视障儿童和普通儿童合作体育活动中的脑间同步

邓羽洋 潘煜静 张悦歆 翟昱 黄四启 韩露

［摘 要］ 为了从神经生理指标角度对融合体育活动是否能够提高视障儿童和普通儿童之间的合作水平作进一步检验并提供证据支撑，以一对视障儿童和普通儿童为研究对象，运用基于近红外功能成像（fNIRS）的超扫描技术，采集其在合作运动中的脑部活动数据，并计算其脑间同步。结果发现，双方在特定条件下，在左侧背外侧额上回、左侧额中回存在脑间同步；上述脑间同步的强度和个体间合作行为水平呈现正相关。该结果表明，脑间同步可能为描述合作运动个体间合作行为质量提供客观神经标记。

［关键词］ 视障儿童；同伴合作；体育活动；近红外功能成像；超扫描

［中图分类号］ G761

一、问题提出

在全球范围内，融合教育已成为教育发展的基本趋势[1]。融合教育在我国的本土化实践也被称作“随班就读”，特殊儿童的随班就读正处在不断推进之中[2]。我国随班就读实验最初是从视障儿童开始的[3]。尽管许多视障儿童有过积极的融合教育经历，但仍有约三分之一的视障儿童感到过被孤立，对自身社会关系并不满意[4]。有一些儿童甚至因为他们的残疾而被取笑或欺负[5-6]，而同伴的拒绝恰恰是随班就读儿童回流到特殊教育学校的原因之一[7]。

体育运动是促进残疾儿童适应和融入社会的有效手段[8]。体育活动是创造宽容、合作、团结、健康和融合环境的重要途径，有利于参与者建立亲密的情感纽带、发展社交技能和/或重新融入社会[9]。普通儿童若与残疾儿童进行过有意义的直接接触，可以在融合环境中表现出更好的态度和亲社会行为[10]。但是，客观存在的随班就读不代表普特儿童之间必然会经历有意义的接触，只有那些与残疾儿童一起参加活动的普通儿童才会拥有更积极的态度[11-12]。体育活动正是共同参与活动的一种方式。

融合体育（inclusive physical education）是融合教育的一部分，可以理解为体育教育在融合教育背景下的形式与追求[13]。目前，虽然有通过体育活动促进合作行为的研究，但多是在普通教育背景之下，缺乏对融合体育背景下针对普通儿童与残疾儿童合作的相关研究。在以教育相关手段介入合作行为的研究中，合作行为的测量多采用访谈或调查问卷的方法[14-17]。

20世纪以来，随着神经影像学技术的发展和不断完善，采用认知神经科学的技术手段研究社会心理学、教育学等领域的脑机制成为可能[18]。其中，近红外功能成像（Functional Near Infrared Spectrum Instrument， 以下简称fNIRS）技术测量的是大脑神经活动的血流动力学反应，具有相对较高的空间分辨率和信号定位能力。同时，fNIRS的运动容忍度高，使得其能研究处于运动状态的人，且适合于以儿童为研究对象[19]。fNIRS的特性使之和本研究的研究主题非常契合。

如果想通过fNIRS测量涉及合作任务的双脑，则还需借助超扫描（hyperscanning）技术。超扫描是指同时记录参与同一认知活动的两人或多人的脑活动，通过分析脑间活动同步及其与行为指标间的关系，揭示社会互动相关的脑機制[20]。

超扫描技术主要通过构建脑间同步（inter-brain neural synchronization） 指标来描述、解释和预测人在社会情境下的认知神经过程。Funane 等人在2011年发表了第一篇采用fNIRS进行超扫描研究的论文，最早利用按键任务考察合作行为的脑机制，认为双方同时进行按键动作的同步程度和合作成绩是合作行为的体现，双方在合作中的脑间活动同步性高低与合作任务成绩呈正相关[21]。类似的诸多超扫描研究表明，大脑间同步在共同注意力、人际沟通和协调、合作和决策中发挥着至关重要的作用，在与合作运动有关的共同按键、主动运动模仿、合作唱歌/哼唱和协调的团体步行等任务中，均存在增强的脑间同步[22-26]。但是，这一技术在教育领域的实际应用仍然较为缺乏，在特殊教育领域的应用研究更少。

由于目前还没有基于融合体育活动的视障儿童和普通儿童的超扫描研究，因此本研究拟开展一项探索性实验研究。研究目的是从神经生理指标角度对融合体育活动促进视障儿童和普通儿童之间的合作水平作进一步检验并提供证据支撑。

基于此，本研究提出两个假设。假设1：视障儿童和普通儿童在合作体育活动中可能在某些脑区存在脑间同步；假设2：假设1中脑间同步的强度和个体合作行为水平呈正相关。

二、研究方法

（一）设备材料

以往fNIRS 研究发现，脑间同步增加主要出现在额叶区域（包括前运动皮层、左下额叶皮层和额极），大脑间同步与行为同步表现相关。在测量脑区的选择上，根据以往研究，前额叶是与社会互动密切相关的脑区。因此，本研究也主要将光极片覆盖被试的前额区域。同时，考虑到本研究实验任务是运动任务，又参考了Hatakenaka的转子追踪任务实验和王兆泉的“夹弹珠”任务实验[27-28]，进一步覆盖了被试的前运动皮层、辅助运动区和初级运动皮层。

本研究采用荷兰Artinis（Brite 24）近红外光谱成像系统设备，同时在被试中采集fNIRS数据。该系统采用760nm和850nm两种波长。针对每名被试，实验采用两片光极片。单个光极片是3*5+3的矩阵（如图1所示），有10个发射光极和8个接收光极，组合成27个探测通道，左右全脑共54个探测通道。通道表示由一对发射光极和接收光极测量的区域，通道位置定义为发射光极和接收光极的中心位置。光极间距为 30mm。光极片的放置参照国际 10—20 定位系统。两片光极片以前后矢状线为轴线，对称分布于左脑和右脑，构成共计54个探测通道。每个通道的采样率都设定为10Hz。被试具体头戴2片光极片的位置如图2所示。

本研究基于个体磁共振成像结构像获取本研究通道的测量脑区位置，根据10—20系统、人脑生理解剖结构和在每名受试者头部手动定位出的颅骨参考点来佩戴fNIRS光极网帽，也因此认为在各个被试间佩戴网帽进行测量的通道位置一致。具体通道位置如图3所示。

本研究实验程序设计依托于EventIDE软件完成，该程序被设计用于统一对测试任务发出语音指令，并同步在多台fNIRS设备采集的数据上进行打标操作。

（二）被试信息

由于目前仍缺乏基于融合体育活动的视障儿童和普通儿童的超扫描研究，本研究拟开展一个探索性的实验，被试为三对（6名）年龄匹配的视障儿童和普通儿童。但由于其中两对数据因被试发量过多、发质过硬等原因，在实验后的数据检视中发现所采集数据有较大比例的光极信号丢失，因此只能将这两对被试排除在外。最终仅获取到一对被试的完整数据。2名被试信息如下：帅帅（普通儿童），男，右利手，9岁，就读于普通小学三年级；美美（视障儿童，全盲），女，右利手，9岁，除视力障碍外无其他残疾，就读于盲人学校四年级。2名被试在本次实验前互不认识。被试及其家长对本次实验知情同意，自愿有偿参加。

（三）实验程序

1.实验任务

为遵循本研究的研究目的，追求研究情境的生态效度，减少fNIRS设备测量结果的头动噪声，考虑到视障儿童的感官特点，本研究的实验任务以骑行功率自行车为基本依托，设计了三种不同合作条件下的具体任务。为控制变量，本研究被试在进行正式实验时均需配戴眼罩，以排除视觉对实验条件造成的直接差异。

实验采用组块设计，实验指令包含一种静坐休息指令和三种任务指令。三个任务本质都是合作骑车任务，三种任务指令分别代表了三种不同的实际合作任务条件情境，以探讨哪种条件情境最利于合作。具体的实验过程中，当被试听到“哔-静坐休息”的指令时，就需要安静并尽量保持身体不动地静坐在骑行椅上。其他任务指令及内容见表1。

2.实验流程

首先，2名被试在由实验助理为其佩戴近红外网帽并调试设备信号且由主试向其介绍正式实验的具体流程后，佩戴眼罩坐上功率自行车，并调试自行车的阻力与座椅高矮。

接着，正式实验开始。在正式实验过程中，调暗室内灯光，以减小环境光对近红外光的影响。2名被试同方向并排骑坐在两辆相隔约1米的功率自行车上，实验开始至实验结束的任务流程如图4所示，任务开展情形如图5所示。

整个实验过程中，被试佩戴近红外光极网帽，并被要求一直坐在骑行椅上，尽量保持头部不动。当听到任务指令时，被试需要立即开始骑车；当听到静坐休息的指令时，被试需要立马停止骑车并保持安静。所有实验指令均为提前录制的语音指令。

（四）数据处理

1.行为数据

本研究的行为同步指2名被试在踩踏功率自行车时脚踏板位置的同步。具体而言，以踏频更快的一方为基准，该方在右脚脚踏板踩到底端时，另一方如果右脚脚踏板位于左脚踏板以下（即自行车车轮中心水平线以下），则视为一次成功同步，否则为非成功同步。根据实验录像统计被试成功同步占成功与非成功同步的总数，作为行为同步率。

2.fNIRS数据

先借助Homer2对数据进行预处理。首先，将光强数据转化成光密度数据，对光密度数据进行逐通道运动伪影校正；接着，使用主成分分析法去除全局噪声；然后，使用带通滤波滤除频率大于0.1Hz和小于0.01Hz的成分；最后，将光密度使用修正的 Beer-Lambert 定律轉换为氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的浓度。除上述步骤之外，本研究计算了所有通道从实验开始到实验结束（包括静息态和任务态）整段原始光密度数据的变异系数值（cv值），将cv值大于15%的通道排除在后续分析之外。

预处理之后，在MATLAB（R2020a）中进行统计分析。本实验同时得到了氧合血红蛋白（oxy-Hb）、脱氧血红蛋白（deoxy-Hb）、总血红蛋白（total-Hb）的数据。由于氧合血红蛋白对于局部脑血流变化敏感，且既往多数双人fNIRS研究根据含氧血红蛋白浓度变化报告脑间同步性，本研究也主要关注含氧血红蛋白的血氧浓度变化[29-33]。

本研究关注的神经指标是脑间同步，选用被试间相关性分析来计算两个大脑之间的同步性。具体而言，本研究提取了实验过程中2名被试对应通道的任务一全部10次的每次30秒中的后25秒氧合血红蛋白浓度数据，被试间相同通道配对，计算其在任务一中平均的脑间相关值，同时提取全部10次中每次任务一开始前的10秒的静坐休息阶段氧合血红蛋白浓度数据，计算作为任务一的平均脑间相关值基线值。然后，将上述任务阶段和静息阶段的两个平均脑间相关值分别进行Fisher z转换后两者作差，得到被试在进行任务一时各通道的平均脑间同步增量。同理，分别计算了任务二、任务三以及全部任务总体相关联的平均脑间同步增量。对于计算得到的各脑间同步增量值进行单样本t检验，认为结果显著的通道在对应分任务或总任务中存在脑间同步。对于存在脑间同步的通道，借助错误发现率（False Discovery Rate，简称FDR）多重校正进行进一步检验。另外，还分别取任务一、任务二、任务三的各10次血氧数据直接计算了存在脑间同步的通道的脑间相关值，并进行Fisher z转换，以与对应的行为数据作相关分析。

三、研究结果

（一）脑间同步

所有通道均未通过FDR校正，但由于本研究的被试样本量过小，因此对未通过FDR校正的通道，若其单样本t检验结果显著且有高效应量值，则继续分析。

单样本t检验发现，任务一相关联的平均脑间同步增量没有在任何通道上出现显著结果。任务二相关联的平均脑间同步增量，则在覆盖左侧背外侧额上回的通道48（t（9）=2.52，p=0.033<0.05，Cohens d=1.78）、覆盖左侧额中回的通道36（t（9）=-3.39，p=0.008<0.01，Cohens d=1.70）出现显著结果，说明被试间在听同样音乐踩功率自行车脚踏板时，在上述通道覆盖脑区可能出现脑间同步。任务三相关联的平均脑间同步增量，在覆盖左侧额中回的通道34（t（9）=-2.44，p=0.037<0.05，Cohens d=0.81）、通道36（t（9）=-2.94，p=0.016<0.05，Cohens d=1.01）出现显著结果，说明被试间在听踏板声以尽量与对方保持同步的过程中，在通道34、36覆盖脑区可能出现脑间同步。

全部任务总体相关联的平均脑间同步增量，在覆盖左侧中央前回的通道30（t（29）=-2.19，p=0.037<0.05，Cohens d=0.41）、通道36（t（29）=-3.14，p=0.004<0.01，Cohens d=0.58），但是通道30的效应量较小，通道36的效应量中等。结合上述任务一、二、三的结果，本研究认为，其中通道36出现的显著结果主要归功于任务二、任务三的共同贡献，因此不再就全部任务总体相关联的平均脑间同步增量作讨论。

（二）行为同步与脑间同步的相关分析

首先，将上述对应任务中显著通道对应的被试脑间同步数据与行为同步数据进行皮尔逊相关分析，结果发现，在任务二中，通道48的脑间同步与行为同步有着极高相关（r=0.89），通道36的脑间同步与行为同步有着中度相关（r=0.48），这表明任务二中通道48、36的脑间同步高低和对应行为的数据有着明显关联，可能可以作为描述任务二中合作行为质量的客观神经指标。在任务三中，通道34和通道36的脑间同步数据则都和行为同步仅有极弱相关，难以说明问题。

其次，将上述对应任务中显著通道对应的被试脑间同步数据在同一任务10次block的变化值与对应10次行为同步数据的变化值进行皮尔逊相关分析，结果发现，在任务二中，通道36的脑间同步变化值与行为同步的变化值呈中度相关（r=0.51），通道48则没有相应发现。任务三中，通道36的脑间同步变化值再次与行为同步的变化值展现出中度相关（r=0.48），而通道34则没有相应发现。因此，通道36可能能在一定程度上反映出任务二和任务三的合作行为表现。

综上所述，通道48和36都能反映任务二中合作行为的质量，通道36还能反映出任务三中合作行为的质量，由此补充印证了在任务相关联的平均脑间同步增量上找到的显著通道48、36确实可能与合作任务具有一定关联性的结论。

四、分析与讨论

本研究的结果表明，视障儿童和普通儿童在合作体育活动中，在特定条件下，其左侧背外侧额上回、左侧额中回存在脑间同步；上述脑间同步的强度和个体间合作行为水平呈现正相关。

（一）合作骑车的脑机制

本研究中的视障儿童和普通儿童合作进行体育活动时，在某些具体的脑区位置会出现脑间同步，且脑间同步的强度与被试间合作行为水平有正相关关系，脑间同步可能可以作为描述合作运动个体合作行为质量的客观神经标记。

1.左侧背外侧额上回的参与

在任务二中出现显著脑间同步，且与任务二的行为表现高度相关的通道48位于左侧背外侧额上回，即布罗德曼区（以下简称BA，MNI坐标：-21，40，73）8，从BA分区来讲主要覆盖额叶眼动区。

已有研究证实，在社会互动中该区域存在脑间同步。Cui等人发现，在手指合作按键任务中被试右侧额上回有显著脑间同步[34]。Liu等人基于要求配对被试面对面交流的叠叠乐游戏，在合作和阻碍性交互过程中，于右侧额中回和上回的后部区域，特别是BA8 观察到被试间强烈的脑间神经同步，从而认为BA8 在以目标为导向的社会互动中发挥作用，例如复杂的互动运动和社会决策[35]。本研究中配对被试为了根据音乐节奏踩踏自行车脚踏板，需要控制自身的动作，在统一的音乐声中以同样的目标骑车，即一种以目标为导向的互动运动。结合已有研究，本研究认为，在BA8存在的脑间同步表明，BA8可能参与了面向目标的合作骑车这一社会互动形式。

2.左侧额中回的参与

在任务二、任务三中出现显著脑间同步且与任务二、任务三的行为表现较为相关的通道36（BA46，MNI坐标：-50，61，18）以及在任务三中存在显著脑间同步的通道34（BA9，MNI坐标：-58，17，57）都主要覆盖左侧额中回，从BA分区视角来看则均主要覆盖左侧背外侧前额叶皮层。

Hu等人使用手指同步范式发现，同步组配对被试在左侧额中回出現显著的脑间同步，并可以预测被试间随后的亲社会倾向[36]。Reindl等人采用同样的范式，在亲子组被试的背外侧前额叶也找到显著脑间同步的存在[37]。背外侧前额叶还被认为是异性合作的脑间同步存在的主要区域之一[38]。例如，Cheng等人在同步按键任务中发现，合作任务中陌生男女配对，被试在左侧背外侧前额叶存在显著脑间同步[39]。另外，包含额中回的共同社会注意系统在将相互注意分配给社会交互的共同目标方面发挥作用[40]。Liu等人在BA9 中也观察到合作互动条件下被试间进行叠叠乐游戏的脑间同步，并在合作社交互动需要心理理论时，BA9可能特别参与[41]。

本研究中配对被试为陌生异性被试，在听音乐节奏骑车任务、听自行车踏板发声器声与同伴实现彼此同步骑车的任务中都存在左侧额中回的脑间同步。结合已有研究，本研究推测，左侧额中回可能在异性社交互动的共同目标实现方面发挥作用，且该区域在合作骑车和其他更微小动作的合作中可能有类似的脑机制。另一方面，心理理论指个体基于对自己或他人意图等心理状态的认知来预测和解释他人心理和行为的能力[42]。本研究中配对被试在借助踏板声与彼此实现同步骑车的任务中，因为被试需要听对方和自己的踏板声是否同步发出，并调整自身骑行速度以与对方匹配，涉及心理理论在互动运动中的运用，可能由此BA9出现脑间同步。

综上所述，本研究结果有助于为国内融合教育环境下体育运动中的同伴合作行为研究提供一定程度的神经生理指标支持。在认知神经领域，已有研究发现，脑间同步可以有效促进人际信息流，预测人际合作的质量[43-46]。本研究也为合作交互过程中更高水平的脑间同步与在共同目标实现方面的更佳任务表现相关联提供了可能的证据，推测脑间同步一定程度上可以被视为反馈合作行为表现的神经指标。未来可以进一步验证左侧背外侧额上回和左侧额中回以及其他脑区在合作运动中的可能作用。

（二）基于脑间同步的视角推进融合教育实践的方法

寻找视障儿童和普通儿童合作运动中的脑间同步具有推进融合教育实践的潜在意义。脑间同步是一种人际同步[47]。而人际同步具有亲社会效应，即人际同步可以促进亲社会行为，有利于儿童的社会适应[48]。具体而言，即人际同步可以促进合作行为，有助于构建友好关系等，而这些正是融合教育成功的重要标志[49]。因此，合作体育活动中若存在脑间同步，可能从客观神经生理指标上证明合作体育活动有助于促进合作运动主体之间的合作行为、构建其间的积极同伴关系等，进而也为如何促进融合教育实践提供了方法线索，即普通儿童和残疾儿童合作体育活动可为提升融合教育水平和质量提供可能性。

在合作体育活动的实践方法上，将可能诱发脑间同步的因素融入体育活动之中，可能增强其促进融合实现的效果。例如本研究支持在体育活动中采取合作形式，引导参与者在任务中追求共同目标，从而实现脑间同步，促进儿童间社会互动。与此类似，Kelly等人总结的在校外融合体育活动中培养社交技能和人际关系的三个策略，分别强调了共同目标、任务导向以及合作活动的重要性，与利于脑间同步出现的要素不谋而合[50]。本研究在具体任务条件间发现的脑同步结果不同，建议在更具体的操作层面，可以利用音乐或其他节拍，引导儿童在体育活动之中加强动作节奏的配合；可以进行儿童之间观察预测或模仿对方动作的活动设计。此外，儿童合作体育活动中的语言交流可能需要教师予以合理引导，否则儿童间可能缺乏有效的及时沟通，致使参与的体育活动缺乏合作性。

另外，基于脑间同步视角对融合体育活动的支持，融合体育的实践有助于增加视障儿童参与体育活动的机会，推进相关法律法规的实施，促进视障者的社会融合[51]。然而，视障儿童很难像视力正常的同龄人一样有同样的机会参加普通体育课[52]，更无法参加剧烈的体育活动，因此积极性较弱[53]。我国融合教育相关的配套文件、实施细则仍然较為缺乏，政策的实践、相关权利的保障还任重道远。尽管残疾学生将体育活动视为一个社交机会领域[54]，但对于视障儿童来说，与视力正常的同龄人进行体育活动始终是一个挑战[55]。本研究有助于鼓励教师等实践者以合作体育活动为内容依托，保障残疾儿童参与体育的权利，推进融合教育的具体实践。

（三）局限和展望

首先，本研究作为一项探索性实验研究，样本量非常小，极大程度上限制了数据分析和结果的代表性。但是，本研究从有限的被试身上采集了以10Hz为采样率的较长时间的数据，数据分析呈现出的特点也很大程度上从已有相关研究中得以印证，因此也具有一定的探索性意义。未来研究需要进一步扩大样本量，基于已有发现，借助适当校正的显著性阈值来进一步探索。

其次，尽管本研究将两台近红外设备排布于同一名被试的头部，以更多的通道覆盖更多的脑区，但本研究使用的近红外功能成像技术设备的可用通道数目依然有限，覆盖大脑的区域有限。

再次，虽然本研究所设计的合作骑车运动任务比传统的同步按键实验任务具有更高的生态效度，并且本研究选取蓝牙式近红外设备以最大限度地提高近红外技术手段对运动下数据采集的容忍度，但是所采集到的数据仍然可能受到头动等噪音影响，限制了有效通道的数目。

视障儿童整体社会技能水平较低，本研究从客观神经生理指标视角出发，为已有研究中指出的参与融合体育活动能改善视障儿童和普通儿童间同伴关系，并促进视障儿童融入社会的有效性提供来自新视角的证据[56]。未来研究还可以从脑间同步的视角补充论证已有的关于推进融合教育的其他策略的有效性，也可以从该视角出发，为新的融合教育策略提供客观的认知神经生理数据支撑。

［参考文献］

［1］邓猛，颜廷睿.西方特殊教育研究进展述评[J].教育研究，2016（1）：77-84.

[2]郭志云，邓猛.融合教育模式的中国话语及实践路径——基于教育部随班就读《指导意见》的分析与反思[J].中国特殊教育， 2021（12）：3-9.

[3]肖非.中国的随班就读： 历史·现状·展望[J].中国特殊教育， 2005（3）：3-7.

[4]Jessup G，Bundy A C，Broom A，et al.The Social Experiences of High School Students With Visual Impairments[J].Journal of Visual Impairment & Blindness，2017（1）：5-19.

[5]Chang C H，Schaller J.The Views of Students With Visual Impairments on the Support They Received From Teachers[J].Journal of Visual Impairment & Blindness，2002（8）：558-575.

[6]Brydges C，Mkandawire P.Perceptions and Concerns About Inclusive Education Among Students With Visual Impairments in Lagos，Nigeria[J].International Journal of Disability Development and Education，2017（2）：1-15.

[7]傅王倩，肖非.随班就读儿童回流现象的质性研究[J].中国特殊教育，2016（3）：3-9.

[8]Kornev A，Nekrasova M，Petrova M，et al.Physical Education Effect on Social Adaptation of Children With Visual Impairments[EB/OL]. （2019-12-18）[2022-06-02].https：//doi.org/10.15405/epsbs.2018.02.74.

[9]Alcaraz-Rodríguez，Medina-Rebollo D，Muoz-Llerena A，et al. Influence of Physical Activity and Sport on the Inclusion of People With Visual Impairment： A Systematic Review[J].International Journal of Environmental Research and Public Health，2021（1）：443-454.

[10]Blackman S.Barbadian Students Attitudes Towards Including Peers With Disabilities in Regular Education[J].International Journal of Special Education，2016（1）：135-143.

[11]Shriver T P.Effects of the Special Olympics World Games on Attitudes of Nonhandicapped Children Towards Persons With Mental Retardation[D].Storrs：University of Connecticut， 1997.

[12]Schwab，Susanne.The Impact of Contact on Students Attitudes Towards Peers With Disabilities[J].Research in Developmental Disabilities，2017（62）：160-165.

[13]李沛立.我國台湾地区融合式适应体育教育实施策略[J].首都体育学院学报，2011（1）：40-42.

[14]Kalymon K，Gettinger M，Hanley-Maxwell C.Middle School Boys Perspectives on Social Relationships With Peers With Disabilities[J].Remedial & Special Education，2010（4）：305-316.

[15]Anderson K，Balandin S，Clendon S. “He Cares About Me and I Care About Him.” Childrens Experiences of Friendship With Peers Who Use AAC[J].Augmentative & Alternative Communication，2011（2）：77-90.

[16]程黎，程曦，王美玲，等.超常儿童内部动机与创造力的关系： 课堂同伴互动的中介作用[J].中国特殊教育，2021（1）：58-65.

[17]Brown H K，Ouellette-Kuntz H，Lysaght R，et al.Students Behavioural Intentions Towards Peers With Disability[J].Journal of Applied Research in Intellectual Disabilities，2011（4）：322-332.

[18]郑丽莉，成晓君，胡谊，等.超扫描的发展及其在教育领域的应用潜力[J].教育生物学杂志， 2015（1）：35-42.

[19]Nishiyori R，Bisconti S，Meehan S K，et al.Developmental Changes in Motor Cortex Activity as Infants Develop Functional Motor Skills[J].Developmental Psychobiology， 2016（6）：773-783.

[20]李先春，卑力添，袁涤，等.超扫描视角下的社会互动脑机制[J].心理科学， 2018（6）：206-213.

[21][22][31]Funane T，Kiguchi M，Atsumori H，et al.Synchronous Activity of Two Peoples Prefrontal Cortices During A Cooperative Task Measured by Simultaneous Near-Infrared Spectroscopy[J].Journal of Biomedical Optics，2011（7）：.1-10.

[23]Holper L，Scholkmann F，Wolf M. Between-Brain Connectivity During Imitation Measured by fNIRS[J].Neuroimage，2012（1）：212-222.

[24]Osaka N，Minamoto T，Yaoi K，et al.Neural Synchronization During Cooperated Humming： A Hyperscanning Study Using fNIRS[J].Procedia Social & Behavioral Sciences，2014（1）：241-243.

[25]Osaka N，Minamoto T，Yaoi K，et al.How Two Brains Make One Synchronized Mind in the Inferior Frontal Cortex：fNIRS-Based Hyperscanning During Cooperative Singing[J]. Frontiers in Psychology，2015（127）：1-10.

[26]Ikeda S，Nozawa T，Yokoyama R，et al.Steady Beat Sound Facilitates Both Coordinated Group Walking and Inter-Subject Neural Synchrony[J].Frontiers in Human Neuroscience， 2017（267）：1-10.

[27]Hatakenaka M，Miyai I，Mihara M，et al.Frontal Regions Involved in Learning of Motor Skill——A Functional NIRS Study[J].NeuroImage，2007（1）：109-116.

[28]王兆泉.合作任務下大脑活动同步性的fNIRS研究[D].金华： 浙江师范大学，2016.

[29]Hoshi Y.Functional Near-Infrared Spectroscopy： Potential and Limitations in Neuroimaging Studies[J].International Review of Neurobiology，2005（66）：237-266.

[30][34][45]Cui X，Bryant D M，Reiss A L.NIRS-Based Hyperscanning Reveals Increased Interpersonal Coherence in Superior Frontal Cortex During Cooperation[J].Neuroimage， 2012（3）：2430-2437.

[32]Jiang J，Chen C，Dai B，et al.Leader Emergence Through Interpersonal Neural Synchronization[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2015（14）：4274-4279.

[33]Jiang J，Dai B，Peng D，et al.Neural Synchronizaion During Face-to-Face Communication[J].Journal of Neuroscience the Official Journal of the Society for Neuroscience，2012（45）：16064-16069.

[35][40]Liu N，Charis M，Witt E E，et al.NIRS-Based Hyperscanning Reveals Inter-Brain Neural Synchronization During Cooperative Jenga Game With Face-to-Face Communication[J].Frontiers in Human Neuroscience，2016（10）：1-11.

[36]Hu Y ，Hu Y ，Li X，et al.Brain-to-Brain Synchronization Across Two Persons Predicts Mutual Prosociality[J].Social Cognitive and Affective Neuroscience， 2017（12）：1835-1844.

[37]Reindl V，Gerloff C，Scharke W，et al.Brain-to-Brain Synchrony in Parent-Child Dyads and the Relationship With Emotion Regulation Revealed by fNIRS-Based Hyperscanning[J]. NeuroImage，2018（178）：493-502.

[38]Lancaster J L，Woldorff M G，Parsons L M，et al.Automated Talairach Atlas Labels for Functional Brain Mapping[J].Human Brain Mapping，2000（3）：120-131.

[39]Cheng X，Li X，Hu Y.Synchronous Brain Activity During Cooperative Exchange Depends on Gender of Partner： A fNIRS-Based Hyperscanning Study[J].Human Brain Mapping，2015（6）：2039-2048.

[41]Gvirts H Z，Perlmutter R.What Guides Us to Neurally and Behaviorally Align With Anyone Specific？ A Neurobiological Model Based on fNIRS Hyperscanning Studies[J].The Neuroscientist，2020（2）：108-116.

[42]刘艳春，石灿，张曦.智力障碍儿童心理理论，执行功能与说谎行为的关系[J].中国特殊教育， 2022（4）：50-56.

[43]Mai N A，Tv B，Uha C.Shared Understanding of Narratives is Correlated With Shared Neural Responses[J].NeuroImage，2019（184）：161-170.

[44]Xie H，Karipidis L，Howell A，et al.Finding the Neural Correlates of Collaboration Using A Three-Person fMRI Hyperscanning Paradigm[J].Proceedings of the National Academy of Sciences，2020（37）：23066-23072.

[46]Pan Y ，Cheng X ，Zhang Z ，et al.Cooperation in Lovers： An fNIRS-Based Hyperscanning Study[J].Human Brain Mapping，2017（2）：831-841.

[47]孫炳海，冯小丹，赵肖倩，等.超扫描在社会互动脑机制研究中的应用：基于人际同步的视角[J].苏州大学学报（教育科学版），2018（4）：33-42.

[48]Elli L K.HowInterpersonal Synchrony Facilitates Early Prosocial Behavior[J]. Current Opinion in Psychology，2018（20）：35-39.

[49]Cross A F，Traub E K Hutter-Pishgahi L，et al.Elements of Successful Inclusion for Children With Significant Disabilities[J].Topics in Early Childhood Special Education，2004（3）：169-183.

[50]Arbour-Nicitopoulos K P，Grassmann V，Orr K，et al.A Scoping Review of Inclusive Out-of-School Time Physical Activity Programs for Children and Youth With Physical Disabilities[J].Adapted Physical Activity Quarterly，2018（1）：111-138.

[51]Alcaraz-Rodríguez V，Medina-Rebollo D，Muoz-Llerena A，et al.Influence of Physical Activity and Sport on the Inclusion of People With Visual Impairment：A Systematic Review[J].International Journal of Environmental Research and Public Health，2021（1）：443-454.

[52]Robinson B L，Lieberman L J.Effects of Visual Impairment，Gender，and Age on Self-Determination[J].Journal of Visual Impairment & Blindness，2004（6）：351-366.

[53]Haegele J A，Porretta D.Physical Activity and School-Age Individuals With Visual Impairments：A Literature Review[J].Adapted Physical Activity Quarterly，2015（1）：68-82.

[54]Rekaa H，Hanisch H，Ytterhus B.Inclusion in Physical Education：Teacher Attitudes and Student Experiences：A Systematic Review[J].International Journal of Disability Development and Education，2019（1）：36-55.

[55]Columna L，Lepore-Stevens M，Kavanagh E.Effective Education for Families of Children With Visual Impairments and Blindness in Physical Activity Environments：A Workshop Model With a Focus on Orientation and Mobility Skills[J].British Journal of Visual Impairment，2017（2）：165-177.

[56]Charles O O.Social Skills Possessed by Students With Visual Impairment in an Integrated Physical Games and Sports Situation[J].Palaestra;Urbana，2021（1）：15-20.

Inter-Brain Neural Synchronization in Cooperative Physical

Activities Between Children With and Without Visual Impairments：A Hyperscanning Study Based on fNIRS

DENG Yuyang1 PAN Yijing2 ZHANG Yuexin3，4 ZHAI Yu5 HUANG Siqi3 HAN Lu3

（1.School of Physical Education and Sports Science，South China Normal University Guangzhou 510631；

2.College of Special Education，Yuzhang Normal University Nanchang 330103;

3.School of Special Education， Faculty of Education， Beijing Normal University Beijing 100875;

4.Guangdong Provincial Key Laboratory of Development and Education for Special Needs Children Zhanjiang Guangdong 524048;

5.State Key Laboratory of Cognitive Neuroscience and Learning， Beijing Normal University Beijing 100875 ）

Abstract：The purpose of this study is to further examine and support the level of cooperation between children with and without visual impairments by inclusive physical education activities from the perspective of neurophysiological indicators. In this study， a pair of children with and without visual impairments were investigated and functional near infrared spectrum instrument （fNIRS） was used to simultaneously measure their brain activities data in cooperative cooperative physical activities. Inter-brain neural synchronization were calculated between the two participants. The results show that under certain conditions， there is inter-brain synchronization in the left dorsolateral superior frontal gyrus and the left middle frontal gyrus. Moreover， the intensity of inter-brain synchronization is positively correlated with the level of inter-individual cooperative behavior. The results indicate that inter-brain neural synchronization may be used as an objective neural marker to describe the quality of cooperative behavior of individuals with cooperative physical activities.

Key words：children with visual impairments; peer cooperation; physical activities; functional near infrared spectrum instrument （fNIRS）; hyperscanning