Interbrain synchronization tracks reciprocal social inference during strategic interaction

人間は社会的な生き物であり、私たちを形作るものの多くは、私たちの間にある空間の中で起こります。私たちが会話をし、交渉し、あるいはゲームに興じるとき、私たちの脳は孤立して機能しているのではなく、一人の思考や行動が絶えずもう一方の思考や行動を形作るような、連結されたシステムを形成します。長年、科学者たちは、人々が相互作用するとき、その脳活動がしばしば同期し、二つの時計が共に刻むようにリズムを合わせて発火することを知っていました。会話、音楽の演奏、協力的なタスクを通じて観察されるこの現象は、私たちの精神が社会的瞬間において物理的に連結されていることを示唆しています。しかし、中心的な謎が残されていました。その同期したリズムの中で、一体何が起きているのかという点です。それは単に、二人が共通の目標を共有したり感情を一致させたりしていることの兆候なのか、それとも、相手が何を考えているのかを推測しようとする能動的で瞬間的な試行錯誤のような、より複雑な何かを表しているのでしょうか。

華南師範大学を中心とする研究チームは、戦略的なゲーム中に脳がどのように振る舞うかを観察することで、このパズルを解こうとしました。彼らは、この脳同士のつながりが、単に共通の報酬に向けて協力することによる副産物なのか、それとも、特定の精神的プロセス、すなわち「他者の意図を予測し、理解を更新し続けるための、絶え間ない適応的努力」の神経学的シグネチャー（徴候）であるのかを確かめたいと考えました。見知らぬ者同士のペアが、絶え間ない推測と調整を必要とするように設計されたゲームを行う間、彼らの脳活動を記録することで、研究者たちは、脳の同期が単に共通の目標によって駆動されているのではないことを発見しました。むしろ、それはプレイヤーたちが互いの予測をどれほど再考しなければならないかを示す直接的な尺度であったのです。

実験では、向かい合って座る参加者のペアが、脳内の血流を測定するセンサーを備えたキャップをそれぞれ着用しました。彼らは「スペース・ジレンマ」と呼ばれるゲームを行い、各プレイヤーは動くターゲットを捕まえようとして、画面上の位置を選択しなければなりませんでした。ひねりは、ラウンドごとにゲームのルールが変わることでした。あるラウンドでは、プレイヤーが協力すれば共に報酬を得られると伝えられ、目標が完全に一致する状況が作られました。別のラウンドでは、一方の利益が他方の損失になる設定や、相手が次に何をするかを推測することに戦略が完全に依存する設定が行われました。ゲームの視覚的なセットアップはすべてのラウンドで同一でしたが、隠された報酬のルールだけが変化しました。これにより、科学者たちは、戦略的な推測という精神的努力を、単純な協力行為から分離することができました。

ペアがプレイする間、研究者たちは、社会的思考に関与することが知られている2つの特定の脳領域、すなわち、自分自身や他者の心を理解するのに役立つ内側前頭前野と、他者が何を考えているか、あるいは何を意図しているかを判断するために不可欠な右側頭頂連合野を監視しました。彼らは、一方のプレイヤーの脳における活動が、パートナーの脳の同じ領域における活動と一致する瞬間を探しました。結果は驚くべきものでした。プレイヤーが共通の戦略に合意するだけでよい協力的なラウンドでは、脳にこの特別な同期は見られませんでした。しかし、互いに適応し、推測し、出し抜かなければならないラウンドでは、同期が急増しました。プレイヤーがパートナーの行動に関するメンタルモデルを更新する必要性が高まるほど、彼らの間の脳のつながりは強まりました。

このつながりを正確に駆動しているものが何であるかを理解するために、研究者たちはプレイヤーがどのように考えているかについての詳細なコンピュータモデルを構築しました。彼らは、プレイヤーが単に直前の動きに反応しているのか、それとも過去のパターンに基づいて未来を予測するという、より洗練された学習法を用いているのかをテストしました。プレイヤーの行動に最も適合したモデルは、彼らが「相手がどう動くかという予測」と「相手が実際にどう動いたか」の差を常に計算していると仮定するものでした。この差、いわば「精神的な驚き」が、信念を更新するための信号として機能していました。研究者たちは、この計算された「驚き」を脳のデータと比較しました。そして、直接的な関連性を見出しました。プレイヤーが期待と現実の間に大きな隔たりを感じるたびに、脳の同期が増加していたのです。脳波は、誤った予測を修正しようとする努力を文字通り追跡していました。

この発見は、脳の同期が調和や共通の目的の兆候であるという考えを否定するのではなく、むしろ精緻化するものです。本研究において、インセンティブが一致している状況（純粋な協力）は有意な脳同士の接続を生み出しませんでしたが、相互作用が困難で不確実であり、絶え間ない精神的調整を必要とする場合に、その接続は最も強くなりました。これは、脳が単に「同じページにいる」ときだけでなく、特に「相手が今どのページにいるのかを積極的に理解しようとしている」ときに同期することを示唆しています。また、研究では、プレイヤーが互いの思考スタイルがいかに一致しているかも調査されました。推測や反応において同様の戦略を用いるペアは、異なる考え方を持つペアよりも強い脳の接続と安定した行動を示しました。これは、他者のリズムにロックオンする脳の能力が、彼らの内部的な思考様式の適合性に依存していることを意味しています。

研究者たちはまた、この脳の接続が過去を反映しているだけでなく、未来を予測するものであることも発見しました。あるラウンドで同期が高かった場合、プレイヤーは次のラウンドで行動を変え、状況に応じてより競争的、あるいはより協力的へとポジションをシフトする可能性が高かったのです。これは、同期した脳活動が、リアルタイムでの適応を駆動するフィードバックループの一部であることを示しています。それは、私たちが瞬間ごとに社会的行動を調整することを可能にする神経メカニズムなのです。

脳画像法と数学的モデリングを組み合わせることで、この研究は、二つの精神がどのように結びつくのかについて明確な全体像を提供しています。それは、脳同士の同期が、単なる社会的な絆の漠然とした指標ではなく、他者を理解するために必要な計算的作業の精密な神経学的シグネチャーであることを示しています。私たちが、他者の理解を絶えず修正しなければならない状況に置かれるとき、私たちの脳は、その努力を支えるために手を伸ばし、同期するのです。この研究は、社会的な相互作用の科学を、単に「脳がつながっている」ことを観察する段階から、「そのつながりが一体何をしているのか」を理解する段階へと進化させました。それは、私たちの社会生活のリズムが、予測不可能なものを予測しようとする継続的でダイナミックな努力によって駆動されており、そのプロセスが、私たちが理解しようとしている相手と完璧に一致して、私たちの脳を照らしていることを明らかにしているのです。