دو پیانوی معروف لهستانی Marek و Wacek هنگام اجرای کنسرت های زنده از نت موسیقی استفاده نمی کردند. و با این حال این جفت روی صحنه کاملاً هماهنگ ظاهر شدند. در پیانوهای مجاور، آنها با بازیگوشی مضامین مختلف موسیقی را انتخاب کردند، موسیقی کلاسیک را با جاز ترکیب کردند و در زمان واقعی بداهه نوازی کردند.

مارک توماشفسکی که تا زمان مرگ واچک در سال 1986 با Wacek Kisielewski اجرا داشت، گفت: "ما با جریان پیش رفتیم."

به نظر می‌رسید که پیانیست‌ها با تبادل نظر ذهن یکدیگر را می‌خواندند. مارک گفت، گویی آنها در یک طول موج هستند. تعداد فزاینده ای از تحقیقات نشان می دهد که ممکن است به معنای واقعی کلمه درست باشد.

ده‌ها آزمایش اخیر که فعالیت مغزی افرادی را که با هم اجرا می‌کنند و با هم کار می‌کنند مورد مطالعه قرار می‌دهند - پیانیست‌های دو نفره، نوازندگان کارت، معلمان و دانش‌آموزان، جورچین‌ها و دیگران - نشان می‌دهند که امواج مغزی آنها می‌تواند با پدیده‌ای به نام همگام‌سازی عصبی بین‌فردی، که به نام بین مغزی نیز شناخته می‌شود، هماهنگ شود. همزمانی

در حال حاضر تحقیقات زیادی وجود دارد که نشان می‌دهد افراد در تعامل با یکدیگر فعالیت‌های عصبی هماهنگ را نشان می‌دهند جاکومو نومبره، یک عصب شناس شناختی در موسسه فناوری ایتالیا در رم، که منتشر کرد یک کاغذ کلیدی در مورد همگام سازی عصبی بین فردی تابستان گذشته. این مطالعات طی چند سال گذشته به طور فزاینده ای منتشر شده است - یکی از آنها اخیراً هفته گذشته - به عنوان ابزارهای جدید و تکنیک های بهبود یافته علم و نظریه را تقویت کرده است.

آنها دریافتند که همگامی بین مغزها مزایایی دارد. این با حل مسئله، یادگیری و همکاری بهتر و حتی با رفتارهایی که با هزینه شخصی به دیگران کمک می کند، مرتبط است. علاوه بر این، مطالعات اخیر که در آن مغزها با یک جریان الکتریکی تحریک می‌شوند، اشاره می‌کنند که همزمانی ممکن است باعث بهبود عملکرد مشاهده‌شده توسط دانشمندان شود.

"شناخت چیزی است که نه فقط در جمجمه بلکه در ارتباط با محیط و با افراد دیگر اتفاق می افتد." گیوم دوما، استاد روانپزشکی محاسباتی در دانشگاه مونترال. درک اینکه چه زمانی و چگونه مغز ما همگام می شود می تواند به ما کمک کند تا ارتباط موثرتری داشته باشیم، کلاس های درس بهتری طراحی کنیم و به تیم ها کمک کند تا همکاری کنند.

همگام سازی

انسان ها نیز مانند سایر حیوانات اجتماعی تمایل به همگام سازی رفتارهای خود دارند. اگر در کنار کسی راه بروید، احتمالاً قدم به قدم شروع به راه رفتن خواهید کرد. اگر دو نفر در کنار یکدیگر روی صندلی های گهواره ای بنشینند، به احتمال زیاد با سرعتی مشابه شروع به تکان خوردن خواهند کرد.

چنین همگامی رفتاری، تحقیقات نشان میدهد، باعث اعتماد بیشتر ما می شود، به ما کمک می کند تا پیوند برقرار کنیم و غرایز اجتماعی ما را تقویت می کند. در یک مطالعهرقص همزمان باعث می‌شود شرکت‌کنندگان احساس کنند از نظر عاطفی به یکدیگر نزدیک هستند - خیلی بیشتر از گروه‌هایی که به طور ناهمزمان حرکت می‌کنند. که در مطالعه دیگری، شرکت کنندگانی که کلمات را به صورت ریتمیک می خواندند، احتمال بیشتری داشت که در یک بازی سرمایه گذاری همکاری کنند. حتی یک پیاده روی ساده در هماهنگی با فردی از یک اقلیت قومی می تواند تعصب را کاهش دهد.

«هماهنگی نشانه بارز تعامل اجتماعی است. این واقعاً بسیار مهم است. "وقتی هماهنگی مختل می شود، تعامل اجتماعی عمیقاً مختل می شود."

هنگامی که حرکات ما هماهنگ می شوند، هماهنگی های بی شماری که با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیستند نیز در داخل بدن ما ایجاد می شوند. وقتی مردم با هم طبل می زنند، قلبشان با هم می تپد. ضربان قلب درمانگران و بیماران آنها می تواند در طول جلسات همگام شود (به خصوص اگر رابطه درمانی به خوبی کار کند)، و ضربان قلب زوج های متاهل نیز می تواند. سایر فرآیندهای فیزیولوژیکی مانند سرعت تنفس و سطوح هدایت پوست نیز ممکن است با فرآیندهای دیگر افراد مطابقت داشته باشد.

آیا فعالیت در مغز ما همگام می شود؟ در سال 1965، مجله علم نتایج یک را منتشر کرد تجربه که پیشنهاد کرد می تواند. دانشمندان دانشگاه توماس جفرسون در فیلادلفیا جفت‌های دوقلوهای همسان را با قرار دادن الکترودهایی در زیر پوست سرشان برای اندازه‌گیری امواج مغزی آنها آزمایش کردند - تکنیکی به نام الکتروانسفالوگرافی. محققان گزارش دادند که وقتی دوقلوها در اتاق های جداگانه می ماندند، اگر یکی از آنها چشمان خود را ببندد، امواج مغزی هر دو حرکت را منعکس می کند. میخ های روی الکتروانسفالوگراف یکی از دوقلوها بر روی دیگری منعکس می شود.

با این حال، مطالعه از نظر روش شناختی ناقص بود. محققان چندین جفت از دوقلوها را آزمایش کرده بودند اما نتایج را فقط از جفتی که در آن همگامی مشاهده کردند منتشر کردند. این کمکی به حوزه دانشگاهی در حال رشد نکرد. برای چندین دهه، تحقیقات در مورد همگامی بین مغزی در دسته "عجیب عجیب ماوراء الطبیعه" قرار گرفت و جدی گرفته نشد.

شهرت این رشته در اوایل دهه 2000 با رواج عمومی شروع به تغییر کرد هایپراسکن، تکنیکی که به دانشمندان امکان می دهد همزمان مغز چندین فرد در حال تعامل را اسکن کنند. در ابتدا، این شامل درخواست از زوج‌های داوطلب برای دراز کشیدن در دستگاه‌های مجزای fMRI بود، که به شدت انواع مطالعاتی را که دانشمندان می‌توانستند انجام دهند، محدود می‌کرد. محققان در نهایت توانستند از طیف‌سنجی عملکردی مادون قرمز نزدیک (fNIRS) استفاده کنند که فعالیت نورون‌ها را در لایه‌های بیرونی قشر مغز اندازه‌گیری می‌کند. مزیت بزرگ این فناوری سهولت استفاده از آن است: داوطلبان می‌توانند در حالی که کلاه‌های fNIRS به سر دارند، درام بزنند یا در کلاس درس بخوانند، که شبیه کلاه شنا با انبوهی از کابل‌های بیرون زده است.

هنگامی که چندین نفر در حین پوشیدن کلاهک fNIRS با هم تعامل کردند، دانشمندان شروع به یافتن فعالیت های همگام سازی شده بین عصبی در مناطق در سراسر مغز، که بسته به کار و تنظیم مطالعه متفاوت بود. آنها همچنین امواج مغزی را مشاهده کردند که نشان دهنده الگوهای الکتریکی در شلیک نورونی است که در چندین فرکانس همگام می شوند. در قرائت الکتروانسفالوگراف از دو مغز همگام، خطوطی که فعالیت عصبی هر فرد را نشان می‌دهند با هم نوسان می‌کنند: هرگاه یکی به سمت بالا یا پایین بیفتد، دیگری نیز این کار را انجام می‌دهد، هرچند گاهی با تاخیر زمانی. گاهی اوقات امواج مغزی در تصاویر آینه‌ای ظاهر می‌شوند - وقتی امواج یک نفر بالا می‌رود، دیگری به طور همزمان و با بزرگی مشابه پایین می‌آید - که برخی از محققان نیز آن را نوعی همگامی می‌دانند.

با ابزارهای جدید، به طور فزاینده‌ای مشخص شد که همگامی بین مغزی نه مامبو-جمبوی متافیزیکی است و نه محصول تحقیقات معیوب است. گفت: "[سیگنال] قطعا وجود دارد." آنتونیا همیلتون، یک عصب شناس اجتماعی در دانشگاه کالج لندن. چیزی که درک آن سخت‌تر بود این بود که چگونه دو مغز مستقل، در دو بدن مجزا، می‌توانند فعالیت مشابهی را در فضا نشان دهند. حالا، همیلتون گفت، سوال بزرگ این است که "این به ما چه می گوید؟"

دستور العمل برای همزمانی

نوامبر مدت هاست که مجذوب نحوه هماهنگی انسان ها برای رسیدن به اهداف مشترک بوده است. چگونه نوازندگان - برای مثال نوازندگان دوتایی پیانو - به خوبی با یکدیگر همکاری می کنند؟ با این حال در مورد حیوانات فکر می کرد، مانند کرم شب تاب فلاش های خود را همگام می کند، که او را در مسیر مطالعه مواد مورد نیاز برای ایجاد همزمانی بین مغزی قرار داد.

با توجه به اینکه همگامی «در میان گونه‌های مختلف بسیار گسترده است»، او به یاد آورد، «فکر کردم: «بسیار خوب، پس ممکن است راه بسیار ساده‌ای برای توضیح آن وجود داشته باشد».

نومبر و همکارانش آزمایشی ترتیب دادند، تابستان گذشته منتشر شد، که در آن جفت داوطلب هیچ کاری جز نشستن روبه روی هم انجام ندادند در حالی که تجهیزات دوربین حرکات چشم، صورت و بدن آنها را ردیابی می کردند. گاهی اوقات داوطلبان می توانستند یکدیگر را ببینند. در زمان های دیگر آنها توسط یک پارتیشن از هم جدا می شدند. محققان دریافتند که به محض اینکه داوطلبان به چشمان یکدیگر نگاه کردند، امواج مغزی آنها فوراً همگام شد. لبخند زدن در تراز کردن امواج مغز حتی قدرتمندتر بود.

نومبر گفت: «چیزی خود به خودی در مورد همزمانی وجود دارد.

حرکت نیز با فعالیت امواج مغزی هماهنگ شده مرتبط است. در مطالعه Novembre، زمانی که افراد بدن خود را به طور هماهنگ حرکت می‌دادند – مثلاً اگر یکی دست خود را بلند می‌کرد و دیگری همین کار را می‌کرد – فعالیت عصبی آن‌ها با اندکی تاخیر مطابقت داشت. با این حال، همزمانی بین مغزی فراتر از انعکاس حرکات فیزیکی است. در مطالعه ای روی پیانیست هایی که دوئت می نوازند پاییز گذشته منتشر شد، اختلال در هماهنگی رفتاری باعث عدم هماهنگی دو مغز نشد.

به نظر می رسد یکی دیگر از عناصر مهم برای همگامی عصبی چهره به چهره، پیش بینی متقابل است: پیش بینی پاسخ ها و رفتارهای فرد دیگر. همیلتون توضیح داد که هر فرد «دست‌ها، صورت یا بدن خود را حرکت می‌دهد، یا در حال صحبت کردن است» و همچنین به اعمال شخص دیگر پاسخ می‌دهد. به عنوان مثال، زمانی که مردم بازی ورق ایتالیایی Tressette را انجام داد، فعالیت عصبی شرکا با هم همگام شد - اما مغز حریفان با آنها هماهنگ نبود.

به اشتراک گذاشتن اهداف و توجه مشترک اغلب برای همگام سازی بین مغزی ضروری به نظر می رسد. در آزمایشی که در چین انجام شد، گروه های سه نفره مجبور شدند برای حل یک مشکل همکاری کنید. یک پیچ و تاب وجود داشت: یکی از اعضای تیم محققی بود که فقط وانمود می کرد که درگیر کار است، سر تکان می دهد و در صورت لزوم نظر می دهد، اما واقعاً به نتیجه اهمیت نمی دهد. مغز او با اعضای اصلی تیم هماهنگ نبود.

با این حال، برخی از منتقدان استدلال می‌کنند که ظاهر فعالیت مغزی همگام‌سازی شده شواهدی از هیچ نوع ارتباطی نیست، بلکه می‌تواند توسط افرادی که به یک محیط مشترک پاسخ می‌دهند توضیح داده شود. نوشت: «دو نفر را در نظر بگیرید که در دو اتاق مختلف به یک ایستگاه رادیویی گوش می دهند کلی هولروید، یک عصب شناختی در دانشگاه گنت در بلژیک که همگامی بین مغزی را مطالعه نمی کند، در یک مقاله 2022. [همگامی بین مغزی] ممکن است در طول آهنگ‌هایی که هر دو از آن‌ها لذت می‌برند در مقایسه با آهنگ‌هایی که هر دو خسته‌کننده می‌دانند افزایش یابد، اما این نتیجه جفت مستقیم مغز به مغز نخواهد بود.»

برای آزمایش این انتقاد، دانشمندان دانشگاه پیتسبورگ و دانشگاه تمپل آزمایشی را طراحی کردند که در آن شرکت‌کنندگان بر روی یک کار متمرکز متفاوت کار می‌کردند: تکمیل یک پازل. داوطلبان یا یک پازل را به طور مشترک جمع آوری کردند یا روی پازل های یکسان جداگانه و در کنار هم کار کردند. در حالی که مقداری هماهنگی درونی بین معماهایی که به طور مستقل کار می کردند وجود داشت، در کسانی که همکاری می کردند بسیار بیشتر بود.

برای نوامبر، این یافته ها و یافته های مشابه نشان می دهد که همگامی بین مغزی چیزی بیش از یک مصنوع محیطی است. او گفت: «تا زمانی که مغز را در طول تعامل اجتماعی اندازه گیری کنید، همیشه باید با این مشکل دست و پنجه نرم کنید. "مغزها در تعاملات اجتماعی در معرض اطلاعات مشابه قرار خواهند گرفت."

مگر اینکه در جاهای مختلف باشند، یعنی. در طول همه‌گیری، محققان علاقه‌مند به درک چگونگی تغییر همزمانی بین مغزی در هنگام صحبت چهره به چهره از طریق ویدیو شدند. در یک مطالعه، در اواخر سال 2022 منتشر شددوما و همکارانش فعالیت مغزی مادران و کودکان نابالغشان را هنگام برقراری ارتباط از طریق ویدئوی آنلاین اندازه گیری کردند. مغز این جفت ها به سختی هماهنگ می شد، بسیار کمتر از زمانی که شخصاً صحبت می کردند. به گفته نویسندگان این مطالعه، چنین همگامی ضعیف بین مغزی آنلاین می تواند به توضیح اینکه چرا جلسات زوم اینقدر خسته کننده هستند کمک کند.

همیلتون، که در این تحقیق شرکت نداشت، گفت: «مجموعه ای از چیزها در تماس زوم وجود دارد که در مقایسه با تعامل چهره به چهره وجود ندارد. تماس چشمی شما کمی متفاوت است، زیرا موقعیت دوربین اشتباه است. مهمتر از آن، توجه مشترک شما متفاوت است.»

شناسایی مواد لازم برای ایجاد همگامی بین مغزی - خواه تماس چشمی، لبخند زدن یا اشتراک هدف - می تواند به ما کمک کند تا به مزایای همگام سازی با دیگران بهتر دست یابیم. وقتی در یک طول موج هستیم، همه چیز ساده تر می شود.

مزایای اضطراری

عصب شناس شناختی سوزان دیکر دوست دارد جنبه خلاقانه خود را با استفاده از هنر برای مطالعه نحوه عملکرد مغز انسان بپذیرد. او و همکارانش برای درک مفهوم دست نیافتنی بودن در طول موج یکسان، آن را ایجاد کردند ماشین موج متقابل: نصف اینستالیشن هنری، نیمی آزمایش علوم اعصاب. بین سال‌های 2013 تا 2019، رهگذران در شهرهای مختلف در سراسر جهان - مادرید، نیویورک، تورنتو، آتن، مسکو و دیگران - می‌توانند با شخص دیگری جفت شوند تا همگامی بین عصبی را کشف کنند. آن‌ها در دو ساختار پوسته‌مانند روبه‌روی هم می‌نشستند در حالی که هدست الکتروانسفالوگراف برای اندازه‌گیری فعالیت مغزشان به سر می‌کردند. همانطور که آنها به مدت 10 دقیقه با هم تعامل داشتند، پوسته ها با برآمدگی های بصری که به عنوان نوروفیدبک عمل می کردند روشن می شدند: هرچه برجستگی ها روشن تر باشند، امواج مغزی آنها بیشتر همراه می شود. با این حال، به برخی از جفت ها گفته نشد که روشنایی پیش بینی ها سطح همزمانی آنها را منعکس می کند، در حالی که به برخی دیگر پیش بینی های نادرست نشان داده شد.

وقتی دیکر و همکارانش نتایج را تجزیه و تحلیل کردمحققین توضیح دادند که آن ها دریافتند جفت هایی که می دانستند نوروفیدبک می بینند با گذشت زمان هماهنگ تر می شوند - این اثر ناشی از انگیزه آنها برای متمرکز ماندن بر شریک زندگی شان است. مهمتر از همه، افزایش همزمانی آنها باعث افزایش ارتباط اجتماعی این زوج شد. به نظر می رسد قرار گرفتن در همان طول موج مغز می تواند به ایجاد روابط کمک کند.

دیکر همچنین این ایده را در محیطی کمتر هنری مطالعه کرد: کلاس درس. در یک کلاس درس موقت در یک آزمایشگاه، یک معلم علوم دبیرستان به گروه‌های چهار نفره از دانش‌آموزان آموزش می‌داد در حالی که دیکر و همکارانش فعالیت مغز آنها را ثبت می‌کردند. که در یک مطالعه محققان در سال 2019 در سرور پیش چاپ biorxiv.org گزارش دادند که هر چه مغز دانش‌آموزان و معلمان بیشتر همگام‌سازی شود، دانش‌آموزان پس از آزمایش یک هفته بعد، مطالب را بهتر حفظ می‌کنند. یک 2022 تحلیل بررسی 16 مطالعه تایید کرد که همگامی بین مغزی در واقع با یادگیری بهتر مرتبط است.

دیکر می‌گوید: «کسی که بیشترین توجه را دارد یا بهترین قفل کردن را به سیگنال بلندگو می‌کند، همچنین با سایر افرادی که بیشترین توجه را به صحبت‌های گوینده دارند، همگام‌تر خواهد بود.

هنگامی که مغز ما هماهنگ است، تنها یادگیری نیست، بلکه عملکرد و همکاری تیم نیز تقویت می‌شود. در مطالعه دیگری توسط دیکر و همکارانش، گروه‌های چهار نفره استفاده خلاقانه از یک آجر یا اقلام ضروری برای زنده ماندن در یک سقوط هواپیما را بررسی کردند. نتایج نشان داد که هرچه امواج مغزی آنها بهتر هماهنگ شود، این وظایف را به صورت گروهی بهتر انجام می دهند. در همین حال، سایر مطالعات نشان داده اند که تیم ها نه تنها از نظر عصبی همگام می شوند بهتر ارتباط برقرار کنند بلکه در فعالیت های خلاقانه مانند تفسیر شعر.

در حالی که بسیاری از مطالعات همگامی بین مغزی را با یادگیری و عملکرد بهتر مرتبط می‌دانند، این سوال باقی می‌ماند که آیا این همزمانی واقعاً باعث چنین پیشرفت‌هایی می‌شود یا خیر. آیا در عوض می تواند معیاری برای مشارکت باشد؟ هولروید گفت: «بچه‌هایی که به معلم توجه می‌کنند، هماهنگی بیشتری با آن معلم نشان می‌دهند، زیرا درگیرتر هستند. "اما این بدان معنا نیست که فرآیندهای همزمان در واقع به نوعی به تعامل و یادگیری کمک می کنند."

با این حال، آزمایش‌های حیوانی نشان می‌دهد که همزمانی عصبی واقعاً می‌تواند منجر به تغییراتی در رفتار شود. زمانی که فعالیت عصبی موش ها با استفاده از حسگرهای ریز کلاه بالایی اندازه گیری شد، به عنوان مثال، همزمانی بین مغزی پیش بینی کرد که آیا و چگونه حیوانات در آینده تعامل خواهند داشت. نومبر گفت: "این شواهد بسیار قوی است که نشان می دهد یک رابطه علی بین این دو وجود دارد."

در انسان، قوی‌ترین شواهد از آزمایش‌هایی به دست می‌آید که از تحریک الکتریکی مغز برای ایجاد همزمانی درون عصبی استفاده می‌کنند. هنگامی که الکترودها روی پوست سر افراد قرار می‌گیرند، جریان‌های الکتریکی را می‌توان بین الکترودها عبور داد تا باعث همگام شدن فعالیت‌های عصبی در مغز افراد شود. در سال 2017، Novembre و تیمش اولین را انجام داد of چنین آزمایش هایی. نتایج نشان داد که همگام‌سازی امواج مغزی در باند بتا، که با عملکردهای حرکتی مرتبط است، توانایی شرکت‌کنندگان را برای همگام‌سازی حرکات بدنشان افزایش می‌دهد - در این مورد، ضرباهنگ ریتم با انگشتانشان.

چندین مطالعه اخیراً یافته های Novembre را تکرار کرده اند. در اواخر سال 2023محققان دریافتند هنگامی که امواج مغزی افراد با تحریک الکتریکی هماهنگ می شود، توانایی آنها برای همکاری در یک بازی رایانه ای ساده به طور قابل توجهی بهبود می یابد. و تابستان گذشتهدانشمندان دیگر نشان دادند که وقتی دو مغز با هم هماهنگ می شوند، افراد در انتقال اطلاعات و درک یکدیگر بهتر می شوند.

این علم جدید است، بنابراین هیئت منصفه هنوز در مورد اینکه آیا علیت واقعی بین همزمانی و رفتار انسانی مشارکتی وجود دارد یا خیر. با این حال، علم همزمانی عصبی به ما نشان می‌دهد که وقتی کارها را همگام با دیگران انجام می‌دهیم، چگونه سود می‌بریم. در سطح بیولوژیکی، ما برای اتصال سیمی هستیم.