Wavelet Transform Coherence Under Controlled Temporal Correspondence and Social Co-Presence: Implications for fNIRS Hyperscanning

البشر مبرمجون على التواصل. فعندما نتشارك لحظة مع شخص آخر، سواء كانت محادثة، أو ضحكة مشتركة، أو حركة منسقة، غالبًا ما تتماشى أجسادنا معًا. قد نميل للأمام في الوقت نفسه، أو نضبط تنفسنا، أو نحرك أيدينا بإيقاع واحد. يطلق العلماء على هذا "التزامن بين الأشخاص"، وهي ظاهرة تتوافق فيها سلوكياتنا وحتى إيقاعاتنا البيولوجية الداخلية. وفي السنوات الأخيرة، نقل الباحثون هذه الملاحظة إلى مستوى جديد من خلال النظر داخل الدماغ. فباستخدام تقنية محمولة تقيس تدفق الدم في الدماغ، أصبح بإمكانهم الآن تسجيل النشاط العصبي لشخصين في نفس الوقت أثناء تفاعلهما. هذا النهج، المعروف باسم "التصوير الفائق" (hyperscanning)، كشف أن أدمغة الناس، عندما يتواصلون، غالبًا ما تبدو موجاتها الدماغية متزامنة أيضًا. لكن يبقى سؤال جوهري: هل يحدث هذا التطابق بين الدماغ والدماغ لأن الشخصين يؤثران في بعضهما البعض حقًا، أم لمجرد أنهما يتفاعلان مع المهمة أو البيئة نفسها؟

وللإجابة على ذلك، صمم فريق من الباحثين في جامعة ترينتو بإيطاليا تجربة دقيقة لاختبار كيفية قياس هذا الاتصال الدماغي. وقد ركزوا على أداة رياضية محددة تُستخدم لمقارنة إشارات الدماغ، تُسمى "تحويل المويجات المترابط" (wavelet transform coherence). هذه الأداة تشبه مسطرة عالية الدقة تتحقق مما إذا كانت إشارات الدماغ تتحرك معًا عبر سرعات مختلفة. أراد الباحثون معرفة ما إذا كانت هذه المسطرة قادرة على اكتشاف الفرق بين الإشارات التي يُفترض أن تتطابق والإشارات التي يُفترض أن تكون مختلفة. والأهم من ذلك، أرادوا معرفة ما إذا كان وجود شخص آخر يغير طريقة عمل الدماغ، وما إذا كان هذا التغيير يؤثر على عملية القياس نفسها. ومن خلال عزل توقيت مهمة بسيطة عن التجربة الاجتماعية لأدائها مع شريك، اكتشفوا أن الطريقة التي نقيس بها التزامن الدماغي مرتبطة بعمق بالسياق الاجتماعي الذي يحدث فيه.

شملت الدراسة أربعين وأربعة بالغين تم تقسيمهم إلى اثنين وعشرين فريقًا. ارتدى كل شخص غطاءً مزودًا بمستشعرات تقيس تدفق الدم في المناطق الحركية من الدماغ، وهي المناطق المسؤولة عن التحكم في الحركة. كما ارتدوا سماعات أذن للاستماع إلى سلسلة من النغمات. كانت المهمة مباشرة: كلما سمعوا نغمة، ينقرون بأصابعهم على مفتاح لمدة عشر ثوانٍ، وعندما تتوقف النغمة، يظلون ساكنين. صمم الباحثون نمطًا محددًا من النغمات والصمت يتكرر في مجموعات. كانت بعض المجموعات تحتوي على نفس البنية الزمنية، بينما كانت مجموعات أخرى ذات بنى مختلفة. كان الهدف هو معرفة ما إذا كانت إشارات الدماغ من المجموعات المتطابقة تبدو أكثر تشابهًا من إشارات المجموعات غير المتطابقة.

أُجريت التجربة في بيئتين مختلفتين. أولاً، قام كل شخص بأداء مهمة النقر بمفرده في غرفة هادئة. لاحقًا، أدى الأزواج المهمة نفسها معًا، جالسين جنبًا إلى جنب، قادرين على رؤية أيدي بعضهم البعض وهي تتحرك، ولكن مع تعليمات بعدم التحدث أو التنسيق المتعمد لأفعالهم. سمح هذا الإعداد للباحثين بمقارنة إشارات الدماغ لنفس الشخص وهو يؤدي المهمة بمفرده مقابل أدائها مع شريك، ومقارنة إشارات شخصين مختلفين أثناء أدائهما المهمة معًا مقابل أدائهما لها بشكل منفصل.

كشفت النتائج صورة واضحة لكيفية استجابة الدماغ لهذه المهمة الحركية البسيطة. عندما كان الناس ينقرون بأصابعهم، كان الجزء من الدماغ الموجود في الجانب المقابل من الجسم والذي يتحكم في الحركة يضيء، وهو بالضبط ما يتوقعه العلماء. حدث هذا سواء كانوا بمفردهم أو مع شريك. ومع ذلك، ظهر فرق جوهري عندما كانوا معًا. فخلال الجلسة المشتركة، أصبح الجزء من الدماغ الموجود في نفس جانب اليد الناقرة نشطًا أيضًا. يشير هذا إلى أن مجرد وجود شخص آخر يراقب المهمة ذاتها، يغير كيفية تنفيذ الدماغ للحركة، حيث يستدعي مناطق إضافية تظل هادئة عندما نتحرك بمفردنا.

كانت النتائج الأكثر إثارة للدهشة تأتي من تحليل تطابق إشارة الدماغ. فعندما نظر الباحثون في البيانات الخاصة بالأشخاص الذين يؤدون المهمة بمفردهم، فشلت أداة القياس في التمييز بين المجموعات المتطابقة وغير المتطابقة. ورغم أن توقيت النقر كان محكومًا بدقة وأن المجموعات المختلفة كانت ذات بنى مختلفة، إلا أن إشارات الدماغ لم تظهر نمطًا واضحًا من التشابه يمكن للأداة اكتشافه؛ فقد كانت الإشارات متغيرة للغاية بحيث لا يمكن التمييز بينها.

لكن القصة تغيرت تمامًا عندما أدى المشاركون المهمة معًا. ففي الجلسة المشتركة، نجحت أداة القياس في تحديد المجموعات المتطابقة. أظهرت إشارات الدماغ من الفترات ذات البنية الزمنية نفسها اتصالًا أقوى بكثير من تلك ذات البنى المختلفة. كان هذا التأثير أقوى في المناطق الحركية من الدماغ. والأهم من ذلك، أن هذا التحسن في الكشف لم يحدث فقط بين الشخصين، بل حدث أيضًا داخل الشخص نفسه. فعندما قام فرد واحد بالمهمة بوجود شريك، أصبحت إشارات دماغه الخاصة أكثر اتساقًا وأسهل في المطابقة مع المجموعات المماثلة الأخرى.

تتحدى هذه النتيجة فكرة أن التزامن الدماغي هو مجرد مقياس بسيط ومستقل عن السياق للاتصال. فقد وجد الباحثون أن الوجود الاجتماعي لشريك يغير الطبيعة الجوهرية لإشارات الفرد الدماغية. بدا أن وجود الشريك يجعل استجابة الدماغ للمهمة أكثر اتساقًا وتنظيمًا. ونتيجة لذلك، أصبحت الأداة المستخدمة لقياس التزامن أكثر حساسية. لم يكن الأمر أن الشخصين قد "تزامنا" فجأة بطريقة سحرية لم تكن موجودة من قبل، بل إن السياق الاجتماعي غير الإشارات الفردية نفسها، مما جعل أنماط التوقيت الكامنة أكثر وضوحًا للقياس.

كما بحثت الدراسة في مدى فعالية الأداة عند مقارنة شخصين مختلفين. فعندما تم اختبار الشركاء بشكل منفصل، وجدت الأداة دليلًا ضئيلًا جدًا على تطابق إشارات أدمغتهم بناءً على بنية المهمة. ومع ذلك، عندما أدو المهمة معًا، رصدت الأداة زيادة واضحة في الإشارات المتطابقة، لا سيما في المناطق الحركية. وهذا يؤكد أنه بينما يمكن للمهام المشتركة أن تخلق بعض التشابه في نشاط الدماغ، فإن فعل التواجد معًا في نفس المكان يضخم هذا التأثير بشكل كبير.

تشير هذه النتائج إلى أنه عندما نرى دماغين يتحركان في تزامن، لا يمكننا افتراض أن ذلك ناتج فقط عن رابط عميق بين الأشخاص أو اتصال عصبي مباشر. فالبيئة الاجتماعية نفسها تشكل الإشارات. إن وجود شخص آخر يمكن أن يغير كيفية معالجة دماغ الفرد لمهمة ما، مما يجعل الإشارات أكثر اتساقًا وأسهل في الكشف عنها كتزامن. وهذا يعني أن مقاييس التزامن الدماغي ليست مجرد نافذة على المساحة الموجودة بين شخصين، بل هي أيضًا انعكاس لكيفية عمل دماغ كل شخص داخل ذلك اللحظة الاجتماعية المحددة.

يخلص الباحثون إلى أن الأدوات المستخدمة لقياس الاتصال الدماغي يجب تفسيرها بحذر. فهي ليست مساطر محايدة تعطي نفس القراءة بغض النظر عن الموقف. بدلاً من ذلك، هي حساسة للسياق الوظيفي والاجتماعي الذي يعمل فيه الدماغ. وتوضح الدراسة أن التواجد الاجتماعي المشترك يمكن أن يغير الديناميكيات الزمنية للإشارات العصبية الفردية، مما يغير فعليًا "المادة الخام" التي تُبنى عليها مقاييس التزامن. هذه الرؤية حيوية لفهم التفاعل البشري، وهي تذكرنا بأن الدماغ لا يعمل في فراغ. فعندما نتواصل مع الآخرين، نحن لا نربط عقولنا فحسب، بل نتغير. إن فعل التواجد معًا يغير المشهد العصبي، مما يخلق إشارة أكثر تماسكًا وتزامنًا تعكس تعقيد التجربة الإنسانية المشتركة.