The Carney Landis Experiment

May28

Suppose you’re making your way through a jungle, and in pulling aside a bush you find yourself before a huge snake, ready to attack you. All of a sudden adrenaline rushes through your body, your eyes open wide, and you instantly begin to sweat as your heartbeat skyrockets: in a word, you feel afraid.
But is your fear triggering all these physical reactions, or is it the other way around?
To make a less disquieting example, let’s say you fall in love at first sight with someone. Are the endorphines to be accounted for your excitation, or is your excitation causing their discharge through your body?
What comes first, physiological change or emotion? Which is the cause and which is the effect?

This dilemma was a main concern in the first studies on emotion (and it still is, in the field of affective neurosciences). Among the first and most influential hypothesis was the James-Lange theory, which maintained the primacy of physiological changes over feelings: the brain detects a modification in the stimuli coming from the nervous system, and it “interprets” them by giving birth to an emotion.

One of the problems with this theory was the impossibility of obtaining clear evidence. The skeptics argued that if every emotion arises mechanically within the body, then there should be a gland or an organ which, when conveniently stimulated, will invariably trigger the same emotion in every person. Today we know a little bit more of how emotions work, in regard to the amygdala and the different areas of cerebral cortex, but at the beginning of the Twentieth Century the objection against the James-Lange theory was basically this — “come on, find me the muscle of sadness!“

In 1924, Carney Landis, a Minnesota University graduate student, set out to understand experimentally whether these physiological changes are the same for everybody. He focused on those modifications that are the most evident and easy to study: the movement of facial muscles when emotion arises. His study was meant to find repetitive patterns in facial expressions.

To understand if all subjects reacted in the same way to emotions, Landis recruited a good number of his fellow graduate students, and began by painting their faces with standard marks, in order to highlight their grimaces and the related movement of facial muscles.
The experiment consisted in subjecting them to different stimuli, while taking pictures of their faces.

At first volunteers were asked to complete some rather harmless tasks: they had to listen to jazz music, smell ammonia, read a passage from the Bible, tell a lie. But the results were quite discouraging, so Landis decided it was time to raise the stakes.

He began to show his subjects pornographic images. Then some medical photos of people with horrendous skin conditions. Then he tried firing a gunshot to capture on film the exact moment of their fright. Still, Landis was having a hard time getting the expressions he wanted, and in all probability he began to feel frustrated. And here his experiment took a dark turn.

He invited his subjects to stick their hand in a bucket, without looking. The bucket was full of live frogs. Click, went his camera.
Landis encouraged them to search around the bottom of the mysterious bucket. Overcoming their revulsion, the unfortunate volunteers had to rummage through the slimy frogs until they found the real surprise: electrical wires, ready to deliver a good shock. Click. Click.
But the worst was yet to come.

The experiment reached its climax when Landis put a live mouse in the subject’s left hand, and a knife in the other. He flatly ordered to decapitate the mouse.
Most of his incredulous and stunned subjects asked Landis if he was joking. He wasn’t, they actually had to cut off the little animal’s head, or he himself would do it in front of their eyes.
At this point, as Landis had hoped, the reactions really became obvious — but unfortunately they also turned out to be more complex than he expected. Confronted with this high-stress situation, some persons started crying, others hysterically laughed; some completely froze, others burst out into swearing.

Two thirds of the paricipants ended up complying with the researcher’s order, and carried out the macabre execution. In any case, the remaining third had to witness the beheading, performed by Landis himself.
As we said, the subjects were mainly other students, but one notable exception was a 13 years-old boy who happened to be at the department as a patient, on the account of psychological issues and high blood pressure. His reaction was documented by Landis’ ruthless snapshots.

Perhaps the most embarassing aspect of the whole story was that the final results for this cruel test — which no ethical board would today authorize — were not even particularly noteworthy.
Landis, in his Studies of Emotional Reactions, II., General Behavior and Facial Expression (published on the Journal of Comparative Psychology, 4 [5], 447-509) came to these conclusions:

1) there is no typical facial expression accompanying any emotion aroused in the experiment;
2) emotions are not characterized by a typical expression or recurring pattern of muscular behavior;
3) smiling was the most common reaction, even during unpleasant experiences;
4) asymmetrical bodily reactions almost never occurred;
5) men were more expressive than women.

Hardly anything that could justify a mouse massacre, and the trauma inflicted upon the paritcipants.

After obtaining his degree, Carney Landis devoted himself to sexual psychopatology. He went on to have a brillant carreer at the New York State Psychiatric Institute. And he never harmed a rodent again, despite the fact that he is now mostly remembered for this ill-considered juvenile experiment rather than for his subsequent fourty years of honorable research.

There is, however, one last detail worth mentioning.
Alex Boese in his Elephants On Acid, underlines how the most interesting figure of all this bizarre experiment went unnoticed: the fact that two thirds of the subjects, although protesting and suffering, obeyed the terrible order.
And this percentage is in fact similar to the one recorded during the infamous Milgram experiment, in which a scientist commanded the subjects to inflict an electric shock to a third individual (in reality, an actor who pretended to receive the painful discharge). In that case as well, despite the ethical conflict, the simple fact that the order came from an authority figure was enough to push the subjects into carrying out an action they perceived as aberrant.

The Milgram experiment took place in 1961, almost forty years after the Landis experiment. “It is often this way with experiments — says Boese — A scientis sets out to prove one thing, but stumbles upon something completely different, something far more intriguing. For this reason, good researchers know they should always pay close attention to strange events that occur during their experiments. A great discovery might be lurking right beneath their eyes – or beneath te blade of their knife.“

On facial expressions related to emotions, see also my former post on Guillaume Duchenne (sorry, Italian language only).

Gueules cassées

Jun22

La Prima Guerra Mondiale fu un vero e proprio massacro. Ma il peggio non venne per chi restò sotto il fuoco delle prime mitragliatrici, o per chi rimase vittima dei gas o delle bombe. Molti furono così fortunati da salvarsi, e così sfortunati da tornare a casa con ferite assolutamente agghiaccianti. I ritardi nei soccorsi non fecero che peggiorare la situazione dei feriti, che spesso non si ripresero più integralmente.

Una categoria particolare di reduci con ferite di guerra è costituito dalle cosiddette gueules cassées, termine francese che significa pressappoco “facce fracassate”. Erano i militari che avevano riportato estese ferite al volto, e che erano per così dire “impresentabili” e dunque difficilmente reintegrabili nella società. Per la prima volta nella storia, però, la medicina aveva i mezzi per cercare di ovviare a questi incidenti. Stiamo parlando, qui, degli esordi pionieristici della chirurgia plastica ricostruttiva del maxillo-facciale. Sulla base di queste prime esperienze i chirurghi furono in grado di sviluppare un’esperienza che, affinatasi nel tempo, permette oggi di restituire una vita quasi normale a persone sfigurate. (È triste ammetterlo, ma questi soldati fecero anche inconsapevolmente da cavia per quelle tecniche che successivamente portarono alla chirurgia estetica vera e propria, quella delle labbra al silicone, del lifting o dei seni rifatti).

In questo blog abbiamo già parlato di terapie piuttosto crudeli relative agli albori della medicina. Quello che colpisce sempre nel riesaminare a distanza di quasi un secolo queste tecniche mediche primitive, è la scarsa considerazione che i medici sembravano avere della sofferenza del paziente. Confrontate i tentativi odierni di essere sempre meno invasivi, delicati, poco intrusivi, con queste tecniche antiquate: il dolore era qualcosa che andava sopportato, punto e basta, mentre i dottori cercavano di salvarti la pelle o migliorarti la vita.

Prendiamo ad esempio i sistemi per aprire la bocca del paziente. Molto spesso, dopo un trauma facciale, i muscoli della mascella rimanevano tirati e in tensione e aprire la bocca risultava impossibile. A seconda del grado di gravità, venivano utilizzati diversi sistemi. L’apri-bocca più comune era questo:

Si trattava di una sorta di morsa “al contrario” che veniva aperta gradualmente per allentare la tensione dei muscoli. Aveva effetti poco rilevanti nel tempo. Altri metodi, però, erano ancora più drastici e dolorosi.

Il “procedimento del sacco”, esposto dal dottor Pitsch nel 1916, è un esempio di terapia davvero brutale. Una volta trovato un interstizio tra i denti, due assicelle venivano inserite nella mascella del paziente.

Appena dischiuse le due pareti dentarie, un uncino veniva attaccato alla mascella inferiore e a questo veniva attaccato un sacco pieno di sassi o carbone il cui peso veniva velocemente aumentato per consentire l’apertura della bocca.

Il procedimento era dolorosissimo e non aveva effetti notevoli a lungo termine, perché i muscoli, troppo bruscamente e violentemente stirati, si ricontraevano poco dopo. Anche se la trazione veniva bilanciata da una banda che tratteneva il capo del paziente, le vertebre della nuca risentivano comunque dello stress.

Più complesso ancora era il caso dei volti sottoposti a un vero e proprio trauma che li aveva lasciati a brandelli e con ferite aperte. La protesi immediata veniva effettuata mediante maschere di contenimento che riportassero assieme i vari frammenti di volto, in modo che non si allontanassero ma anzi si fondessero assieme. L’idea era quella di cicatrizzare l’area più grande possibile, favorendo il consolidamento in buona posizione delle fratture, per permettere in seguito la riparazione delle parti lese. Il casco di Darcissac teneva insieme i diversi “pezzi” di faccia finché non si fossero riattaccati e cicatrizzati. L’intera procedura durava due o tre settimane, di immobilizzazione assoluta.

Passarono alcuni anni, prima che nel 1918 si arrivasse alla rivoluzionaria tecnica di Dufourmentel. Egli scoprì infatti che la pelle del cuoio capelluto reagiva meglio ed era più solida rispetto a quella del braccio. Tagliando quindi ampi lembi di pelle dal cranio dei pazienti, Dufourmentel riuscì a ricostruire elementi fino ad allora inapprocciabili della ricostruizione facciale. Ecco una mandibola “rimodellata” a partire dal cuio capelluto.

Anche gli italiani ebbero una parte in questa “corsa” alla ricostruzione dei volti dei reduci. I medici, infatti, provarono anche a ricorrere a una metodologia già inventata e spiegata addirittura nel XVI secolo dal chirurgo italiano Tagliacozzi, modificando qua e là il procedimento e le indicazioni di questo storico precursore. Questa tecnica si applicava soprattutto alle perdite moderate di tessuto nell’area nasale e del mento.

L’idea era quella di “rialzare” un lembo di pelle dal braccio, connetterlo al tessuto mancante del volto e lasciare che la pelle facesse il suo lavoro, “ricucendosi” con le parti mancanti. Ovviamente bisognava assicurarsi che il braccio fosse immobilizzato, per due o tre settimane, al fine di permettere la vascolarizzazione dei nuovi tessuti. Questa tecnica era stata, nei secoli precedenti, violentemente ostracizzata dalla Chiesa, a motivo della presunta interferenza con i piani del Creatore, e la Santa Sede dispose addirittura la riesumazione del Tagliacozzi e la sua sepoltura in terra non consacrata.

Infine la tecnica di ricostruzione prevedeva degli esperti dentisti che, a partire dai calchi del volto dei pazienti, progettavano e scolpivano protesi che potessero ridare loro la fisionomia perduta.

Le protesi alle volte includevano occhiali per dissimulare l’artificio.

Infine, ecco un raro filmato della Croce Rossa, datato 1918, in cui alcuni dottori e infermiere posizionano e controllano l’efficacia delle protesi facciali su alcuni reduci.

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Le tecnologie di ricostruzione del maxillo-facciale hanno da allora fatto un passo in avanti decisivo, e ad oggi costituiscono la fortuna di chirurghi plastici proprietari di atolli e isolotti, così come di onesti medici che cercano di ridare il sorriso e un’integrazione maggiore alle vittime di incidenti terribili.

Per ironia della sorte, la chirurgia estetica è nata proprio da uno dei più grandi e sanguinosi confilitti che il mondo abbia mai conosciuto.