来自剑桥大学心理学部的Victoria Leong等人采用EEG同步测量的方法，记录了成人和婴儿进行眼神沟通时的脑电信号，发现成人的注视会增强婴儿和成人的脑间连接强度。该文发表在PNAS杂志上。

以往的工作发现成人之间有效沟通时，沟通双方的神经活动具有紧密的时间依赖性，而婴儿与成人沟通时，由于缺乏语言沟通，严重依赖像眼神注视这样的社交信号来完成，那么婴儿与成人之间是否存在类似的神经活动表现？来自英国剑桥大学心理学系的研究人员通过运用双EEG记录来评估直接注视是否会增加成人和婴儿间神经偶联来回答这个问题。研究发现直接注视相较于间接注视，成人会对婴儿的神经活动产生显著的影响，在实时注视中，婴儿也会影响到成人。另外在实时直接注视中婴儿发声会更加频繁，而发声时长更长的婴儿也会产生与成人大脑活动之间更强的同步性。这些结果证实直接注视会加强沟通时成人和婴儿之间双向神经连接。因此说明社交信号可以将大脑引入相互的时间序列，从而创造出一个联合的网络状态，在婴儿早期学习和沟通中促进信息传递。

研究人员设计了两种实验，实验一（图1A，N=19）是预先录制成人唱儿歌，并记录其脑电，再将录制的视频播放给婴儿被试看，并记录其脑电信号；录制视频时成人采取三种不同的注视方式，第一种是直接注视（面部和眼睛均正对），第二种是间接注视（头转动20度），第三种是斜—直接注视（只是头转动20°，眼睛仍然呈直接注视）；实验二(图1B，N=29)是实时实验，成人和婴儿被试相对而坐，成人唱儿歌，并采取两种不同的注视方式：直接注视和间接注视。并同时记录成人和婴儿被试的脑电。

图1：实验图解和连接分析。（A）在实验1中，婴儿看电视屏幕上播放的主试唱儿歌。三种注视状态被交替呈现：直接、间接（头转20°），直接—斜（头转20°，但注视是直接的）。婴儿实时EEG和成人预先记录的EEG对比。（B）在实验2中，婴儿和成人相对而坐，注视状态分为直接和间接（头转20°）两种。（C）成人—婴儿网络包括从婴儿和成人的左侧和右侧电极组成。人际间神经连接通过局部定向相干来评估电极间所有可能的配对连接。（D）婴儿和成人EEG数据的示例，主要分析θ波（3-6Hz）和α波（6-9Hz）。

研究人员首先发现注视可以调节人际间神经连接。一般局部定向相干（GPDC）是测量每个电极直接影响网络中其他各个电极的程度，这里用来度量神经连接的强度。我们针对真实数据和打乱的数据，计算每一对被试间，每一对电极间在每一种注视状态下的θ波和α波的GPDC值（如图1C、D所示）。

    图2中展示都是GPDC显著超过数据随机化阈值的连接,实验1中只有单向的成人到婴儿的连接，没有显著的婴儿到成人的连接，这证实了GPDC测量的有效性，因为婴儿是不可能影响到成人预先记录的脑电活动。

实验1中：研究发现1. 无论对θ波还是α波段，成人到婴儿的连接在直接注视要强于间接注视；2. 无论对θ波还是α波段，成人到婴儿的连接在面斜—直接注视也是要强于间接注视；3对θ波，成人到婴儿的连接在直接注视和面斜—直接注视中没有显著不同；对α波，成人到婴儿的连接在直接注视和面斜—直接注视中也存在显著不同。实验一中三种注视状态下的头皮地形图如图3所示。

图2：（左图）实验1，θ波（上图）和α波（下图）的网络描述，画出直接（左）、间接（中）和直接—斜（右）三种注视状态的一般局部定向相干（GPDC）值，节点代表成人（A）和婴儿（I）的C3（左）和C4（右）电极。箭头指连接的方向和强度（GPDC值越高，箭头越粗）。没有显著超过代理阈值的连接被排除了。（右图）所有成人—婴儿连接的GPDC值在θ波（上）和α波（下）的总平均，分直接（D）、间接（I）和直接—斜（D-O）三种注视状态。误差棒用标准误表示，*代表P<0.05。

图3：实验1中，婴儿在三种注视状态下（左：直接；中：间接；右：直接—斜），两个频率波段θ（上）和α（下）的平均成人到婴儿GPDC值的地形图分布。电极C3和C4被放大，便于参考。对于每一个子图，采用的自顶而下的视角展示的是婴儿头部左右两侧的情况。

婴儿在两个实验中的发声情况如表1所示，在实验一中，无论是发声次数和时长，在不同的注视状态下均不存在显著差异；而在实验二中，我们发现直接注视时的发声次数显著高于间接注视时的（t(18) = 2.41, P < 0.05），但发声时长没有显著性差异（t(15)= −0.79,P = 0.44）。

表1：婴儿在每个实验每种注视状态下的发声平均次数和平均时长。均值用粗体表示，标准误用斜体表示。

实验二中：观察到显著的双向连接——成人到婴儿的连接和婴儿到成人的连接。如图4所示，其中成人对婴儿的连接和实验一中观察到的一致，在θ和α波段，都是直接注视时大于间接注视时的影响(P < 0.05，P < 0.0001, 单尾).；而婴儿到成人的连接，无论在θ和α波段，也是直接注视时大于间接注视时的(P <0.01，P < 0.05, 单尾)。

图4：（左图）实验2，θ波（上图）和α波（下图）的网络描述，画出直接（左）、间接（中）和直接—斜（右）三种注视状态的一般局部定向相干（GPDC）值，节点代表成人（A）和婴儿（I）的C3（左）和C4（右）电极。箭头指连接的方向和强度（GPDC值越高，箭头越粗）。没有显著超过代理阈值的连接被排除了。（右图）所有成人到婴儿连接（A → I，左）和婴儿到成人连接（I → A，右）的GPDC值在θ波（上）和α波（下）的总平均，分直接（D）和间接（I）两种注视状态。误差棒用标准误表示，*代表P<0.05。

而在实验二的直接注视时，如图5所示，研究者又观察到婴儿个体发声时长和他们各自对成人的GPDC值存在显著相关（r = 0.67, P < 0.05,Benjamini–Hochberg错误发现率校正），间接注视时并不存在这样的相关性(r = 0.07, P= 0.78)。因此在直接注视时，发声时间更长的婴儿会更强烈的影响成人的脑活动。

图5：散点图显示实验2中单个婴儿的平均婴儿到成人GPDC值（包括θ波和α波）和他们的发声时长之间的相关性。左图和右图分别表示直接和间接注视状态。*代表P<0.05（经Benjamini–Hochberg错误发现率校正）

综上所述，我们证明了直接注视相比较间接注视，婴儿可以上调和成人间的神经同步性。注视因此引发大脑进入相互的时间序列，创造出一个联合的网络状态，促进沟通成功。另外，婴儿试图发声也与其和成人间的神经同步性正相关，暗示婴儿—成人间神经同步性的相互调节。因此人际间的神经同步性可能为婴儿构建自身最早期社交网络的机制。

参考文献：Leong V, Byrne E, Clackson K, et al. Speaker gazeincreases information coupling between infant and adult brains[J]. Proceedingsof the National Academy of Sciences, 2017, 114(50): 13290-13295.

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