Onze hersengolven kunnen op elkaar afstemmen wanneer we nauw samenwerken en spelen.
Het fenomeen, bekend als interbrein synchronisatie, suggereert dat samenwerking biologisch is. Een groeiende hoeveelheid onderzoek toont aan hoe neurale activiteit kan synchroniseren tussen meerdere mensen, wat resulteert in betere sociale en creatieve resultaten.
Het beroemde Poolse pianoduo Marek en Wacek gebruikten geen bladmuziek tijdens hun live concerten. Toch leken de twee perfect op elkaar afgestemd op het podium.Op aangrenzende piano’s pakten ze speels verschillende muzikale thema’s op, mengden klassieke muziek met jazz en improviseerden in real-time.
“We gingen met de stroom mee,” zei Marek Tomaszewski, die met Wacek Kisielewski optrad tot Waceks dood in 1986. “Het was puur plezier en niets anders.”
De pianisten leken elkaars gedachten te lezen door blikken uit te wisselen. Het was, zei Marek, alsof ze op dezelfde golflengte zaten. Een groeiend aantal onderzoeken suggereert dat dit letterlijk waar kan zijn geweest.
Dozens recente experimenten die de hersenactiviteit van mensen bestuderen die samen optreden en werken — zoals duet pianisten, kaartspelers, leraren en leerlingen, puzzelleggers en anderen — laten zien dat hun hersengolven kunnen synchroniseren in een fenomeen dat bekend staat als interpersoonlijke neurale synchronisatie, ook bekend als interbrein synchronisatie.
“Er is nu veel onderzoek dat aantoont dat mensen die samen interactie hebben gecoördineerde neurale activiteiten vertonen,” zei Giacomo Novembre, een cognitieve neurowetenschapper aan het Italiaanse Instituut voor Technologie in Rome, die een belangrijk artikel over interpersoonlijke neurale synchronisatie publiceerde afgelopen zomer.
De studies zijn in een toenemend tempo verschenen de afgelopen jaren — een nog maar vorige week — aangezien nieuwe hulpmiddelen en verbeterde technieken de wetenschap en theorie hebben verfijnd.
Ze ontdekken dat synchronisatie tussen hersenen voordelen heeft. Het is gekoppeld aan betere probleemoplossing, leren en samenwerking, en zelfs aan gedrag dat anderen helpt ten koste van jezelf. Bovendien suggereren recente studies waarin hersenen werden gestimuleerd met een elektrische stroom dat synchronisatie zelf de verbeterde prestaties kan veroorzaken die door wetenschappers zijn waargenomen.
“Cognitie is iets dat niet alleen in de schedel gebeurt, maar in verbinding met de omgeving en met andere mensen,” zei Guillaume Dumas, een professor in computationele psychiatrie aan de Universiteit van Montreal. Begrijpen wanneer en hoe onze hersenen synchroniseren kan ons helpen efficiënter te communiceren, betere klaslokalen te ontwerpen en teams te helpen samenwerken.
In Sync Komen
Mensen, net als andere sociale dieren, hebben de neiging om hun gedrag te synchroniseren. Als je naast iemand loopt, zul je waarschijnlijk in hetzelfde tempo gaan lopen. Als twee mensen naast elkaar in schommelstoelen zitten, is de kans groot dat ze in hetzelfde tempo gaan schommelen.
Dergelijke gedragsmatige synchronisatie, toont onderzoek aan, maakt ons meer vertrouwd, helpt ons te binden en versterkt onze sociale instincten. In een studie zorgde synchroon dansen ervoor dat deelnemers zich emotioneel dichter bij elkaar voelden — veel meer dan groepen die asynchroon bewogen.
In een andere studie waren deelnemers die ritmisch woorden zongen, meer geneigd samen te werken in een investeringsspel. Zelfs een eenvoudige wandeling in de pas met iemand uit een etnische minderheid kan vooroordelen verminderen.
“Coördinatie is een kenmerk van sociale interactie. Het is echt cruciaal,” zei Novembre. “Wanneer coördinatie verstoord is, is sociale interactie diep verstoord.”
Wanneer onze bewegingen coördineren, ontstaan talrijke synchronisaties die onzichtbaar zijn voor het blote oog ook binnenin onze lichamen. Wanneer mensen samen trommelen, slaan hun harten in hetzelfde ritme.
De hartslag van therapeuten en hun patiënten kan synchroniseren tijdens sessies (vooral als de therapeutische relatie goed werkt), en die van getrouwde stellen kan dat ook. Andere fysiologische processen, zoals onze ademhalingssnelheid en huidgeleidingsniveaus, kunnen ook synchroon lopen met die van andere mensen.
Kan de activiteit in onze hersenen synchroniseren?
In 1965 publiceerde het tijdschrift Science de resultaten van een experiment dat suggereerde dat dit kan. Wetenschappers van Thomas Jefferson University in Philadelphia testten paren identieke tweelingen door elektroden onder hun hoofdhuid te plaatsen om hun hersengolven te meten — een techniek genaamd elektro-encefalografie.
De onderzoekers meldden dat wanneer de tweelingen in aparte kamers verbleven, als een van hen zijn ogen sloot, de hersengolven van beide de beweging zouden weerspiegelen. De pieken op het elektro-encefalogram van de ene tweeling spiegelden pieken op die van de andere.
De studie was echter methodologisch gebrekkig. De onderzoekers hadden meerdere paren tweelingen getest, maar publiceerden alleen resultaten van het paar waarbij ze synchronisatie observeerden. Dit hielp het opkomende academische veld niet. Decennialang werd onderzoek naar interbrein synchronisatie in de categorie “vreemd paranormaal verschijnsel” geschoven en niet serieus genomen.
“Cognitie is iets dat niet alleen in de schedel gebeurt, maar in verbinding met de omgeving en met andere mensen.”
Guillaume Dumas, Universiteit van Montreal
De reputatie van het veld begon te veranderen in de vroege jaren 2000 met de popularisatie van hyperscanning, een techniek waarmee wetenschappers de hersenen van meerdere interactiepersonen tegelijkertijd kunnen scannen. In het begin hield dit in dat paren vrijwilligers in aparte fMRI-machines moesten liggen, wat de soorten studies die wetenschappers konden uitvoeren sterk beperkte.
Uiteindelijk konden onderzoekers functionele nabij-infrarood spectroscopie (fNIRS) gebruiken, dat de activiteit van neuronen in de buitenste lagen van de cortex meet. Het grote voordeel van die technologie is het gebruiksgemak: Vrijwilligers kunnen trommelen of in een klaslokaal studeren terwijl ze fNIRS-kappen dragen, die lijken op zwemmutsen met een veelheid aan kabels.
Toen meerdere mensen interacteerden terwijl ze fNIRS-kappen droegen, begonnen wetenschappers gesynchroniseerde interneurale activiteit te vinden in regio’s door de hersenen heen, die varieerden per taak en studiesetup. Ze observeerden ook hersengolven, die elektrische patronen in neurale vuring vertegenwoordigen, die op meerdere frequenties synchroniseerden.
Op een elektro-encefalogram van twee gesynchroniseerde hersenen fluctueren de lijnen die de neurale activiteit van elke persoon weergeven samen: wanneer de een omhoog schiet of naar beneden duikt, doet de ander dat ook, soms met een vertraging.
Af en toe verschijnen hersengolven in spiegelbeelden — wanneer de een omhoog gaat, gaat de ander tegelijkertijd naar beneden met een vergelijkbare magnitude — wat sommige onderzoekers ook beschouwen als een vorm van synchronisatie.
Met nieuwe hulpmiddelen werd het steeds duidelijker dat interbrein synchronisatie noch metafysisch gewauwel noch het product van gebrekkig onderzoek was. “[Het signaal] is er beslist,” zei Antonia Hamilton, een sociaal neurowetenschapper aan het University College London.
Wat moeilijker te begrijpen bleek, was hoe twee onafhankelijke hersenen, in twee afzonderlijke lichamen, soortgelijke activiteit over ruimte heen konden vertonen. Nu, zei Hamilton, is de grote vraag “Wat vertelt ons dat?”
Het Recept voor Synchronisatie
Novembre is al lang gefascineerd door hoe mensen coördineren om gemeenschappelijke doelen te bereiken. Hoe werken muzikanten — zoals duetspelende pianisten — zo goed samen? Toch was het denken aan dieren, zoals vuurvliegjes die hun flitsen synchroniseren, dat hem op het pad zette om de ingrediënten te bestuderen die nodig zijn voor interbrein synchronisatie.
Aangezien synchronisatie “zo wijdverbreid is over zoveel verschillende soorten,” herinnerde hij zich, “dacht ik: ‘OK, dan moet er een heel eenvoudige manier zijn om het uit te leggen.’”
Novembre en zijn collega’s zetten een experiment op, gepubliceerd afgelopen zomer, waarin paren vrijwilligers niets anders deden dan tegenover elkaar zitten terwijl camera-apparatuur de bewegingen van hun ogen, gezicht en lichaam volgde. Soms konden de vrijwilligers elkaar zien; op andere momenten werden ze gescheiden door een scheidingswand.
De onderzoekers ontdekten dat zodra de vrijwilligers elkaar in de ogen keken, hun hersengolven onmiddellijk synchroniseerden. Glimlachen bleek nog krachtiger in het afstemmen van hersengolven.
Er is iets heel spontaans aan synchronisatie
Beweging is ook gekoppeld aan gesynchroniseerde hersengolfactiviteit. In de studie van Novembre, wanneer mensen hun lichamen in sync bewogen — als bijvoorbeeld de een zijn hand optilde en de ander hetzelfde deed — zou hun neurale activiteit overeenkomen, met een lichte vertraging.
Interbrein synchronisatie gaat echter verder dan het spiegelen van fysieke bewegingen. In een studie van duetspelende pianisten, gepubliceerd afgelopen herfst, veroorzaakte een verstoring in gedragsmatige synchronisatie geen desynchronisatie van de twee hersenen.
Een andere belangrijke factor voor face-to-face neurale synchronisatie lijkt wederzijdse voorspelling te zijn: het anticiperen op de reacties en gedragingen van een ander. Elke persoon “beweegt zijn handen of gezicht of lichaam, of spreekt,” legde Hamilton uit, “en reageert ook op de acties van de ander.” Bijvoorbeeld, wanneer mensen het Italiaanse kaartspel Tressette speelden, synchroniseerde de neurale activiteit van partners — maar de hersenen van hun tegenstanders niet.
Wanneer mensen het Italiaanse kaartspel Tressette speelden, synchroniseerde de neurale activiteit van partners — maar de hersenen van hun tegenstanders niet.
Gedeelde doelen en gezamenlijke aandacht lijken vaak cruciaal voor interbrein synchronisatie. In een experiment uitgevoerd in China moesten groepen van drie personen samenwerken om een probleem op te lossen. Er was een twist: Een teamlid was een onderzoeker die alleen deed alsof hij aan de taak deelnam, knikte en commentaar gaf wanneer gepast maar gaf niet echt om de uitkomst. Zijn hersenen synchroniseerden niet met die van de echte teamleden.
Sommige critici beweren echter dat de verschijning van gesynchroniseerde hersenactiviteit geen bewijs is van enige vorm van verbinding, maar eerder kan worden verklaard door mensen die reageren op een gedeelde omgeving. “Beschouw twee mensen die naar hetzelfde radiostation luisteren in twee verschillende kamers,” schreef Clay Holroyd, een cognitieve neurowetenschapper aan de Universiteit Gent in België die geen interbrein synchronisatie bestudeert, in een artikel uit 2022. “[Interbrein synchronisatie] kan toenemen tijdens liedjes die ze beiden leuk vinden in vergelijking met liedjes die ze saai vinden, maar dit zou geen gevolg zijn van directe hersen-tot-hersenkoppeling.”
Om deze kritiek te testen, ontwierpen wetenschappers van de Universiteit van Pittsburgh en Temple University een experiment waarin deelnemers op verschillende manieren werkten aan een gerichte taak: het voltooien van een puzzel. De vrijwilligers maakten ofwel samen een puzzel, of werkten apart, zij aan zij, aan identieke puzzels. Terwijl er enige interneurale synchronisatie was tussen puzzelaars die onafhankelijk werkten, was deze veel groter bij degenen die samenwerkten.
Voor Novembre suggereren deze en soortgelijke bevindingen dat interbrein synchronisatie meer is dan een omgevingsartefact. “Zolang je hersenen meet tijdens sociale interactie, zul je altijd met dit probleem te maken hebben,” zei hij. “Hersenen in sociale interactie worden blootgesteld aan vergelijkbare informatie.”
De Impact van Videogesprekken op Hersensynchronisatie
Behalve wanneer ze zich op verschillende locaties bevinden. Tijdens de pandemie raakten onderzoekers geïnteresseerd in het begrijpen van hoe interbrein synchronisatie zou kunnen veranderen wanneer mensen face-to-face over video praten.
In een studie, gepubliceerd eind 2022, maten Dumas en zijn collega’s de hersenactiviteit van moeders en hun prepuberale kinderen wanneer ze via online video communiceerden.
De hersenen van de paren synchroniseerden nauwelijks, veel minder dan wanneer ze persoonlijk spraken. Deze slechte interbrein synchronisatie online zou kunnen helpen verklaren waarom Zoom-vergaderingen zo vermoeiend zijn, aldus de auteurs van de studie.
“Er ontbreken een aantal zaken in een Zoom-oproep vergeleken met een face-to-face interactie,” zei Hamilton, die niet betrokken was bij het onderzoek. “Je oogcontact is een beetje anders omdat de camerahoek verkeerd is. Nog belangrijker is dat je gezamenlijke aandacht anders is.”
Het identificeren van de noodzakelijke ingrediënten voor het ontstaan van interbrein synchronisatie — of het nu oogcontact, glimlachen of het delen van een doel is — zou ons kunnen helpen beter de voordelen te bereiken van synchronisatie met anderen. Wanneer we op dezelfde golflengte zitten, wordt alles eenvoudiger.
Opkomende Voordelen
De cognitieve neurowetenschapper Suzanne Dikker houdt ervan haar creatieve kant te omarmen door kunst te gebruiken om te bestuderen hoe menselijke hersenen werken. Om het ongrijpbare begrip van op dezelfde golflengte zitten vast te leggen, creëerden zij en haar collega’s de Mutual Wave Machine: half kunstinstallatie, half neurowetenschappelijk experiment.
Tussen 2013 en 2019 konden voorbijgangers in verschillende steden over de hele wereld — Madrid, New York, Toronto, Athene, Moskou en anderen — in paren interbrein synchronisatie verkennen. Ze zouden in twee schelpachtige structuren tegenover elkaar zitten terwijl ze een elektro-encefalogram headset droegen om hun hersenactiviteit te meten.
Terwijl ze 10 minuten interacteerden, zouden de schelpen oplichten met visuele projecties die als neurofeedback dienden: hoe helderder de projecties, hoe meer hun hersengolven gekoppeld waren. Sommige paren werd echter niet verteld dat de helderheid van de projecties hun synchronisatieniveau weerspiegelde, terwijl anderen valse projecties te zien kregen.
De Resultaten van Neurofeedback
Toen Dikker en haar collega’s de resultaten analyseerden, gepubliceerd in 2021, ontdekten ze dat paren die wisten dat ze neurofeedback zagen, na verloop van tijd meer in sync raakten — een effect gedreven door hun motivatie om gefocust te blijven op hun partner, legden de onderzoekers uit.
Nog belangrijker was dat hun verhoogde synchronisatie de sociale verbondenheid van het paar vergrootte. Het bleek dat op dezelfde hersengolflengte zitten kon helpen om relaties op te bouwen.
Dikker bestudeerde dit idee ook in een minder kunstzinnige setting: het klaslokaal. In een geïmproviseerd klaslokaal in een laboratorium gaf een middelbare school natuurkundeleraar les aan groepen van maximaal vier leerlingen terwijl Dikker en haar collega’s hun hersenactiviteit registreerden.
In een studie die in 2019 op de preprint-server biorxiv.org werd geplaatst, meldden de onderzoekers dat hoe meer de hersenen van de leerlingen en de leraar synchroniseerden, hoe beter de leerlingen de stof onthielden wanneer ze een week later werden getest. Een analyse uit 2022 die 16 studies bekeek, bevestigde dat interbrein synchronisatie inderdaad gekoppeld is aan beter leren.
“Degene die het meeste aandacht schenkt of het beste het signaal van de spreker volgt, zal ook het meest gesynchroniseerd zijn met andere mensen die ook het meeste aandacht schenken aan wat de spreker zegt,” zei Dikker.
Het is niet alleen leren dat lijkt te verbeteren wanneer onze hersenen in sync zijn, maar ook teamprestaties en samenwerking. In een andere studie van Dikker en haar collega’s brainstormden groepen van vier mensen over creatieve toepassingen voor een baksteen of rangschikten ze essentiële items om een vliegtuigcrash te overleven.
De resultaten toonden aan dat hoe beter hun hersengolven synchroniseerden, hoe beter ze deze taken als groep uitvoerden. Andere studies hebben ondertussen ontdekt dat neurale gesynchroniseerde teams niet alleen beter communiceren, maar ook anderen overtreffen in creatieve activiteiten zoals het interpreteren van poëzie.
Hoewel veel studies interbrein synchronisatie hebben gekoppeld aan beter leren en presteren, blijft de vraag of de synchronisatie daadwerkelijk zulke verbeteringen veroorzaakt. Kan het in plaats daarvan een maatstaf zijn voor betrokkenheid?
“De kinderen die aandacht besteden aan de leraar zullen meer synchronisatie vertonen met die leraar omdat ze meer betrokken zijn,” zei Holroyd. “Maar dat betekent niet dat synchrone processen daadwerkelijk op de een of andere manier bijdragen aan de interactie en het leren.”
Dierexperimenten suggereren echter dat neurale synchronisatie inderdaad kan leiden tot gedragsveranderingen. Wanneer de neurale activiteit van muizen werd gemeten door hen kleine hoedvormige sensoren te laten dragen, voorspelde interbrein synchronisatie of en hoe de dieren in de toekomst zouden interageren. “Dat is vrij sterk bewijs dat er een oorzakelijk verband is tussen de twee,” zei Novembre.
Bij mensen komt het sterkste bewijs uit experimenten die elektrische hersenstimulatie gebruiken om interneurale synchronisatie te genereren. Zodra elektroden op de hoofdhuid van mensen worden geplaatst, kunnen elektrische stromen tussen de elektroden worden doorgegeven om neurale activiteit in de hersenen van mensen te synchroniseren.
In 2017 voerden Novembre en zijn team het eerste van dergelijke experimenten uit. De resultaten suggereerden dat het synchroniseren van hersengolven in de beta-band, die gekoppeld is aan motorische functies, het vermogen van deelnemers verbeterde om hun lichaamsbewegingen te synchroniseren — in dit geval het ritme drummen met hun vingers.
Verschillende studies hebben recentelijk de bevindingen van Novembre gerepliceerd. Eind 2023 ontdekten onderzoekers dat zodra de hersengolven van mensen gesynchroniseerd zijn door elektrische stimulatie, hun vermogen om samen te werken in een eenvoudig computerspel aanzienlijk verbeterde.
En afgelopen zomer toonden andere wetenschappers aan dat zodra twee hersenen gesynchroniseerd zijn, mensen beter worden in het overbrengen van informatie en het begrijpen van elkaar.
De wetenschap is nieuw, dus het is nog niet definitief bewezen of er een echt oorzakelijk verband is tussen synchronisatie en coöperatief menselijk gedrag. Toch toont de wetenschap van neurale synchronisatie ons al hoe we profiteren wanneer we dingen synchroon doen met anderen. Op biologisch niveau zijn we geprogrammeerd om verbinding te maken.
Geraadpleegde bronnen:
- Experiment identieke tweelingen: Studie uit 1965 die suggereerde dat hersengolven van identieke tweelingen synchroon konden lopen.
- Interpersoonlijke neurale synchronisatie: Onderzoek van Giacomo Novembre over gecoördineerde neurale activiteiten tijdens sociale interacties.
- Gedragsmatige synchronisatie: Studie over hoe synchroon gedrag ons socialer en meer verbonden maakt.
- Synchroon dansen: Onderzoek dat aantoont dat synchroon dansen emotionele verbondenheid vergroot.
- Ritmisch gezongen woorden: Studie over hoe ritmisch zingen samenwerking bevordert.
- Wandelen in de pas: Onderzoek naar hoe synchroon wandelen vooroordelen kan verminderen.
- Tressette kaartspel: Studie over neurale activiteit en synchronisatie tijdens het spelen van het Italiaanse kaartspel Tressette.
- Probleemoplossing in groepen: Experiment in China over samenwerking en neurale synchronisatie in driepersoonsgroepen.
- Hyperscanning techniek: Populair gemaakte techniek voor het tegelijkertijd scannen van de hersenen van meerdere personen.
- Interbrein synchronisatie bij videogesprekken: Studie over hersensynchronisatie tijdens online video-communicatie.
Ook lezen:
Veelgestelde Vragen
Wat is interbrein synchronisatie?
Interbrein synchronisatie is een fenomeen waarbij de hersengolven van mensen die nauw samenwerken, op elkaar afstemmen, wat leidt tot verbeterde samenwerking en creativiteit.
Hoe werkt interbrein synchronisatie?
Wanneer mensen samenwerken, kunnen hun hersengolven synchroniseren door gedeelde doelen, oogcontact, en fysieke coördinatie, wat de communicatie en prestaties verbetert.
Wat zijn de voordelen van interbrein synchronisatie?
Voordelen van interbrein synchronisatie omvatten verbeterde probleemoplossing, leren, samenwerking, en zelfs altruïstisch gedrag ten koste van eigen belang.
Hoe werd interbrein synchronisatie ontdekt?
Interbrein synchronisatie werd ontdekt door onderzoeken die de hersenactiviteit van mensen die samenwerken of samen spelen, zoals muzikanten en leraren, bestudeerden.
Wat is het bewijs voor interbrein synchronisatie?
Het bewijs voor interbrein synchronisatie komt uit experimenten die aantonen dat gedeelde neurale activiteiten leiden tot betere teamprestaties, leren en sociale verbondenheid.
