普林斯顿婴儿实验室发现,婴儿和成人的大脑在玩耍时是同步的

你是否曾经和一个婴儿玩耍,即使他们还不能和你说话,你也能感觉到他们之间的联系?一项新的研究表明,你很可能和别人处于“相同的波长”,在相同的大脑区域经历着相似的大脑活动。

A baby and a researcher wear brain wavelength-measuring devises on their heads while making eyecontact during play

这不是你的想象——你和你的宝宝真的很合拍。普林斯顿大学的一组研究人员已经开发出一种方法来测量婴儿和成人在自然互动过程中的大脑活动。在他们的实验中,一名成年人花5分钟和婴幼儿一起玩、唱歌、读《晚安,月亮》,研究人员用一种叫做功能性近红外光谱的方法来测量神经同步。

普林斯顿大学的一组研究人员首次对婴儿和成人的大脑在自然游戏过程中是如何相互作用的进行了研究,他们发现他们的神经活动有可衡量的相似性。换句话说,当婴儿和成人分享玩具和眼神交流时,他们的大脑活动同时起落。这项研究是在普林斯顿婴儿实验室进行的,大学研究人员在这里研究婴儿如何学习观察、说话和理解世界。

“此前有研究表明,成年人的大脑同步时,看电影和听故事,但这是知之甚少的神经同步发展在生命的最初几年,”爱丽丝Piazza说,助理研究学者在普林斯顿大学神经科学研究所(句),12月17日发表的一篇论文的第一作者,2019年,在《心理科学》。

Piazza和她的合著者——PNI的副研究员Liat Hasenfratz;心理学和神经科学教授Uri Hasson;心理学副教授Casey lewis – williams提出,神经同步对社会发展和语言学习具有重要意义。

研究婴儿和成人之间真实的、面对面的交流是相当困难的。过去大多数关于神经耦合的研究(其中许多是在哈森的实验室进行的),都是在成年人躺下看电影或听故事时,用功能磁共振成像(fMRI)对他们的大脑进行单独扫描。

但为了研究实时交流,研究人员需要创造一种儿童友好的方法,同时记录婴儿和成人的大脑活动。在Eric和Wendy Schmidt改造技术基金的资助下,研究人员开发了一种新的双脑神经成像系统,它使用了功能性近红外光谱(fNIRS),这是一种高度安全的技术,可以记录血液中的氧合情况,作为神经活动的代理。这一装置使研究人员能够记录婴儿和成人在玩玩具、唱歌和读书时的神经协调。

同一名成年人与参与研究的42名婴幼儿进行了互动。其中21人因为“过度扭动”而被排除在外,另外3人直接拒绝戴帽子,留下18个孩子,年龄从9个月到15个月不等。

实验分为两部分。在一项实验中,成人实验者花5分钟直接与孩子互动——玩玩具、唱儿歌或读《晚安,月亮》——而孩子则坐在父母的腿上。在另一个实验中,实验者转向一边,给另一个成年人讲一个故事,而孩子则安静地和父母一起玩。

caps从大脑的57个通道收集数据,这些通道参与预测、语言处理和理解他人的观点。

当他们看着数据,研究人员发现,面对面的会议期间,婴儿的大脑是在多个领域与成人的大脑同步已知参与高层对世界的理解——可能帮助孩子解码一个故事的整体意义或分析成人阅读的动机。

当成人和婴儿被拒之门外,与他人交流时,他们之间的耦合就消失了。

这符合研究人员的预期,但数据也有令人惊讶的地方。例如,最强的耦合发生在前额叶皮层,它与学习、计划和执行功能有关,之前人们认为它在婴儿期相当不发达。 

“我们也惊奇地发现,婴儿的大脑往往是成年人的大脑的“领导”几秒钟,表明婴儿并不只是被动地接收输入但可能引导成人接下来他们会关注:玩具捡起来,哪些词说,“Lew-Williams说,他是普林斯顿大学联合实验室。

Piazza补充道:“在交流时,大人和孩子似乎形成了一个反馈回路。”“也就是说,成人的大脑似乎可以预测婴儿何时会笑,婴儿的大脑可以预测成人何时会更多地‘和婴儿说话’,而且两个大脑都追踪了他们的眼神交流和对玩具的共同注意力。”所以,当婴儿和成人一起玩耍时,他们的大脑会以动态的方式相互影响。”

这种神经科学的双脑方法可以打开一扇门,让我们了解在非典型发展中与看护者的结合是如何被打破的——例如在被诊断为自闭症的儿童中——以及教育工作者如何优化他们的教学方法,以适应儿童多样化的大脑。

研究人员正在继续研究这种神经耦合与学龄前儿童早期语言学习的关系。

“婴儿和成人的大脑与自然交流的动力是耦合的,”Elise A. Piazza, Liat Hasenfratz, Uri Hasson和Casey lewi – williams发表于2019年12月17日的《心理科学》上。这项工作由普林斯顿大学c.v.斯塔尔奖学金资助e.a.p azza;埃里克·施密特和温迪·施密特变革性科技奖授予e·a·皮亚扎、u·哈森和c·刘易斯·威廉姆斯;国立卫生研究院拨款5DP1HD091948给哈森大学;国家卫生研究院向C.刘易斯-威廉姆斯授予R01HD095912和R03HD079779。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://www.princeton.edu/news/2020/01/09/baby-and-adult-brains-sync-during-play-finds-princeton-baby-lab

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