Frontiers in Psychology
Introduzione
Il termine empatia deriva dalla parola greca antica “εμπάθεια” (“εν πάθoς”, cioè nella passione), che è stata usata per creare la parola tedesca “Einfühlung” che significa “sentire in”. L’empatia è stata definita come un processo sfaccettato che comprende componenti emotive e cognitive (Christov-Moore et al., 2014). In questo studio, ci concentriamo principalmente sull’empatia emotiva. In un processo interattivo uomo-uomo, l’empatia emotiva porta a discernere i sentimenti di un altro e riflette la corrispondenza tra i sentimenti del “sé” e dell'”altro” (Kanske, 2018). Come tale, l’empatia emotiva abbraccia la condivisione simile dello stato emotivo positivo o negativo dell’altra persona che può essere generato dalla comunicazione interpersonale diretta (Lamm et al., 2017).
Emotional empathy ha dimostrato di essere una premessa della sincronizzazione tra i bambini e le loro madri. A 2 o 3 anni, i bambini sembrano in grado di anticipare gli stati emotivi degli altri (Tramacere e Ferrari, 2016). I riferimenti allo sviluppo suggeriscono che i bambini dai 6 ai 7 anni possono riconoscere e rispondere empaticamente alle emozioni positive e negative dei loro compagni animati o inanimati in situazioni complesse (Winnicott, 1971). Man mano che i bambini crescono in ambienti diversi con convenzioni contrastanti, inclusa l’emozione, potrebbe avere senso che costruiscano idee diverse sul significato che è associato a queste convenzioni. Molte opzioni sono state utilizzate per esplorare la comunicazione interpersonale. Mentre si pensa che i fattori contestuali siano cruciali per progettare una migliore interazione interpersonale, le teorie elogiano il fatto che i bambini nascano con un sentimento integrato e l’espressione del loro sé emotivo nella relazione con gli altri (Frith e Frith, 2003). Nell’interazione uomo-uomo, la regolazione emotiva tra i compagni si basa sulla sincronizzazione e sulla relazione (Lischke et al., 2018). Pertanto, è stato dimostrato che quando le persone interagiscono verbalmente e non verbalmente faccia a faccia, sincronizzano naturalmente le loro reazioni (Llobera et al., 2016; Cornejo et al., 2017).
Al di là degli studi di interazione interpersonale, esistono alcune indagini trasversali su come i bambini interagiscono con i robot. Anche così, queste indagini non sono convincenti. Alcuni studi hanno indicato che quando i robot sono stati utilizzati come compagni diversi aspetti della comunicazione uomo-uomo sono stati direttamente replicati nella comunicazione uomo-robot (Audrey, 2009). Alcuni altri hanno dimostrato che il modo in cui gli umani comunicano con i robot dipende dall’educazione (Castellano et al., 2010; Shahid et al., 2014). Basati su osservazioni o su questionari self-report, la maggior parte degli studi sopra citati sono stati condotti più frequentemente con adulti che con bambini utilizzando robot antropomorfi o zoomorfi (Mitchell e Hamm, 1997). Solo un’attenzione marginale è stata dedicata al confronto tra l’interazione uomo-uomo e uomo-robot utilizzando robot giocattolo (cioè, robot non antropomorfi o non zoomorfi). Inoltre, nei suddetti studi cross-educativi, la questione di un meccanismo di sincronizzazione tra compagni (umani e/o robot) non è mai stata indagata. Tuttavia, questa domanda è fondamentale quando esploriamo l’interazione uomo-robot (Giannopulu, 2016a,b, 2018).
Nel sottolineare l’importanza della sincronizzazione, la nostra visione è congruente con la posizione neurocostruttivista. Secondo questa posizione, lo sviluppo emotivo, compresa l’empatia emotiva, deriva da cambiamenti contestuali dinamici nelle strutture neurali che portano a rappresentazioni costruttive in più regioni del cervello (Marschal et al., 2010). Come tale, queste rappresentazioni non dipendono solo dal contesto neurale ma anche dal contesto fisico (Cacioppo et al., 2014). L’analogia tra l’attività neurale durante le esperienze ha ulteriormente motivato l’interpretazione dell’empatia emotiva come un processo di simulazione, associato a un robusto biomarcatore: il sistema dei neuroni specchio (Rizzolatti e Craighero, 2008). L’evidenza neuroscientifica indica che ci sono suggestivi parallelismi tra l’esperienza emotiva del “sé” e degli “altri” (Lamm et al., 2011). Aree in via di sviluppo come l’amigdala, l’insula posteriore e la corteccia prefrontale ventromediale condividono l’empatia emotiva nei bambini di 6-7 anni, anche se mostrano cambiamenti di funzionalità nel corso della vita (Decety e Michalska, 2010; Steinbeis et al., 2015; Tramacere e Ferrari, 2016). Le aree sottocorticali (cioè le aree del mesencefalo), si sviluppano in associazione con queste altre aree (Fan et al., 2011) sottolineando la possibilità di un funzionamento automatico e inconscio (Giannopulu e Watanabe, 2015, 2018; Giannopulu et al., 2016, 2018; Giannopulu, 2018). In realtà, è stato rivelato che l’empatia emotiva è direttamente associata a un’attività autonomica mediata dalla frequenza cardiaca (Müller e Lindenberger, 2011). Tecniche fisiologiche hanno quindi riportato prove di sincronizzazione della frequenza cardiaca tra partner adulti (Levenson e Gottman, 1985) e diadi madre-bambino (Feldman et al., 2011). Gli individui con un alto livello di empatia emotiva hanno mostrato una frequenza cardiaca elevata (Stellar et al., 2015; Lischke et al., 2018) e hanno riferito quasi nessuna difficoltà nel riconoscere ed esprimere i propri sentimenti emotivi (Panayiotou e Constantinou, 2017).
Nel contesto di un progetto internazionale e interdisciplinare sull’interazione uomo-uomo e uomo-robot utilizzando una comunicazione verbale e non verbale tra due attori, un parlante e un ascoltatore, abbiamo studiato l’empatia emotiva in due gruppi di bambini: Francesi e Giapponesi. L’oratore era sempre un bambino neurotipico, e l’ascoltatore era un umano o un robot giocattolo chiamato “Pekoppa” che reagiva ai suoni del discorso annuendo (Watanabe, 2011; Giannopulu, 2016a,b; Giannopulu et al., 2016, 2018). Sulla base di una costruzione matematica, il robot giocattolo generava automaticamente il movimento di annuire dall’input del discorso che promuoveva la sincronizzazione con l’oratore (Watanabe, 2011). Appositamente progettato per l’intercomunicazione uomo-robot, questo robot giocattolo è un ascoltatore universale. L’umano nello studio era lo stesso in Francia e in Giappone, e ha eseguito la stessa procedura in entrambi i paesi. La gamma di ricerche discusse fino ad ora fornisce un sostegno implicito alla deduzione che l’uso di un sincronizzatore universale come il robot giocattolo “Pekoppa” porterebbe a somiglianze negli scambi comunicativi tra bambini francesi e giapponesi. Vale a dire, in ogni gruppo, i bambini discernerebbero tutti i segni comunicativi in termini di comprensione del dato stato empatico dietro il comportamento degli altri: umani o robot. Di conseguenza, abbiamo ipotizzato che l’empatia emotiva, che è un meccanismo di sincronizzazione, porterebbe a potenziali somiglianze tra i compagni (umano-umano e umano-robot) sia in Francia che in Giappone.
Materiali e metodi
Partecipanti
Due gruppi di bambini di 6 anni hanno partecipato allo studio. Venti bambini (10 maschi e 10 femmine) hanno composto il “gruppo francese”; venti bambini (10 maschi e 10 femmine) hanno composto il “gruppo giapponese”. L’età di sviluppo del primo gruppo variava da 6 a 7 anni (media = 6,3 anni; s.d = 4 mesi). L’età di sviluppo del secondo gruppo andava dai 6 ai 7 anni (media = 6,4 anni; s.d = 2,4 mesi). I bambini provenivano dalla stessa classe sia a Parigi che a Gifu. Come riferito dai loro genitori e da loro stessi, nessuno di loro aveva avuto precedenti esperienze con i robot. Tutti i bambini erano sani. Come riferito dai loro insegnanti, i bambini hanno frequentato scuole regolari e non hanno avuto disturbi di apprendimento, malattie del neurosviluppo o problemi cardiaci o psichiatrici. I loro risultati accademici erano standard nelle loro scuole. Lo studio è stato approvato dal comitato etico locale di Parigi (Comitato scientifico di protezione dell’individuo), Francia e Gifu (Medical Review Board della Gifu University Graduate School of Medicine) Giappone ed era in accordo con la convenzione di Helsinki 2.0. L’anonimato è stato garantito. In entrambi i paesi, i genitori hanno dato il loro consenso informato sia verbalmente che per iscritto per la partecipazione dei loro figli allo studio così come per l’analisi dei dati; tuttavia, non hanno permesso agli autori di inviare i dati grezzi. Inoltre, a Parigi e Gifu, ad ogni bambino è stato chiesto il consenso verbale prima dell’inizio dello studio.
Robot
Un robot giocattolo InterActor, chiamato “Pekoppa”, è stato utilizzato come ascoltatore (Watanabe, 2011). Pekoppa è l’espressione più semplice di Sakura che è un robot umanoide che reagisce ai suoni del discorso solo annuendo come fanno gli umani. Pekoppa ha la forma di una pianta bilobata e le sue foglie e lo stelo fanno un cenno di risposta basato sull’input del discorso e supporta la condivisione dell’incarnazione reciproca nella comunicazione (vedi Figura 1). Utilizza un materiale chiamato BioMetal fatto di una lega a memoria di forma che agisce come sua forza motrice.
FIGURA 1. InterActor toy robot (Giannopulu et al, 2016).
Dispositivo per la frequenza cardiaca
Un cardiofrequenzimetro Mio Alpha watch è stato utilizzato per registrare la frequenza cardiaca. È stato sistematicamente posizionato sulla mano sinistra di ogni partecipante a Parigi e Gifu. Mio Alpha misura la frequenza cardiaca on-line utilizzando due LED verdi e una cellula fotoelettrica. I LED sono integrati nella piastra posteriore dell’orologio. Proiettano la luce sulla pelle, che permette alla cellula fotoelettrica di rilevare il volume del flusso sanguigno. Il sensore ottico mostra una precisione di -01 ± 0,3 bpm. Di natura universale, il dispositivo può essere utilizzato per tutta la durata della vita. Tuttavia, i limiti fisiologici della frequenza cardiaca differiscono a seconda dell’età degli individui. All’età di 6-7 anni, la frequenza cardiaca corrisponde a 95 bpm (± 30).
Procedura
Per entrambi i gruppi, lo studio si è svolto in una stanza con cui i bambini avevano familiarità. La stanza era situata in un contesto scolastico sia a Parigi che a Gifu. Abbiamo definito tre condizioni: la prima è stata chiamata “condizione di riposo”, la seconda è stata chiamata “con l’umano”, cioè bambino-adulto, e la terza è stata chiamata “con il robot” (cioè bambino-robot). La seconda e la terza condizione erano controbilanciate tra i bambini. La durata della “condizione di riposo” era di 1 minuto; la seconda e la terza condizione duravano circa 7 minuti ciascuna. L’intervallo tra le condizioni era di circa 30 s. Per ogni bambino, l’intera sessione sperimentale è durata 15 min (vedi Figura 2).
FIGURA 2. Scenario ascoltatore-parlante (Giannopulu et al., 2016).
All’inizio di ogni sessione, lo sperimentatore ha presentato il robot al bambino spiegando che il robot annuisce ogni volta che il bambino parla. Poi, lo sperimentatore ha nascosto il robot. La sessione si è svolta come segue: durante la “condizione di riposo”, la frequenza cardiaca di ogni bambino è stata misurata in silenzio. Alla fine di tale condizione, al bambino è stato anche chiesto di stimare il proprio sentimento emotivo su una scala che andava da 1 (il livello più basso) a 5 (il livello più alto) (Giannopulu e Sagot, 2010; Giannopulu, 2011, 2013; 2016a; 2016b; Giannopulu e Watanabe, 2014; Giannopulu et al., 2016, 2018). Ogni livello corrispondeva a uno specifico stato emotivo raffigurato dal volto del bambino come segue: 1° discreto, 2° moderatamente buono, 3° buono, 4° molto buono, 5° eccellente. Durante la condizione “con l’uomo”, il bambino è stato invitato a parlare con lo sperimentatore. A tal fine, lo sperimentatore ha chiesto al bambino “cosa hai fatto a scuola da questa mattina”. Come tale, lo sperimentatore ha iniziato la discussione e poi ha ascoltato solo annuendo al bambino. La frequenza cardiaca di ogni bambino è stata misurata nel frattempo. Durante la condizione “con il robot”, il robot è stato impostato per annuire; lo sperimentatore ha dato il robot al bambino e lo ha invitato a usarlo. Come in precedenza, lo sperimentatore ha chiesto al bambino di dire al robot “cosa ha fatto a scuola da questa mattina”. Il robot era l’ascoltatore, il bambino era l’oratore e lo sperimentatore rimaneva silenzioso e discreto. La frequenza cardiaca è stata registrata ancora una volta allo stesso tempo. Lo studio è iniziato verso le 14.00 ora di Parigi e Gifu per tutti i bambini. Alla fine della sessione, il bambino è stato invitato a stimare la propria emozione sulla stessa scala di cui sopra. Più in particolare, ad ogni bambino è stato chiesto di riferire la propria sensazione emotiva dopo il contatto con il robot (Giannopulu e Watanabe, 2015; Giannopulu, 2016a,b, 2018; Giannopulu et al., 2016, 2018).
Analisi
La frequenza cardiaca è servita come prima variabile dipendente in un modello misto ANOVA a 3 (“Riposo”, “Interlocutore umano” e “Interlocutore robot”) × 2 (“francese” vs “giapponese”). La sensazione emotiva riportata è servita come seconda variabile dipendente utilizzando il test Wilcoxon matched-pairs signed-ranks. Abbiamo anche eseguito una statistica di confronto utilizzando il test t di studente per esaminare le differenze nella frequenza cardiaca e il test chi-quadrato per analizzare il sentimento emotivo riportato. I risultati ottenuti sono stati molto simili. Presentiamo di seguito i risultati dell’ANOVA e del test Wilcoxon matched-pairs signed-ranks. L’analisi dei dati è stata eseguita con SPSS Statistics 24.
Risultati
Prima, presentiamo i risultati per la frequenza cardiaca di entrambi i gruppi in tre condizioni: “riposo”, “con umano” e “con robot”. We then examine the emotional feeling reported for each group.
FIGURE 3. Heart rate comparison between neurotypical Japanese and French children in ‘rest,’ ‘with human,’ and ‘with robot’ condition (∗p < 0.05; ∗∗p < 0.01).
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).
FIGURE 4. Confronto dei sentimenti emotivi riportati “prima” e “dopo” l’interazione con il robot nei bambini neurotipici giapponesi e francesi.
Discussione e conclusione
Questo studio si è occupato dell’empatia emotiva come meccanismo di sincronizzazione, utilizzando lo stesso paradigma parlante-ascoltatore e lo stesso umano (cioè lo sperimentatore) in due gruppi di bambini, uno francese e uno giapponese. Ha rivelato che, nonostante un’espressione empatica emotiva non verbale più importante nei bambini giapponesi che in quelli francesi nella condizione di riposo, un meccanismo simile di sincronizzazione ha caratterizzato lo scambio comunicativo non verbale quando entrambi i gruppi di bambini hanno interagito con un umano o un robot giocattolo. Quando i bambini giapponesi hanno interagito con il robot, la loro frequenza cardiaca è stata più alta di quando hanno interagito con l’umano. Inoltre, lo stato emotivo iniziale riportato non differiva per i bambini giapponesi e francesi. L’interazione con il robot giocattolo non ha influenzato lo stato emotivo finale per entrambi i gruppi di bambini.
I nostri risultati sono coerenti con i recenti risultati che hanno riportato una significativa interdipendenza tra empatia emotiva e sincronizzazione negli adulti (Levenson e Gottman, 1985; Stellar et al., 2015; Lischke et al., 2018) e nelle diadi madre-figlio (Feldman et al., 2011). Ma questi risultati concordano anche con la nostra ipotesi che l’empatia emotiva, che è un meccanismo di sincronizzazione, porta a potenziali somiglianze tra due diversi gruppi di bambini: Francesi e Giapponesi. Questo sembra riflettersi nella regolazione di un dato stato fisiologico automatico: la frequenza cardiaca. Fisiologicamente parlando, la frequenza cardiaca è controllata automaticamente sia dal sistema nervoso simpatico (SNS) che dal sistema nervoso parasimpatico (PNS) del sistema nervoso autonomo (ANS) e fornisce una misura del funzionamento autonomo (cioè, il funzionamento inconscio) (Porges, 2007). Il PNS si attiva durante il riposo per mantenere l’omeostasi; il SNS si attiva durante i periodi di cambiamento percepito aumentando, la frequenza cardiaca e mobilitando il funzionamento emotivo (Suurland et al., 2016). Entrambi i sistemi fisiologici agiscono in modo complementare per rispondere e adattarsi ai cambiamenti interni ed esterni; in particolare, entrambi i sistemi si basano sulla sincronizzazione. Si noti che il SNS è controllato dal midollo spinale, il PNS è controllato dal midollo spinale e dal cervello. Apparentemente, nella condizione di riposo, la frequenza cardiaca dei bambini giapponesi era più alta di quella dei bambini francesi. Questa attività automatica fornirebbe un sostegno all’impegno dei bambini e indicherebbe un determinato stato emotivo. Quando i bambini giapponesi erano in contatto con l’essere umano o il robot giocattolo, la loro frequenza cardiaca era simile a quella dei bambini francesi.
Contrariamente ai dati che sostengono che le funzioni autonomiche del sistema cardiovascolare dipendono in gran parte da fattori genetici (Tanaka et al., 1994), il presente studio indica che queste funzioni sembrano dipendere più probabilmente dalla comunicazione interattiva che è possibile tramite un essere umano o un robot giocattolo nella nostra situazione. Essenzialmente, entrambi i gruppi di bambini hanno espresso profili potenzialmente simili di frequenza cardiaca in tutte le condizioni, con l’eccezione di una frequenza cardiaca più alta nell’interazione con il robot che nell’interazione con l’umano per i bambini giapponesi. Un profilo simile è stato osservato per i bambini francesi anche se i dati non sono statisticamente significativi. Si noti che la frequenza cardiaca dei bambini giapponesi era molto simile durante il “riposo” e le condizioni “umane” in cui l’umano era il principale “attore” passivo o attivo. Si noti anche che l’umano, e il robot giocattolo, erano gli stessi in Francia e in Giappone. In entrambi i gruppi, la frequenza cardiaca era quasi identica quando entrambi i gruppi di bambini interagivano con il robot.
La condivisione e la trasformazione degli stati emotivi dei bambini deriverebbe dalla loro comprensione dell’esperienza emotiva che caratterizza l’altro (Giannopulu et al., 2016, 2018; Giannopulu, 2018). Sulla base della sincronizzazione interpersonale, questa è l’essenza della condizione speaker-listener (Tatsukawa et al., 2016). In questo contesto, entrambi gli interlocutori stanno eseguendo uno scenario di comunicazione provando varie reazioni emotive verbali e non verbali. La reazione verbale richiede l’elaborazione di frasi coerenti; la reazione non verbale prende la forma di cenni del capo e/o vari tipi di espressioni facciali (Giannopulu, 2016a,b, 2018; Giannopulu et al., 2016, 2018; Giannopulu e Watanabe, 2018). Intimamente connesse con lo stato del parlante, queste risposte significano che tutto (o una parte) viene integrato (Clark, 1996; Bavelas et al., 2002). Una comunicazione di successo richiede che sia il parlante che l’ascoltatore interpretino accuratamente (attraverso processi emotivi verbali e non verbali) il significato della dichiarazione emotiva dell’altro. Sembra che la natura emotiva espressiva non verbale di un’azione umana (cioè, la frequenza cardiaca associata al sistema nervoso autonomo) rappresenti un’indicazione della dichiarazione emotiva dell’altro almeno. Questo potrebbe essere considerato come un processo di risonanza emotiva, o una sorta di meccanismo di sincronizzazione inconscia che sembra essere simile tra i bambini giapponesi e francesi. Poiché lo stato emotivo riportato è analogo in entrambe le popolazioni, sembra che l’espressione emotiva verbale sarebbe anche associata a questo meccanismo. Quest’ultimo risultato sarebbe coerente con le teorie in cui i concetti emozionali di base come “volere”, “sentire” o “sentire” sono comuni in tutti i contesti educativi (Wierzbicka, 1992).
Viste le attuali scoperte, sembra che sia nelle popolazioni francesi che in quelle giapponesi l’empatia emotiva richiederebbe l’implicazione di un’identificazione automatica inconscia senza alcuna empatia cognitiva intermedia (Gallese, 2003; Asada, 2014). Tale identificazione è attiva con gli esseri umani e con i robot giocattolo. Dati recenti sono in accordo: i bambini emotivamente empatici esibiscono espressioni non verbali inconsce (Giannopulu e Watanabe, 2018; Giannopulu et al., 2018). Anche le evidenze di neuroimaging supportano tale processo suggerendo che il sistema dei neuroni specchio è coinvolto non solo nell’intersoggettività delle azioni ma anche nell’empatia emotiva che permette di sentirsi in relazione con gli altri (cioè la sincronizzazione intersoggettiva) (Carr et al., 2003). Tale meccanismo neurale autorizza, in sostanza, a comprendere i sentimenti degli altri così come ad esprimere i propri (Gallese, 2003). Una rappresentazione condivisa dello stato emotivo empatico è alla base del processo. In questo senso, l’empatia emotiva sarebbe considerata un’ampia idiosincrasia inconscia che offre alla mente una forma specifica di comunicazione: un modo di simulazione automatica delle esperienze emotive che è analogo tra bambini francesi e giapponesi. Pertanto, i nostri risultati sono in accordo con l’ipotesi che il cervello dei bambini simula i sentimenti degli altri a livello inconscio. Questo potrebbe essere prezioso per entrambi i gruppi di bambini neurotipici analizzati nel nostro studio. Dato quanto sopra, l’empatia emotiva potrebbe essere considerata come un meccanismo di sincronizzazione che supporta le interazioni uomo-uomo e uomo-robot e predice i futuri comportamenti emotivi.
Limitazioni
Un limite principale del nostro studio è l’assenza di validità ecologica. Anche se il nostro approccio sperimentale è indispensabile per stabilire relazioni di valore tra empatia emotiva, sincronizzazione e frequenza cardiaca, suggeriamo che gli studi futuri dovrebbero esplorare tali relazioni in contesti più naturalistici. Un altro limite dello studio è la mancanza di attività corticale e la sua relazione con l’attività periferica durante il processo di sincronizzazione. Una possibilità per la ricerca futura potrebbe essere quella di indagare se l’attività centrale del cervello è legata all’attività periferica quando la sincronizzazione opera nell’interazione uomo-uomo e nell’interazione bambino-robot. Infine, siamo d’accordo che nel nostro studio non abbiamo incluso una popolazione clinica. Gli studi futuri dovrebbero esaminare un gruppo clinico (ASD o trauma cranico) almeno in confronto con uno tipico.
Contributi degli autori
IG ha sviluppato il metodo, eseguito l’esperimento, raccolto i dati, analizzato e preparato il manoscritto. TW è il creatore del robot. IG, KT e TW hanno discusso l’articolo.
Finanziamento
Lo studio fa parte di un progetto internazionale sulle interazioni tra bambini e robot giocattolo sponsorizzato dalla Fondazione franco-giapponese di Parigi (FJF16P29).
Dichiarazione di conflitto di interessi
Gli autori dichiarano che la ricerca è stata condotta in assenza di qualsiasi relazione commerciale o finanziaria che possa essere interpretata come un potenziale conflitto di interessi.
Il revisore EF e l’editore di gestione hanno dichiarato la loro affiliazione condivisa.
Riconoscimenti
Siamo grati a tutti i partecipanti e ai loro genitori, all’ispettore pedagogico, al consulente educativo, al direttore e al team della scuola elementare principale del primo distretto di Parigi, Francia e Gifu, Giappone.
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