ポーランドの有名なピアノデュオ、マレクとヴァチェクは、ライブコンサートで楽譜を使用しませんでした。それでもステージ上では二人は完璧に同期しているように見えた。隣接するピアノで、彼らは遊び心たっぷりにさまざまな音楽テーマを取り上げ、クラシック音楽とジャズをブレンドし、リアルタイムで即興演奏しました。

1986年にヴァチェクが亡くなるまでヴァチェク・キシェレフスキと共演したマレク・トマシェフスキーは、「流れに身を任せた。純粋に楽しかった」と語った。

ピアニストたちは視線を交わすことでお互いの心を読み合っているようだった。マレク氏によれば、まるで彼らは波長が合っているかのようだったという。文字通り真実だったかもしれないことを示唆する研究が増えています。

デュエットピアニスト、カード奏者、教師と生徒、ジグソーパズル愛好家など、一緒に演奏したり協力したりする人々の脳活動を研究した最近の数十件の実験は、脳波とも呼ばれる対人神経同期として知られる現象で脳波が揃うことを示している同期。

「現在、一緒に交流する人々が協調した神経活動を示すことを示す多くの研究が行われています」と述べた。 ジャコモ・ノベンブレ、ローマのイタリア工科大学の認知神経科学者は、次のように発表しました。 キーペーパー 昨年の夏、対人神経同期について研究しました。研究結果はここ数年でますます増えており、つい最近の研究でも発表されています。 先週 — 新しいツールと改良された技術が科学と理論を磨き上げてきたからです。

彼らは、脳間の同期には利点があることを発見しています。それはより良い問題解決、学習、協力につながり、さらには個人を犠牲にして他人を助ける行動にもつながります。さらに、脳を電流で刺激した最近の研究は、科学者が観察したように、同調性自体がパフォーマンスの向上を引き起こす可能性があることを示唆しています。

「認知は頭蓋骨だけで起こるものではなく、環境や他の人々との関連で起こるものです」と彼は言いました。 ギョーム・デュマ、モントリオール大学の計算精神医学の教授。私たちの脳がいつどのように同期するかを理解することは、コミュニケーションをより効率的にし、より良い教室を設計し、チームが協力するのに役立つ可能性があります。

同期する

人間は、他の社会的動物と同様に、自分の行動を同期させる傾向があります。誰かの隣を歩くと、歩調を合わせて歩き始めるでしょう。 2 人がロッキングチェアに並んで座ると、同じようなペースで揺れ始める可能性があります。

このような行動の同調性は、 研究ショー、私たちをより信頼し、絆を深め、社交的な本能を高めます。ひとつで 研究、同期して踊ることで、参加者はお互いに感情的に親密さを感じました - 非同期的に動いたグループよりもはるかに親密になりました。で 別の研究、リズミカルに言葉を唱える参加者は、投資ゲームに協力する可能性が高くなりました。少数民族の人々と声を合わせて歩くだけでも、 偏見を減らす.

「調整は社会的交流の特徴です。それは本当に重要だ」とノベンブル氏は語った。 「調整機能が損なわれると、社会的相互作用が著しく損なわれます。」

私たちの動きが連動すると、目には見えない無数の同期が私たちの体内でも起こります。人々が一緒にドラムを叩くと、心臓も鼓動します。セラピストと患者の心拍数はセッション中に同期することがあり（特に治療関係がうまくいっている場合）、夫婦の心拍数も同期することがあります。呼吸数や皮膚コンダクタンスレベルなどの他の生理学的プロセスも、他の人々のプロセスと一致する可能性があります。

私たちの脳の活動は同期することができるでしょうか? 1965 年の雑誌では、 科学 の結果を発表しました 実験 それができることを示唆しました。フィラデルフィアのトーマス・ジェファーソン大学の科学者らは、一卵性双生児のペアの頭皮の下に電極を挿入して脳波を測定することによってテストした。これは脳波検査と呼ばれる技術である。研究者らは、双子が別々の部屋にいたときに、どちらかが目を閉じると、両方の脳波がその動きを反映すると報告した。一方のツインの脳波計上のスパイクは、もう一方のツインの脳波計にも反映されます。

しかし、この研究には方法論的に欠陥がありました。研究者らはいくつかの双子のペアをテストしたが、同調性が観察されたペアの結果のみを発表した。これは急成長する学術分野には役立たなかった。何十年もの間、脳間の同期性に関する研究は「奇妙な超常現象」のカテゴリーに押し込まれ、真剣に受け止められていませんでした。

この分野の評判は 2000 年代初頭に変わり始め、 ハイパースキャン、科学者が対話する複数の人々の脳を同時にスキャンできる技術。当初、これには、ボランティアのペアに別々の fMRI 装置に横たわってもらうことが含まれており、科学者が実行できる研究の種類が大幅に制限されていました。研究者らは最終的に、皮質の外層のニューロンの活動を測定する機能的近赤外分光法（fNIRS）を使用できるようになった。このテクノロジーの大きな利点は、その使いやすさです。ボランティアは、多数のケーブルが突き出ている水泳帽に似た fNIRS キャップをかぶったまま、教室でドラムを演奏したり、勉強したりできます。

複数の人が fNIRS キャップをかぶって対話すると、科学者は同期した内部神経活動を発見し始めました。 脳全体の領域、タスクや研究の設定によって異なります。彼らはまた、いくつかの周波数で同期するニューロン発火の電気パターンを表す脳波も観察した。同期した 2 つの脳を脳波計で読み取ると、各人の神経活動を表す線が一緒に変動します。一方が急上昇したり急降下したりすると、時には時間差はありますが、他方も同様に変動します。時折、脳波が鏡像のように現れることがあります。一方の人の波が上昇すると、もう一方の波が同時に同じ大きさで下降します。これも同調現象の一種であると考える研究者もいます。

新しいツールを使用することで、脳間の同期性は形而上学的に無意味なものでも、誤った研究の産物でもないことがますます明らかになりました。 「（信号は）間違いなくそこにあります」と彼は言った アントニア・ハミルトン、ユニバーシティ・カレッジ・ロンドンの社会​​神経科学者。理解するのがより困難だったのは、2 つの別々の体にある 2 つの独立した脳が、空間を越えてどのようにして同様の活動を示すことができるのかということでした。さて、大きな疑問は「それが私たちに何を教えてくれるのか？」だとハミルトンは語った。

シンクロニーのレシピ

ノベンブルさんは、共通の目標を達成するために人間がどのように連携するかに長い間魅了されてきました。ミュージシャン、たとえばデュエットピアニストはどのようにしてこれほどうまくコラボレーションできるのでしょうか?それでも、それは動物について考えていました。 フラッシュを同期するホタルこれにより、彼は脳間の同期が起こるために必要な成分を研究する道を歩み始めました。

同調性が「非常に多くの異なる種に広く普及している」ことを考えると、「『なるほど、それならそれを説明する非常に簡単な方法があるかもしれない』と思いました」と彼は回想した。

ノベンブルと彼の同僚は実験を開始しました。 去年の夏に出版されたこの実験では、カメラ装置が彼らの目、顔、体の動きを追跡している間、ボランティアのペアが向かい合って座るだけでした。時々、ボランティアたちはお互いに会うことができました。時にはパーティションで区切られていました。研究者らは、ボランティアたちがお互いの目を見つめるとすぐに、脳波が瞬時に同期することを発見した。笑顔は脳波を整えるのにさらに強力であることが判明しました。

「同期性には自発的なものがあります」とノベンブル氏は言う。

動きも、同期した脳波活動に関連しています。ノベンブル氏の研究では、人々が同期して体を動かすとき、たとえば、一方が手を上げ、もう一方も同じことをした場合、彼らの神経活動はわずかな遅れを伴いながら一致するという。ただし、脳間の同期は、物理的な動きを反映するだけではありません。デュエットを演奏するピアニストの研究において 去年の秋に出版された、行動の同期性の崩壊は、2 つの脳の非同期を引き起こしませんでした。

対面での神経同期のもう 1 つの重要な要素は、相互予測、つまり他の人の反応や行動を予測することであるようです。ハミルトン氏は、各人は「手、顔、体を動かしたり、話したりしており、また、他の人の行動にも反応している」と説明した。たとえば、人々が イタリアのカードゲーム Tressette をプレイしました、パートナーの神経活動は同期しましたが、対戦相手の脳は彼らと一致しませんでした。

目標の共有と共同の注意は、脳間の同期にとって重要であることがよくあります。中国で行われた実験では、3人のグループが次のことを行う必要がありました。 問題解決に協力する。ねじれがありました。チームメンバーの 1 人は研究者で、必要に応じてうなずいたりコメントしたりして、そのタスクに取り組んでいるふりをしているだけで、結果についてはあまり気にしていませんでした。彼の脳は本物のチームメンバーの脳と同期していませんでした。

しかし、一部の批評家は、同期した脳活動の出現は何らかのつながりの証拠ではなく、むしろ人々が共有環境に反応していることで説明できると主張しています。 「2 人の人が 2 つの異なる部屋で同じラジオ局を聞いていると考えてください」と書いています。 クレイ・ホルロイドベルギーのゲント大学の認知神経科学者であり、脳間の同期性については研究していません。 2022年の論文で。 「[脳間の同調性]は、二人とも退屈だと感じている曲に比べて、二人とも楽しんでいる曲の方が増加する可能性がありますが、これは脳と脳の直接的な結合の結果ではありません。」

この批判を検証するために、ピッツバーグ大学とテンプル大学の科学者は、参加者が焦点を絞ったタスクに異なる方法で取り組む実験を設計しました。 パズルを完成させる。ボランティアは協力してパズルを組み立てたり、同じパズルを別々に並んで取り組んだりしました。独立して作業するパズルプレイヤーの間にはある程度の神経間の同期性が見られましたが、協力するパズルプレイヤーではそれがはるかに大きかったです。

ノベンブル氏にとって、これらおよび同様の発見は、脳間の同調性が環境上の人工物以上のものであることを示唆している。 「社会的交流中に脳を測定する限り、常にこの問題に対処する必要があります」と彼は言う。 「社会的な交流をしている脳は、同様の情報にさらされることになるでしょう。」

別の場所にいない限り、それは別ですが。パンデミックの間、研究者たちは、人々がビデオを介して対面で会話するときに脳間の同期がどのように変化するかを理解することに興味を持ち始めました。ある研究では、 2022 年後半に公開, デュマ氏らは、母親とその10代未満の子どもたちがオンラインビデオを通じてコミュニケーションをとる際の脳活動を測定した。ペアの脳はかろうじて同期しており、直接話したときよりもずっと同期しませんでした。研究著者らによると、オンラインでの脳間の同期性がこのように低いことが、なぜZoom会議が非常に疲れる傾向にあるのかを説明するのに役立つ可能性があるという。

研究には関与していないハミルトン氏は、「Zoom通話には、対面でのやりとりに比べて欠けているものがたくさんある」と語った。 「カメラの位置が間違っているため、アイコンタクトが少し異なります。さらに重要なのは、共同の注意力が異なります。」

アイコンタクト、笑顔、目標の共有など、脳間の同期が起こるために必要な要素を特定することは、他人と同期するメリットをより良く得るのに役立つ可能性があります。私たちの波長が同じであれば、物事は単純に楽になります。

新たな利点

認知神経科学者 スザンヌ・ディッカー 人間の脳がどのように機能するかをアートを使って研究することで、自分の創造的な側面を受け入れるのが好きです。同じ波長にあるという捉えどころのない概念を捉えるために、彼女と同僚は 相互ウェーブマシン: 半分はアートインスタレーション、半分は神経科学実験。 2013 年から 2019 年にかけて、マドリッド、ニューヨーク、トロント、アテネ、モスクワなど、世界中のさまざまな都市の通行人が別の人とペアになって、神経間の同調性を探ることができました。彼らは脳波計のヘッドセットを装着しながら、10つの貝殻のような構造物に向かい合って座り、脳活動を測定した。彼らがXNUMX分間相互作用すると、殻はニューロフィードバックとして機能する視覚的な投影で光ります。投影が明るくなるほど、脳波はより結合されます。しかし、一部のペアには投影の明るさが同期レベルを反映していることを教えられず、他のペアには誤った投影が示されました。

ディッカーとその同僚がいたとき 結果を分析した、2021年に発表された論文によると、ニューロフィードバックが見られていることを知っていたペアは、時間の経過とともにより同調するようになったことがわかりました。これは、パートナーに集中し続けるモチベーションによって引き起こされる効果であると研究者らは説明しました。さらに重要なことは、彼らのシンクロ性が高まったことで、二人の社会的なつながりがより強く感じられたということです。脳の波長が同じであれば、人間関係の構築に役立つ可能性があるようだ。

ディッカーは、このアイデアを芸術性の低い環境、つまり教室でも研究しました。研究室の仮設教室で、ディッカー氏らは生徒の脳活動を記録している間、高校の理科教師が最大4人までの生徒のグループを指導した。で 調査 2019年にプレプリントサーバーbiorxiv.orgに投稿された研究者らは、生徒と教師の脳が同期するほど、2022週間後のテストで生徒の内容の記憶が良くなったと報告した。 XNUMX年 分析 16件の研究を調査した結果、脳間の同期性が実際に優れた学習と関連していることが確認されました。

「スピーカーの信号に最も注意を払っている人、またはスピーカーの信号に最もよく注目している人は、同様にスピーカーの発言に最も注意を払っている他の人々と最も同期することになります」とディッカー氏は述べました。

私たちの脳が同期すると、学習だけでなく、チームのパフォーマンスや協力も促進されます。 別の研究 ディッカー氏とその同僚たちは、4 人のグループでレンガの創造的な用途をブレインストーミングしたり、飛行機事故で生き残るために必要なアイテムをランク付けしたりしました。その結果、脳波がよりよく同期するほど、グループとしてこれらのタスクをよりうまく実行できることがわかりました。一方、他の研究では、チームが神経的に同期しているだけでなく、 より良いコミュニケーション だけでなく、次のような創造的な活動でも他の人を上回っています。 詩の解釈.

多くの研究が脳間の同期性を学習やパフォーマンスの向上と関連付けていますが、同期性が実際にそのような改善を引き起こすかどうかについては疑問が残ります。代わりに、それはエンゲージメントの尺度になるでしょうか? 「教師に注意を払っている子供たちは、より熱心に取り組むため、その教師とより多くの同調性を示すでしょう」とホルロイド氏は言いました。 「しかし、それは同期プロセスが実際に相互作用や学習に何らかの形で貢献しているという意味ではありません。」

しかし、動物実験では、神経の同期が実際に行動の変化につながる可能性があることが示唆されています。たとえば、シルクハット型の小さなセンサーをマウスに装着させて、マウスの神経活動を測定したところ、脳間の同期性が確認されました。 かどうか、そしてどのように予測されるか 将来的には動物たちは交流するようになるでしょう。 「これは、両者の間に因果関係があることを示すかなり強力な証拠です」とノベンブル氏は語った。

人間の場合、最も強力な証拠は、電気脳刺激を使用して神経間の同期を生成する実験から得られます。電極が人の頭皮に配置されると、電極間に電流が流れ、人の脳のニューロン活動が同期します。 2017年、ノベンブルと彼のチーム 最初に実行した of そのような実験。その結果、運動機能と関連するベータ帯域で脳波を同期させると、参加者の体の動きを同期させる能力（この場合は指でリズムをたたくこと）が強化されることが示唆された。

最近、いくつかの研究でノベンブレ氏の発見が再現されています。 遅く2023に, 研究者らは、人々の脳波が電気刺激によって同期されると、単純なコンピューター ゲームで協力する能力が大幅に向上することを発見しました。 そして去年の夏、他の科学者は、2つの脳が同期すると、人々は情報を伝達し、お互いを理解するのがより上手になることを示しました。

この科学は新しいものであるため、人間の同調性と協力的な行動の間に真の因果関係があるかどうかについては、まだ結論が出ていません。それでも、神経同期の科学は、他の人と同期して物事を行うとどのような利益が得られるかをすでに示しています。生物学的レベルでは、私たちはつながるように配線されています。