Analisi della variazione della mimica facciale dei gatti (CatFACS) in relazione all'età: le espressioni facciali cambiano negli anni?

The cat (Felis catus) is the most common pet on our planet. It has a territorial nature and appears to be very active during the twilight, preying on small animals. It can use body movements, chemical communication, and various vocalizations to communicate. Today it is of particular interest for various scholars to analyze communication based on body movement, especially those based on facial mimicry. These studies are all based on the Facial Expression Coding System (FACS), which serves to identify the internal and emotional state of the subject through the analysis of facial microexpressions. This system was created based on human facial expressions and subsequently, through the various muscle homologies, was used both for some primates, dogs and horses. As previously mentioned, this technique has also been applied to cats (CatFACS), with the aim of better understanding the muscle regions that participate in the various mimics, see if the subject expresses certain facial mimics based on different problems in the nervous system, etc. The purpose of this thesis is to analyze, through the CatFACS, if there may be a correlation between a certain facial expression present in the CatFACS manual and the age of the subject under examination. This study was carried out on 29 subjects (9 subjects aged between 0 and 2 years, 9 subjects aged between 2 and 5 years, 11 aged over 6 years) on which videos were recorded (one per subject) where their behavior in their natural environment was filmed, for a total duration of about 350 minutes. These videos were analyzed using Boris (Behavioral Observation Research Interactive Software) to allow the creation of an ethogram, so as to identify the facial expressions of the subjects. Once we got our results and converted them into a csv format we started the statistical operations. Operations are performed on the R studio program, an open source program. Following the guidelines given to me by other articles dealing with CatFACS we proceed using the analysis of variance (ANOVA). However, before applying this operation we use the Shapiro-wilk test (to verify the normality of our data, and Bartlet's (to verify homoscedasticity). The data do not pass the Shapiro test since none exceeds the threshold value of p. value. Since the values we collected are too modest and consequently do not allow to respect the values imposed by ANOVA, opt for a non-parametric test. This test is the Kruskal-Wallis test, which is, in fact, a non-parametric method for verifying the equality of the medians of different groups (it is the non-parametric alternative to the ANOVA test). Values that exceed the threshold of p.value >0.05 are: AD56, AU27, AU45 and EAD101. We then use post-hoc tests to confirm the validity of our results (Mann-Whitney test and LDA). The results in themselves are encouraging, since thanks to the various post hoc tests carried out we are sure of the quality of our results. We can then state that the initial hypothesis of the study, i.e. a correlation between certain models of facial expressions and the age of the subject, appears to be partially demonstrated. In addition, these results can be useful, as a basis, for future studies on the topic examined in this thesis.

Il gatto (Felis catus) è l’animale domestico più diffuso sul nostro pianeta. Possiede un’indole territoriale e risulta essere molto attivo durante il crepuscolo, predando piccoli animali. Per comunicare può utilizzare movimenti del corpo, comunicazione chimica e varie vocalizzazioni. Oggi è di particolare interessa per i vari studiosi analizzare la comunicazione basata sul movimento del corpo, soprattutto quelli basati sulla mimica facciale. Questi studi si basano tutti sul Sistema di codifica delle espressioni facciali (FACS), che serve ad identificare lo stato interno ed emozionale del soggetto tramite l’analisi delle microespressioni facciali. Tale sistema è stato creato basandosi sulla mimica facciale umana e successivamente, tramite le varie omologie muscolari, è stato utilizzato sia per alcuni primati, cani e cavalli. Come detto in precedenza tale tecnica è stata applicata anche ai gatti (CatFACS), con lo scopo di comprendere meglio le regioni muscolari che partecipano alle varie mimiche, vedere se il soggetto esprime determinate mimiche facciali in base a diverse problematiche nel sistema nervoso, etc. Lo scopo di questa tesi è analizzare, tramite il CatFACS, se ci può essere una correlazione tra una determinata mimica facciale presente nel manuale del CatFACS e l’età del soggetto preso in esame. Tale studio è stato svolto su 29 soggetti (9 soggetti con un’età compresa tra 0 e 2 anni, 9 soggetti con età compresa tra 2 e 5 anni, 11 con età superiore ai 6 anni) sui quali sono stati registrati dei video (uno per soggetto) dove si riprendeva il loro comportamento nel loro ambiente naturale, per una durata complessiva di circa 350 minuti. Questi video sono stati analizzati tramite Boris (Behavioral Observation Research Interactive Software) per consentire la creazione di un etogramma, così da identificare le mimiche facciali dei soggetti. Ottenuto i nostri risultati e convertiti in un formato csv abbiamo iniziato le operazioni statistiche. Le operazioni vengono svolte sul programma R studio, un programma open source. Seguendo le linee guida datemi da altri articoli che trattano il CatFACS procediamo utilizzando l’analisi di varianza (ANOVA). Tuttavia prima di applicare tale operazione utilizziamo i test di Shapiro-wilk (per verificare la normalità dei nostri dati, e di Bartlet (per verificare l’omoscedasticità). I dati non passano il test di Shapiro poiché nessuno supera il valore soglia del p.value. Poiché i valori da noi raccolti sono troppo modesti e di conseguenza non permettono di rispettare i valori imposti da ANOVA di opta per un test non parametrico. Tale test è il test di Kruskal-Wallis, che è, appunto, un metodo non parametrico per verificare l'uguaglianza delle mediane di diversi gruppi (è l'alternativa non parametrica al test ANOVA). I valori che superano il valore soglia di p.value >0.05 sono: AD56, AU27, AU45 e EAD101. Adoperiamo poi dei test post-hoc per confermare la validità dei nostri risultati (test di Mann-Whitney e LDA). I risultati di per sé sono incoraggianti, poiché grazie ai vari test post hoc effettuati siamo sicuri quella qualità dei nostri risultati. Indi possiamo affermare che l’ipotesi inziale dello studio, cioè una correlazione tra determinate modelli di mimica facciale ed età del soggetto risulta essere in parte dimostrata. In più tali risultati posso essere utili, come base, per futuri studi sull’argomento preso in esame in questa tesi.