Sincronia di coppia | UniTrentoMag

Conoscere meglio l’interazione umana. Un gruppo di ricerca dell’Università di Trento in collaborazione con Singapore ha pubblicato i risultati di quanto accade nel cervello durante un dialogo. A entrare nei dettagli dello studio sono Alessandro Carollo e Gianluca Esposito del Dipartimento di Psicologia e Scienze cognitive, corresponding authors dell’articolo uscito sulla rivista scientifica NeuroImage.

Portare la ricerca dal laboratorio a casa, dall’ambiente controllato alla vita reale. È lo snodo per conoscere meglio l’interazione umana. Le potenzialità della tecnica sono in continua evoluzione. In questa direzione è stato compiuto un passo in avanti per capire cosa accade a livello cerebrale quando due persone entrano in contatto e interagiscono tra loro come in una conversazione o nel farsi un regalo e in altre situazioni di cooperazione e scambio. Metodologia e risultati sono descritti sulla rivista scientifica NeuroImage nell’articolo “Emotional Content and Semantic Structure of Dialogues are associated with Interpersonal Neural Synchrony in the Prefrontal Cortex”. A firmare il lavoro sono Alessandro Carollo e Gianluca Esposito (corresponding authors), Massimo Stella e Andrea Bizzego dell’Università di Trento (Dipartimento di Psicologia e Scienze cognitive) nell’ambito di una collaborazione internazionale con Mengyu Lim della Nanyang Technological University di Singapore. Il loro contributo consiste nell’aver fatto nuova luce sull’associazione tra il modo in cui le persone comunicano, in termini di emozioni e di linguaggio, e la loro attività cerebrale. «Per la prima volta abbiamo combinato tecniche di AI applicate a misurazioni di neuroimaging su due persone contemporaneamente. E, pur avendolo fatto in un laboratorio, abbiamo cercato di creare delle situazioni meno controllate rispetto al solito, in cui ogni coppia partecipante fosse libera di inventare un dialogo e di immaginare di farsi un regalo e di sorprendersi nel riceverlo» dice Alessandro Carollo, primo autore dello studio. La ricerca ha coinvolto nei laboratori del Dipartimento di Psicologia e Scienze cognitive dell’Università di Trento, a Rovereto, 42 coppie di partecipanti per un totale di 84 persone, di età compresa tra 18 e 35 anni. «Abbiamo combinato tecniche di intelligenza artificiale con l’imaging cerebrale più avanzata per studiare come le emozioni e la struttura del linguaggio influenzino l’attività cerebrale nelle interazioni. Questo studio rivela che, quando due persone interagiscono, la loro attività cerebrale si sincronizza, soprattutto nella corteccia prefrontale. Il contenuto emotivo e la struttura del linguaggio sono collegati a questa sincronia neurale», spiega Gianluca Esposito. I dialoghi sono stati trascritti a mano, quindi sono state utilizzate tecniche di intelligenza artificiale per codificare le trascrizioni e arrivare a indici emotivi e indici sintattici/semantici delle conversazioni. Per le misurazioni di neuroimaging, è stata poi utilizzata la spettroscopia funzionale nel vicino infrarosso (functional Near-Infrared Spectroscopy, fNIRS). Simile a un elettroencefalogramma, meno invasiva rispetto alla risonanza magnetica e ad altre metodiche, è una tecnica in grado di registrare quale sia nelle diverse aree cerebrali la dinamica dell’emoglobina, la molecola che trasporta l’ossigeno nel sangue. Con una sorgente di luce, che emette fasci di fotoni, e un fotorilevatore sistemati su un caschetto si misura la quantità di luce assorbita dall’emoglobina e si valuta così l’attività cerebrale.
Alessandro Carollo illustra: «È una tecnica facile da trasportare e di poco ingombro: una piccola scatola con un paio di cuffie e i relativi cavi. Sarà sufficiente poi il collegamento con un portatile per avere tutto ciò che serve a studiare le interazioni umane». Riprende: «La prospettiva è portare la ricerca dal laboratorio a casa, dall’ambiente controllato alla vita reale, in cui le persone siano libere di parlare tra loro e di interagire». Il contributo del gruppo di ricerca è promettente. 
Gianluca Esposito dichiara: «L’approccio migliore sembra essere quello transdisciplinare, che integra contenuto emotivo e informazioni semantiche/sintattiche. I risultati ottenuti sulla sincronizzazione neuronale hanno una serie di risvolti interessanti. Dallo studio emerge che emozioni e struttura del linguaggio influenzano le nostre conversazioni e i processi neurali che guidano poi in modo in cui entriamo in relazione. Ciò apre nuove strade per approfondire le interazioni umane. Pensiamo a quelle tra genitore e figlio, tra partner, amici, o semplicemente di due sconosciuti che si trovano a interagire per caso».
L’articolo
“Emotional Content and Semantic Structure of Dialogues are associated with Interpersonal Neural Synchrony in the Prefrontal Cortex” (doi https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2025.121087) è stato pubblicato dalla rivista scientifica open access Neuroimage. 
Corresponding authors sono Alessandro Carollo (che è anche il primo autore) e Gianluca Esposito. Gli altri autori di UniTrento sono Massimo Stella e Andrea Bizzego. Con loro poi Mengyu Lim della Nanyang Technological University di Singapore.

Investigating human interaction: when we are in sync  

For the first time, a research group from the University of Trento in collaboration with Singapore has combined artificial intelligence techniques and neuroimaging measurements on two people simultaneously. The results of their work were the subject of a paper

Bringing research from the lab to the home, from a controlled environment to real life. A way to understand human interaction. With the continuous evolution of technology, its potential grows, driving both scientific exploration and real-world applications. In this sense, the authors of this study have made a step forward to understand what happens at the brain level when two people come into contact and interact with each other, such as during a conversation, when giving each other a gift, or in other situations of cooperation. The methodology and results are described in an article, “Emotional Content and Semantic Structure of Dialogues are associated with Interpersonal Neural Synchrony in the Prefrontal Cortex”, which has recently been published in the scientific journal NeuroImage. The paper was authored by Alessandro Carollo and Gianluca Esposito (corresponding authors), Massimo Stella and Andrea Bizzego of the University of Trento (Department of Psychology and Cognitive Science) as part of an international collaboration with Mengyu Lim of the Nanyang Technological University of Singapore. Their work has shed new light on the association between the way in which people communicate, in terms of emotions and language, and their brain activity. “For the first time, we have combined AI techniques to neuroimaging measurements obtained on two people at the same time. We have worked in a laboratory setting, but we tried to create less controlled situations than usual, so that each participating couple was free to invent a dialogue as well as to imagine giving each other a gift and being surprised to receive it,” says Alessandro Carollo, first author of the study. The research, which was conducted in the laboratories of the Department of Psychology and Cognitive Science of the University of Trento in Rovereto, involved 42 pairs of participants (84 individuals), aged between 18 and 35 years old. “We combined artificial intelligence techniques with the most advanced brain imaging technology to study how emotions and the structure of language influence brain activity in interactions. This study reveals that, when two people interact, their brain activity is synchronized, especially in the prefrontal cortex. Emotional content and the structure of language are connected to this neural synchrony,” explains Gianluca Esposito. The dialogues were transcribed by hand, then artificial intelligence techniques were used to encode the transcriptions and obtain emotional and syntactic/semantic indexes of the conversations. For neuroimaging measurements, functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) was used. This technique is similar to an electroencephalogram, but is less invasive than magnetic resonance imaging and other methods, and is capable of recording the dynamics of hemoglobin, the molecule that carries oxygen in the blood, in different brain areas. With a light source, which emits beams of photons, and a photodetector placed on a helmet, the amount of light absorbed by hemoglobin is measured and brain activity is thus evaluated. Alessandro Carollo explains: “It is an easy-to-carry and lightweight technique: it only takes a small box with a pair of caps and their cables. Then you plug it into a laptop computer and that is all you need to study human interactions.” He continues: “The goal is to bring research from the lab to the home, from the controlled environment to real life, where people are free to talk to each other and interact.” The contribution of the research team is promising. Gianluca Esposito states: “The best approach seems to be the transdisciplinary one, which integrates emotional content and semantic/syntactic information. The results obtained on neuronal synchronization have a number of interesting implications. The study shows that emotions and language structure influence our conversations and the neural processes that then guide how we interact with each other. This opens up new avenues for research into human interactions. We think of interactions between parent and child, between partners, friends, or simply two strangers who find themselves interacting by chance.” 
About the article
“Emotional Content and Semantic Structure of Dialogues are associated with Interpersonal Neural Synchrony in the Prefrontal Cortex” (DOI https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2025.121087) has been published by the open access scientific journal NeuroImage. The corresponding authors are Alessandro Carollo (who is also the first author) and Gianluca Esposito. The other authors are Massimo Stella and Andrea Bizzego, of UniTrento, and Mengyu Lim of the Nanyang Technological University of Singapore.