双脑fNIRS超扫描：实验范式及其对脑间同步（IBS）的揭示

《Neuroscience & Biobehavioral Reviews》：Dyadic fNIRS Hyperscanning: Experimental Paradigms and What They Reveal About Interbrain Synchrony

　　

脑间同步（interbrain synchrony, IBS）在联合行动（joint action）情境中的研究频率高于联合注意（joint attention）情境；IBS似乎受参与者生物性别（biological sex）与熟悉程度（level of familiarity）的影响；面对面互动（face-to-face interactions）似乎与IBS增强相关；IBS与行为学（behavioral）指标及心理学（psychological）指标的关联具有任务依赖性（task dependent）；研究空白（research gap）仍然存在，涉及年龄配对（age pairings）以及IBS-生理学（physiology）关联。

**研究背景与意义**

脑间同步（interbrain synchrony, IBS）指社会互动期间或互动结束后两个个体大脑活动在时间上的对齐，是双生物行为同步（biobehavioral synchrony, BBS）的组成要素，被认为与联结、依恋及相互预测（mutual prediction）等过程密切相关。功能性近红外光谱（functional near-infrared spectroscopy, fNIRS）超扫描（hyperscanning，即同步采集两名及以上互动者脑活动）自2011年首次发表以来迅速普及，至2026年1月PubMed上可检索的双人组IBS相关论文已逾400篇。然而，既有综述多聚焦IBS量化方法、不同神经影像技术比较或特定亲密关系人群，对实验范式与参与者特征如何调节IBS缺乏系统考察，IBS与生理信号的关联亦鲜有涉及。在此背景下，Inês Rodrigues、Teresa Sousa、Diana Costa、Jo?o Pereira、Pascal Vrti?ka与Miguel Castelo-Branco等研究人员开展了本项系统性综述，系统评估任务与参与者特征对IBS的影响，梳理IBS与行为、心理、生理指标的关联，为fNIRS超扫描研究提供证据基础与方向指引。

**主要关键技术方法**（约230字）

研究人员遵循系统综述优先报告规范（Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses, PRISMA）指南，在Web of Science、PubMed及Scopus数据库开展系统检索，时间覆盖建库起至2026年1月21日。纳入标准为英文原创研究、针对健康双人组的fNIRS超扫描研究；排除综述、顺序扫描（sequential scanning）、方法学研究、模拟数据、临床人群及非商业级设备研究。经标题摘要筛选与全文评估，共纳入206篇文献作为分析样本队列，由多名评审分工完成数据提取，并采用Joanna Briggs Institute（JBI）横断面研究质量评价工具评估偏倚风险。

**研究结果**

**3.1 IBS研究特征。**纳入研究的样本量最少3对、最多140对双人组，平均43.57对；研究对象以陌生人（43%）和熟悉者（27%）为主，同性别配对（53%）多于混合性别，成人-成人双人组占84%。52%的研究报告了不同双人组间的IBS差异；在同时纳入陌生人与熟悉者配对的研究中，90%发现熟悉者之间IBS更高，且IBS随亲密程度变化；性别配对则未呈现跨任务一致的模式。脑区覆盖以额叶/前额叶皮层（prefrontal cortex, PFC）为主（199项研究）；fNIRS通道数为2至100个（平均25.42）；含氧血红蛋白（oxygenated hemoglobin, Hb_O）是最常用信号（79%）；小波变换相干（wavelet transform coherence, WTC）是最主流的IBS分析指标（80%）。任务方面，89%的研究采用联合行动任务，合作（cooperation）是最常见目标（20%）；80%的研究允许双人组成员相互看见；21%涉及运动协调（motor synchrony，即参与者同时做相同动作）。

**3.2 IBS对实验参数及行为、心理、生理因素的依赖。**76%的研究报告了任务间或任务与静息态间的IBS差异。在任务设置上，在专门检验的研究中，多数报告IBS随能否相互看见而变化，且眼神接触时长与频率与IBS呈正相关；合作通常较竞争产生更高IBS，但该模式受脑区、任务、动机及性别配对影响；就运动同步性而言，IBS与行为同步性的一致性证据不足。在指标关联方面，51%的研究发现IBS与行为指标显著关联（总体为正向）；26%报告IBS与心理指标的显著关联（与共情、情绪调节等正相关，与压力、焦虑等负相关）；IBS与生理信号的关联仅在极少数研究（约1%）中涉及，且多为正相关。

**讨论部分总结**

研究人员指出，IBS受熟悉度、性别配对与年龄调节：熟悉者之间IBS更高，可用相互预测理论解释，即双方更易预测彼此行为而致两个脑系统重叠；同性配对IBS优势可能反映性别特异性认知策略的对齐；仅含儿童或老年人的双人组研究极度缺乏，构成明显空白。方法学上，Hb_O受青睐与其对脑血流变化的高敏感性及与血氧水平依赖（blood oxygen level-dependent, BOLD）信号更强的相关性有关；WTC因允许信号间时滞成为主流指标，但不同IBS指标基于不同假设，可能引入偏倚。实验设计方面，约10%的研究仅以静息态为对照，难以控制共享感觉输入与运动行为；虚假相关（spurious correlation）控制不足，截至2026年1月仅约47%的研究采用随机置换分析，短通道回归（short-channel regression）等去噪技术有待推广。研究人员建议未来研究纳入主动比较条件、拓展年龄代表性不足的人群并整合多维指标。

**研究结论部分（翻译）**

本综述系统梳理了fNIRS超扫描研究，聚焦双人组特征、所用实验范式及主要IBS发现。结果显示，多数研究聚焦联合行动任务与陌生成人双人组，而仅含老年人、儿童或儿童-老年人双人组的研究仍然缺乏；参与者特征（熟悉程度与生物性别配对）及任务设置（尤其是能否相互看见）均可调节IBS，具体而言IBS随熟悉程度增加而增强，并在面对面情境中增强；IBS与行为、心理、生理指标的关联表明，这些变量可能同样体现于双人组的神经层面。研究人员认为，fNIRS超扫描领域应拓展至代表性不足的人群（如老年人），并深入探索IBS与其他变量的关联，以增进对双人组同步及其机制的理解。