Naujausi mokslininkų atradimai apie žmogaus bruožų kaitą: ką atskleidžia mūsų veidas?

Žmogaus veidas yra ne tik mūsų identiteto dalis, bet ir svarbus informacijos šaltinis, atskleidžiantis daug biologinių požymių. Be to, jis yra labai svarbus socialinei komunikacijai. Veido analizė gali padėti identifikuoti ir tam tikras ligas (taip pat ir genetines) bei raidos sutrikimus.

Naujausi tyrimai, kuriuos atlieka Vilniaus universiteto Medicinos fakulteto (VU MF) profesorė Janina Tutkuvienė ir doktorantė Eglė Stukaitė-Ruibienė, parodė, kad net ir neprofesionalių (buitinių) nuotraukų analizė gali pateikti gana tikslų veido vystymosi prognozavimą, o šie atradimai turi svarbią reikšmę tiek vaikų veidų identifikacijos, paieškos srityje, tiek medicininiuose tyrimuose, pavyzdžiui, ortodontijoje ir rekonstrukcinėje ar plastinėje chirurgijoje. Veido analizės ateityje gali padėti nustatyti geresnes gydymo strategijas ir prisidėti prie tikslesnio asmenų tapatybės nustatymo teismo medicinoje.

Veido analizė gali padėti nustatyti sveikatos sutrikimus

Pasak mokslininkų, žmogaus veido bruožai gali atskleisti ir įgytas, ir kai kurias paveldėtas ligas. Tam tikros disproporcijos – pavyzdžiui, neįprasta akių padėtis ar žandikaulio forma – gali būti susijusios su paveldimais sindromais. Medicinoje veido analizė padeda specialistams greičiau atpažinti taip pat ir įvairius sutrikimus ar ligas, kurios nėra paveldėtos, įgimtos. Net veido spalva ar simetrija gali signalizuoti apie galimas sveikatos problemas. „Iš tiesų, tam tikrų veido bruožų pokyčių detalesnė analizė kartais leidžia numatyti specifinius sveikatos sutrikimus, kurie signalizuoja apie tai, kad asmenį reikėtų detaliau ištirti. Šioje srityje jau kuriamos ir technologijos – egzistuoja net specialios programėlės, kuriomis, pavyzdžiui, genetikai, nuskenavę paciento veidą, gali atpažinti tam tikrus sindromus ar genetinius pokyčius“, – pasakoja Medicinos fakulteto profesorė.

Veidas taip pat yra itin svarbus socialinės komunikacijos įrankis. „Nuo gimimo žmonės instinktyviai atpažįsta savo artimųjų veidus. Moksliniai tyrimai rodo, kad naujagimiai labiau reaguoja į jiems pažįstamų, populiacijai būdingų veidų bruožus. Tai susiję su evoliuciniu poreikiu atpažinti „savus“ – ir tai laiduoja biologinį saugumą“, – pabrėžia prof. J. Tutkuvienė.

Pagal klasikinę veido patrauklumo teoriją, yra trys pagrindiniai kriterijai, kuriais pasąmonėje vertiname veidus: lytinis dimorfizmas (ar atpažįstami vyriški / moteriški biologinės lyties bruožai), simetrija (rodiklis, kad vystymasis vyko sklandžiai, mažesnė ligų tikimybė) ir vidutiniškumas (tai, kiek veidas atitinka populiacijos vidurkį, taip pat „vidutinę“, todėl optimalią raidą per visą augimo laikotarpį). Pastarasis ypač svarbus – žmonės labiausiai pasitiki ir jaučiasi saugūs matydami „vidutinį“ veidą, nes jis – labiausiai pažįstamas ir kelia mažiau grėsmės.

Tačiau prof. J. Tutkuvienė akcentuoja, kad svarbu nepainioti mokslinės veido analizės su pseudomokslu. Pagal veido bruožus negalima spręsti apie žmogaus intelektą, moralines savybes, charakterį ar polinkius – tokie teiginiai yra pavojingi, primenantys eugeniką ir ideologijas, kurios praeityje jau buvo sukėlusios tragedijų ir genocidą. Tiksli mokslinė veido analizė turi aiškias ribas ir pagrįsta tik objektyviais duomenimis.

Pirmojo veidų analizės tyrimo publikavimas užtruko 10 metų

VU mokslininkai veido tyrimus pradėjo vykdyti dar prieš dešimtmetį – dirbo tarptautiniu mastu, bendradarbiavo su kolegomis iš Italijos, Vokietijos, paskelbė daug publikacijų, tačiau pirmieji bandymai publikuoti veidų analizės tyrimus buvo nesėkmingi. Kodėl? Prof. J. Tutkuvienės teigimu, todėl, kad tokie tyrimai ilgai buvo vertinami labai atsargiai – kaip galimai susiję su senosiomis rasistinėmis ar fašistinėmis teorijomis. Pirmasis tarptautinės grupės straipsnis buvo atmestas vien dėl to, kad tyrėjai lygino skirtingų tautų (vokiečių, lietuvių ir italų) vaikų veidų parametrus. Tik vėliau, po 10 metų, kai buvo pateikti to paties tyrimo bendresni duomenys, atsisakant lyginimo, tyrimo režultatus pavyko publikuoti.

„Tyrimas parodė, kad lietuvių ir vokiečių veidus mašininio mokymo veidų atpažinimo algoritmas geriau klasifikavo nei italų, nes italų vaikų veido forma ir augimo modelis skiriasi nuo šiaurinės Europos populiacijų. Tai reiškia, kad veido atpažinimo algoritmams reikia skirtingų parametrų, priklausomai nuo to, kokios populiacijos veidas tiriamas. Tai nėra nei diskriminacija, nei stereotipai – tai tiesiog biologinė realybė“, – paaiškina mokslininkė.

Tyrime panaudotos buitinės nuotraukos

Veidų analizėse dominuoja suaugusių žmonių tyrimai, nes vaikų veidus tirti labai sudėtinga – tam reikia ne tik tėvų sutikimo, bet ir specifinių sąlygų. Vaikai sunkiai išsėdi ramiai, o šiuolaikinės technologijos, kaip 3D ar lazerinis skenavimas, reikalauja būtent ramaus sėdėjimo tikslia poza.

Be to, prof. J. Tutkuvienės teigimu, labai sudėtinga sekti tą patį vaiką ilgą laiką – nuo gimimo iki, tarkim, 20 metų. Todėl mokslininkai ieško kitų tyrimo metodų ir sprendimų, kaip būtų galima   patikimai analizuoti vaikų veido kitimą, kai tradiciniai metodai tam yra netinkami.

„Jeigu norėtume atlikti ilgalaikį   profesionalų  nuotraukų tyrimą, reikėtų rasti žmogų, kuris dvidešimt metų analizuotų tą patį vaiką – kasmet profesionaliai fotografuotų, matuotų, fiksuotų pokyčius. Tokių žmonių tiesiog nėra“, – sako profesorė. Todėl dokt. E Stukaitei-Ruibienei buvo pasiūlyta analizuoti Anatomijos, histologijos ir antropologijos katedroje sukauptų veido vaizdų archyvą, taip pat ir buitines asmenines nuotraukas iš vaikystės, darytas namuose.

VU tyrėjai, vykdydami vieną tarptautinį projektą, sukaupė tų pačių asmenų realių veido parametrų duomenų bazę, padarė profesionalias veido nuotraukas įvairiose plokštumose bei padėtyse ir paprašė tų pačių asmenų atnešti buitinių nuotraukų (kur veidas matomas iš priekio, neutralios išraiškos) – pradedant nuo vaikystės laikotarpio iki 21 metų amžiaus. Taip buvo galima palyginti tris skirtingu būdu išgautus veidų indeksus.

Veido pokyčius galima nuspėti 40–60 proc. tikslumu

Rezultatai parodė, kad net ir neprofesionalios nuotraukos, tinkamai apdorotos, gali pateikti gana patikimus duomenis.

Iš dokt. E. Stukaitės-Ruibienės atliko tyrimo paaiškėjo, kad tam tikri veido parametrai – pavyzdžiui, atstumas tarp akių ar vertikalūs veido matmenys – buitinėse nuotraukose gali būti išmatuoti gana tiksliai. Žinoma, čia netinka bet kokios nuotraukos – veidas turi būti pakankamai aiškiai matomas, fotografuotas iš priekio, be perdėtos veido mimikos. Tačiau jei laikomasi šių sąlygų, išvados bus net labai naudingos.

„Jeigu lygintume su profesionaliomis nuotraukomis, skirtumas tėra apie 20 proc. Pavyzdžiui, jeigu su profesionaliomis fotografijomis galima pasiekti apie 60 proc. tikslumą prognozuojant, kaip veidas keisis, tai su buitinėmis – apie 40 proc. Tai reiškia, kad tam tikros augimo tendencijos jau gali būti nuspėjamos, net jei naudojamės tik paprastomis namų sąlygomis padarytomis nuotraukomis“, – sako prof. J. Tutkuvienė.

Vienas svarbiausių atradimų – tai, kad veido augimas labai individualus. Vieni žmonės išlaiko gana stabilų bruožų rinkinį nuo vaikystės iki pilnametystės, o kitų veidas per tą laiką keičiasi kardinaliai. Šiuo metu tyrėjai gali nuspėti pokyčius tik apie 40 proc. tikslumu, bet tai jau yra daug – ypač vertinant, kad naudojamos buitinės nuotraukos.

Tokie rezultatai atveria naujas galimybes paprastesniais būdais tirti žmogaus vystymąsi ir potencialias veido raidos ypatybes, tai, ko galima tikėtis, žvelgiant į mažo vaiko veidą, ateityje jam suaugus.

Tiria vaikus nuo trejų metų

Šiuo metu dokt. E. Stukaitė-Ruibienė žengia į dar sudėtingesnį ir kruopštumo reikalaujantį tyrimo etapą – ji analizuoja vaikų veidų pokyčius nuo trejų metų amžiaus. Pasak profesorės, šis Eglės darbas primena „uogų perrinkimą“ – tiek daug skirtingų nuotraukų ir atvaizdų tenka išnagrinėti. Kiekvienoje nuotraukoje ji rankiniu būdu, taip pat naudodama specialias programas pažymi specialius taškus, matuoja atstumus tarp jų ir rezultatus lygina su realiais, tiesiogiai pamatuotais vaikų veido duomenimis.

Šis tyrimas padeda atsakyti į vieną esminių klausimų: ar yra tokių veido bruožų, kurie išlieka stabilūs per ilgą laiką, net ir augant?

Pasirodo, taip. „Tyrimas atskleidė, kad tam tikri veido parametrai – tam tikri santykiniai dydžiai, t. y. indeksai (pavyzdžiui, atstumo tarp akių santykis su kai kuriais vertikaliais veido parametrais), mažai kinta nuo ketverių iki dvidešimties metų. Kai kurie iš šių parametrų jau buvo nustatyti kaip stabilūs ir ankstesniuose tyrimuose su suaugusiaisiais, tad dabar šis tyrimas patvirtina jų patikimumą ir vaikystėje – augimo laikotarpiu“, – pasakoja VU MF doktorantė.

Tačiau, pasak jos, kiti parametrai, pavyzdžiui, susiję su lūpų pločiu ar atstumu tarp lūpų kampų ir plaukų augimo linijos, reikalauja atsargesnio vertinimo. Neprofesionaliose nuotraukose vaikai dažnai šypsosi ar yra pravėrę burną, todėl tokių matavimų patikimumas gali būti mažesnis.

Tyrėjai taip pat pastebėjo dar vieną svarbų aspektą – tam tikri veido bruožai gali būti patikimai įvertinti ir pagal neprofesionalias nuotraukas tik konkrečiais amžiaus tarpsniais. Pavyzdžiui, yra parametrų, kurie puikiai tinka analizuojant vaikų nuo 4 iki 7 metų veidus, bet tampa nebe tokie tikslūs paauglystėje – nuo 10 iki 20 metų. Arba priešingai – kai kurie rodikliai yra patikimi tik paauglių veidų analizėms, bet netikslūs ankstyvoje vaikystėje (lyginant iš nuotraukų išgaunamus ir realius veido parametrus).

Remdamiesi šiais duomenimis, mokslininkai daro prielaidą, kad, priklausomai nuo amžiaus, veido bruožų analizėje gali reikėti taikyti skirtingus parametrus. Kitaip tariant, tai, kas padeda atpažinti ar prognozuoti pokyčius dešimtmečio vaiko veide, nebūtinai bus veiksminga analizuojant trejų metų mažylio atvaizdą.

Pritaikymas – nuo vaikų paieškų iki rekonstrukcinės chirurgijos

Šie tyrimų rezultatai gali būti pritaikomi įvairiose praktinėse srityse, ypač ten, kur svarbūs žmogaus veido vystymosi procesai. Viena iš galimybių – naudoti šią informaciją dingusių vaikų paieškai ar net nusikaltėlių paieškoje, kur veido atpažinimo technologijos jau naudojamos. Taip pat šie duomenys gali būti naudingi ir kitose srityse, tokiose kaip ortodontija ar plastinė ir rekonstrukcinė chirurgija.

Pavyzdžiui, kaip pasakoja profesorė, kalbant apie ortodontiją, tyrimai parodė, kad veido vystymasis ir augimas nėra toks paprastas, kaip buvo manyta anksčiau. Iki šiol buvo manoma, kad veidas, kaip ir kūnas, auga pagal panašų modelį, tačiau šiuolaikiniai tyrimai rodo, kad kaukolės ir veido augimas vyksta šiek tiek kitaip. Tai svarbu, nes ortodontai dabar žino, kad tam tikri veido pokyčiai gali įvykti ir vėlesniame amžiuje – iki 20 ar net 25 metų. Tai keičia požiūrį į kai kuriuos žandikaulių gydymo metodus, nes anksčiau manyta, kad kūno augimo šuoliai sutampa ir su spartesniais   galvos ir veido augimo periodais, tačiau taip būna toli gražu ne visada, nes galvos ir veido augimas turi specifinių dėsnių.

Be to, išmanant šiuos veido augimo ir vystymosi procesus, galima geriau planuoti gydymą, pavyzdžiui, nustatyti, kada vaikui reikia ortodontinio gydymo, o kada geriau palaukti, kol veidas nustos augti. Tai ypač svarbu, jei vaikas turi sąkandžio ir dantų susigrūdimo problemų. Galimybė prognozuoti, kaip keisis veidas ateityje, gali padėti gydytojams pasirinkti tinkamą gydymo strategiją, kad pasiektų geriausius rezultatus.

„Dar viena svarbi praktinė šių tyrimų pritaikymo sritis – plastinė ir rekonstrukcinė chirurgija. Dažnai vaikams, patyrusiems sužalojimų, pavyzdžiui, dėl šunų įkandimų ar kitų sudėtingų traumų, reikalinga chirurginė intervencija, siekiant atkurti veido struktūras. Tokiais atvejais, žinodami veido parametrų ir bruožų proporcijas pagal amžių, chirurgai gali tiksliau atkurti veidą, kad jis būtų kuo artimesnis natūraliam raidos modeliui“, – pasakoja profesorė.

Be to, kaip minėjo tyrėjos, tam tikri veido bruožai būdingi specifinėms ligoms, o kai kurie individualūs indeksai gali būti naudingi ir teismo medicinos srityje, atliekant asmenų tapatybės nustatymą.