Frontiers in Psychology

Úvod

Termín empatie pochází ze starořeckého slova „εμπάθεια“ („εν πάθoς“, tj. ve vášni), z něhož bylo vytvořeno německé slovo „Einfühlung“, které znamená „vcítění se“. Empatie byla definována jako mnohostranný proces zahrnující emocionální a kognitivní složky (Christov-Moore et al., 2014). V této studii se zaměřujeme především na emoční empatii. V interaktivním procesu člověk-člověk vede emoční empatie člověka k rozeznání pocitů druhého a odráží shodu mezi pocity „já“ a pocity „druhého“ (Kanske, 2018). Emoční empatie jako taková zahrnuje podobné sdílení pozitivního nebo negativního emočního stavu druhé osoby, které může vzniknout přímou mezilidskou komunikací (Lamm et al., 2017).

Ukázalo se, že emoční empatie je předpokladem synchronizace mezi dětmi a jejich matkami. Ve věku 2 až 3 let se zdá, že děti jsou schopny předvídat emoční stavy druhých (Tramacere a Ferrari, 2016). Vývojové reference naznačují, že děti ve věku 6 až 7 let dokáží ve složitých situacích empaticky rozpoznat a reagovat na pozitivní i negativní emoce svých živých i neživých společníků (Winnicott, 1971). Jak děti vyrůstají v různých prostředích s kontrastními konvencemi, včetně emocí, může dávat smysl, že si vytvářejí různé představy o významu, který je s těmito konvencemi spojen. Ke zkoumání mezilidské komunikace bylo využito mnoho možností. Zatímco kontextové faktory jsou považovány za klíčové pro návrh lepší mezilidské interakce, teorie velebí, že děti se rodí s integrovaným cítěním a vyjadřováním svého emocionálního já ve vztahu k druhým (Frith a Frith, 2003). V mezilidské interakci je emoční přizpůsobení mezi společníky založeno na synchronizaci a vztahu (Lischke et al., 2018). Proto bylo prokázáno, že při verbální a neverbální interakci tváří v tvář lidé přirozeně synchronizují své reakce (Llobera et al., 2016; Cornejo et al., 2017).

Kromě studií o mezilidské interakci existuje několik mezipředmětových výzkumů interakce dětí s roboty. I přesto však tato šetření nejsou přesvědčivá. Některé studie naznačily, že když byli roboti použiti jako společníci, několik aspektů komunikace mezi lidmi bylo přímo replikováno v komunikaci mezi lidmi a roboty (Audrey, 2009). Některé další ukázaly, že způsob komunikace lidí s roboty je závislý na vzdělání (Castellano et al., 2010; Shahid et al., 2014). Většina výše uvedených studií byla založena na pozorování nebo na dotaznících pro vlastní potřebu a byla prováděna častěji s dospělými než s dětmi, kteří používali antropomorfní nebo zoomorfní roboty (Mitchell a Hamm, 1997). Pouze okrajová pozornost byla věnována srovnání interakce člověk-člověk a člověk-robot s použitím hračkových robotů (tj. neantropomorfních nebo nezoomorfních robotů). Navíc ve výše zmíněných mezipředmětových studiích nebyla nikdy zkoumána otázka mechanismu synchronizace mezi společníky (lidmi a/nebo roboty). Tato otázka je však zásadní při zkoumání interakce člověka s robotem (Giannopulu, 2016a,b, 2018).

Při zdůrazňování významu synchronizace je náš názor konformní s neurokonstruktivistickým postojem. Podle tohoto postoje emoční vývoj, včetně emoční empatie, vzniká na základě dynamických kontextových změn v neuronálních strukturách vedoucích ke konstrukčním reprezentacím ve více oblastech mozku (Marschal et al., 2010). Tyto reprezentace jako takové nezávisí pouze na neuronálním kontextu, ale také na fyzickém kontextu (Cacioppo et al., 2014). Analogie mezi neuronální aktivitou během prožitků dále motivovala interpretaci emoční empatie jako simulačního procesu, spojeného s robustním biomarkerem: systémem zrcadlových neuronů (Rizzolatti a Craighero, 2008). Neurovědecké důkazy naznačují, že existují sugestivní paralely mezi emočním prožíváním „sebe“ a „druhých“ (Lamm et al., 2011). Vyvíjející se oblasti, jako je amygdala, zadní insula a ventromediální prefrontální kůra, sdílejí emoční empatii u dětí ve věku 6 až 7 let, i když v průběhu života vykazují změny ve funkčnosti (Decety a Michalska, 2010; Steinbeis et al., 2015; Tramacere a Ferrari, 2016). Podkorové oblasti (tj. oblasti středního mozku) se vyvíjejí společně s těmito dalšími oblastmi (Fan et al., 2011), což zdůrazňuje možnost automatického a nevědomého fungování (Giannopulu a Watanabe, 2015, 2018; Giannopulu et al., 2016, 2018; Giannopulu, 2018). Ve skutečnosti bylo zjištěno, že emoční empatie je přímo spojena s autonomní aktivitou zprostředkovanou srdeční frekvencí (Müller a Lindenberger, 2011). Fyziologické techniky proto zaznamenaly důkazy o synchronizaci srdeční frekvence mezi dospělými partnery (Levenson a Gottman, 1985) a dyádami matka-dítě (Feldman et al., 2011). Jedinci s vysokou úrovní emoční empatie vykazovali vysokou srdeční frekvenci (Stellar et al., 2015; Lischke et al., 2018) a uváděli, že nemají téměř žádné potíže s rozpoznáváním a vyjadřováním vlastních emočních pocitů (Panayiotou a Constantinou, 2017).

V rámci mezinárodního a interdisciplinárního projektu zaměřeného na interakci člověk-člověk a člověk-robot s využitím verbální a neverbální komunikace mezi dvěma aktéry, mluvčím a posluchačem, jsme zkoumali emoční empatii u dvou skupin dětí: Francouzů a Japonců. Mluvčím bylo vždy neurotypické dítě a posluchačem člověk nebo hračkový robot jménem „Pekoppa“, který reagoval na zvuky řeči přikyvováním (Watanabe, 2011; Giannopulu, 2016a,b; Giannopulu et al., 2016, 2018). Hračkový robot na základě matematické konstrukce automaticky generoval kývavý pohyb z řečového vstupu, který podporoval synchronizaci s mluvčím (Watanabe, 2011). Tento hračkový robot, speciálně navržený pro komunikaci mezi člověkem a robotem, je univerzálním posluchačem. Člověk ve studii byl stejný ve Francii i v Japonsku a v obou zemích prováděl stejný postup. Řada dosud diskutovaných výzkumů nepřímo podporuje závěr, že použití univerzálního synchronizátoru, jakým je hračkový robot „Pekoppa“, by vedlo k podobnostem v komunikačních výměnách mezi francouzskými a japonskými dětmi. Konkrétně by v každé skupině děti rozeznávaly všechny komunikační znaky z hlediska svého chápání daného empatického stavu, který stojí za chováním druhých: člověka nebo robota. V souladu s tím jsme předpokládali, že emoční empatie, která je mechanismem synchronizace, by vedla k potenciálním podobnostem mezi společníky (člověk-člověk a člověk-robot) jak ve Francii, tak v Japonsku.

Materiál a metody

Účastníci

Studie se zúčastnily dvě skupiny šestiletých dětí. Dvacet dětí (10 chlapců a 10 dívek) tvořilo „francouzskou skupinu“; dvacet dětí (10 chlapců a 10 dívek) tvořilo „japonskou skupinu“. Vývojový věk první skupiny se pohyboval od 6 do 7 let (průměr = 6,3 roku; s.d = 4 měsíce). Vývojový věk druhé skupiny se pohyboval od 6 do 7 let (průměr = 6,4 roku; s.d = 2,4 měsíce). Děti pocházely ze stejné třídy jak v Paříži, tak v Gifu. Jak uvedli jejich rodiče i ony samy, žádné z nich nemělo předchozí zkušenost s roboty. Všechny děti byly zdravé. Podle sdělení jejich učitelů děti navštěvovaly běžné školy a neměly žádné poruchy učení, neurovývojová onemocnění ani srdeční či psychiatrické problémy. Jejich studijní výsledky byly v jejich školách standardní. Studie byla schválena místní etickou komisí v Paříži (Scientific Committee of Individual’s Protection) ve Francii a v Gifu (Medical Review Board of Gifu University Graduate School of Medicine) v Japonsku a byla v souladu s Helsinskou konvencí 2.0. Byla zaručena anonymita. V obou zemích dali rodiče ústní i písemný informovaný souhlas s účastí svých dětí ve studii i s analýzou dat; nedovolili však autorům rozeslat nezpracovaná data. V Paříži a Gifu bylo navíc každé dítě před zahájením studie požádáno o ústní souhlas.

Robot

Jako posluchač byl použit hračkový robot InterActor s názvem „Pekoppa“ (Watanabe, 2011). Pekoppa je nejjednodušším vyjádřením Sakury, což je humanoidní robot, který reaguje na zvuky řeči pouze přikyvováním stejným způsobem jako lidé. Pekoppa má tvar dvoudomé rostliny a jeho listy a stonek vytvářejí kývavou reakci na základě řečového vstupu a podporují sdílení vzájemného ztělesnění v komunikaci (viz obrázek 1). Používá materiál zvaný BioMetal vyrobený ze slitiny s tvarovou pamětí, který funguje jako jeho hnací síla.

Zařízení pro měření srdeční frekvence

K záznamu srdeční frekvence byl použit monitor srdeční frekvence hodinek Mio Alpha. Byl systematicky umístěn na levé ruce každého účastníka v Paříži a Gifu. Hodinky Mio Alpha měří srdeční frekvenci on-line pomocí dvou zelených LED diod a fotoelektrického článku. LED diody jsou integrovány do zadní desky hodinek. Promítají světlo na kůži, což umožňuje fotoelektrickému článku detekovat objem průtoku krve. Optický snímač zobrazuje přesnost -01 ± 0,3 tepů za minutu. Zařízení má univerzální charakter, lze jej tedy používat po celý život. Fyziologické limity srdeční frekvence se však liší podle věku jednotlivců. Ve věku 6 až 7 let odpovídá srdeční frekvence 95 tepů za minutu (± 30).

Postup

U obou skupin probíhala studie v místnosti, se kterou byly děti obeznámeny. Místnost se nacházela v kontextu školy v Paříži i v Gifu. Definovali jsme tři podmínky: první jsme nazvali „klidový stav“, druhou „s člověkem“, tj. dítě-dospělý, a třetí „s robotem“ (tj. dítě-robot). Druhá a třetí podmínka byly u všech dětí vyvážené. Doba trvání „klidové podmínky“ byla 1 min; druhá a třetí podmínka trvaly každá přibližně 7 min. Interval mezi podmínkami byl přibližně 30 s. Pro každé dítě trvalo celé experimentální sezení 15 min (viz obrázek 2).

Na začátku každého sezení experimentátor představil dítěti robota a vysvětlil mu, že robot kývne, kdykoli dítě promluví. Poté experimentátor robota schoval. Sezení probíhalo následovně: Během „klidového stavu“ byla v tichosti měřena srdeční frekvence každého dítěte. Na konci této podmínky bylo dítě také požádáno, aby odhadlo svůj vlastní emoční pocit na škále od 1 (nejnižší úroveň) do 5 (nejvyšší úroveň) (Giannopulu a Sagot, 2010; Giannopulu, 2011, 2013; 2016a; 2016b; Giannopulu a Watanabe, 2014; Giannopulu et al., 2016, 2018). Každá úroveň odpovídala určitému emočnímu stavu znázorněnému obličejem dítěte následovně: 1. dobrý, 2. středně dobrý, 3. dobrý, 4. velmi dobrý, 5. vynikající. Během podmínky „s člověkem“ bylo dítě vyzváno k rozhovoru s experimentátorem. Za tímto účelem se experimentátor dítěte zeptal: „Co jsi od rána dělal ve škole?“. Experimentátor jako takový inicioval diskusi a poté dítěti pouze přikyvoval. Mezitím byla každému dítěti měřena srdeční frekvence. Během podmínky „s robotem“ byl robot nastaven tak, aby kýval; experimentátor dal dítěti robota a vyzval ho, aby ho použilo. Stejně jako předtím experimentátor požádal dítě, aby robotovi řeklo, „co dělalo ve škole od rána“. Robot byl posluchačem, dítě bylo mluvčím a experimentátor mlčel a zůstal diskrétní. Současně byla opět zaznamenána srdeční frekvence. Studie začala pro všechny děti kolem 14.00 pařížského a gifuánského času. Na konci sezení bylo dítě vyzváno, aby odhadlo vlastní emoce na stejné výše uvedené škále. Konkrétně bylo každé dítě požádáno, aby uvedlo svůj vlastní emocionální pocit po kontaktu s robotem (Giannopulu a Watanabe, 2015; Giannopulu, 2016a,b, 2018; Giannopulu et al., 2016, 2018).

Analýza

Srdeční frekvence sloužila jako první závislá proměnná ve smíšeném modelu ANOVA 3 („klid“, „lidský interAktor“ a „robotický interAktor“) × 2 („francouzský“ vs. „japonský“). Hlášený emocionální pocit sloužil jako druhá závislá proměnná pomocí Wilcoxonova testu se shodnými dvojicemi. Provedli jsme také statistické srovnání pomocí studentova t-testu pro zkoumání rozdílů v srdeční frekvenci a chí-kvadrát testu pro analýzu uváděného emočního pocitu. Získané výsledky byly velmi podobné. Níže uvádíme výsledky ANOVA a Wilcoxonova matched-pairs signed-ranks testu. Analýza dat byla provedena pomocí programu SPSS Statistics 24.

Výsledky

Nejprve uvádíme výsledky pro srdeční frekvenci obou skupin ve třech podmínkách: „klid“, „s člověkem“ a „s robotem“. We then examine the emotional feeling reported for each group.

Figure 4 shows that the initial emotional state of French and Japanese children did not differ (Mann–Whitney U = 129.5, p = 0.0623). In the same vein, the final emotional state of both groups did not differ (Mann–Whitney U = 167.5, p = 0.3843). The interaction with the InterActor robot did not have any significant effect in the initial emotional state of French and Japanese children (Wilcoxon two-tailed test p > 0.05, T = 45, n = 20 and Wilcoxon two-tailed test p > 0.05, T = 9, n = 20 respectively).

Diskuse a závěr

Tato studie se zabývala emoční empatií jako mechanismem synchronizace, přičemž použila stejné paradigma mluvčího a posluchače a stejného člověka (tj. experimentátora) u dvou skupin dětí, jedné francouzské a jedné japonské. Ukázalo se, že navzdory důležitějšímu neverbálnímu empatickému projevu u japonských dětí než u francouzských v klidovém stavu, podobný mechanismus synchronizace charakterizoval neverbální komunikační výměnu, když obě skupiny dětí komunikovaly s člověkem nebo s hračkovým robotem. Při interakci japonských dětí s robotem byla jejich tepová frekvence vyšší než při interakci s člověkem. Navíc se u japonských a francouzských dětí nelišil uváděný počáteční emoční stav. Interakce s hračkovým robotem neovlivnila konečný emoční stav ani u jedné ze skupin dětí.

Naše výsledky jsou v souladu s nedávnými zjištěními, která uvádějí významnou vzájemnou závislost mezi emoční empatií a synchronizací u dospělých (Levenson a Gottman, 1985; Stellar et al., 2015; Lischke et al., 2018) a u dyád matka-dítě (Feldman et al., 2011). Tato zjištění se však shodují i s naší hypotézou, že emoční empatie, která je mechanismem synchronizace, vede k potenciálním podobnostem mezi dvěma různými skupinami dětí: Francouzů a Japonců. To se zřejmě odráží v úpravě daného automatického fyziologického stavu: srdeční frekvence. Z fyziologického hlediska je srdeční frekvence automaticky řízena jak sympatickým nervovým systémem (SNS), tak parasympatickým nervovým systémem (PNS) autonomního nervového systému (ANS) a poskytuje měřítko autonomního fungování (tj. nevědomého fungování) (Porges, 2007). PNS se aktivuje během klidu za účelem udržení homeostázy; SNS se aktivuje v období vnímané změny zvýšením, srdeční frekvence a mobilizací emočního fungování (Suurland et al., 2016). Oba fyziologické systémy působí komplementárně, aby reagovaly na vnitřní a vnější změny a přizpůsobily se jim; oba systémy jsou totiž založeny na synchronizaci. Všimněte si, že SNS je řízen míchou, PNS je řízen míchou a mozkem. Zdánlivě byla v klidovém stavu srdeční frekvence japonských dětí vyšší než srdeční frekvence francouzských dětí. Tato automatická aktivita by poskytovala podporu pro zapojení dětí a naznačovala by daný emoční stav. Když byly japonské děti v kontaktu s člověkem nebo s hračkovým robotem, byla jejich srdeční frekvence podobná srdeční frekvenci francouzských dětí.

Na rozdíl od údajů, které tvrdí, že autonomní funkce kardiovaskulárního systému do značné míry závisí na genetických faktorech (Tanaka et al., 1994), tato studie naznačuje, že tyto funkce zřejmě spíše závisí na vzájemné komunikaci, která je v naší situaci možná prostřednictvím člověka nebo hračkového robota. V podstatě obě skupiny dětí vyjadřovaly potenciálně podobné profily srdeční frekvence ve všech podmínkách, s výjimkou vyšší srdeční frekvence v interakci s robotem než v interakci s člověkem u japonských dětí. Podobný profil byl pozorován i u francouzských dětí, i když údaje nejsou statisticky významné. Všimněte si, že srdeční frekvence japonských dětí byla velmi podobná během „klidových“ a „lidských“ podmínek, kdy byl člověk hlavním pasivním nebo aktivním „aktérem“. Všimněte si také, že člověk i hračka-robot byli ve Francii i v Japonsku stejní. V obou skupinách byla srdeční frekvence při interakci obou skupin dětí s robotem téměř totožná.

Sdílení a proměna emočních stavů dětí by vycházela z jejich porozumění emočnímu prožitku, který je typický pro druhého (Giannopulu et al., 2016, 2018; Giannopulu, 2018). Na základě interpersonální synchronizace se jedná o podstatu stavu mluvčího a posluchače (Tatsukawa et al., 2016). V tomto kontextu oba interlokutoři předvádějí scénář komunikace, v němž zkoušejí různé verbální a neverbální emocionální reakce. Verbální reakce vyžaduje vypracování souvislých vět; neverbální reakce má podobu pokyvování hlavou a/nebo různých druhů mimiky (Giannopulu, 2016a,b, 2018; Giannopulu et al., 2016, 2018; Giannopulu a Watanabe, 2018). Tyto reakce, úzce spojené se stavem mluvčího, znamenají, že vše (nebo část) je integrováno (Clark, 1996; Bavelas et al., 2002). Úspěšná komunikace vyžaduje, aby mluvčí i posluchač přesně interpretovali (prostřednictvím verbálních a neverbálních emočních procesů) význam emoční výpovědi toho druhého. Zdá se, že expresivní neverbální emoční povaha lidského jednání (tj. tepová frekvence spojená s autonomním nervovým systémem) zobrazuje přinejmenším indikaci emoční výpovědi druhého. To lze považovat za proces emoční rezonance nebo jakýsi nevědomý synchronizační mechanismus, který se zdá být u japonských a francouzských dětí podobný. Vzhledem k tomu, že uváděný emoční stav je u obou populací analogický, zdá se, že s tímto mechanismem bude souviset i verbální emoční projev. Tento druhý výsledek by byl v souladu s teoriemi, podle nichž jsou základní emoční pojmy jako například „chci“, „cítím“ nebo „cítím“ společné ve všech výchovných kontextech (Wierzbicka, 1992).

Vzhledem k současným zjištěním se zdá, že jak u francouzské, tak u japonské populace by emoční empatie vyžadovala implikaci automatické nevědomé identifikace bez zprostředkující kognitivní empatie (Gallese, 2003; Asada, 2014). Taková identifikace je aktivní u lidí i u hračkových robotů. Nejnovější údaje jsou v souladu: emočně empatické děti vykazují nevědomé neverbální projevy (Giannopulu a Watanabe, 2018; Giannopulu et al., 2018). Neurozobrazovací důkazy rovněž podporují takový proces, což naznačuje, že systém zrcadlových neuronů se podílí nejen na intersubjektivitě jednání, ale také na emoční empatii, která umožňuje cítit se spřízněný s druhými (tj. intersubjektivní synchronizace) (Carr et al., 2003). Takový nervový mechanismus člověka v podstatě opravňuje chápat pocity druhých i vyjadřovat své vlastní pocity (Gallese, 2003). Základem tohoto procesu je sdílená reprezentace emočního empatického stavu. V tomto smyslu by se emoční empatie dala považovat za širokou nevědomou idiosynkrazii, která nabízí mysli specifickou formu komunikace: způsob automatické simulace emočních prožitků, který je analogický mezi francouzskými a japonskými dětmi. Naše zjištění jsou tedy v souladu s předpokladem, že dětský mozek simuluje pocity druhých na nevědomé úrovni. To by mohlo být cenné pro obě skupiny neurotypických dětí analyzovaných v naší studii. Vzhledem k výše uvedenému lze emoční empatii považovat za synchronizační mechanismus, který podporuje interakce mezi lidmi a lidmi a roboty a předpovídá budoucí emoční chování.

Omezení

Jedním z hlavních omezení naší studie je absence ekologické validity. I když je náš experimentální přístup nezbytný pro stanovení hodnotných vztahů mezi emoční empatií, synchronizací a srdeční frekvencí, navrhujeme, aby budoucí studie zkoumaly tyto vztahy v přirozenějších kontextech. Dalším omezením studie je absence kortikální aktivity a jejího vztahu k periferní aktivitě během procesu synchronizace. Možností pro budoucí výzkum by mohlo být zkoumání, zda centrální aktivita mozku souvisí s periferní aktivitou, když synchronizace funguje v interakci člověk-člověk a v interakci dítě-robot. Závěrem bychom souhlasili s tím, že v naší studii jsme nezahrnuli klinickou populaci. Budoucí studie by měly zkoumat jednu klinickou skupinu (porucha autistického spektra nebo poranění hlavy) alespoň ve srovnání s typickou skupinou.

Příspěvky autorů

IG vyvinul metodu, provedl experiment, shromáždil data, analyzoval je a připravil rukopis. TW je tvůrcem robota. IG, KT a TW diskutovali o článku.

Financování

Studie patří do mezinárodního projektu o interakci hračkových robotů s dětmi sponzorovaného Francouzsko-japonskou nadací v Paříži (FJF16P29).

Prohlášení o střetu zájmů

Autoři prohlašují, že výzkum byl proveden bez jakýchkoli komerčních nebo finančních vztahů, které by mohly být považovány za potenciální střet zájmů.

Recenzent EF a zpracovatel Editor prohlásili svou společnou afiliaci.

Poděkování

Děkujeme všem účastníkům a jejich rodičům, pedagogickému inspektorovi, výchovnému poradci, řediteli a týmu ředitele základní školy prvního obvodu v Paříži, Francie a Gifu, Japonsko.