Mainekas Poola klaveriduo Marek ja Wacek ei kasutanud live-kontserte esitades noodilugusid. Ja ometi ilmus paar laval täiesti sünkroonis. Kõrvalolevatel klaveritel korjasid nad mänguliselt üles erinevaid muusikateemasid, segasid klassikalist muusikat jazziga ning improviseerisid reaalajas.

"Me läksime vooluga kaasa," ütles Marek Tomaszewski, kes esines koos Wacek Kisielewskiga kuni Waceki surmani 1986. aastal. "See oli puhas lõbus."

Tundus, et pianistid lugesid pilke vahetades üksteise mõtteid. See oli, ütles Marek, nagu oleksid nad ühel lainepikkusel. Üha suurem hulk uuringuid viitab sellele, et see võis olla sõna otseses mõttes tõsi.

Kümned hiljutised katsed, milles uuriti koos esinevate ja koos töötavate inimeste – duettide pianistide, kaardimängijate, õpetajate ja õpilaste, puslemängijate ja teiste – ajutegevust, näitavad, et nende ajulained võivad ühildada nähtusega, mida tuntakse inimestevahelise närvisünkroniseerimise nime all, mida tuntakse ka ajudevahelisena. sünkroonsus.

"Nüüd on tehtud palju uuringuid, mis näitavad, et koos suhtlevad inimesed näitavad koordineeritud närvitegevust," ütles Giacomo Novembre, Rooma Itaalia Tehnoloogiainstituudi kognitiivne neuroteadlane, kes avaldas võtmepaber inimestevahelise närvide sünkroniseerimise kohta eelmisel suvel. Uuringuid on viimastel aastatel ilmunud üha rohkem - üks hiljuti Eelmine nädal — kuna uued tööriistad ja täiustatud tehnikad on teadust ja teooriat lihvinud.

Nad avastavad, et ajudevahelisel sünkroonsusel on kasu. See on seotud parema probleemide lahendamise, õppimise ja koostööga ning isegi käitumisega, mis aitab teisi isikliku kulu eest. Veelgi enam, hiljutised uuringud, milles ajusid stimuleeriti elektrivooluga, vihjavad sellele, et sünkroon ise võib põhjustada teadlaste täheldatud paremat jõudlust.

"Tunnetus on midagi, mis ei toimu ainult koljus, vaid seoses keskkonna ja teiste inimestega," ütles Guillaume Dumas, arvutusliku psühhiaatria professor Montreali ülikoolis. Mõistmine, millal ja kuidas meie aju sünkroonib, võib aidata meil tõhusamalt suhelda, kujundada paremaid klassiruume ja aidata meeskondadel koostööd teha.

Sünkroonimine

Inimestel, nagu ka teistel sotsiaalsetel loomadel, on kalduvus oma käitumist sünkroonida. Kui kõnnite kellegi kõrval, hakkate tõenäoliselt sammuma. Kui kaks inimest istuvad kiiktoolides üksteise kõrval, hakkavad nad tõenäoliselt kiikuma sarnases tempos.

Selline käitumuslik sünkroonsus, uuringud näitavad, muudab meid usaldavamaks, aitab meil luua sidemeid ja tõstab meie seltskondlikke instinkte. Ühes õppima, pani sünkroonselt tantsides osalejad tundma end üksteisele emotsionaalselt lähedalt – palju rohkem kui asünkroonselt liikunud rühmad. sisse teises uuringus, tegid rütmiliselt sõnu skandeerinud osalejad suurema tõenäosusega investeerimismängus koostööd. Isegi lihtne jalutuskäik etnilisse vähemusse kuuluva inimesega saab eelarvamusi vähendada.

"Koordineerimine on sotsiaalse suhtluse tunnus. See on tõesti ülioluline,” ütles Novembre. "Kui koordineerimine on häiritud, on sotsiaalne suhtlus sügavalt häiritud."

Kui meie liigutused koordineerivad, tekivad meie kehas ka arvukad palja silmaga nähtamatud sünkronisatsioonid. Kui inimesed koos trummi löövad, löövad nende südamed koos. Terapeutide ja nende patsientide südamelöögid võivad seansside ajal sünkroonida (eriti kui ravisuhe toimib hästi) ning ka abielupaaride pulss. Muud füsioloogilised protsessid, nagu meie hingamissagedus ja naha juhtivuse tase, võivad samuti olla kooskõlas teiste inimeste omadega.

Kas aktiivsus meie ajus saab sünkroonida? 1965. aastal ajakiri teadus avaldas an tulemused eksperiment mis viitas, et saab. Philadelphia Thomas Jeffersoni ülikooli teadlased katsetasid identsete kaksikute paare, sisestades nende peanaha alla elektroodid, et mõõta nende ajulaineid – seda tehnikat nimetatakse elektroentsefalograafiaks. Teadlased teatasid, et kui kaksikud viibisid eraldi tubades, siis kui üks neist silmad sulgeks, peegeldaksid mõlema ajulained liikumist. Ühe kaksiku elektroentsefalograafi naelu peegeldas teise naelu.

Uuring oli aga metodoloogiliselt puudulik. Teadlased olid testinud mitut kaksikute paari, kuid avaldasid tulemused ainult nende paaride kohta, kus nad täheldasid sünkroonsust. See ei aidanud kasvavat akadeemilist välja. Aastakümneid on ajudevahelise sünkroonsuse uurimine sattunud kategooriasse "veidrad paranormaalsed veidrused" ja seda ei võetud tõsiselt.

Valdkonna maine hakkas muutuma 2000. aastate alguses koos valdkonna populariseerimisega hüperskaneerimine, tehnika, mis võimaldab teadlastel üheaegselt skaneerida mitme suhtleva inimese aju. Alguses palus see vabatahtlike paaridel lamada eraldi fMRI-masinates, mis piiras oluliselt seda, milliseid uuringuid teadlased saaksid teha. Teadlased said lõpuks kasutada funktsionaalset lähiinfrapunaspektroskoopiat (fNIRS), mis mõõdab neuronite aktiivsust ajukoore väliskihtides. Selle tehnoloogia suureks eeliseks on kasutuslihtsus: vabatahtlikud saavad trumme mängida või klassiruumis õppida, kandes fNIRS-i mütsid, mis meenutavad ujumismütse, millest paistab välja palju kaableid.

Kui fNIRS-i mütsid kandes suhtlesid mitmed inimesed, hakkasid teadlased leidma sünkroonitud interneuraalset aktiivsust piirkonnad kogu ajus, mis varieerus olenevalt ülesandest ja õppe seadistusest. Samuti jälgisid nad ajulaineid, mis esindavad neuronite vallandumisel elektrilisi mustreid, sünkroniseerides mitmel sagedusel. Kahe sünkroniseeritud aju elektroentsefalograafi lugemisel kõiguvad iga inimese närvitegevust tähistavad jooned koos: kui üks tõuseb või langeb, teeb seda ka teine, ehkki mõnikord ajavahega. Mõnikord ilmuvad peegelpildis ajulained – kui üks inimene tõuseb, siis teine ​​langeb samal ajal ja sarnase ulatusega –, mida mõned teadlased peavad ka sünkroonsuse vormiks.

Uute tööriistade abil sai üha selgemaks, et ajudevaheline sünkroonsus ei olnud metafüüsiline jama ega vigase uurimistöö tulemus. "[Signaal] on kindlasti olemas," ütles Antonia Hamilton, Londoni ülikooli kolledži sotsiaalneuroteadlane. Keerulisemaks osutus see, kuidas kaks sõltumatut aju kahes eraldi kehas suudavad kosmoses sarnast tegevust näidata. Nüüd, ütles Hamilton, on suur küsimus: "Mida see meile ütleb?"

Sünkroonimise retsept

Novembre on pikka aega olnud lummatud sellest, kuidas inimesed koordineerivad ühiseid eesmärke. Kuidas muusikud – näiteks duettipianistid – nii hästi koostööd teevad? Ometi mõtles see loomadele, nagu tulikärbsed sünkroonivad oma välku, mis pani ta teele, et uurida ajudevahelise sünkroonsuse tekkeks vajalikke koostisosi.

Arvestades, et sünkroonsus on "nii laialt levinud nii paljudes erinevates liikides", meenutas ta, "mõtlesin: "OK, siis võib olla mõni väga lihtne viis selle selgitamiseks."

Novembre ja tema kolleegid korraldasid katse, avaldati eelmisel suvel, kus vabatahtlike paarid ei teinud muud, kui istusid vastamisi, samal ajal kui kaameraseadmed jälgisid nende silmade, näo ja keha liikumist. Mõnikord võisid vabatahtlikud üksteist näha; muul ajal eraldati need vaheseinaga. Teadlased leidsid, et niipea, kui vabatahtlikud üksteisele silma vaatasid, sünkrooniti nende ajulained koheselt. Naeratamine osutus ajulainete joondamiseks veelgi võimsamaks.

"Sünkroonis on midagi spontaanset," ütles Novembre.

Liikumine on samuti seotud sünkroniseeritud ajulainete aktiivsusega. Novembre'i uuringus, kui inimesed liigutasid oma keha sünkroonis – kui näiteks üks tõstaks oma kätt ja teine ​​teeks sama –, langes nende närvitegevus väikese viivitusega kokku. Ajudevaheline sünkroonsus ületab aga füüsiliste liikumiste peegeldamise. Duette mängivate pianistide uurimuses avaldati möödunud sügisel, ei põhjustanud käitumise sünkroonsuse katkemine kahe aju desünkroniseerumist.

Teine oluline näost näkku neuraalse sünkroonsuse koostisosa näib olevat vastastikune ennustamine: teise inimese reaktsioonide ja käitumise ennetamine. Iga inimene "liigutab oma käsi või nägu või keha või räägib," selgitas Hamilton, "ja reageerib ka teise inimese tegudele." Näiteks kui inimesed mängis Itaalia kaardimängu Tressette, partnerite närvitegevus sünkrooniti omavahel, kuid nende vastaste ajud ei joondunud nendega.

Eesmärkide jagamine ja ühine tähelepanu tunduvad sageli ajudevahelise sünkroonimise jaoks üliolulised. Hiinas läbi viidud katses pidid kolmeliikmelised rühmad probleemi lahendamisel koostööd teha. Tekkis pöördepunkt: üks meeskonnaliige oli teadlane, kes ainult teeskles, et osaleb ülesandes, noogutas ja kommenteeris, kui see oli asjakohane, kuid ei hoolinud tegelikult tulemusest. Tema aju ei sünkroniseerunud tõeliste meeskonnaliikmete omadega.

Kuid mõned kriitikud väidavad, et sünkroonitud ajutegevuse ilmnemine ei viita mingisugusele seosele, vaid seda saab pigem seletada sellega, et inimesed reageerivad ühisele keskkonnale. "Mõelge kahele inimesele, kes kuulavad sama raadiojaama kahes erinevas ruumis," kirjutas Clay Holroydkognitiivne neuroteadus Belgias Genti ülikoolis, kes ei uuri ajudevahelist sünkroonsust, 2022. aasta paberil. "[Ajudevaheline sünkroonsus] võib suureneda nende lugude ajal, mis neile mõlemale meeldivad, võrreldes lugudega, mis mõlema arvates on igavad, kuid see ei oleks otsese aju ja aju seose tagajärg."

Selle kriitika testimiseks kavandasid Pittsburghi ülikooli ja Temple'i ülikooli teadlased katse, milles osalejad töötasid keskendunud ülesandega erinevalt: mõistatuse täitmine. Vabatahtlikud koostasid pusle ühiselt või töötasid identsete mõistatuste kallal eraldi, kõrvuti. Kuigi iseseisvalt töötavate mõistatajate vahel oli teatav interneuraalne sünkroon, oli see palju suurem nendel, kes tegid koostööd.

Novembre jaoks viitavad need ja sarnased leiud sellele, et ajudevaheline sünkroonsus on midagi enamat kui keskkonna artefakt. "Niikaua kui mõõdate aju sotsiaalse suhtluse ajal, peate selle probleemiga alati tegelema," ütles ta. "Sotsiaalse suhtluse ajud puutuvad kokku sarnase teabega."

Kui nad just erinevates kohtades ei asu. Pandeemia ajal tekkis teadlastel huvi mõista, kuidas ajudevaheline sünkroonsus võib muutuda, kui inimesed video kaudu näost näkku räägivad. Ühes uuringus avaldati 2022. aasta lõpus, Dumas ja tema kolleegid mõõtsid emade ja nende eelteismeliste laste ajutegevust, kui nad veebivideo kaudu suhtlesid. Paaride ajud olid vaevu sünkroniseeritud, palju vähem kui siis, kui nad isiklikult rääkisid. Selline halb ajudevaheline sünkroonsus võrgus võib uuringu autorite sõnul aidata selgitada, miks Zoomi koosolekud nii väsitavad on.

"Zoomi kõnes on palju asju, mis on puudu võrreldes näost näkku suhtlemisega," ütles Hamilton, kes ei osalenud uuringus. "Teie silmside on veidi erinev, kuna kaamera positsioneerimine on vale. Veelgi olulisem on see, et teie ühine tähelepanu on erinev.

Ajudevahelise sünkroonsuse tekkeks vajalike koostisosade tuvastamine – olgu selleks silmside, naeratamine või eesmärgi jagamine – võib aidata meil paremini saavutada teistega sünkroonimise eeliseid. Kui oleme samal lainepikkusel, lähevad asjad lihtsalt lihtsamaks.

Ilmsed eelised

Kognitiivne neuroteadlane Suzanne Dikker talle meeldib oma loominguline pool omaks võtta, kasutades kunsti, et uurida, kuidas inimaju töötab. Et tabada tabamatut arusaama samal lainepikkusel viibimisest, lõi ta koos kolleegidega selle Vastastikune lainemasin: pooleldi kunstiinstallatsioon, pooleldi neuroteaduslik eksperiment. Aastatel 2013–2019 võisid möödakäijad erinevates linnades üle maailma – Madridis, New Yorgis, Torontos, Ateenas, Moskvas ja teistes – end siduda teise inimesega, et uurida interneuraalset sünkroonsust. Nad istuksid kahes kestataolises struktuuris vastamisi, kandes samal ajal elektroentsefalograafi peakomplekti, et mõõta oma ajutegevust. Kui nad 10 minuti jooksul suhtlesid, süttisid kestad visuaalsete projektsioonidega, mis toimisid neurotagasisidetena: mida heledamad olid projektsioonid, seda rohkem on nende ajulained seotud. Mõnele paarile aga ei öeldud, et projektsioonide heledus peegeldas nende sünkroonsuse taset, samas kui teistele näidati valeprojektsioone.

Kui Dikker ja tema kolleegid analüüsis tulemusi2021. aastal avaldatud uuringus leidsid nad, et paarid, kes teadsid, et näevad neurotagasisidet, kasvasid aja jooksul rohkem sünkroonis – seda mõju ajendas nende motivatsioon oma partnerile keskenduda, selgitasid teadlased. Veelgi olulisem on see, et nende kõrgendatud sünkroonsus suurendas paari sotsiaalset seotust. Näis, et samale ajulainepikkusele jõudmine võib aidata suhteid luua.

Dikker uuris seda ideed ka vähem kunstilises keskkonnas: klassiruumis. Ühes laboriklassiruumis juhendas keskkooli loodusainete õpetaja kuni neljast õpilasest koosnevaid rühmi, samal ajal kui Dikker ja tema kolleegid salvestasid nende ajutegevust. sisse uuringus 2019. aastal eeltrükiserverisse biorxiv.org postitatud uurijad teatasid, et mida rohkem õpilaste ja õpetaja aju sünkrooniti, seda paremini säilitasid õpilased materjali nädal hiljem testimisel. A 2022 analüüs 16 uuringut uurides kinnitati, et ajudevaheline sünkroonsus on tõepoolest seotud parema õppimisega.

"Isik, kes pöörab kõige rohkem tähelepanu või lukustab kõige paremini kõneleja signaali, on ka kõige rohkem sünkroonitud teiste inimestega, kes pööravad kõige paremini tähelepanu sellele, mida kõneleja ütleb," ütles Dikker.

Kui meie ajud on sünkroonis, ei paista mitte ainult õppimine, vaid ka meeskonna jõudlus ja koostöö. Teises uuringus Dikker ja tema kolleegid tegid neljaliikmelised rühmad ajurünnakuid, kuidas lennukiõnnetuses ellujäämiseks vajalikke telliseid või järjestatud esemeid loovalt kasutada. Tulemused näitasid, et mida paremini nende ajulained sünkroniseeriti, seda paremini täitsid nad neid ülesandeid rühmana. Teised uuringud on vahepeal leidnud, et neuraalselt sünkroniseerivad meeskonnad mitte ainult suhelda paremini aga ka ületada teisi loomingulistes tegevustes nagu luule tõlgendamine.

Kuigi paljud uuringud on seostanud ajudevahelist sünkroonsust parema õppimise ja jõudlusega, jääb küsimus, kas sünkroonsus tegelikult selliseid parandusi põhjustab. Kas see võiks olla hoopis kaasatuse mõõdupuu? "Lapsed, kes pööravad tähelepanu õpetajale, näitavad selle õpetajaga rohkem sünkroonsust, sest nad on rohkem kaasatud," ütles Holroyd. "Kuid see ei tähenda, et sünkroonsed protsessid aitaksid tegelikult kuidagi kaasa suhtlemisele ja õppimisele."

Ometi näitavad loomkatsed, et neuraalne sünkroonsus võib tõepoolest kaasa tuua muutusi käitumises. Kui hiirte närviaktiivsust mõõdeti nii, et nad kandsid pisikesi mütsikujulisi andureid, näiteks ajudevaheline sünkroon ennustas, kas ja kuidas loomad suhtleksid tulevikus. "See on päris tugev tõend, et nende kahe vahel on põhjuslik seos," ütles Novembre.

Inimeste puhul on tugevaimad tõendid saadud katsetest, mis kasutavad aju elektrilist stimulatsiooni, et tekitada interneuraalset sünkroonsust. Kui elektroodid on asetatud inimeste peanahale, saab elektroodide vahel läbida elektrivoolu, mis põhjustab inimeste aju neuronite aktiivsuse sünkroniseerimist. 2017. aastal Novembre ja tema meeskond sooritas esimese of sellised katsed. Tulemused näitasid, et ajulainete sünkroonimine beetaribas, mis on seotud motoorsete funktsioonidega, suurendas osalejate võimet sünkroonida oma keha liigutusi – antud juhul trummides rütmi sõrmedega.

Mitmed uuringud on hiljuti korranud Novembre'i leide. 2023. aasta lõpus, leidsid teadlased, et kui inimeste ajulained on elektrilise stimulatsiooni abil sünkroonitud, paranes oluliselt nende koostöövõime lihtsas arvutimängus. Ja eelmisel suvelTeised teadlased näitasid, et kui kaks aju sünkroonitakse, saavad inimesed paremini teavet edastada ja üksteist mõista.

Teadus on uus, nii et žürii ei tea veel, kas sünkroonsuse ja koostööaldis inimkäitumise vahel on tõeline põhjuslik seos. Sellegipoolest näitab neuraalse sünkroonia teadus meile juba, kuidas saame kasu, kui teeme asju teistega sünkroonis. Bioloogilisel tasandil oleme ühendatud ühendamiseks.