폴란드의 유명한 피아노 듀오 마렉(Marek)과 바체크(Wacek)는 라이브 콘서트에서 악보를 사용하지 않았습니다. 그럼에도 불구하고 무대 위에서 두 사람은 완벽하게 조화를 이루는 모습을 보였습니다. 인접한 피아노에서 그들은 다양한 음악 테마를 장난스럽게 선택하고 클래식 음악과 재즈를 혼합하고 실시간으로 즉흥 연주했습니다.

1986년 Wacek이 사망할 때까지 Wacek Kisielewski와 함께 공연한 Marek Tomaszewski는 "우리는 흐름을 따라갔습니다. 정말 재미있었습니다."라고 말했습니다.

피아니스트들은 눈빛을 주고받으며 서로의 마음을 읽는 듯했다. 마렉은 마치 그들이 같은 파장에 있는 것처럼 말했다고 말했습니다. 점점 더 많은 연구 결과에 따르면 이는 문자 그대로 사실일 수도 있습니다.

듀엣 피아니스트, 카드 연주자, 교사와 학생, 직소 퍼즐 게임 등 함께 연주하고 일하는 사람들의 뇌 활동을 연구한 수십 건의 최근 실험에서는 그들의 뇌파가 뇌 간이라고도 알려진 대인 신경 동기화 현상에 맞춰 정렬될 수 있음을 보여줍니다. 동시성.

"함께 상호 작용하는 사람들이 조화로운 신경 활동을 보인다는 것을 보여주는 많은 연구가 있습니다."라고 말했습니다. 자코모 11월, 로마에 있는 이탈리아 공과대학의 인지 신경과학자. 핵심 문서 지난 여름 대인 신경 동기화에 대해. 연구는 지난 몇 년 동안 점점 더 많은 속도로 발표되었습니다. 지난 주 — 새로운 도구와 향상된 기술이 과학과 이론을 연마함에 따라.

그들은 두뇌 사이의 동기화가 이점이 있다는 것을 발견하고 있습니다. 이는 더 나은 문제 해결, 학습 및 협력, 심지어 개인적인 비용으로 다른 사람을 돕는 행동과도 연결됩니다. 더욱이 최근의 연구에서는 동시성 자체가 과학자들이 관찰한 향상된 성능을 유발할 수 있다는 전류 힌트로 뇌를 자극했습니다.

“인지는 두개골뿐만 아니라 환경 및 다른 사람들과 관련하여 일어나는 것입니다.”라고 말했습니다. 기욤 뒤마, 몬트리올 대학교 컴퓨터 정신과 교수. 우리의 두뇌가 언제 어떻게 동기화되는지 이해하면 보다 효율적으로 의사소통하고 더 나은 교실을 설계하며 팀이 협력하는 데 도움이 될 수 있습니다.

동기화하기

인간은 다른 사회적 동물과 마찬가지로 자신의 행동을 동기화하는 경향이 있습니다. 누군가 옆에서 걷는다면 발걸음을 맞춰 걷기 시작할 것입니다. 두 사람이 흔들의자에 나란히 앉아 있다면 비슷한 속도로 흔들기 시작할 가능성이 높습니다.

이러한 행동 동기화, 연구 보여줍니다, 우리를 더 신뢰하게 만들고 유대감을 형성하고 사교적 본능을 발휘하도록 돕습니다. 하나의 공부, 동기화된 춤을 추는 참가자들은 비동기적으로 움직이는 그룹보다 훨씬 더 감정적으로 서로 친밀감을 느끼게 되었습니다. ~ 안에 또 다른 연구, 리드미컬하게 단어를 외운 참가자는 투자 게임에서 협력할 가능성이 더 높았습니다. 소수민족과 함께하는 간단한 산책이라도 편견을 줄이다.

“조정은 사회적 상호작용의 특징입니다. 정말 중요합니다.”라고 Novembre는 말했습니다. "조정이 손상되면 사회적 상호작용도 크게 손상됩니다."

우리의 움직임이 조화를 이루면 육안으로는 보이지 않는 무수한 동기화가 우리 몸 내부에서도 발생합니다. 사람들이 함께 북을 치면 마음이 함께 뛰게 됩니다. 치료사와 환자의 심박수는 세션 중에 동기화될 수 있으며(특히 치료 관계가 잘 작동하는 경우) 결혼한 부부의 심박수도 동기화될 수 있습니다. 호흡률이나 피부 전도도 수준과 같은 다른 생리학적 과정도 다른 사람의 과정과 일치할 수 있습니다.

우리 두뇌의 활동이 동기화될 수 있나요? 1965년에 저널은 과학 의 결과를 발표했습니다. 실험 그럴 수 있다고 제안했다. 필라델피아 토머스 제퍼슨 대학교의 과학자들은 뇌파 측정을 위해 두피 아래에 전극을 삽입하여 일란성 쌍둥이 쌍을 테스트했습니다. 이 기술은 뇌파 검사라고 합니다. 연구자들은 쌍둥이가 서로 다른 방에 머물렀을 때 둘 중 한 명이 눈을 감으면 두 사람의 뇌파가 그 움직임을 반영한다고 보고했습니다. 한 쌍둥이의 뇌파검사에 있는 스파이크가 다른 쌍둥이의 스파이크와 거울처럼 보입니다.

그러나 이 연구는 방법론적으로 결함이 있었습니다. 연구자들은 여러 쌍의 쌍둥이를 테스트했지만 동시성을 관찰한 쌍의 결과만 발표했습니다. 이것은 급성장하는 학문 분야에 도움이 되지 않았습니다. 수십 년 동안 뇌 간 동시성에 대한 연구는 "이상한 초자연적 기이함" 범주에 밀려 심각하게 받아들여지지 않았습니다.

2000년대 초반부터 대중화되면서 이 분야의 명성이 바뀌기 시작했다. 하이퍼스캐닝, 과학자들이 상호 작용하는 여러 사람의 뇌를 동시에 스캔할 수 있는 기술입니다. 처음에는 두 명의 지원자에게 별도의 fMRI 기계에 누워 있도록 요청했는데, 이는 과학자들이 수행할 수 있는 연구의 종류를 크게 제한했습니다. 연구자들은 결국 대뇌 피질의 바깥층에 있는 뉴런의 활동을 측정하는 기능적 근적외선 분광법(fNIRS)을 사용할 수 있게 되었습니다. 해당 기술의 가장 큰 장점은 사용 용이성입니다. 자원봉사자는 수많은 케이블이 튀어나온 수영모와 비슷한 fNIRS 캡을 착용한 채 드럼을 연주하거나 교실에서 공부할 수 있습니다.

여러 사람이 fNIRS 모자를 쓰고 상호작용했을 때 과학자들은 동기화된 내부 신경 활동을 발견하기 시작했습니다. 뇌 전체의 영역, 이는 작업 및 연구 설정에 따라 다릅니다. 그들은 또한 여러 주파수에서 동기화되는 신경 발사의 전기적 패턴을 나타내는 뇌파를 관찰했습니다. 동기화된 두 뇌의 뇌전도 판독에서 각 사람의 신경 활동을 나타내는 선은 함께 변동합니다. 한 사람이 급증하거나 급락할 때마다 다른 사람도 마찬가지입니다. 물론 때로는 시간차가 있습니다. 때때로 뇌파는 거울상으로 나타납니다. 한 사람의 뇌파가 올라가면 다른 사람의 뇌파는 비슷한 크기로 동시에 내려갑니다. 일부 연구자들은 이를 동시성의 한 형태로 간주합니다.

새로운 도구를 사용하면서 뇌 간 동시성이 형이상학적인 말도 안 되는 말도 안 되는 것도 아니고 잘못된 연구의 산물도 아니라는 것이 점점 더 분명해졌습니다. "[신호]는 분명히 거기에 있습니다."라고 말했습니다. 안토니아 해밀턴, University College London의 사회 신경 과학자. 이해하기 더 어려웠던 것은 두 개의 서로 다른 신체에 있는 두 개의 독립적인 두뇌가 어떻게 공간 전체에서 비슷한 활동을 보일 수 있는지였습니다. 이제 해밀턴은 "그것이 우리에게 무엇을 말해주는가?"가 가장 큰 질문이라고 말했습니다.

동시성을 위한 레시피

Novembre는 인간이 공통의 목표를 달성하기 위해 어떻게 협력하는지에 오랫동안 매료되어 왔습니다. 예를 들어 듀엣 피아니스트와 같은 음악가들은 어떻게 그렇게 잘 협력합니까? 그러나 그것은 다음과 같은 동물에 대해 생각하고 있었습니다. 플래시를 동기화하는 반딧불, 이는 그를 뇌 간 동기화가 발생하는 데 필요한 성분을 연구하는 길로 설정했습니다.

그는 동시성이 “매우 다양한 종에 걸쳐 매우 광범위하게 퍼져 있다”는 점을 고려하여 “나는 '좋아, 그러면 그것을 설명할 수 있는 매우 간단한 방법이 있을 수 있겠구나'라고 생각했습니다.”라고 회상했습니다.

노벰브레와 그의 동료들은 실험을 시작했습니다. 지난 여름 출간, 두 명의 자원봉사자가 서로 마주 앉아 있는 동안 카메라 장비가 그들의 눈, 얼굴, 몸의 움직임을 추적했습니다. 때로는 자원봉사자들이 서로를 볼 수도 있었습니다. 다른 때에는 파티션으로 분리되었습니다. 연구자들은 자원봉사자들이 서로의 눈을 바라보자마자 그들의 뇌파가 즉시 동기화된다는 것을 발견했습니다. 미소는 뇌파를 정렬하는 데 훨씬 더 강력한 것으로 입증되었습니다.

Novembre는 “동시화에는 자연스러운 현상이 있습니다.”라고 말했습니다.

움직임 역시 동기화된 뇌파 활동과 연결되어 있습니다. Novembre의 연구에 따르면 사람들이 동시에 몸을 움직일 때(예를 들어 한 사람이 손을 들고 다른 사람도 똑같이 하면) 신경 활동이 약간 지연되어 일치합니다. 그러나 뇌간 동시성은 물리적 움직임을 반영하는 것 이상입니다. 듀엣을 연주하는 피아니스트에 대한 연구에서 작년 가을에 출판된, 행동 동기화의 붕괴로 인해 두 뇌의 동기화가 해제되지는 않았습니다.

대면 신경 동시성의 또 다른 중요한 요소는 상호 예측인 것으로 보입니다. 즉, 다른 사람의 반응과 행동을 예상하는 것입니다. 해밀턴은 각 사람이 "손이나 얼굴, 몸을 움직이거나 말을 하고 있고" "다른 사람의 행동에도 반응"한다고 설명했습니다. 예를 들어, 사람들이 이탈리아 카드 게임 Tressette를 플레이했습니다., 파트너의 신경 활동은 서로 동기화되었지만 상대방의 두뇌는 일치하지 않았습니다.

목표 공유와 공동 관심은 종종 뇌 간 동기화에 중요한 것으로 나타납니다. 중국에서 진행된 한 실험에서는 3명으로 구성된 그룹이 문제 해결에 협력하다. 반전이 있었습니다. 한 팀원은 작업에 참여하는 척만 하고 필요할 때 고개를 끄덕이고 논평을 했지만 실제로 결과에는 관심이 없는 연구원이었습니다. 그의 두뇌는 실제 팀원의 두뇌와 동기화되지 않았습니다.

그러나 일부 비평가들은 동기화된 두뇌 활동의 출현은 어떤 종류의 연결에 대한 증거가 아니라 공유된 환경에 반응하는 사람들에 의해 설명될 수 있다고 주장합니다. “두 사람이 서로 다른 두 방에서 같은 라디오 방송을 듣는 것을 생각해 보세요.” 클레이 홀로이드, 벨기에 겐트 대학교의 인지 신경과학 박사님은 뇌 간 동시성을 연구하지 않습니다. 2022년 논문에서. "[뇌 간 동시성]은 둘 다 지루하다고 생각하는 노래에 비해 둘 다 즐기는 노래에서 증가할 수 있지만 이것이 직접적인 두뇌 대 두뇌 결합의 결과는 아닙니다."

이러한 비판을 테스트하기 위해 피츠버그 대학과 템플 대학의 과학자들은 참가자들이 집중된 작업에 대해 다르게 작업하는 실험을 설계했습니다. 퍼즐 완성하기. 자원봉사자들은 협력하여 퍼즐을 조립하거나 동일한 퍼즐을 개별적으로 나란히 작업했습니다. 독립적으로 작업하는 퍼즐러 사이에는 신경내 동시성이 어느 정도 있었지만, 협력하는 퍼즐러의 경우에는 훨씬 더 컸습니다.

Novembre에게 이러한 발견과 유사한 발견은 뇌 간 동시성이 환경적 인공물 그 이상임을 시사합니다. “사회적 상호작용 중에 뇌를 측정하는 한, 항상 이 문제를 다루어야 할 것입니다.”라고 그는 말했습니다. “사회적 상호작용의 두뇌는 유사한 정보에 노출될 것입니다.”

그들이 다른 장소에 있지 않는 한 그렇습니다. 팬데믹 기간 동안 연구자들은 사람들이 비디오를 통해 얼굴을 맞대고 대화할 때 뇌 간 동기화가 어떻게 변할 수 있는지 이해하는 데 관심을 갖게 되었습니다. 한 연구에서는, 2022년 말에 게시됨Dumas와 그의 동료들은 온라인 비디오를 통해 의사소통을 할 때 어머니와 10대 초반 자녀의 뇌 활동을 측정했습니다. 두 사람의 두뇌는 거의 동기화되지 않았으며 직접 대화할 때보다 훨씬 동기화되지 않았습니다. 연구의 저자에 따르면 온라인에서 이러한 빈약한 두뇌 간 동기화는 Zoom 회의가 왜 그렇게 피곤한지 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다.

연구에 참여하지 않은 해밀턴은 “줌 통화에는 대면 상호작용에 비해 누락된 것들이 많이 있습니다.”라고 말했습니다. “카메라 위치가 잘못돼서 눈맞춤이 좀 달라요. 더욱 중요한 것은 공동의 관심이 다르다는 것입니다.”

눈맞춤, 미소, 목표 공유 등 뇌 간 동기화가 발생하는 데 필요한 요소를 식별하면 다른 사람과 동기화의 이점을 더 잘 얻는 데 도움이 될 수 있습니다. 우리가 같은 파장에 있으면 상황이 더 쉬워집니다.

새로운 장점

인지 신경과학자 수잔 디커 예술을 통해 인간의 두뇌가 어떻게 작동하는지 연구함으로써 자신의 창의적인 측면을 받아들이는 것을 좋아합니다. 같은 파장에 있다는 이해하기 어려운 개념을 포착하기 위해 그녀와 동료들은 상호파 기계: 설치미술 반, 신경과학 실험 반. 2013년부터 2019년까지 마드리드, 뉴욕, 토론토, 아테네, 모스크바 등 전 세계 다양한 도시의 행인들은 다른 사람과 짝을 이루어 신경간 동시성을 탐구할 수 있었습니다. 그들은 뇌 활동을 측정하기 위해 뇌파 측정기 헤드셋을 착용하고 서로 마주보는 두 개의 껍질 같은 구조물에 앉아 있었습니다. 10분 동안 상호 작용하면서 껍질은 뉴로피드백 역할을 하는 시각적 투영으로 빛을 발했습니다. 투영이 밝을수록 뇌파가 더 많이 결합되었습니다. 그러나 일부 쌍에는 투영의 밝기가 동기화 수준을 반영한다는 사실을 듣지 못한 반면 다른 쌍에는 잘못된 투영이 표시되었습니다.

Dikker와 그녀의 동료들은 결과를 분석했다2021년에 출판된 , 그들은 뉴로피드백을 보고 있다는 것을 알고 있는 쌍이 시간이 지남에 따라 더 동기화되는 것을 발견했습니다. 이는 파트너에게 계속 집중하려는 동기에 의해 발생하는 효과라고 연구원은 설명했습니다. 더 중요한 것은 그들의 강화된 동시성으로 인해 두 사람이 사회적으로 연결된 느낌이 커졌다는 것입니다. 동일한 뇌 파장을 얻는 것은 관계 구축에 도움이 될 수 있는 것으로 나타났습니다.

Dikker는 덜 예술적인 환경인 교실에서도 이 아이디어를 연구했습니다. 실험실의 임시 교실에서 고등학교 과학 교사는 최대 4명의 학생 그룹을 지도했고 Dikker와 그녀의 동료들은 그들의 뇌 활동을 기록했습니다. ~ 안에 연구 2019년 사전 인쇄 서버 biorxiv.org에 게시된 연구원들은 학생과 교사의 두뇌가 더 많이 동기화될수록 일주일 후 시험을 볼 때 학생들이 자료를 더 잘 유지한다고 보고했습니다. 2022년 분석 16개 연구를 살펴본 결과, 뇌 간 동시성이 실제로 더 나은 학습과 연결되어 있음이 확인되었습니다.

Dikker는 “화자의 신호에 가장 주의를 기울이거나 가장 잘 고정하는 사람은 또한 화자가 말하는 내용에 가장 주의를 기울이는 다른 사람들과도 가장 잘 동기화될 것입니다.”라고 말했습니다.

우리의 두뇌가 조화를 이룰 때 학습 능력이 향상되는 것처럼 보일 뿐만 아니라 팀 성과와 협력도 향상됩니다. 다른 연구에서 Dikker와 그녀의 동료들은 4명으로 구성된 그룹에서 비행기 추락 사고에서 살아남는 데 필수적인 벽돌이나 등급 항목의 창의적인 용도에 대해 브레인스토밍했습니다. 그 결과, 뇌파가 더 잘 동기화될수록 그룹으로서 이러한 작업을 더 잘 수행하는 것으로 나타났습니다. 한편, 다른 연구에서는 신경적으로 동기화된 팀이 더 나은 의사 소통 다음과 같은 창의적인 활동에서도 남을 능가합니다. 시를 해석하다.

많은 연구가 두뇌 간 동시성을 더 나은 학습 및 성과와 연관시켰지만, 동시성이 실제로 그러한 향상을 가져오는지는 의문입니다. 대신 참여의 척도가 될 수 있을까요? “선생님에게 주의를 기울이는 아이들은 더 적극적으로 참여하기 때문에 선생님과 더 많은 동시성을 보일 것입니다.”라고 Holroyd는 말했습니다. "그러나 이것이 동기식 프로세스가 실제로 어떻게든 상호 작용과 학습에 기여하고 있다는 의미는 아닙니다."

그러나 동물 실험에서는 신경 동시성이 실제로 행동 변화로 이어질 수 있음을 시사합니다. 쥐에게 작은 모자 모양의 센서를 착용하게 하여 쥐의 신경 활동을 측정했을 때(예: 뇌 간 동기화) 여부와 방법을 예측 동물들은 미래에 상호 작용할 것입니다. "이것은 둘 사이에 인과 관계가 있다는 매우 강력한 증거입니다"라고 Novembre는 말했습니다.

인간의 경우 가장 강력한 증거는 전기 뇌 자극을 사용하여 신경간 동시성을 생성하는 실험에서 나옵니다. 전극을 사람의 두피에 배치하면 전류가 전극 사이를 통과하여 사람의 뇌의 신경 활동을 동기화할 수 있습니다. 2017년, Novembre와 그의 팀은 처음으로 수행 of 그러한 실험. 결과는 운동 기능과 연결된 베타 밴드의 뇌파를 동기화하면 참가자의 신체 움직임(이 경우 손가락으로 리듬을 두드리는 것)을 동기화하는 능력이 향상되었음을 시사했습니다.

최근 여러 연구에서 Novembre의 연구 결과가 재현되었습니다. 늦은 2023에서연구진은 사람들의 뇌파가 전기 자극에 의해 동기화되면 간단한 컴퓨터 게임에서 협력하는 능력이 크게 향상된다는 사실을 발견했습니다. 그리고 지난여름, 다른 과학자들은 일단 두 뇌가 동기화되면 사람들이 정보를 전달하고 서로를 이해하는 데 더 능숙해진다는 것을 보여주었습니다.

과학은 새로운 것이므로 배심원단은 동시성과 협력적인 인간 행동 사이에 진정한 인과관계가 있는지 여부에 대해 아직 판단하지 않았습니다. 그럼에도 불구하고 신경 동시성 과학은 우리가 다른 사람들과 협력하여 일할 때 어떤 이점이 있는지 이미 보여주고 있습니다. 생물학적 수준에서 우리는 연결되도록 연결되어 있습니다.