Duo piano terkenal Polandia Marek dan Wacek tidak menggunakan lembaran musik saat memainkan konser live. Namun di atas panggung, pasangan ini tampil selaras sempurna. Pada piano yang berdekatan, mereka dengan ceria mengambil berbagai tema musik, memadukan musik klasik dengan jazz, dan melakukan improvisasi secara real time.

“Kami mengikuti arus,” kata Marek Tomaszewski, yang tampil bersama Wacek Kisielewski hingga kematian Wacek pada tahun 1986. “Itu benar-benar menyenangkan.”

Para pianis tampak saling membaca pikiran dengan saling bertukar pandang. Kata Marek, seolah-olah mereka berada pada gelombang yang sama. Semakin banyak penelitian yang menunjukkan bahwa hal itu mungkin benar.

Lusinan percobaan baru-baru ini yang mempelajari aktivitas otak orang-orang yang tampil dan bekerja bersama – pianis berduet, pemain kartu, guru dan siswa, pembuat teka-teki gambar, dan lain-lain – menunjukkan bahwa gelombang otak mereka dapat menyelaraskan dalam sebuah fenomena yang dikenal sebagai sinkronisasi saraf antarpribadi, yang juga dikenal sebagai interbrain. sinkronisasi.

“Sekarang ada banyak penelitian yang menunjukkan bahwa orang-orang yang berinteraksi bersama menampilkan aktivitas saraf yang terkoordinasi,” ujarnya Giacomo November, seorang ahli saraf kognitif di Institut Teknologi Italia di Roma, yang menerbitkan kertas kunci tentang sinkronisasi saraf interpersonal musim panas lalu. Penelitian-penelitian tersebut semakin meningkat dalam beberapa tahun terakhir, salah satunya baru-baru ini minggu lalu — karena alat-alat baru dan teknik-teknik yang lebih baik telah mengasah ilmu pengetahuan dan teori.

Mereka menemukan bahwa sinkronisasi antar otak mempunyai manfaat. Hal ini terkait dengan pemecahan masalah, pembelajaran dan kerja sama yang lebih baik, dan bahkan dengan perilaku yang membantu orang lain dengan mengorbankan diri sendiri. Terlebih lagi, penelitian terbaru yang menunjukkan bahwa otak distimulasi dengan arus listrik mengisyaratkan bahwa sinkronisasi itu sendiri dapat menyebabkan peningkatan kinerja seperti yang diamati oleh para ilmuwan.

“Kognisi adalah sesuatu yang terjadi tidak hanya di tengkorak tetapi berhubungan dengan lingkungan dan orang lain,” ujarnya Guillaume Dumas, seorang profesor psikiatri komputasi di Universitas Montreal. Memahami kapan dan bagaimana otak kita melakukan sinkronisasi dapat membantu kita berkomunikasi dengan lebih efisien, merancang ruang kelas yang lebih baik, dan membantu tim bekerja sama.

Sinkronisasi

Manusia, seperti hewan sosial lainnya, memiliki kecenderungan untuk menyelaraskan perilakunya. Jika Anda berjalan di samping seseorang, kemungkinan besar Anda akan mulai berjalan selangkah demi selangkah. Jika dua orang duduk berdampingan di kursi goyang, kemungkinan besar mereka akan mulai bergoyang dengan kecepatan yang sama.

Sinkronisasi perilaku seperti itu, penelitian menunjukkan, membuat kita lebih percaya, membantu kita menjalin ikatan, dan meningkatkan naluri bersosialisasi. Jadi satu belajar, menari secara sinkron membuat peserta merasa dekat secara emosional satu sama lain — jauh lebih dekat dibandingkan kelompok yang bergerak secara asinkron. Di dalam studi lain, peserta yang melantunkan kata-kata secara berirama lebih cenderung bekerja sama dalam permainan investasi. Bahkan berjalan-jalan sederhana bersama seseorang dari etnis minoritas pun bisa mengurangi prasangka.

“Koordinasi adalah ciri interaksi sosial. Ini sangat penting,” kata Novembre. “Ketika koordinasi terganggu, interaksi sosial pun sangat terganggu.”

Ketika gerakan kita terkoordinasi, banyak sekali sinkronisasi yang tidak terlihat dengan mata telanjang juga muncul di dalam tubuh kita. Saat orang-orang bermain drum bersama, jantung mereka berdebar bersama. Detak jantung terapis dan pasiennya dapat disinkronkan selama sesi (terutama jika hubungan terapeutik berjalan dengan baik), dan pasangan menikah juga dapat melakukan sinkronisasi. Proses fisiologis lainnya, seperti laju pernapasan dan tingkat konduktansi kulit, mungkin juga sejalan dengan proses yang terjadi pada orang lain.

Bisakah aktivitas di otak kita selaras? Pada tahun 1965, jurnal Ilmu mempublikasikan hasil an eksperimen yang menyarankan hal itu bisa. Para ilmuwan dari Universitas Thomas Jefferson di Philadelphia menguji pasangan kembar identik dengan memasukkan elektroda di bawah kulit kepala mereka untuk mengukur gelombang otak mereka – sebuah teknik yang disebut elektroensefalografi. Para peneliti melaporkan bahwa ketika si kembar tinggal di ruangan terpisah, jika salah satu dari mereka menutup mata, gelombang otak keduanya akan mencerminkan gerakan tersebut. Lonjakan pada elektroensefalograf salah satu kembar mencerminkan lonjakan pada kembaran lainnya.

Namun penelitian ini memiliki kelemahan metodologis. Para peneliti telah menguji beberapa pasangan kembar namun hanya mempublikasikan hasil dari pasangan yang mereka amati sinkroni. Hal ini tidak membantu bidang akademis yang sedang berkembang. Selama beberapa dekade, penelitian tentang sinkronisasi antar otak dimasukkan ke dalam kategori “kekhasan paranormal yang aneh” dan tidak dianggap serius.

Reputasi bidang ini mulai berubah pada awal tahun 2000-an dengan mempopulerkan pemindaian hiper, sebuah teknik yang memungkinkan para ilmuwan secara bersamaan memindai otak beberapa orang yang berinteraksi. Pada awalnya, hal ini melibatkan meminta pasangan sukarelawan untuk berbaring di mesin fMRI yang terpisah, sehingga sangat membatasi jenis penelitian yang dapat dilakukan oleh para ilmuwan. Para peneliti akhirnya dapat menggunakan spektroskopi inframerah-dekat fungsional (fNIRS), yang mengukur aktivitas neuron di lapisan luar korteks. Keuntungan besar dari teknologi tersebut adalah kemudahan penggunaannya: Relawan dapat bermain drum atau belajar di ruang kelas sambil mengenakan topi fNIRS yang menyerupai topi renang dengan banyak kabel yang mencuat.

Ketika banyak orang berinteraksi sambil mengenakan topi fNIRS, para ilmuwan mulai menemukan aktivitas interneural yang tersinkronisasi wilayah di seluruh otak, yang bervariasi berdasarkan tugas dan pengaturan studi. Mereka juga mengamati gelombang otak, yang mewakili pola listrik dalam penembakan saraf, yang disinkronkan pada beberapa frekuensi. Pada pembacaan elektroensefalograf dari dua otak yang disinkronkan, garis-garis yang mewakili aktivitas saraf setiap orang berfluktuasi secara bersamaan: Setiap kali salah satu otak naik atau turun, maka yang lain juga ikut naik, meskipun kadang-kadang dengan jeda waktu. Kadang-kadang gelombang otak muncul dalam bayangan cermin - ketika satu orang naik, yang lain turun pada saat yang sama dan dengan besaran yang sama - yang oleh beberapa peneliti juga dianggap sebagai bentuk sinkronisasi.

Dengan alat-alat baru, menjadi semakin jelas bahwa sinkronisasi antar otak bukanlah omong kosong metafisik atau hasil penelitian yang salah. “[Sinyalnya] pasti ada,” kata Antonia Hamilton, seorang ahli saraf sosial di University College London. Yang terbukti lebih sulit untuk dipahami adalah bagaimana dua otak independen, dalam dua tubuh terpisah, dapat menunjukkan aktivitas serupa di luar angkasa. Sekarang, kata Hamilton, pertanyaan besarnya adalah “Apa yang dapat kita ketahui dari hal ini?”

Resep untuk Sinkronisasi

Novembre telah lama terpesona dengan cara manusia berkoordinasi untuk mencapai tujuan bersama. Bagaimana para musisi – misalnya, seorang pianis yang berduet – dapat berkolaborasi dengan baik? Namun ia memikirkan tentang binatang, seperti kunang-kunang menyinkronkan kilatannya, yang menempatkannya pada jalur untuk mempelajari bahan-bahan yang diperlukan agar sinkronisasi antar otak dapat muncul.

Mengingat sinkroni “begitu tersebar luas di banyak spesies berbeda,” kenangnya, “Saya berpikir: 'Oke, mungkin ada cara yang sangat sederhana untuk menjelaskannya.'”

Novembre dan rekan-rekannya melakukan percobaan, diterbitkan musim panas lalu, di mana pasangan relawan tidak melakukan apa pun kecuali duduk saling berhadapan sementara peralatan kamera melacak pergerakan mata, wajah, dan tubuh mereka. Terkadang para relawan bisa bertemu satu sama lain; di lain waktu mereka dipisahkan oleh sebuah partisi. Para peneliti menemukan bahwa begitu para relawan saling menatap mata, gelombang otak mereka langsung tersinkronisasi. Tersenyum terbukti lebih ampuh dalam menyelaraskan gelombang otak.

“Ada sesuatu yang spontan dalam sinkronisasi,” kata Novembre.

Gerakan juga terkait dengan aktivitas gelombang otak yang tersinkronisasi. Dalam penelitian Novembre, ketika seseorang menggerakkan tubuh mereka secara sinkron – katakanlah, salah satu dari mereka mengangkat tangan dan yang lainnya melakukan hal yang sama – aktivitas saraf mereka akan seimbang, namun sedikit terlambat. Namun, sinkronisasi antar otak lebih dari sekadar mencerminkan gerakan fisik. Dalam sebuah penelitian tentang pianis yang bermain duet diterbitkan musim gugur lalu, gangguan sinkronisasi perilaku tidak menyebabkan kedua otak tidak sinkron.

Unsur penting lainnya dalam sinkronisasi saraf tatap muka adalah prediksi timbal balik: mengantisipasi respons dan perilaku orang lain. Setiap orang “menggerakkan tangan, wajah, atau tubuhnya, atau berbicara,” jelas Hamilton, “dan juga merespons tindakan orang lain.” Misalnya ketika orang memainkan permainan kartu Italia Tressette, aktivitas saraf pasangan disinkronkan bersama - tetapi otak lawan tidak selaras dengan mereka.

Berbagi tujuan dan perhatian bersama sering kali tampak penting untuk sinkronisasi antar otak. Dalam percobaan yang dilakukan di Tiongkok, kelompok yang terdiri dari tiga orang harus melakukannya bekerja sama dalam memecahkan suatu masalah. Ada yang berbeda: Salah satu anggota tim adalah seorang peneliti yang hanya berpura-pura terlibat dalam tugas tersebut, mengangguk dan berkomentar jika diperlukan namun tidak terlalu peduli dengan hasilnya. Otaknya tidak sinkron dengan otak anggota tim asli.

Namun, beberapa kritikus berpendapat bahwa munculnya aktivitas otak yang tersinkronisasi bukanlah bukti adanya hubungan apa pun, melainkan dapat dijelaskan oleh respons orang terhadap lingkungan bersama. “Bayangkan dua orang mendengarkan stasiun radio yang sama di dua ruangan berbeda,” tulisnya Clay Holroyd, ilmu saraf kognitif di Universitas Ghent di Belgia yang tidak mempelajari sinkronisasi antar otak, dalam makalah tahun 2022. “[Sinkronisasi antar otak] mungkin meningkat saat lagu-lagu yang mereka berdua nikmati dibandingkan dengan lagu-lagu yang mereka berdua anggap membosankan, tapi ini bukan konsekuensi dari penggabungan otak-ke-otak secara langsung.”

Untuk menguji kritik ini, para ilmuwan dari Universitas Pittsburgh dan Universitas Temple merancang sebuah eksperimen di mana para partisipan mengerjakan tugas yang terfokus secara berbeda: menyelesaikan sebuah teka-teki. Para sukarelawan menyusun teka-teki secara kolaboratif atau mengerjakan teka-teki serupa secara terpisah, berdampingan. Meskipun terdapat sinkronisasi internal antara para pembuat teka-teki yang bekerja secara mandiri, hal tersebut jauh lebih besar terjadi pada mereka yang bekerja sama.

Bagi Novembre, temuan ini dan temuan serupa menunjukkan bahwa sinkronisasi antar otak lebih dari sekadar artefak lingkungan. “Selama Anda mengukur otak saat berinteraksi sosial, Anda akan selalu menghadapi masalah ini,” katanya. “Otak dalam interaksi sosial akan terpapar informasi serupa.”

Kecuali mereka berada di tempat yang berbeda. Selama pandemi, para peneliti semakin tertarik untuk memahami bagaimana sinkronisasi antar otak dapat berubah ketika orang berbicara secara tatap muka melalui video. Dalam sebuah penelitian, diterbitkan pada akhir 2022, Dumas dan rekannya mengukur aktivitas otak ibu dan anak praremaja mereka saat berkomunikasi melalui video online. Otak pasangan tersebut hampir tidak tersinkronisasi, apalagi ketika mereka berbicara secara langsung. Sinkronisasi antar otak yang buruk secara online dapat membantu menjelaskan mengapa pertemuan Zoom cenderung sangat melelahkan, menurut penulis penelitian.

“Ada banyak hal dalam panggilan Zoom yang hilang dibandingkan interaksi tatap muka,” kata Hamilton, yang tidak terlibat dalam penelitian tersebut. “Kontak mata Anda sedikit berbeda karena posisi kamera salah. Yang lebih penting lagi, perhatian bersama Anda berbeda.”

Mengidentifikasi unsur-unsur yang diperlukan untuk memunculkan sinkronisasi antar otak – baik itu kontak mata, senyuman, atau berbagi tujuan – dapat membantu kita mendapatkan manfaat sinkronisasi dengan orang lain dengan lebih baik. Ketika kita berada pada gelombang yang sama, segalanya menjadi lebih mudah.

Keuntungan yang Muncul

Ahli saraf kognitif Suzanne Dikker suka memanfaatkan sisi kreatifnya dengan menggunakan seni untuk mempelajari cara kerja otak manusia. Untuk menangkap gagasan yang sulit dipahami tentang berada pada gelombang yang sama, dia dan rekan-rekannya menciptakan Mesin Gelombang Saling: setengah instalasi seni, setengah eksperimen ilmu saraf. Antara tahun 2013 dan 2019, orang yang lewat di berbagai kota di seluruh dunia – Madrid, New York, Toronto, Athena, Moskow, dan lainnya – dapat berpasangan dengan orang lain untuk mengeksplorasi sinkronisasi interneural. Mereka akan duduk dalam dua struktur mirip cangkang yang saling berhadapan sambil mengenakan headset elektroensefalograf untuk mengukur aktivitas otak mereka. Saat mereka berinteraksi selama 10 menit, cangkang tersebut akan menyala dengan proyeksi visual yang berfungsi sebagai neurofeedback: Semakin terang proyeksinya, semakin banyak gelombang otak yang berpasangan. Namun, beberapa pasangan tidak diberi tahu bahwa kecerahan proyeksi mencerminkan tingkat sinkronisasinya, sementara pasangan lainnya diperlihatkan proyeksi yang salah.

Saat Dikker dan rekan-rekannya menganalisis hasilnya, yang diterbitkan pada tahun 2021, mereka menemukan bahwa pasangan yang mengetahui bahwa mereka melihat neurofeedback tumbuh lebih sinkron dari waktu ke waktu – sebuah efek yang didorong oleh motivasi mereka untuk tetap fokus pada pasangannya, jelas para peneliti. Yang lebih penting lagi, peningkatan sinkronisasi mereka meningkatkan keterhubungan sosial yang dirasakan pasangan tersebut. Tampaknya, mendapatkan gelombang otak yang sama dapat membantu membangun hubungan.

Dikker juga mempelajari ide ini dalam lingkungan yang kurang berseni: di ruang kelas. Di ruang kelas darurat di laboratorium, seorang guru sains sekolah menengah membimbing kelompok yang terdiri dari empat siswa sementara Dikker dan rekan-rekannya mencatat aktivitas otak mereka. Di dalam sebuah pelajaran Diposting ke server pracetak biorxiv.org pada tahun 2019, para peneliti melaporkan bahwa semakin banyak otak siswa dan guru disinkronkan, semakin baik siswa dalam mengingat materi ketika diuji seminggu kemudian. Tahun 2022 analisis yang mengamati 16 penelitian menegaskan bahwa sinkronisasi antar otak memang terkait dengan pembelajaran yang lebih baik.

“Orang yang paling memperhatikan atau paling mengunci sinyal pembicara juga akan paling sinkron dengan orang lain yang juga paling memperhatikan apa yang dibicarakan pembicara,” kata Dikker.

Bukan hanya pembelajaran yang tampak meningkat ketika otak kita selaras, tetapi juga kinerja dan kerja sama tim. Dalam studi lain oleh Dikker dan rekan-rekannya, kelompok yang terdiri dari empat orang bertukar pikiran tentang kegunaan kreatif sebuah batu bata atau menyusun item-item penting untuk selamat dari kecelakaan pesawat. Hasilnya menunjukkan bahwa semakin baik sinkronisasi gelombang otak mereka, semakin baik mereka melakukan tugas-tugas tersebut sebagai sebuah kelompok. Sementara itu, penelitian lain menemukan bahwa tidak hanya tim yang tersinkronisasi secara saraf berkomunikasi lebih baik tetapi juga mengungguli orang lain dalam aktivitas kreatif seperti menafsirkan puisi.

Meskipun banyak penelitian telah menghubungkan sinkronisasi antar otak dengan pembelajaran dan kinerja yang lebih baik, pertanyaannya tetap apakah sinkronisasi benar-benar menyebabkan perbaikan tersebut. Apakah ini bisa menjadi ukuran keterlibatan? “Anak-anak yang memperhatikan gurunya akan menunjukkan lebih banyak sinkronisasi dengan gurunya karena mereka lebih terlibat,” kata Holroyd. “Tetapi itu tidak berarti bahwa proses sinkron benar-benar berkontribusi terhadap interaksi dan pembelajaran.”

Namun percobaan pada hewan menunjukkan bahwa sinkronisasi saraf memang dapat menyebabkan perubahan perilaku. Ketika aktivitas saraf tikus diukur dengan meminta mereka memakai sensor kecil berbentuk topi, misalnya, sinkronisasi antar otak memperkirakan apakah dan bagaimana hewan-hewan akan berinteraksi di masa depan. “Itu merupakan bukti yang cukup kuat bahwa terdapat hubungan sebab akibat antara keduanya,” kata Novembre.

Pada manusia, bukti terkuat datang dari eksperimen yang menggunakan stimulasi listrik otak untuk menghasilkan sinkronisasi interneural. Setelah elektroda dipasang di kulit kepala seseorang, arus listrik dapat dialirkan di antara elektroda untuk menyebabkan aktivitas saraf di otak seseorang tersinkronisasi. Pada tahun 2017, Novembre dan timnya melakukan yang pertama of eksperimen seperti itu. Hasilnya menunjukkan bahwa sinkronisasi gelombang otak dalam pita beta, yang dikaitkan dengan fungsi motorik, meningkatkan kemampuan peserta untuk menyinkronkan gerakan tubuh mereka – dalam hal ini, memainkan ritme dengan jari-jari mereka.

Beberapa penelitian baru-baru ini mereplikasi temuan Novembre. Pada akhir 2023, para peneliti menemukan bahwa setelah gelombang otak seseorang disinkronkan dengan rangsangan listrik, kemampuan mereka untuk bekerja sama dalam permainan komputer sederhana meningkat secara signifikan. Dan musim panas lalu, ilmuwan lain menunjukkan bahwa begitu dua otak tersinkronisasi, orang menjadi lebih baik dalam mentransfer informasi dan memahami satu sama lain.

Ilmu pengetahuan ini masih baru, jadi belum ada kepastian apakah memang ada hubungan sebab akibat antara sinkroni dan perilaku kooperatif manusia. Meski begitu, ilmu sinkronisasi saraf telah menunjukkan kepada kita manfaat yang kita peroleh jika kita melakukan sesuatu secara sinkron dengan orang lain. Pada tingkat biologis, kita terikat untuk terhubung.