2018年8月，胡誼課題組的研究論文Interpersonal synchronization of inferior frontal cortices tracks social interactive learning of a song被神經影像國際權威期刊《NeuroImage》接受。該研究采用基于功能性近紅外腦成像（fNIRS）與多人同時掃描（hyperscanning）相結合的技術，探討了人際大腦同步在社會互動學習中的作用機制。

人類大多數的學習是以互動形式來完成的；這包括觀察和模仿、師生互動等。早在兩千多年前，教育家們就提出了通過互動的形式傳播知識（如“蘇格拉底式對話“等）。然而，這種社會互動學習的神經機制尚不清楚。有意思的是，近年來的研究發現（如Cheng et al., 2015; Hu et al., 2017; Hu et al., 2018; Pan et al., 2017），人類在互動期間會產生大腦間的信號同步現象，這種同步機制與互動的過程和結果有密切的關系。人際大腦同步模式被認為支持了人類的社會認知加工，其在社會互動學習中是否也發揮重要作用呢？

為了回答上述問題，該課題組與英國倫敦大學學院研究人員合作，以24對教師-學生組合為研究對象，采集了教師在教授學生音樂歌曲期間的腦功能成像數據（圖1A）。互動學習過程中，教師可采用“部分學習“（part learning，PL；逐句教唱）或”整體學習“（whole learning，WL；整首教唱）兩種教學方法（圖1B），師生雙側額顳頂皮層大腦活動被同步記錄（圖1C）。互動學習后，學生獨立完成歌曲演唱（用以事后評估學習效果）。師生大腦活動隨時間共同變化的關系被計算作為人際大腦同步的指標。整個實驗過程由相機全程錄像用以事后行為編碼（圖2）。

（圖1. （A）社會互動學習范式。（B）部分學習和整體學習策略。（C）感興趣腦區。）

（圖2. 人際大腦同步與互動行為結合分析。（A）“部分學習”組的人際大腦同步時間序列。藍點表示非歌唱互動行為；紅點表示歌唱互動行為（學生觀察階段）；綠點表示歌唱互動行為（學生模仿階段）。（B）視頻中提取的對應互動學習行為。）

該研究主要發現，“部分學習“相比”整體學習“互動次數更多（圖3B），帶來的學習結果更好（圖3A），且引發師生間額下回（inferior frontal cortex，IFC）出現同步現象（圖4A-C）。通過進一步與視頻編碼的互動行為結合分析[包括歌唱互動行為（進一步細分為學生觀察階段和學生模仿階段）、非歌唱互動行為和無互動行為]，發現這種人際大腦同步（interpersonal brain synchronization，IBS）現象在歌唱互動（vocal interaction，VI，圖5A）期間，尤其是學生觀察階段（OBSERVATION，即教師示范期間，圖6A）效應最強，且與學生學習結果顯著相關(圖4D，5B，6B)。值得注意的是，通過格蘭杰因果分析，研究發現在學生觀察期間，教師的大腦活動對于學生具有更高的預測效力（圖6C）。這些發現對于我們理解社會互動學習的認知和神經過程具有重要理論意義，同時對于教學、臨床實踐也提供了重要借鑒。

（圖3. 學習表現和互動學習行為。（A）學生學習表現。（B）互動學習行為次數。（C）互動學習行為持續時間比例。）

（圖4. 人際大腦同步結果。（A）感興趣頻段。（B）人際大腦同步的單樣本t檢驗。（C）人際大腦同步的組間差異。（D）人際大腦同步與學習表現之間的相關。）

（圖5. 人際大腦同步與互動學習行為。（A）歌唱互動（VI）、非歌唱互動（NVI）、無互動（NI）期間的人際大腦同步。（B）人際大腦同步與互動學習行為的相關關系。）

（圖6.歌唱互動行為期間的人際大腦同步。（A）歌唱互動期間，學生觀察（OBSERVATION）、模仿(IMITATION)階段的人際大腦同步。（B）學生觀察期間的人際大腦同步與學生音高表現相關。（C）學生觀察期間的格蘭杰因果分析。教師對學生的大腦信號具有更高的預測效力。）

人-人高級社會互動的認知神經過程是心理學和神經科學研究領域的熱點。近年來，該課題組采用腦電、近紅外成像技術，結合多人同時掃描的方法，揭示了人類合作（Cheng et al., 2015; Pan et al., 2017）、決策(Hu et al., 2018)、親社會行為(Hu et al., 2017)等一系列社會互動過程的人際大腦同步模式。

該研究論文主要由胡誼教授課題組博士生潘亞峰(現由華東師范大學和布魯塞爾自由大學聯合培養)與英國倫敦大學學院助理研究員Giacomo Novembre共同合作完成，通訊作者為胡誼教授。該研究得到了國家自然科學基金的資助。博士生潘亞峰得到了國家留學基金委、華東師范大學優秀博士論文培育計劃的資助。本研究的階段性結果在“社會腦 互動腦 健康腦”學術研討會（2017）進行了口頭匯報；完整數據結果在法國第四屆功能性近紅外年會（4thAnnual Meeting of The French Community of Functional NIRS，2017）進行了口頭報告展示。