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人际互动时大脑可能同步——这可能会颠覆意识研究

当我们合作完成某些任务时,我们的大脑波可能会同步。这一发现可能会颠覆目前对意识的理解。

作者:Conor Feehly
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图片来源:Katya Kovarzh/Shutterstock

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人与人互动时,会以各种方式同步。我们走路时会不自觉地同步脚步。在交谈中,我们会模仿彼此的姿势和手势。

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为此,研究表明,人们在共同观看感人电影时会同步心率和呼吸。当情侣同床共枕时也会发生同样的情况。一些科学家认为,我们这样做是为了建立信任,并认为他人与自己相似,这会鼓励我们表现得富有同情心。

令人惊讶的是,人们也会同步他们的神经节律。像日本冲绳科学技术大学的认知科学家Tom Froese这样的研究人员认为,这些发现可能会颠覆我们目前对意识的模型。

你可能在与他人一起演奏音乐时体验过这种现象,并陷入了节奏和旋律的和声。或者你可能与团队一起集体解决了一个问题。也许感觉就像你在以相同的频率运行——实际上,这可能离事实不远。

这种跨大脑的神经同步已在进行有意义互动的人们身上观察到。但这到底意味着什么呢?

关于大脑同步,我们所知道的

我们的大脑由数十亿个神经元组成。当它们放电——将信息发送给附近的神经元——它们会产生电信号。数十亿个神经元放电以执行特定的认知任务,例如产生思想或控制身体运动。

这些集体电信号可以被校准到特定的频率,就像波一样,波峰代表神经活动高峰,波谷代表神经活动低谷。

认知任务通常需要大脑的不同区域相互“交流”,以便信息能够被传输和整合。一些科学家声称,这种信息传输发生在不同大脑区域的神经频率对齐时。这被称为相位同步

这些频率或振荡以每秒周期数(赫兹,Hz)来衡量。有几种不同的方法可以测量这种神经振荡活动,但最常用的方法是脑电图(EEG),它使用放置在头皮上的小金属盘来测量电输出。

研究人员使用脑电图(EEG)、功能性磁共振成像(fMRI)(一种检测大脑中含氧血流向的机器)以及近红外光谱(fNIRS)(也检测大脑血流)等技术,在人们完成认知任务时观察其神经活动。利用这些技术,科学家们能够观察人们成对和分组完成任务时的思维活动。

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他们注意到了一些意想不到的现象:当人们在某些任务中合作时,他们的大脑之间出现了功能性连接。换句话说,当人们合作时,不同个体的神经振荡会同步。

神经科学家需要排除这种神经同步是由于共享环境、感官输入(人们能看到、听到、闻到什么)或运动输出(他们如何移动身体)的相似性而发生的可能性。

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2016年发表在《PLOS One》上的一项研究,检查了飞行员和副驾驶在飞行模拟中的神经活动。在这种情况下,环境保持不变,但合作程度在任务的不同阶段有所不同。在起飞和降落期间,飞行员和副驾驶表现出高度的大脑间连接,因为他们需要作为一个团队行动;然而,在飞行巡航阶段,当两名飞行员独立行动时,他们的大脑间连接水平较低。

一种可能的解释是:大脑之间的功能连接在人们一起工作时会增加,但在竞争或同时执行相同任务的人之间则不会。

在2018年的一项不同研究中,当受试者被告知要一起完成一个谜题时,他们之间的神经同步程度更高。当相同的受试者必须单独完成相同的谜题,或者当他们都看着别人完成谜题时,同步水平会下降。

至于这些研究中个体的 the subjective experience,更高的合作感与更高水平的神经同步一致。此外,研究参与者的大脑间同步水平可以预测参与感、亲和力、同理心和社交联系的主观感受。

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为什么这很重要

正如目前大多数神经科学家所理解的,大脑中没有一个孤立的区域或网络单独负责我们的意识体验。相反,一些研究人员认为,意识的神经基础——特别是它的第一人称体验——来自于大脑不同区域之间通过神经振荡活动的大规模相互作用。

这将使意识成为多个相互作用网络的涌现属性,因此不能将其简化为任何单一网络。

鉴于这些知识,以及在合作社交互动过程中发生的变化,Froese认为,我们有必要改变对意识的理解。具体来说,他支持“意识的延伸”。

Froese 并不是说意识缺乏神经基础;然而,个体的神经活动体现在他们与世界的互动中。现在,我们意识到其他也可能扮演着某种角色。

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Froese 在2020年《Neuroscience of Consciousness》的一篇文章中解释道,有意识的思维边界在与环境和其他人的交流过程中,也可能处于不断的重新谈判之下。当我们社交时,大脑间同步通过神经连接将我们联系在一起,并扩展了意识。

写道:“这项提议的一个结果是,它可能验证我们最亲密的体验:当我们意识到‘我们’正在与另一个人共享一个时刻时,我们就不再是由于我们各自的大脑而从根本上分离的——我们可能真的共享着同一个正在展开的经历。”

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Froese 的想法建立在一种名为复杂系统理论的学说之上,该理论认为意识是从多个相互作用的大脑网络中产生的。

他更进一步断言,我们意识体验的某些核心特征,例如我们深厚的社会联系感,无法通过将系统还原为单个大脑来解释。同样,水也不能还原为其组成部分氢和氧,因为这两种复杂系统的相互作用驱动着其复杂的行为。

然而,主流神经科学领域尚未接受这些观点。许多研究人员声称,大脑需要生理上的局部连接来传输信息。大脑的语言是通过解剖学连接来交流的,而不是通过区域之间的相位同步来交流。

但是 Froese 将系统扩展到了我们自身大脑的范围之外,这可能会被一些人视为有些离经叛道。他认为这是在理解人类方面有意义。“我们必须摆脱这种自恋的、‘缸中之脑’的、神经还原论的人类意识观点,”Froese 说。

  • Conor Feehly

    Conor Feehly 是新西兰的科学作家,他撰写关于天文学和神经科学等广泛主题的文章,并关注科学与哲学的交叉领域的研究。他拥有奥塔哥大学科学传播硕士学位。Conor 是《Discover Magazine》的常客,他的作品也出现在《New Scientist》、《Nautilus Magazine》、《Live Science》和《New Humanist》等刊物上。

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