner, omdat we niet meer zo hard hoefden te kauwen. En het kan zijn dat we door te vechten om onder meer eten sterke juk- en voorhoofdsbeenderen hebben gekregen, die minder snel breken.
Gezichten blijven haken in je hersenen
Gezicht komt in achterhoofd terecht
Als je een gezicht ziet, sturen 100 miljoen fotoreceptoren in je oog het beeld naar het gezichtscentrum achter in je hersenen.
Hersencentrum zoekt naar ogen en mond
De Occipital Face Area in de occipitale kwab zoekt in de visuele indruk naar ogen, neus en mond en bepaalt of het een gezicht is.
Zenuwcellen maken gedetailleerde kaart
In een gebied onder in de temporale cortex reageert elke zenuwcel op een bepaalde eigenschap in het gezicht, zoals de huidskleur of de afstand tussen de ogen. Aan de hand daarvan wordt een kaart gemaakt van elk detail van het gezicht tegenover je.
Hersenen slaan het gezicht op
De informatie wordt opgeslagen. Vooral de hippocampus en de frontale kwabben spelen hierbij een belangrijke rol.
Ook het klimaat speelde een rol bij de vorming van het gezicht. Antropologen van de Pennsylvania State University hebben 3D-beelden van 467 neuzen bestudeerd op lengte, breedte en hoogte en de informatie vergeleken met het klimaat in de gebieden waar de betreffende mensen woonden. Het bleek dat brede neusgaten samenhangen met een hoge temperatuur, terwijl smalle, hoge neusgaten vooral voorkomen in een koud, droog klimaat.
De verklaring is dat de luchtstroom bij smalle neusgaten dichter en langzamer langs het warme, vochtige slijmvlies in de neus gaat, waar de lucht wordt aangepast aan het lichaam voordat hij de longen bereikt. Daarom is een smalle neus beter in koude streken – en een brede juist in warme gebieden.
De leefstijl en -omgeving van onze voorouders hebben waarschijnlijk niet alleen hun sporen nagelaten in de vorm van het gezicht, maar ook in de bewegingen ervan.
Gezichtsuitdrukking is een reflex
Gezichtsuitdrukkingen die ooit een praktisch doel dienden, bestaan nog steeds, hoewel ze niet meer dezelfde functie hebben. Dat je je wenkbrauwen optrekt en je mond opent als je verbaasd bent, komt mogelijk doordat je voorouders hun wenkbrauwen optrokken om hun gezichtsveld te vergroten en hun mond openden om voldoende zuurstof te hebben om weg te rennen voor een roofdier.
De uitdrukking is zo sterk verbonden met de reactie van ons lichaam op iets onverwachts, dat we het nog steeds doen. Bij dieren is iets vergelijkbaars te zien. Honden draaien eerst een paar rondjes voordat ze in hun mand gaan liggen. Dat komt mogelijk doordat hun voorouders zo een ‘nest’ in het gras maakten.
Sommige onderzoekers denken dat bijna alle gezichtsuitdrukkingen een soort reflexen zijn die kunnen worden herleid tot onze voorouders. Als dat klopt zouden alle mensen overal ter wereld in dezelfde situatie dezelfde uitdrukking moeten laten zien. Dat was dan ook wat Darwin beweerde toen hij de zes universele gezichtsuitdrukkingen identificeerde die onze basale emoties weerspiegelen. De Amerikaanse psycholoog Paul Ekman bezocht een geïsoleerd volk op het eiland Nieuw-Guinea om Darwins these te testen.
Glimlachen is universeel
Het is 1968. Paul Ekman en zijn team banen zich een weg door de wildernis in het lastig begaanbare gebergte waar de Fore wonen. Deze afgezonderde, primitief levende stam heeft niets meegekregen van de Cubacrisis, de ruimtewedloop of Hollywood. De mensen zijn niet bedorven door de westerse cultuur en staan dicht bij de natuur. Daarom is de stam ideaal voor het experiment.
Ekman neemt foto’s mee van mensen met verschillende gezichtsuitdrukkingen en vraagt de stamleden om uit een lijst de beschrijving te kiezen die het best bij een foto past. Wat blijkt? Darwin had gelijk. Een glimlach drukt overal ter wereld blijdschap uit. En voor de andere vijf basale gezichtsuitdrukkingen van Darwin geldt hetzelfde.
Je spieren spiegelen gezichtsuitdrukkingen
Je gezicht spiegelt de blijdschap en woede van anderen
Als je iemand ziet die boos is, ontstaat er activiteit in de musculus corrugator supercilii, de spier die je wenkbrauwen omlaag trekt.
Je gezicht spiegelt de blijdschap en woede van anderen
Zie je iemand die blij is, dan wordt de musculus zygomaticus major geactiveerd, die betrokken is bij het optrekken van de mondhoeken.
Ekmans resultaat is bij diverse antropologen uit die tijd omstreden, omdat gezichtsuitdrukkingen volgens hen aangeleerd en cultureel bepaald zijn. Toch krijgt zijn ontdekking in de jaren daarop veel impact, als hijzelf en anderen het experiment in in totaal 21 landen herhalen met hetzelfde resultaat. Een paar decennia later krijgt Ekman ook steun van nieuw onderzoek.
Analyses van 4800 foto’s van de Olympische Spelen in 2004 van ziende en blinde sporters, uitgevoerd door de Amerikaanse psycholoog David Matsumoto, duiden er ook op dat gezichtsuitdrukkingen instinctief zijn. Alle sporters vertoonden op het erepodium dezelfde uitdrukking van vreugde. En sporters met zilver lieten een sociale glimlach zien, die zich van een echte glimlach onderscheidt doordat de spieren rond de ogen niet meedoen.
Volgens Ekman zijn onze gezichtsuitdrukkingen zo nauw en instinctief met onze emoties verbonden, dat je op basis van beweginkjes van de gezichtsspieren direct kunt zien of iemand liegt. Dat deel van zijn werk wordt onder meer gebruikt door de CIA en de FBI. En als je op het vliegveld wantrouwig door een douanebeamte wordt bestudeerd, kan deze best weleens volgens de methoden van Paul Ekman zijn getraind.
Diverse onderzoekers zetten nu echter vraagtekens bij de theorie dat het gezicht de spiegel van de emoties is en bekritiseren de methode achter Ekmans experiment.
Angstig of dreigend?
Het is 2014. 54 leden van de Himbastam in Namibië uit twee afgelegen dorpen nemen deel aan een experiment, net als 68 mensen in de VS. De Amerikaanse psychologen Maria Gendron en Lisa Feldman Barrett willen met het onderzoek de methode van Paul Ekman op Nieuw-Guinea testen. De beide groepen worden in tweeën gesplitst en krijgen foto’s te zien van mensen met de zes gezichtsuitdrukkingen waar Darwin en Ekman mee werkten. De ene helft van beide groepen moet de foto’s categoriseren volgens een lijst met de zes basisemoties van Darwin – net als bij Ekman. De andere helft mag de foto’s naar wens categoriseren. De Afrikanen en Amerikanen bereiken hetzelfde resultaat als ze uitgaan van de lijst, maar andere als ze vrij kunnen kiezen. Daaruit concluderen de psychologen dat Ekmans methode in een gestuurd resultaat uitmondt.
Ook psycholoog Carlos Crivelli is kritisch. Hij testte mensen in Papoea-Nieuw-Guinea en Mozambique en ontdekte onder meer dat jonge mensen in Papoea-Nieuw-Guinea de angstige uitdrukking met grote ogen en een open mond heel anders interpreteren dan westerlingen: zij zien een dreigend gezicht. Een ander onderzoeksteam, dat in 2017 50 studies naar het verband tussen emoties en gezichtsuitdrukkingen naast elkaar legde, concludeerde dat slechts een klein gedeelte van onze gezichtsuitdrukkingen emoties weerspiegelt.
Alleen glimlachen en lachen drukten vrijwel altijd en overal vreugde uit.
Als die resultaten kloppen, dan zijn onze gezichtsuitdrukkingen dus aangeleerd en niet instinctief gekoppeld aan onze emoties. Veel onderzoekers denken zelfs dat ze in de eerste plaats zijn bedoeld om anderen zo te manipuleren dat we onze zin krijgen.
Trieste blik wekt medelijden op
Je huilt niet omdat je verdriet hebt, maar omdat je wilt dat mensen je zielig vinden. Je fronst niet omdat je boos bent, maar omdat je wilt dat iemand doet wat jij wilt. Volgens diverse onderzoekers is het gezicht geen spiegel van de ziel, maar een instrument om je zin te krijgen.
Ze wijzen op experimenten die laten zien dat we onze gezichtsuitdrukking aanpassen aan degene tegenover ons.
Zo zorgen we ervoor dat de uitdrukking het gewenste effect heeft. Volgens tegenstanders van de theorie maken we ook grimassen als we alleen zijn. De voorstanders zeggen daarop dat we nooit echt alleen zijn. Als er niemand in de buurt is, stel je je voor dat er iemand is. Omdat beide partijen goede argumenten hebben, lijkt het erop dat ons gezicht zowel eerlijk als manipulatief kan zijn.
Toch zijn er ook nog veel onderzoekers die Ekmans theorieën steunen. De waarheid ligt waarschijnlijk in het midden, en een nieuwe benadering helpt ons mogelijk om haar te vinden: door een geheel nieuw gezicht op te bouwen, kunnen we meer leren over de geheimen van ons eigen gezicht.
Robot moet gezicht doorgronden
Het is 2018. 179 jaar nadat Charles Darwin gezichtsuitdrukkingen begon te bestuderen, presenteert de Japanse robotonderzoeker Hiroshi Ishiguro zijn nieuwste robot, Ibuki.
‘Hallo, ik heet Ibuki. Dat betekent “leven”,’ zegt de androïde robot met een jongensstem, die van een andere plek lijkt te komen dan uit zijn siliconenmond.
Ishiguro is een van belangrijkste robotontwikkelaars ter wereld. Hij maakte ook een getrouwe robotkopie van zichzelf en wil in zijn robots graag de mens imiteren, om meer te leren over wat een mens is. Ibuki heeft het gezicht van een jongetje van tien en beweegt zijn lippen, kaak en ogen als hij praat. In zijn ogen zitten camera’s, die een gezicht kunnen herkennen, en als iemand naar hem glimlacht, lacht hij terug. Toch komt hij niet menselijk over. Ibuki laat zien hoe complex onze mimiek is. Andere nieuwe robots, zoals The Shaman of Songs in Disney World, Florida bewegen veel vloeiender, maar zijn niet zo zelfstandig als Ibuki.
Het doel is dat de robots realistisch bewegen en dit op het juiste moment doen. Voor dat eerste moet een robot elke trek in het menselijk gelaat kunnen weergeven. De Shaman-robot is dankzij allerlei bewegende delen onder de huid een eind op weg, maar er ontbreekt nog iets. Het tweede vereist dat we begrijpen hoe gezichtsuitdrukkingen zijn gekoppeld aan onze gedachten. Zo ver is het nog niet, maar hopelijk kunnen robots dat zelf leren. In 2019 bouwden onderzoekers in New York in de VS een robotarm die zichzelf leerde om voorwerpen te verplaatsen. De volgende stap is mogelijk een robotgezicht dat zichzelf, en daarmee ons, de geheimen van het menselijk gezicht leert.