共情傾向驅動個體間神經相位同步的機制研究

《Scientific Reports》:Dispositional empathy as a driver of inter-individual neural phase synchrony

【字體: 時間:2025年05月15日 來源:Scientific Reports 3.8

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  社交神經科學中個體間神經相位同步(IINS)與多種社會結果相關,但其認知機制尚不明確。本研究通過雙人面對面協作任務,結合腦電圖(EEG)技術,探討共情傾向對 IINS 的影響,發現共情傾向中的想象共情維度可預測 β 和 γ 頻段同步水平,為揭示社會互動的神經基礎提供新視角。

  
在人類社會互動的神經機制探索中,個體間神經相位同步(Inter-individual Neural Phase Synchrony, IINS)作為一種新興研究方向,逐漸成為社交神經科學的焦點。過往研究已證實,IINS 與聯合注意、合作行為等積極社會現象密切相關,但究竟哪些認知過程驅動了這一神經同步的產生,始終是領域內待解的核心問題。例如,共情機制是否通過調節大腦活動的協調性促進社會互動?不同維度的共情傾向(如認知共情與情感共情)在其中扮演何種角色?這些問題的答案不僅關乎對人類社交本質的理解,也為神經精神疾。ㄈ缱蚤]癥、社交焦慮癥)的干預提供潛在靶點。

為破解上述謎題,芬蘭赫爾辛基大學(University of Helsinki)的研究團隊開展了一項雙人協作場景下的神經同步研究。該團隊以 46 名參與者(分為 28 對 “律師 - 客戶” 組合)為研究對象,利用腦電圖(Electroencephalography, EEG)技術同步記錄雙人腦電信號,結合共情傾向量表(如人際反應指數 Interpersonal Reactivity Index, IRI、眼區心理解讀測試 Reading the Mind in the Eyes Test, RME),系統分析了協作任務中 IINS 與共情維度的關聯。研究成果發表于《Scientific Reports》,為共情與神經同步的關系提供了關鍵證據。

研究采用的核心技術包括:① 超掃描(Hyperscanning):同步記錄雙人腦電信號,捕捉互動中的神經動態耦合;② 腦電信號預處理:通過獨立成分分析(Independent Component Analysis, ICA)去除眼動、肌電等偽跡,確保信號質量;③ 相位同步分析:運用循環相關系數(Circular Correlation Coefficient, CCorr)量化不同腦區(如中央區、前額葉、頂葉)在 α(7.5-13Hz)、β(13.5-29.5Hz)、γ(30-48Hz)頻段的同步水平;④ 統計建模:通過逐步回歸分析,探討共情傾向(IRI 各子量表、RME 得分)與神經同步的獨立關聯,同時控制推理能力、任務時間等混雜因素。

研究結果


1. 協作任務中的神經同步模式


通過對比真實互動與時間打亂的偽數據,研究發現顯著的 IINS 存在于高 α(10.5-13Hz)、β、γ 頻段,主要分布于中央區與其他腦區(如前額葉、頂葉)之間的連接。例如,右側中央區與雙側前額葉、頂葉在 β 和 γ 頻段呈現強同步,提示中央區可能是協調社交認知的核心節點。低 α 頻段(7.5-10Hz)未觀察到顯著同步,表明不同頻段對應不同的社交功能。

2. 共情傾向的預測作用


進一步分析顯示,IRI 幻想子量表(Fantasy Subscale)得分(反映個體通過想象代入他人情感與行為的傾向)與 β、γ 頻段同步水平呈正相關。具體而言,在 β 頻段,左側中央區與右側頂葉的同步強度隨幻想子量表得分升高而增強;在 γ 頻段,左側中央區與前額葉、頂葉的連接亦呈現類似趨勢。而情感共情維度(如 IRI 共情關懷、個人困擾子量表)及 RME 得分均未顯示顯著關聯,提示認知共情中的想象代入能力是驅動神經同步的關鍵因素。

3. 推理能力與任務表現的影響


個體推理能力(瑞文標準漸進矩陣得分)與 β、γ 頻段同步呈負相關,即推理能力較弱的個體更依賴神經同步完成協作任務。此外,協作任務得分與神經同步無顯著關聯,暗示同步可能反映認知過程的協調而非任務結果本身。時間效應分析表明,β 和 γ 頻段同步隨任務時間延長呈輕微下降趨勢,提示社交互動中的神經耦合存在動態衰減。

結論與討論


本研究首次在雙人協作場景中證實,共情傾向中的認知共情維度(尤其是想象代入能力)是 IINS 的重要驅動因素,且該效應特異性存在于 β 和 γ 頻段。這一發現拓展了社交神經科學理論,為 “共同預測理論(Mutual Prediction Theory)” 提供了實證支持 —— 個體通過模擬他人認知狀態(如想象對方視角),促進大腦活動的協調性。

研究同時揭示了不同頻段的功能特異性:β 頻段同步可能與運動皮層的隱式協調相關,而 γ 頻段同步或反映跨腦區的信息整合。值得注意的是,情感共情未顯示對 IINS 的調節作用,這可能與任務設計偏向認知合作(如三維拼圖構建)而非情感交流有關,提示任務類型對共情 - 神經同步關系的調制效應。

盡管研究存在樣本量較小、源定位精度有限等局限,但其為理解人類社交的神經基礎提供了新范式。未來可結合功能磁共振成像(fMRI)提升空間分辨率,并納入臨床群體,探索共情 - 神經同步異常在社交障礙中的病理機制。綜上,該研究不僅深化了對 “大腦如何協同工作” 的認知,也為開發基于神經同步的社交技能干預方案奠定了基礎。
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