DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-36750-5
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41606055
تاريخ النشر: 2026-01-28
المؤلف: Elena Sofia Capelli وآخرون
الموضوع الرئيسي: مراقبة الحركة والتزامن
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة التزامن بين الأعصاب (INS) في الثنائيات الأم-الطفل خلال التفاعلات الاجتماعية، وخاصة استجابةً للاضطرابات التي تم تحفيزها تجريبيًا. باستخدام تقنيات المسح الضوئي المتعدد مع تسجيلات تخطيط الدماغ الكهربائي (EEG) المزدوجة، شملت الدراسة 66 ثنائية من الأطفال الذين يبلغون من العمر 9 أشهر وأمهاتهم المشاركات في إجراء وجه لوجه مع وجه ثابت (FFSF). تكشف النتائج عن زيادة كبيرة في اقتران نطاق ألفا وتقليل في اقتران نطاق ثيتا بعد الاضطراب، خاصة بين الإناث من الأطفال. تم ملاحظة التنظيم المشترك السلوكي والمعتمد على EEG قبل الاضطراب ولكنه تضاءل بعد ذلك، مما يشير إلى اضطراب في التوافق العصبي.
تؤكد النتائج على التفاعل الديناميكي بين العمليات العصبية والسلوكية استجابةً لاضطرابات التفاعل، حيث تلعب تعديل موجات ألفا وثيتا أدوارًا حاسمة في هذه الآليات التنظيمية. تفترض الدراسة أن الثنائيات الأم-الطفل قد تتكيف مع لحظات الانفصال عن طريق تغيير أنماط تزامن الأعصاب بينها، مما يسهل الانتقال إلى توازن جديد. قد يكون هذا التزامن المختلف بمثابة آلية فسيولوجية تحتية لـ “المرونة اليومية”، والتي تعتبر ضرورية للتطور الاجتماعي والعاطفي والمعرفي للطفل.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على الدور الحاسم للتفاعلات المبكرة بين الأطفال ومقدمي الرعاية في تشكيل التطور الاجتماعي والعاطفي والمعرفي. على عكس توقع التزامن المستمر، غالبًا ما تتضمن هذه التفاعلات اضطرابات، والتي تعتبر فرصًا أساسية للأطفال لتطوير تنظيم العواطف والمرونة. يتم تقديم نموذج وجه لوجه مع وجه ثابت (FFSF) كطريقة تجريبية رئيسية لدراسة هذه الديناميات، حيث تشارك الأمهات في اللعب وجهًا لوجه مع أطفالهن قبل اعتماد تعبير وجه ثابت يعطل التفاعل. يسمح هذا الاضطراب للباحثين بفحص كيفية تنظيم الحالات العاطفية بشكل مشترك استجابةً للضغوط الاجتماعية.
بالإضافة إلى ذلك، تشير المقدمة إلى ظهور المسح الضوئي المتعدد كأداة قيمة لاستكشاف الجوانب العصبية الفسيولوجية للتفاعلات الاجتماعية. من خلال قياس النشاط العصبي من عدة أفراد مشتركين في مهام مشتركة في الوقت نفسه، يمكّن المسح الضوئي المتعدد من تقييم التنظيم بين الأعصاب، مما يعكس تزامن النشاط العصبي بين المشاركين. استخدمت دراسات مختلفة تسجيلات تخطيط الدماغ الكهربائي (EEG) المزدوجة خلال تفاعلات الأهل والأطفال للتحقيق في مقاييس التزامن، مما يساهم في فهم أعمق للأسس العصبية لهذه الظواهر التنموية المبكرة.
الطرق
تحدد قسم “الطرق” التصميم التجريبي والتقنيات التحليلية المستخدمة في الدراسة. يوضح اختيار المشاركين، بما في ذلك معايير الإدراج والاستبعاد، بالإضافة إلى الإجراءات المحددة المتبعة خلال جمع البيانات. كما يتم وصف المنهجيات المستخدمة في تحليل البيانات، مع تسليط الضوء على الاختبارات الإحصائية والبرامج المستخدمة لضمان صحة وموثوقية النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد يتوسع القسم في أي نماذج رياضية أو معادلات تم تطبيقها في التحليل، مما يضمن وضوحًا في كيفية مساهمة هذه الطرق في النتائج العامة. تعتبر صرامة الطرق أمرًا حاسمًا لدعم الاستنتاجات المستخلصة في الدراسة، مما يبرز أهمية القابلية للتكرار والشفافية في عملية البحث.
النتائج
حللت الدراسة عينة من 66 ثنائية من مقدمي الرعاية والأطفال بعد اختبار 104 ثنائية في البداية. تم استبعاد 24 ثنائية قبل معالجة EEG: تم إزالة 13 بسبب الانقطاعات الناتجة عن انزعاج الأطفال، وتم استبعاد 11 لعدم الالتزام بتعليمات المهمة، مثل التنفيذ غير الصحيح لحدث الوجه الثابت أو جلوس الأطفال على أحضان مقدمي الرعاية خلال أجزاء من الإجراء. بالإضافة إلى ذلك، تم استبعاد أربع ثنائيات بسبب فشل تقني أدى إلى عدم توفر بيانات EEG. في النهاية، تم الاحتفاظ بـ 66 ثنائية للتحليلات النهائية، بينما لم يتم تحديد 10 في النص المقدم.
المناقشة
تستكشف الدراسة التزامن بين الأعصاب (INS) بين الأمهات وأطفالهن الذين يبلغون من العمر 9 أشهر خلال نموذج الوجه الثابت (FFSF) باستخدام المسح الضوئي المتعدد لتخطيط الدماغ الكهربائي. تركز على قيم قفل الطور (PLV) في نطاقات ثيتا (3-7 هرتز) وألفا (6-12 هرتز) عبر حلقات التفاعل المختلفة: اللعب، الوجه الثابت، والالتقاء. تكشف النتائج أن الأطفال أظهروا استجابات سلوكية متوقعة، مثل زيادة السلبية العاطفية وتجنب النظر خلال حدث الوجه الثابت. ومن الجدير بالذكر أن سلوكيات الأمهات ظلت متسقة عبر الحلقات، دون تغييرات كبيرة في المدخلات اللمسية أو الصوتية. ومع ذلك، تم ملاحظة انخفاض كبير في النظر المتبادل وتطابق الإيجابية العاطفية بين حلقات اللعب والالتقاء.
تشير النتائج إلى زيادة كبيرة في PLV ألفا من حلقات اللعب إلى حلقات الالتقاء، مما يشير إلى تعزيز الاقتران العصبي بعد الاضطراب، مما يعكس جهود التنظيم المشترك بعد اضطرابات التفاعل. قد يكون هذا الارتفاع في تزامن ألفا مرتبطًا بمشاركة الأمهات التي تهدف إلى تهدئة الطفل، مما يتناقض مع النتائج السابقة التي تربط تزامن ألفا بالسياقات العاطفية الإيجابية. تبرز الدراسة تعقيد علاقات الدماغ والسلوك في تفاعلات الأم والطفل وتؤكد على الحاجة إلى مزيد من الاستكشاف حول كيفية ارتباط INS بالإشارات الاجتماعية المحددة والحالات العاطفية في السياقات الثنائية.
القيود
تسلط قيود الدراسة الضوء على عدة مجالات للتحسين والتحقيق الإضافي. أولاً، بينما يوفر حجم العينة المكون من 66 ثنائية قوة إحصائية معتدلة لاكتشاف التأثيرات الرئيسية، فإنه يحد من القدرة على إجراء تحليلات قوية لمجموعات فرعية أصغر، مما قد يقيد الرؤى حول تجمعات الثنائيات الناشئة وتصنيفات المشاركين. يجب أن تهدف الأبحاث المستقبلية إلى عينة أكبر وأكثر تنوعًا، بما في ذلك الفئات المعرضة للخطر أو السكانية السريرية، للتحقق من النتائج وتوسيعها عبر مختلف الديموغرافيات.
بالإضافة إلى ذلك، فإن الاعتماد على تسجيلات EEG، التي تكون أكثر عرضة لعيوب الحركة مقارنةً بتقنيات مثل الطيف الضوئي القريب من الأشعة تحت الحمراء (fNIRS)، يمثل تحديًا. على الرغم من مزايا EEG في الدقة الزمنية وفعالية التكلفة، يجب أن تنفذ الدراسات المستقبلية استراتيجيات لتقليل عيوب الحركة والنظر في دمج EEG مع طرق أخرى لتعزيز دقة البيانات. يعتبر استخدام قيمة قفل الطور (PLV) كمقياس للاتصال قيدًا آخر، حيث يقيم فقط الاتصال القائم على الطور وغير الاتجاهي عند نفس التردد، مما قد يغفل تعقيدات الديناميات التفاعلية. يجب أن تستكشف الأبحاث المستقبلية التفاعلات عبر الترددات والاتصال الاتجاهي لتوفير فهم أكثر شمولاً للتفاعلات العصبية، خاصة في سياق ديناميات الأهل والطفل. علاوة على ذلك، يتطلب التركيز الحالي للدراسة على قيم التزامن بين الدماغ (INS) المتوسطة تحولًا نحو تقييم الفروق الفردية والدقة في الاقتران بين الدماغ، بالإضافة إلى تطوير مقاييس محددة بين الدماغ تأخذ في الاعتبار خصائص الإشارة الإضافية لتعزيز القابلية للتفسير.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-36750-5
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41606055
Publication Date: 2026-01-28
Author(s): Elena Sofia Capelli et al.
Primary Topic: Action Observation and Synchronization
Overview
This study investigates inter-neural synchrony (INS) in mother-infant dyads during social interactions, particularly in response to experimentally induced perturbations. Utilizing hyperscanning techniques with dual-electroencephalography (EEG) recordings, the research involved 66 dyads of 9-month-old infants and their mothers engaging in the Face-to-Face Still-Face (FFSF) procedure. The findings reveal a significant increase in alpha band coupling and a reduction in theta band coupling following the perturbation, particularly among female infants. Behavioral and EEG-based dyadic co-regulation was observed prior to the perturbation but diminished afterward, suggesting a disruption in neural attunement.
The results underscore the dynamic interplay between neural and behavioral processes in response to interaction disruptions, with alpha and theta wave modulation playing critical roles in these regulatory mechanisms. The study posits that mother-infant dyads may adapt to moments of disconnection by altering their inter-neural synchronization patterns, facilitating a transition to a new equilibrium. This differential synchrony could serve as a physiological mechanism underlying ‘quotidian resilience,’ which is essential for the socioemotional and socio-cognitive development of the child.
Introduction
The introduction highlights the critical role of early interactions between infants and caregivers in shaping social, emotional, and cognitive development. Contrary to the expectation of continuous synchrony, these interactions often involve disruptions, which serve as essential opportunities for infants to develop emotional regulation and resilience. The Face-to-Face Still-Face (FFSF) paradigm is introduced as a key experimental method for studying these dynamics, wherein mothers engage in face-to-face play with their infants before adopting a still-faced expression that disrupts the interaction. This perturbation allows researchers to examine how emotional states are co-regulated in response to social stressors.
Additionally, the introduction notes the emergence of hyperscanning as a valuable tool for exploring the neurophysiological aspects of social interactions. By simultaneously measuring neural activity from multiple individuals engaged in joint tasks, hyperscanning enables the assessment of inter-neural regulation, reflecting the synchronization of neural activity among participants. Various studies have employed dual-electroencephalographic (EEG) recordings during parent-infant interactions to investigate synchronization metrics, thereby contributing to a deeper understanding of the neural underpinnings of these early developmental phenomena.
Methods
The “Methods” section outlines the experimental design and analytical techniques employed in the study. It details the selection of participants, including inclusion and exclusion criteria, as well as the specific procedures followed during data collection. The methodologies used for data analysis are also described, highlighting statistical tests and software utilized to ensure the validity and reliability of the results.
Additionally, the section may elaborate on any mathematical models or equations applied in the analysis, ensuring clarity in how these methods contribute to the overall findings. The rigor of the methods is critical for supporting the conclusions drawn in the study, emphasizing the importance of replicability and transparency in the research process.
Results
The study analyzed a sample of 66 caregiver-infant dyads after initially testing 104 dyads. A total of 24 dyads were excluded prior to EEG preprocessing: 13 were removed due to interruptions caused by infant fussiness, and 11 were excluded for not adhering to task instructions, such as improper execution of the still-face episode or infants being seated on caregivers’ laps during parts of the procedure. Additionally, four dyads were excluded due to technical failures that resulted in unavailable EEG data. Ultimately, 66 dyads were retained for the final analyses, while 10 were not specified in the provided text.
Discussion
The study investigates inter-neural synchrony (INS) between mothers and their 9-month-old infants during the Still-Face Paradigm (FFSF) using EEG hyperscanning. It focuses on phase-locking values (PLV) in theta (3-7 Hz) and alpha (6-12 Hz) bands across different interaction episodes: play, still-face, and reunion. Findings reveal that infants exhibited expected behavioral responses, such as increased negative emotionality and gaze aversion during the still-face episode. Notably, maternal behaviors remained consistent across episodes, with no significant changes in tactile or vocal input. However, a significant decrease in mutual gaze and positive emotionality matching was observed between play and reunion episodes.
The results indicate a significant increase in alpha PLV from the play to reunion episodes, suggesting enhanced neural coupling post-perturbation, potentially reflecting dyadic co-regulation efforts following interaction disruptions. This increase in alpha synchrony may be linked to maternal engagement aimed at soothing the infant, contrasting with previous findings that associate alpha synchrony with positive emotional contexts. The study highlights the complexity of brain-behavior relationships in mother-infant interactions and underscores the need for further exploration of how INS relates to specific social cues and emotional states in dyadic contexts.
Limitations
The study’s limitations highlight several areas for improvement and further investigation. Firstly, while the sample size of 66 dyads offers moderate statistical power for detecting main effects, it limits the ability to conduct well-powered analyses of smaller subgroups, which could restrict insights into emerging dyad clusters and participant stratifications. Future research should aim for a larger and more diverse sample, including at-risk or clinical populations, to validate and extend the findings across different demographics.
Additionally, the reliance on EEG recordings, which are more susceptible to motion artifacts compared to techniques like functional Near-Infrared Spectroscopy (fNIRS), presents a challenge. Despite EEG’s advantages in temporal precision and cost-effectiveness, future studies should implement strategies to minimize motion artifacts and consider combining EEG with other modalities to enhance data accuracy. The use of Phase Locking Value (PLV) as a measure of connectivity is another limitation, as it only assesses phase-based, non-directional connectivity at the same frequency, potentially overlooking the complexities of interactive dynamics. Future research should explore cross-frequency interactions and directional connectivity to provide a more comprehensive understanding of neural interactions, particularly in the context of parent-infant dynamics. Furthermore, the current study’s focus on mean inter-brain synchronization (INS) values necessitates a shift towards assessing individual differences and granularity in inter-brain coupling, as well as the development of brain-to-brain specific metrics that incorporate additional signal properties to enhance interpretability.