著名的波蘭鋼琴二重奏馬雷克和瓦塞克在現場演奏音樂會時沒有使用樂譜。然而在舞台上，兩人表現得非常同步。在相鄰的鋼琴上，他們俏皮地演奏了各種音樂主題，將古典音樂與爵士樂融為一體，並實時即興創作。

“我們順其自然，”Marek Tomaszewski 說道，他一直與 Wacek Kisielewski 一起演出，直至 1986 年 Wacek 去世。“這純粹是一種樂趣。”

鋼琴家似乎透過交換眼神來讀懂彼此的想法。馬雷克說，就好像他們處於同一波長上。越來越多的研究表明這可能確實是真的。

最近的數十項實驗研究了一起表演和工作的人們（鋼琴二重奏者、紙牌玩家、教師和學生、拼圖遊戲者等）的大腦活動，結果表明，他們的腦電波可以在一種稱為人際神經同步（也稱為腦間同步）的現像中對齊。同步。

「現在有很多研究表明，人們在一起互動時會表現出協調的神經活動，」說 賈科莫·諾文布爾，羅馬義大利理工學院的認知神經科學家，他發表了 關鍵文件 去年夏天關於人際神經同步的研究。過去幾年，這些研究的結果越來越多——最近的一項研究 上星期 ——新的工具和改進的技術磨練了科學和理論。

他們發現大腦之間的同步有好處。它與更好地解決問題、學習和合作有關，甚至與以個人成本幫助他人的行為有關。更重要的是，最近用電流刺激大腦的研究表明，同步本身可能會導致科學家觀察到的表現提高。

「認知不僅發生在頭骨中，而且與環境和其他人有關，」說 紀堯姆·杜馬斯蒙特利爾大學計算精神病學教授。了解我們的大腦何時以及如何同步可以幫助我們更有效地溝通、設計更好的教室並幫助團隊合作。

進入同步

人類和其他社會性動物一樣，有同步行為的傾向。如果您走在某人旁邊，您可能會開始步調一致。如果兩個人並排坐在搖椅上，他們很可能會以相似的速度開始搖晃。

這樣的行為同步， 研究表明，，讓我們更加信任，幫助我們建立聯繫並激發我們的社交本能。合而為一 研究同步跳舞讓參與者在情感上彼此感覺更親近——比異步移動的團體更是如此。在 另一項研究中，有節奏地念誦單字的參與者更有可能在投資遊戲中進行合作。即使是與少數民族人一起簡單地走一走也可以 減少偏見.

「協調是社交互動的標誌。這確實至關重要，」November 說。 “當協調能力受損時，社交互動就會受到嚴重損害。”

當我們的動作協調時，我們體內也會出現無數肉眼看不見的同步現象。當人們一起擊鼓時，他們的心就一起跳動。治療師和患者的心率可以在治療期間同步（特別是在治療關係良好的情況下），已婚夫婦的心率也可以同步。其他生理過程，例如我們的呼吸頻率和皮膚電導水平，也可能與其他人的生理過程一致。

我們大腦的活動可以同步嗎？ 1965年，該雜誌 科學 發表了一項研究結果 實驗 這表明可以。費城托馬斯傑斐遜大學的科學家透過在雙胞胎頭皮下插入電極來測量他們的腦電波來測試一對同卵雙胞胎，這種技術稱為腦電圖。研究人員報告說，當雙胞胎住在不同的房間時，如果其中一人閉上眼睛，兩人的腦電波都會反映這一動作。雙胞胎中的一個的腦電圖上的尖峰與另一個的腦電波上的尖峰是鏡像的。

然而，這項研究在方法論上有缺陷。研究人員測試了幾對雙胞胎，但僅公佈了他們觀察到同步的那對雙胞胎的結果。這對新興的學術領域沒有幫助。幾十年來，關於腦間同步的研究被推入「奇怪的超自然現象」類別，並且沒有被認真對待。

隨著 2000 年代初期的普及，該領域的聲譽開始發生變化 超掃描，這項技術可以讓科學家同時掃描幾個互動的人的大腦。起初，這涉及要求成對的志願者躺在不同的功能性磁振造影機器中，這極大地限制了科學家可以進行的研究類型。研究人員最終能夠使用功能性近紅外光譜（fNIRS）來測量皮質外層神經元的活動。這項技術的巨大優勢在於其易用性：志工可以戴著 fNIRS 帽子打鼓或在教室學習，這種帽子類似於帶有大量電纜伸出的泳帽。

當多人戴著 fNIRS 帽子互動時，科學家開始發現同步的神經間活動 整個大腦區域，這因任務和研究設置而異。他們也觀察到腦電波，代表神經元放電的電模式，以多個頻率同步。在兩個同步大腦的腦電圖讀數中，代表每個人神經活動的線條一起波動：每當一個人的神經活動上升或下降時，另一個人也會隨之上升或下降，儘管有時會有時間滯後。有時，腦波會出現在鏡像中——當一個人的腦波上升時，另一個人的腦波會同時下降，且幅度相似——一些研究人員也認為這是一種同步形式。

有了新的工具，人們越來越清楚地認識到，腦間同步既不是形上學的胡言亂語，也不是錯誤研究的產物。 「[訊號]肯定存在，」說 安東妮亞漢密爾頓，倫敦大學學院的社會神經科學家。事實證明，更難理解的是兩個獨立身體中的兩個獨立大腦如何在空間中表現出相似的活動。漢密爾頓說，現在最大的問題是“這告訴我們什麼？”

同步的秘訣

Novembre 長期以來一直對人類如何協調以實現共同目標著迷。音樂家（例如二重奏鋼琴家）如何如此合作？然而它正在考慮動物，例如 螢火蟲同步閃光，這使他走上了研究腦間同步產生所需成分的道路。

鑑於同步性“在如此多的不同物種中如此普遍”，他回憶道，“我想：‘好吧，那麼可能有一些非常簡單的方法來解釋它。’”

Novembre 和他的同事們進行了一項實驗， 去年夏天出版，其中一對志工什麼也不做，只是面對面坐著，而攝影設備則追蹤他們的眼睛、臉部和身體的運動。有時，志工們可以互相見面；有時，志工們可以看到彼此。有時他們被隔板隔開。研究人員發現，當志工互相注視對方的眼睛時，他們的腦波立即同步。事實證明，微笑對於調整腦波更有效。

「同步性是自發性的，」Novembre 說。

運動也與同步腦波活動有關。在 Novembre 的研究中，當人們同步移動身體時——例如，一個人舉起手，另一個人也做同樣的動作——他們的神經活動會匹配，但略有滯後。然而，腦間同步不僅僅是反映身體運動。在鋼琴家二重奏的研究中 去年秋天發表，行為同步的崩潰並沒有導致兩個大腦不同步。

面對面神經同步的另一個重要因素似乎是相互預測：預測另一個人的反應和行為。漢密爾頓解釋說，每個人都在“移動他們的手、他們的臉、他們的身體，或者他們在說話，並且也會對另一個人的行為做出反應。”例如，當人們 玩過義大利紙牌遊戲 Tressette，夥伴的神經活動同步－但對手的大腦卻與他們不一致。

共享目標和共同關注通常對於腦間同步至關重要。在中國進行的一項實驗中，三人組必須 合作解決問題。有一個轉折：一名團隊成員是一名研究人員，他只是假裝參與這項任務，在適當的時候點頭和評論，但並不真正關心結果。他的大腦與真正的團隊成員的大腦不同步。

然而，一些批評者認為，同步大腦活動的出現並不是任何類型連結的證據，而是可以透過人們對共享環境的反應來解釋。 「考慮一下兩個人在兩個不同的房間裡收聽同一個廣播電台，」寫道 克萊·霍洛伊德比利時根特大學認知神經科學家，不研究腦間同步， 在 2022 年的一篇論文中。 「與他們都覺得無聊的歌曲相比，在他們都喜歡的歌曲中，[腦間同步]可能會增加，但這並不是大腦與大腦直接耦合的結果。”

為了檢驗這種批評，匹茲堡大學和天普大學的科學家設計了一項實驗，讓參與者以不同的方式完成一項重點任務： 完成一個謎題。志工們要么合作組裝一個謎題，要么並排單獨完成相同的謎題。雖然獨立工作的解謎者之間存在著一定的神經間同步性，但合作者的神經間同步性要大得多。

對 Novembre 來說，這些和類似的發現表明，腦間同步不僅僅是環境的影響。 「只要你在社交互動過程中測量大腦，你就永遠不得不處理這個問題，」他說。 “社交互動中的大腦會接觸到類似的訊息。”

除非他們在不同的地方，否則。在大流行期間，研究人員對了解當人們透過視訊面對面交談時腦間同步可能如何變化產生了興趣。在一項研究中， 2022 年底發布杜馬斯和他的同事測量了母親和青春期前的孩子透過線上視訊交流時的大腦活動。兩人的大腦幾乎不同步，遠不如他們面對面交談時的同步。研究的作者表示，線上大腦間的同步性如此之差可能有助於解釋為什麼 Zoom 會議往往如此令人疲憊。

「與面對面的互動相比，Zoom 通話中缺少很多東西，」未參與這項研究的漢密爾頓說。 「你的目光接觸有點不同，因為相機的位置是錯的。更重要的是，你們的共同關注點是不同的。”

確定腦間同步產生的必要因素——無論是眼神交流、微笑還是分享目標——可以幫助我們更好地獲得與他人同步的好處。當我們志同道合時，事情就會變得更容易。

新興優勢

認知神經科學家 蘇珊娜·迪克 喜歡透過藝術來研究人類大腦的工作原理，展現自己的創造力。為了捕捉同一波長這難以捉摸的概念，她和她的同事創造了 互波機：一半是藝術裝置，一半是神經科學實驗。 2013 年至 2019 年間，世界各地不同城市（馬德里、紐約、多倫多、雅典、莫斯科等）的路人可以與另一個人配對，探索神經間同步性。他們坐在兩個面對面的殼狀結構中，同時戴著腦電圖耳機來測量他們的大腦活動。當他們互動 10 分鐘時，貝殼會亮起視覺投影，作為神經回饋：投影越亮，他們的腦波耦合越多。然而，有些配對並沒有被告知投影的亮度反映了他們的同步水平，而其他配對則被顯示了錯誤的投影。

當迪克和她的同事們 分析結果研究人員解釋說，在 2021 年發表的研究中，他們發現，隨著時間的推移，知道自己看到神經反饋的情侶會變得更加同步——這是由他們專注於伴侶的動機驅動的。更重要的是，他們高度的同步性增加了兩人的社交連結感。看來，獲得相同的大腦波長有助於建立關係。

迪克也在一個不那麼藝術化的環境中研究了這個想法：教室。在實驗室的臨時教室裡，一名高中科學老師輔導最多四名學生，而迪克和她的同事則記錄他們的大腦活動。在 一個研究 研究人員於 2019 年發佈到預印本伺服器 biorxiv.org 上，報告稱，學生和老師的大腦越同步，一周後測試時學生對材料的記憶力就越好。 2022年 分析 16 項研究證實，腦間同步確實與較好的學習能力有關。

迪克說：“最關注或最能鎖定演講者信號的人也將與其他同樣最關注演講者所說內容的人保持最同步。”

當我們的大腦同步時，不僅學習會提升，團隊表現和合作也會提升。 在另一項研究中 在 Dikker 和她的同事的帶領下，四人小組集思廣益，集思廣益，討論了一塊磚塊的創造性用途，或者對飛機失事中生存所必需的物品進行了排序。結果表明，他們的腦電波同步得越好，他們作為一個團隊執行這些任務的效果就越好。同時，其他研究發現，神經同步的團隊不僅 更好地溝通 而且在創意活動上也超越了其他人，例如 詮釋詩歌.

儘管許多研究將腦間同步與更好的學習和表現聯繫起來，但問題仍然是同步是否真的能帶來這種改善。它可以作為參與度的衡量標準嗎？ 「那些關注老師的孩子會表現出與老師更加同步，因為他們更加投入，」霍爾羅伊德說。 “但這並不意味著同步過程實際上以某種方式對互動和學習做出了貢獻。”

然而動物實驗表明，神經同步確實可以導致行為改變。例如，當透過讓小鼠戴上微小的禮帽形狀的感測器來測量小鼠的神經活動時，腦間同步性 預測是否以及如何 動物們將來會互動。 「這是強有力的證據，表明兩者之間存在因果關係，」諾文布雷說。

在人類中，最有力的證據來自於使用腦電刺激產生神經間同步的實驗。一旦將電極放置在人們的頭皮上，電流就可以在電極之間通過，使人們大腦中的神經元活動同步。 2017年，Novemberre和他的團隊 執行了第一個 of 這樣的實驗。結果表明，與運動功能相關的β波段腦電波的同步增強了參與者同步身體動作的能力——在這種情況下，用手指敲擊節奏。

最近的幾項研究重複了 Novembre 的發現。 在2023晚期研究人員發現，一旦人們的腦電波透過電刺激同步，他們在簡單的電腦遊戲中的合作能力就會顯著提高。 還有去年夏天其他科學家表明，一旦兩個大腦變得同步，人們就會更好地傳遞訊息和相互理解。

由於科學是新的，因此對於人類行為的同步性和合作性之間是否存在真正的因果關係，目前還沒有定論。即便如此，神經同步科學已經向我們展示了當我們與他人同步做事時我們如何受益。在生物學層面上，我們生來就有連結。