Priznani poljski klavirski duo Marek in Wacek pri izvajanju koncertov v živo ni uporabljal not. In vendar je bil par na odru popolnoma usklajen. Na sosednjih klavirjih so igrivo ubirali različne glasbene teme, mešali klasično glasbo z jazzom in sprotno improvizirali.

"Prepustili smo se toku," je dejal Marek Tomaszewski, ki je nastopal z Wacekom Kisielewskim do Wacekove smrti leta 1986. "Bilo je čista zabava."

Zdelo se je, da si pianista z izmenjavo pogledov bereta misli drug drugemu. Bilo je, je rekel Marek, kot da sta na isti valovni dolžini. Vse več raziskav kaže, da je to morda dobesedno res.

Na desetine nedavnih poskusov, ki preučujejo možgansko aktivnost ljudi, ki nastopajo in delajo skupaj – dueti pianistov, igralcev kart, učiteljev in študentov, sestavljank in drugih – kažejo, da se lahko njihovi možganski valovi uskladijo v pojavu, znanem kot medosebna nevronska sinhronizacija, znana tudi kot medmožganska sinhronost.

"Zdaj je veliko raziskav, ki kažejo, da ljudje med interakcijo kažejo usklajene nevronske aktivnosti," je dejal Giacomo Novembre, kognitivni nevroznanstvenik na italijanskem inštitutu za tehnologijo v Rimu, ki je objavil ključni papir o medosebni nevronski sinhronizaciji lansko poletje. Študije so se v zadnjih nekaj letih pojavile v vse večjem številu – ena šele pred kratkim Prejšnji teden — saj so nova orodja in izboljšane tehnike izpilile znanost in teorijo.

Ugotavljajo, da ima sinhronost med možgani koristi. Povezan je z boljšim reševanjem problemov, učenjem in sodelovanjem ter celo z vedenjem, ki pomaga drugim na osebno ceno. Še več, nedavne študije, v katerih so bili možgani stimulirani z električnim tokom, namigujejo, da bi lahko sinhronija sama povzročila izboljšano delovanje, ki so ga opazili znanstveniki.

"Kognicija je nekaj, kar se ne dogaja samo v lobanji, ampak v povezavi z okoljem in drugimi ljudmi," je dejal Guillaume Dumas, profesor računalniške psihiatrije na Univerzi v Montrealu. Razumevanje, kdaj in kako se naši možgani sinhronizirajo, bi nam lahko pomagalo učinkoviteje komunicirati, oblikovati boljše učilnice in pomagati skupinam pri sodelovanju.

Sinhronizacija

Ljudje smo tako kot druge družbene živali nagnjeni k usklajevanju svojega vedenja. Če hodite poleg nekoga, boste verjetno začeli hoditi v koraku. Če dve osebi sedita drug ob drugem v gugalnih stolih, obstaja velika verjetnost, da se bosta začela zibati s podobnim tempom.

Takšna vedenjska sinhronost, Raziskave kažejo,, nas naredi bolj zaupljive, nam pomaga vzpostaviti vezi in okrepi naše družabne instinkte. V enem študija, je sinhroniziran ples povzročil, da so se udeleženci počutili čustveno blizu drug drugemu – veliko bolj kot skupine, ki so se gibale asinhrono. noter druga študija, so udeleženci, ki so ritmično vzklikali besede, bolj verjetno sodelovali v investicijski igri. Že preprosta hoja v sozvočju z osebo iz etnične manjšine lahko zmanjšati predsodke.

»Koordinacija je značilnost socialne interakcije. Res je ključnega pomena,« je dejal Novembre. "Ko je koordinacija oslabljena, je socialna interakcija globoko oslabljena."

Ko se naša gibanja usklajujejo, se v naših telesih pojavijo tudi neštete s prostim očesom nevidne sinhronizacije. Ko ljudje bobnajo skupaj, jim srce bije skupaj. Srčni utripi terapevtov in njihovih pacientov se lahko med sejami sinhronizirajo (še posebej, če terapevtski odnos dobro deluje), prav tako lahko tudi srčni utrip poročenih parov. Tudi drugi fiziološki procesi, kot sta hitrost dihanja in prevodnost kože, se lahko ujemajo s procesi drugih ljudi.

Ali se lahko aktivnost v naših možganih sinhronizira? Leta 1965 je žurnal Znanost objavili rezultate an poskus kar je nakazovalo, da lahko. Znanstveniki z Univerze Thomasa Jeffersona v Filadelfiji so testirali pare enojajčnih dvojčkov tako, da so jim pod lasišče vstavili elektrode, da bi izmerili njihove možganske valove – tehniko, imenovano elektroencefalografija. Raziskovalci so poročali, da ko bi dvojčka ostala v ločenih sobah, bi možganski valovi obeh odsevali gibanje, če bi eden od njiju zaprl oči. Konice na elektroencefalografu enega dvojčka zrcalijo konice pri drugem.

Študija pa je bila metodološko pomanjkljiva. Raziskovalci so testirali več parov dvojčkov, vendar so objavili rezultate samo za par, pri katerem so opazili sinhronost. To ni pomagalo rastočemu akademskemu področju. Desetletja so bile raziskave o medmožganski sinhroniji potisnjene v kategorijo »čudne paranormalne domislice« in jih niso jemali resno.

Ugled področja se je začel spreminjati v začetku leta 2000 s popularizacijo hiperskeniranje, tehnika, ki znanstvenikom omogoča hkratno skeniranje možganov več ljudi v interakciji. Sprva je to vključevalo prošnjo parom prostovoljcev, naj ležijo v ločenih napravah fMRI, kar je močno omejevalo vrste študij, ki bi jih lahko izvajali znanstveniki. Raziskovalci so sčasoma lahko uporabili funkcionalno bližnjo infrardečo spektroskopijo (fNIRS), ki meri aktivnost nevronov v zunanjih plasteh korteksa. Velika prednost te tehnologije je enostavna uporaba: prostovoljci lahko igrajo bobne ali se učijo v učilnici, medtem ko nosijo kape fNIRS, ki spominjajo na plavalne kape, iz katerih štrli množica kablov.

Ko je več ljudi komuniciralo med nošenjem pokrovčkov fNIRS, so znanstveniki začeli odkrivati ​​sinhronizirano internevralno aktivnost v regijah po možganih, ki se je razlikoval glede na nalogo in postavitev študija. Opazili so tudi možganske valove, ki predstavljajo električne vzorce pri proženju nevronov, ki se sinhronizirajo na več frekvencah. Na elektroencefalografskem odčitku dveh sinhroniziranih možganov črte, ki predstavljajo nevronsko aktivnost vsake osebe, nihajo skupaj: kadar koli se ena dvigne ali pade, se tudi druga, čeprav včasih s časovnim zamikom. Občasno se možganski valovi pojavijo v zrcalnih slikah – ko se pri eni osebi dvignejo, se pri drugi istočasno znižajo in s podobno magnitudo – kar nekateri raziskovalci prav tako obravnavajo kot obliko sinhronosti.

Z novimi orodji je postalo vse bolj jasno, da medmožganska sinhronija ni niti metafizična neumnost niti produkt napačnih raziskav. "[Signal] je zagotovo tam," je rekel Antonia Hamilton, socialni nevroznanstvenik na University College London. Izkazalo se je, da je težje razumeti, kako lahko dva neodvisna možgana v dveh ločenih telesih kažeta podobno aktivnost po vesolju. Zdaj, je dejal Hamilton, je veliko vprašanje "Kaj nam to pove?"

Recept za sinhronost

Novembre je že dolgo fasciniran nad tem, kako se ljudje usklajujejo za doseganje skupnih ciljev. Kako glasbeniki – pianisti v duetu, na primer – tako dobro sodelujejo? Pa vendar je šlo za razmišljanje o živalih, kot npr kresnice, ki sinhronizirajo svoje bliske, kar ga je postavilo na pot preučevanja sestavin, potrebnih za nastanek medmožganske sinhronije.

Glede na to, da je sinhronija "tako razširjena v toliko različnih vrstah," se je spomnil, "sem pomislil: 'V redu, potem bi morda obstajal zelo preprost način, da to razložim.'"

Novembre in njegovi kolegi so postavili poskus, objavljen lansko poletje, v katerem pari prostovoljcev niso počeli nič drugega kot sedeli drug proti drugemu, medtem ko je kamera spremljala gibanje njihovih oči, obraza in telesa. Včasih so se prostovoljci lahko videli; drugič so bili ločeni s pregrado. Raziskovalci so ugotovili, da so se njihovi možganski valovi takoj sinhronizirali, takoj ko so se prostovoljci pogledali v oči. Nasmeh se je izkazal za še močnejšega pri usklajevanju možganskih valov.

"V sinhroniji je nekaj spontanega," je dejal Novembre.

Tudi gibanje je povezano s sinhronizirano aktivnostjo možganskih valov. V Novembrejevi študiji, ko so ljudje premikali svoja telesa sinhronizirano - če bi, recimo, eden dvignil roko in drugi storil enako - bi se njihova nevronska aktivnost ujemala z rahlim zamikom. Vendar pa medmožganska sinhronija presega zrcaljenje fizičnih gibov. V študiji pianistov, ki igrajo duete objavljen lansko jesen, okvara vedenjske sinhronije ni povzročila desinhronizacije obeh možganov.

Zdi se, da je druga pomembna sestavina nevronske sinhronije iz oči v oči medsebojno predvidevanje: predvidevanje odzivov in vedenja druge osebe. Vsaka oseba "premika svoje roke, svoj obraz ali svoje telo ali pa govori," je pojasnil Hamilton, "in se tudi odziva na dejanja druge osebe." Na primer, ko ljudje igral italijansko igro s kartami Tressette, se je nevronska aktivnost partnerjev sinhronizirala – vendar se možgani njihovih nasprotnikov niso uskladili z njimi.

Delitev ciljev in skupna pozornost se pogosto zdita ključna za medmožgansko sinhronizacijo. V poskusu, izvedenem na Kitajskem, so morale tričlanske skupine sodelovati pri reševanju problema. Prišlo je do preobrata: en član ekipe je bil raziskovalec, ki se je le pretvarjal, da sodeluje pri nalogi, prikimaval in komentiral, ko je bilo primerno, vendar ga ni zares zanimal rezultat. Njegovi možgani se niso sinhronizirali z možgani pravih članov ekipe.

Vendar pa nekateri kritiki trdijo, da pojav sinhronizirane možganske aktivnosti ni dokaz kakršne koli povezave, temveč ga je mogoče pojasniti z odzivom ljudi na skupno okolje. "Pomislite na to, da dve osebi poslušata isto radijsko postajo v dveh različnih sobah," je zapisal Clay Holroyd, kognitivna nevroznanost na Univerzi v Gentu v Belgiji, ki ne proučuje medmožganske sinhronije, v časopisu iz leta 2022. "[Medmožganska sinhronost] se lahko poveča med pesmimi, v katerih oba uživata, v primerjavi s pesmimi, ki se obema zdijo dolgočasne, vendar to ne bi bila posledica neposrednega povezovanja med možgani."

Da bi preizkusili to kritiko, so znanstveniki z Univerze v Pittsburghu in Univerze Temple zasnovali eksperiment, v katerem so udeleženci delali različno pri osredotočeni nalogi: dokončanje uganke. Prostovoljci so sestavljali sestavljanko skupaj ali pa so enake sestavljanke delali ločeno drug ob drugem. Medtem ko je med ugankarji, ki so delali neodvisno, obstajala neka internevralna sinhronija, je bila veliko večja pri tistih, ki so sodelovali.

Za Novembre te in podobne ugotovitve kažejo, da je medmožganska sinhronija več kot okoljski artefakt. "Dokler merite možgane med socialno interakcijo, se boste vedno morali ukvarjati s to težavo," je dejal. "Možgani v socialni interakciji bodo izpostavljeni podobnim informacijam."

Razen če so na različnih mestih. Med pandemijo je raziskovalce začelo zanimati, kako bi se lahko medmožganska sinhronija spremenila, ko se ljudje pogovarjajo iz oči v oči prek videa. V eni študiji, objavljeno konec leta 2022Dumas in njegovi sodelavci so merili možgansko aktivnost mater in njihovih prednajstniških otrok, ko so komunicirali prek spletnega videa. Možgani parov so bili komaj sinhronizirani, veliko manj kot takrat, ko sta se osebno pogovarjala. Tako slaba medmožganska sinhronizacija na spletu bi lahko pomagala razložiti, zakaj so sestanki Zoom ponavadi tako naporni, menijo avtorji študije.

"V klicu Zoom manjka kup stvari v primerjavi z interakcijo iz oči v oči," je dejal Hamilton, ki ni bil vključen v raziskavo. »Vaš očesni stik je nekoliko drugačen, ker je položaj kamere napačen. Še bolj pomembno pa je, da je vaša skupna pozornost drugačna.«

Prepoznavanje potrebnih sestavin za nastanek medmožganske sinhronije – naj bo to očesni stik, nasmeh ali skupni cilj – bi nam lahko pomagalo bolje izkoristiti prednosti sinhronizacije z drugimi. Ko smo na isti valovni dolžini, je stvar preprosto lažja.

Nujne prednosti

Kognitivni nevroznanstvenik Suzanne Dikker rada sprejme svojo ustvarjalno plat z uporabo umetnosti za preučevanje delovanja človeških možganov. Da bi ujela izmuzljivo predstavo o isti valovni dolžini, je s kolegi ustvarila Vzajemni valovni stroj: pol umetniška instalacija, pol nevroznanstveni eksperiment. Med letoma 2013 in 2019 so se lahko mimoidoči v različnih mestih po vsem svetu – Madridu, New Yorku, Torontu, Atenah, Moskvi in ​​drugih – združili z drugo osebo, da bi raziskali internevralno sinhronijo. Sedeli bi v dveh školjkah podobnih strukturah, obrnjenih drug proti drugemu, medtem ko bi nosili elektroencefalografske slušalke za merjenje njihove možganske aktivnosti. Med medsebojnim delovanjem 10 minut so lupine zasvetile z vizualnimi projekcijami, ki so služile kot nevrofeedback: svetlejše kot so projekcije, bolj povezani so njihovi možganski valovi. Vendar nekaterim parom ni bilo povedano, da svetlost projekcij odraža njihovo stopnjo sinhronosti, medtem ko so bile drugim prikazane lažne projekcije.

Ko so Dikker in njeni kolegi analiziral rezultate, objavljenem leta 2021, so ugotovili, da so pari, ki so vedeli, da vidijo nevrofeedback, sčasoma postali bolj usklajeni – učinek, ki ga vodi njihova motivacija, da ostanejo osredotočeni na svojega partnerja, so pojasnili raziskovalci. Še pomembneje je, da je njuna večja usklajenost povečala družbeno povezanost para. Zdelo se je, da bi doseganje iste možganske valovne dolžine lahko pomagalo graditi odnose.

Dikker je to idejo preučeval tudi v manj umetniškem okolju: učilnici. V začasni učilnici v laboratoriju je srednješolski učitelj naravoslovja poučeval skupine do štirih učencev, medtem ko so Dikker in njeni kolegi snemali njihovo možgansko aktivnost. noter študija objavljen na strežniku za prednatis biorxiv.org leta 2019, so raziskovalci poročali, da bolj ko so se možgani učencev in učiteljev sinhronizirali, bolje so učenci ohranili gradivo, ko so jih testirali teden dni pozneje. A 2022 Analiza ki je preučila 16 študij, je potrdila, da je medmožganska sinhronost dejansko povezana z boljšim učenjem.

"Oseba, ki je najbolj pozorna ali najbolje zazna signal govorca, bo tudi najbolj sinhronizirana z drugimi ljudmi, ki so prav tako najbolj pozorni na to, kar govornik govori," je dejal Dikker.

Ko so naši možgani sinhronizirani, se ne zdi izboljšano le učenje, ampak tudi timska uspešnost in sodelovanje. V drugi raziskavi Dikkerja in njenih sodelavcev so skupine štirih ljudi razmišljale o kreativni uporabi opeke ali razvrščanju predmetov, ki so bistveni za preživetje letalske nesreče. Rezultati so pokazali, da bolje kot so njihovi možganski valovi sinhronizirani, bolje so te naloge opravljali kot skupina. Druge študije so medtem ugotovile, da nevronsko sinhronizirane ekipe ne le bolje komunicirajte ampak tudi prekašajo druge pri ustvarjalnih dejavnostih, kot je npr interpretacijo poezije.

Medtem ko so številne študije medmožgansko sinhronijo povezale z boljšim učenjem in uspešnostjo, ostaja vprašanje, ali sinhronija dejansko povzroča takšne izboljšave. Je lahko namesto tega merilo angažiranosti? "Otroci, ki so pozorni na učitelja, bodo pokazali večjo usklajenost s tem učiteljem, ker so bolj angažirani," je dejal Holroyd. "Toda to ne pomeni, da sinhroni procesi dejansko nekako prispevajo k interakciji in učenju."

Vendar pa poskusi na živalih kažejo, da lahko nevronska sinhronija dejansko povzroči spremembe v vedenju. Ko so nevronsko aktivnost miši merili tako, da so nosile majhne senzorje v obliki klobuka, je na primer medmožganska sinhronija napovedali, ali in kako bi živali v prihodnosti sodelovale. "To je precej močan dokaz, da obstaja vzročna povezava med obema," je dejal Novembre.

Pri ljudeh so najmočnejši dokazi iz poskusov, ki uporabljajo električno možgansko stimulacijo za ustvarjanje internevralne sinhronije. Ko so elektrode nameščene na lasišče ljudi, lahko med elektrodami teče električni tok, ki povzroči sinhronizacijo nevronske aktivnosti v možganih ljudi. Leta 2017 Novembre in njegova ekipa izvedel prvi of takšni poskusi. Rezultati so pokazali, da je sinhronizacija možganskih valov v pasu beta, ki je povezan z motoričnimi funkcijami, povečala sposobnost udeležencev, da sinhronizirajo svoje telesne gibe - v tem primeru bobnanje ritma s prsti.

Številne študije so nedavno ponovile ugotovitve družbe Novembre. Konec leta 2023, so raziskovalci ugotovili, da ko se možganski valovi ljudi sinhronizirajo z električno stimulacijo, se njihova sposobnost sodelovanja v preprosti računalniški igri znatno izboljša. In lansko poletje, so drugi znanstveniki pokazali, da ko se dva možgana sinhronizirata, postanejo ljudje boljši pri prenašanju informacij in razumevanju drug drugega.

Znanost je nova, zato žirija še vedno ne ve, ali obstaja resnična vzročna zveza med sinhronijo in kooperativnim človeškim vedenjem. Kljub temu nam znanost o nevronski sinhroniji že kaže, kako nam koristi, če delamo stvari usklajeno z drugimi. Na biološki ravni smo povezani, da se povezujemo.