A renomada dupla polonesa de pianos Marek e Wacek não usava partituras em shows ao vivo. E ainda assim no palco a dupla parecia perfeitamente sincronizada. Em pianos adjacentes, eles tocaram alegremente vários temas musicais, misturaram música clássica com jazz e improvisaram em tempo real.

“Seguimos o fluxo”, disse Marek Tomaszewski, que tocou com Wacek Kisielewski até a morte de Wacek em 1986. “Foi pura diversão”.

Os pianistas pareciam ler a mente uns dos outros trocando olhares. Era, disse Marek, como se estivessem no mesmo comprimento de onda. Um crescente corpo de pesquisas sugere que isso pode ter sido literalmente verdade.

Dezenas de experimentos recentes que estudam a atividade cerebral de pessoas que atuam e trabalham juntas – pianistas em dueto, jogadores de cartas, professores e alunos, quebra-cabeças e outros – mostram que suas ondas cerebrais podem se alinhar em um fenômeno conhecido como sincronização neural interpessoal, também conhecida como sincronização intercerebral. Sincronia.

“Existem agora muitas pesquisas que mostram que as pessoas interagindo entre si exibem atividades neurais coordenadas”, disse Giacomo Novembre, neurocientista cognitivo do Instituto Italiano de Tecnologia de Roma, que publicou um papel chave sobre sincronização neural interpessoal no verão passado. Os estudos têm surgido em um ritmo cada vez maior nos últimos anos - um deles tão recentemente quanto semana passada — à medida que novas ferramentas e técnicas melhoradas aperfeiçoaram a ciência e a teoria.

Eles estão descobrindo que a sincronia entre cérebros traz benefícios. Está ligado a uma melhor resolução de problemas, aprendizagem e cooperação, e até mesmo a comportamentos que ajudam os outros a um custo pessoal. Além do mais, estudos recentes em que os cérebros foram estimulados com uma corrente elétrica sugerem que a própria sincronia pode causar a melhoria do desempenho observada pelos cientistas.

“A cognição é algo que acontece não apenas no crânio, mas em conexão com o meio ambiente e com outras pessoas”, disse Guilherme Dumas, professor de psiquiatria computacional na Universidade de Montreal. Compreender quando e como os nossos cérebros se sincronizam pode ajudar-nos a comunicar de forma mais eficiente, a conceber melhores salas de aula e a ajudar as equipas a cooperar.

Entrando em sincronia

Os humanos, como outros animais sociais, têm propensão a sincronizar seus comportamentos. Se você caminhar ao lado de alguém, provavelmente começará a andar no mesmo ritmo. Se duas pessoas se sentarem lado a lado em cadeiras de balanço, é provável que comecem a balançar em um ritmo semelhante.

Essa sincronia comportamental, a pesquisa mostra, torna-nos mais confiantes, ajuda-nos a criar laços e estimula os nossos instintos sociáveis. Em um estudo, dançar em sincronia fez com que os participantes se sentissem emocionalmente próximos uns dos outros – muito mais do que grupos que se moviam de forma assíncrona. Em outro estudo, os participantes que entoavam palavras ritmicamente eram mais propensos a cooperar num jogo de investimento. Mesmo um simples passeio em uníssono com uma pessoa de uma minoria étnica pode reduzir o preconceito.

“A coordenação é uma marca registrada da interação social. É realmente crucial”, disse Novembre. “Quando a coordenação está prejudicada, a interação social fica profundamente prejudicada.”

Quando nossos movimentos se coordenam, inúmeras sincronizações invisíveis a olho nu também surgem dentro de nossos corpos. Quando as pessoas tocam juntas, seus corações batem juntos. Os batimentos cardíacos dos terapeutas e de seus pacientes podem ser sincronizados durante as sessões (especialmente se o relacionamento terapêutico estiver funcionando bem), e os dos casais também podem. Outros processos fisiológicos, como a frequência respiratória e os níveis de condutância da pele, também podem estar alinhados com os de outras pessoas.

A atividade em nossos cérebros pode ser sincronizada? Em 1965, a revista Ciência publicou os resultados de um experimentar que sugeriu que sim. Cientistas da Universidade Thomas Jefferson, na Filadélfia, testaram pares de gêmeos idênticos inserindo eletrodos sob o couro cabeludo para medir as ondas cerebrais – uma técnica chamada eletroencefalografia. Os pesquisadores relataram que quando os gêmeos permaneciam em quartos separados, se um deles fechasse os olhos, as ondas cerebrais de ambos refletiriam o movimento. As pontas no eletroencefalograma de um gêmeo espelhavam as pontas do outro.

O estudo, no entanto, foi metodologicamente falho. Os pesquisadores testaram vários pares de gêmeos, mas publicaram resultados apenas do par em que observaram sincronia. Isso não ajudou o florescente campo acadêmico. Durante décadas, a pesquisa sobre a sincronia intercerebral foi empurrada para a categoria de “estranha peculiaridade paranormal” e não foi levada a sério.

A reputação do campo começou a mudar no início dos anos 2000 com a popularização do hiperscanning, uma técnica que permite aos cientistas examinar simultaneamente os cérebros de várias pessoas que interagem. No início, isso envolvia pedir a pares de voluntários que se deitassem em máquinas de fMRI separadas, o que restringia bastante os tipos de estudos que os cientistas poderiam realizar. Os pesquisadores finalmente conseguiram usar a espectroscopia funcional no infravermelho próximo (fNIRS), que mede a atividade dos neurônios nas camadas externas do córtex. A grande vantagem dessa tecnologia é a facilidade de uso: os voluntários podem tocar bateria ou estudar em sala de aula usando toucas fNIRS, que lembram toucas de natação com uma infinidade de cabos para fora.

Quando várias pessoas interagiram enquanto usavam bonés fNIRS, os cientistas começaram a encontrar atividade interneural sincronizada em regiões em todo o cérebro, que variava de acordo com a tarefa e a configuração do estudo. Eles também observaram ondas cerebrais, que representam padrões elétricos no disparo neuronal, sincronizando-se em diversas frequências. Numa leitura electroencefalográfica de dois cérebros sincronizados, as linhas que representam a actividade neural de cada pessoa flutuam juntas: sempre que uma sobe ou desce, o mesmo acontece com a outra, embora por vezes com um intervalo de tempo. Ocasionalmente, as ondas cerebrais aparecem em imagens espelhadas – quando a de uma pessoa sobe, a da outra desce ao mesmo tempo e com magnitude semelhante – o que alguns pesquisadores também consideram uma forma de sincronia.

Com as novas ferramentas, tornou-se cada vez mais claro que a sincronia intercerebral não era uma bobagem metafísica nem o produto de pesquisas deficientes. “[O sinal] está definitivamente lá”, disse Antônia Hamilton, neurocientista social da University College London. O que se revelou mais difícil de compreender foi como dois cérebros independentes, em dois corpos separados, podiam apresentar actividade semelhante através do espaço. Agora, disse Hamilton, a grande questão é “O que isso nos diz?”

A receita para a sincronia

Novembre há muito é fascinado pela forma como os humanos se coordenam para alcançar objetivos comuns. Como é que os músicos – pianistas que fazem duetos, por exemplo – colaboram tão bem? No entanto, estava pensando em animais, como vaga-lumes sincronizando seus flashes, que o colocou no caminho para estudar os ingredientes necessários para o surgimento da sincronia intercerebral.

Dado que a sincronia é “tão difundida em tantas espécies diferentes”, lembrou ele, “pensei: 'OK, então pode haver uma maneira muito simples de explicá-la'”.

Novembre e seus colegas montaram um experimento, publicado no verão passado, em que pares de voluntários não fizeram nada além de sentarem-se frente a frente enquanto equipamentos de câmera rastreavam os movimentos de seus olhos, rosto e corpo. Às vezes os voluntários podiam ver uns aos outros; outras vezes, eles eram separados por uma divisória. Os pesquisadores descobriram que, assim que os voluntários se olhavam nos olhos, suas ondas cerebrais eram sincronizadas instantaneamente. Sorrir provou ser ainda mais poderoso no alinhamento das ondas cerebrais.

“Há algo de espontâneo na sincronia”, disse Novembre.

O movimento também está ligado à atividade sincronizada das ondas cerebrais. No estudo de Novembre, quando as pessoas moviam os seus corpos em sincronia – se, digamos, uma levantasse a mão e a outra fizesse o mesmo – a sua actividade neural correspondia, com um ligeiro atraso. No entanto, a sincronia intercerebral vai além do espelhamento de movimentos físicos. Em um estudo sobre pianistas tocando duetos publicado no outono passado, uma quebra na sincronia comportamental não causou a dessincronização dos dois cérebros.

Outro ingrediente importante para a sincronia neural face a face parece ser a previsão mútua: antecipar as respostas e comportamentos de outra pessoa. Cada pessoa está “movendo as mãos, o rosto ou o corpo, ou falando”, explicou Hamilton, “e também respondendo às ações da outra pessoa”. Por exemplo, quando as pessoas joguei o jogo de cartas italiano Tressette, a atividade neural dos parceiros sincronizava-se — mas os cérebros dos seus oponentes não se alinhavam com eles.

O compartilhamento de objetivos e a atenção conjunta muitas vezes parecem cruciais para a sincronização intercerebral. Numa experiência realizada na China, grupos de três pessoas tiveram que cooperar na resolução de um problema. Houve uma reviravolta: um membro da equipe era um pesquisador que apenas fingia estar envolvido na tarefa, balançando a cabeça e comentando quando apropriado, mas sem se importar realmente com o resultado. Seu cérebro não sincronizava com o dos membros genuínos da equipe.

No entanto, alguns críticos argumentam que o aparecimento de actividade cerebral sincronizada não é evidência de qualquer tipo de ligação, mas pode ser explicado pela resposta das pessoas a um ambiente partilhado. “Considere duas pessoas ouvindo a mesma estação de rádio em duas salas diferentes”, escreveu Clay Holroyd, uma neurociência cognitiva da Universidade de Ghent, na Bélgica, que não estuda a sincronia intercerebral, em um jornal de 2022. “[A sincronia intercérebro] pode aumentar durante músicas que ambos gostam em comparação com músicas que ambos consideram chatas, mas isso não seria uma consequência do acoplamento direto cérebro-cérebro.”

Para testar esta crítica, cientistas da Universidade de Pittsburgh e da Universidade Temple conceberam uma experiência em que os participantes trabalharam de forma diferente numa tarefa específica: completando um quebra-cabeça. Os voluntários montaram um quebra-cabeça de forma colaborativa ou trabalharam em quebra-cabeças idênticos separadamente, lado a lado. Embora houvesse alguma sincronia interneural entre os quebra-cabeças que trabalhavam de forma independente, ela era muito maior naqueles que colaboravam.

Para Novembre, essas e outras descobertas semelhantes sugerem que a sincronia intercerebral é mais do que um artefato ambiental. “Enquanto você medir o cérebro durante a interação social, sempre terá que lidar com esse problema”, disse ele. “Os cérebros na interação social serão expostos a informações semelhantes.”

A menos que estejam em lugares diferentes, claro. Durante a pandemia, os investigadores ficaram interessados ​​em compreender como a sincronia intercerebral pode mudar quando as pessoas conversam cara a cara por vídeo. Em um estudo, publicado no final de 2022, Dumas e seus colegas mediram a atividade cerebral de mães e de seus filhos pré-adolescentes quando se comunicavam por meio de vídeo online. Os cérebros dos pares mal sincronizavam, muito menos do que quando conversavam pessoalmente. Essa sincronia intercerebral on-line pode ajudar a explicar por que as reuniões do Zoom tendem a ser tão cansativas, de acordo com os autores do estudo.

“Há um monte de coisas que faltam em uma chamada do Zoom em comparação com uma interação cara a cara”, disse Hamilton, que não esteve envolvido na pesquisa. “Seu contato visual é um pouco diferente porque o posicionamento da câmera está errado. Ainda mais importante, sua atenção conjunta é diferente.”

Identificar os ingredientes necessários para o surgimento da sincronia intercerebral – seja contato visual, sorriso ou compartilhamento de um objetivo – poderia nos ajudar a obter melhor os benefícios da sincronização com outras pessoas. Quando estamos no mesmo comprimento de onda, as coisas simplesmente ficam mais fáceis.

Vantagens emergentes

O neurocientista cognitivo Suzanne Dikker gosta de abraçar seu lado criativo usando a arte para estudar como funciona o cérebro humano. Para capturar a noção indescritível de estar no mesmo comprimento de onda, ela e seus colegas criaram o Máquina de ondas mútuas: metade instalação artística, metade experimento de neurociência. Entre 2013 e 2019, transeuntes de diversas cidades do mundo — Madrid, Nova Iorque, Toronto, Atenas, Moscovo e outras — puderam formar pares com outra pessoa para explorar a sincronia interneural. Eles se sentavam em duas estruturas semelhantes a conchas, frente a frente, enquanto usavam um fone de ouvido eletroencefalográfico para medir sua atividade cerebral. À medida que interagiam durante 10 minutos, as conchas iluminavam-se com projeções visuais que serviam como neurofeedback: quanto mais brilhantes as projeções, mais acopladas eram as ondas cerebrais. No entanto, alguns pares não foram informados de que o brilho das projeções refletia seu nível de sincronia, enquanto outros viram projeções falsas.

Quando Dikker e seus colegas analisou os resultados, publicado em 2021, eles descobriram que os pares que sabiam que estavam vendo neurofeedback cresceram mais sincronizados ao longo do tempo – um efeito impulsionado pela motivação para permanecerem focados no parceiro, explicaram os pesquisadores. Mais importante ainda, sua sincronia intensificada aumentou o grau de conexão social da dupla. Parece que entrar no mesmo comprimento de onda do cérebro poderia ajudar a construir relacionamentos.

Dikker também estudou essa ideia em um ambiente menos artístico: a sala de aula. Numa sala de aula improvisada num laboratório, uma professora de ciências do ensino secundário dava aulas a grupos de até quatro alunos, enquanto Dikker e os seus colegas registavam a sua atividade cerebral. Em um estudo postado no servidor de pré-impressão biorxiv.org em 2019, os pesquisadores relataram que quanto mais os cérebros dos alunos e do professor sincronizavam, melhor os alunos retinham o material quando testado uma semana depois. Um 2022 análise que analisou 16 estudos confirmou que a sincronia intercerebral está de fato ligada a uma melhor aprendizagem.

“A pessoa que presta mais atenção ou se concentra melhor no sinal do orador também estará mais sincronizada com outras pessoas que também prestam mais atenção ao que o orador está dizendo”, disse Dikker.

Não é apenas o aprendizado que parece potencializado quando nossos cérebros estão em sincronia, mas também o desempenho e a cooperação da equipe. Em outro estudo por Dikker e seus colegas, grupos de quatro pessoas debateram usos criativos para um tijolo ou classificaram itens essenciais para sobreviver a um acidente de avião. Os resultados mostraram que quanto melhor as ondas cerebrais sincronizadas, melhor eles executavam essas tarefas em grupo. Outros estudos descobriram, entretanto, que as equipes neuralmente sincronizadas não apenas comunicar melhor mas também superar outros em atividades criativas, como interpretando poesia.

Embora muitos estudos tenham ligado a sincronia intercerebral a uma melhor aprendizagem e desempenho, permanece a questão de saber se a sincronia realmente causa tais melhorias. Em vez disso, poderia ser uma medida de engajamento? “As crianças que prestam atenção ao professor mostrarão mais sincronia com ele porque estão mais engajadas”, disse Holroyd. “Mas isso não significa que os processos síncronos estejam realmente contribuindo de alguma forma para a interação e para a aprendizagem.”

No entanto, experiências com animais sugerem que a sincronia neural pode de facto levar a mudanças de comportamento. Quando a atividade neural de camundongos foi medida fazendo-os usar pequenos sensores em forma de cartola, por exemplo, a sincronia intercerebral previu se e como os animais interagiriam no futuro. “Essa é uma evidência bastante forte de que existe uma relação causal entre os dois”, disse Novembre.

Em humanos, a evidência mais forte vem de experimentos que utilizam estimulação elétrica cerebral para gerar sincronia interneural. Depois que os eletrodos são colocados no couro cabeludo das pessoas, correntes elétricas podem ser passadas entre os eletrodos para sincronizar a atividade neuronal no cérebro das pessoas. Em 2017, Novembre e sua equipe realizou o primeiro of tais experimentos. Os resultados sugeriram que a sincronização das ondas cerebrais na banda beta, que está ligada às funções motoras, melhorou a capacidade dos participantes de sincronizar os movimentos do corpo – neste caso, batendo um ritmo com os dedos.

Vários estudos replicaram recentemente as descobertas de Novembre. No final 2023, os pesquisadores descobriram que, uma vez que as ondas cerebrais das pessoas são sincronizadas por estimulação elétrica, sua capacidade de cooperar em um simples jogo de computador melhorou significativamente. E no verão passado, outros cientistas mostraram que, uma vez sincronizados dois cérebros, as pessoas tornam-se melhores na transferência de informações e na compreensão mútua.

A ciência é nova, por isso ainda não se sabe se existe uma verdadeira causalidade entre a sincronia e o comportamento humano cooperativo. Mesmo assim, a ciência da sincronia neural já nos mostra como nos beneficiamos quando fazemos coisas em sincronia com outras pessoas. No nível biológico, estamos programados para nos conectar.