physiological synchrony

Abstract Process‐oriented approaches are needed to understand the temporality and dynamics of teacher–student interactions in higher education classrooms. In this study, we follow a complexity science approach, based on non‐linear intra‐ and inter‐personal physiology methods, to explore the physiology of teacher–student interactions. In particular, we examine the relationship between higher education students' course interest, electrodermal activity (EDA, as an indicator of physiological arousal), perceived teacher enthusiasm in the classroom and lesson enjoyment. Ten higher education teachers and 42 of their students voluntarily participated in this study. Self‐reported measures were applied to assess students' course interest (pre), perceived teacher enthusiasm (post) and lesson enjoyment (post) in authentic higher education lectures. Teachers' and students' EDA was sampled at 2 kHz using Bionomadix mobile sensors during the lectures. Auto‐ and cross‐recurrence quantification analyses were applied to understand the temporal structures of students' individual EDA patterns and their physiological synchrony with their teachers. At the individual level, entropy of students' EDA predicted their perceived teacher enthusiasm and lesson enjoyment beyond course interest. At the physiological synchrony level, course interest was the only predictor of students' perceived teacher enthusiasm and lesson enjoyment. Moreover, our findings showed that the relationships between course interest and the structure of EDA patterns differ between individual and physiological synchrony levels. These results provide valuable insight into understanding interactions between teachers and students from a complexity science perspective. Practitioner notes What is already known about this topic? Control value theory (CVT) defines academic emotions in terms of the two dimensions of valence (positive or negative) and arousal (activating or deactivating). Enjoyment is considered a positive activating emotion that is central to effective teaching and learning. Emotions in the classroom are dynamically co‐constructed through social interactions among teachers and students. While valence is inherently subjective, objective physiological measures like electrodermal activity (EDA) are increasingly utilised to understand the arousal dimension of emotions and the dynamics of emotional contagion between teachers and students. What this paper adds? Observing EDA of higher education students during authentic lectures can provide valuable insights into their perceived teacher enthusiasm and lesson enjoyment. Exploring the temporal structures of EDA through nonlinear methods might help understand the emergence of students' lesson enjoyment in a bottom‐up manner. Studying temporal structures of EDA at intra‐ and interpersonal levels (i.e. teacher–student physiological synchrony) can provide a multilayered perspective on the relationship between students' course interest, perceived teacher enthusiasm and lesson enjoyment. At the intra‐personal level, students' course interest and their EDA entropy both predict perceived teacher enthusiasm and lesson enjoyment. At the inter‐personal level, teacher–student physiological synchrony occurs above chance level. Furthermore, physiological synchrony is associated with students' course interest. However, it does not predict perceived teacher enthusiasm or lesson enjoyment beyond the influence of course interest. Implications for practice and/or policy Teachers and learning designers can focus on fostering high course interest among learners at the beginning of their courses to facilitate positive relational dynamics with the students. Moving educational research towards non‐linear approaches can provide more nuanced insights into how students' and teachers' emotions evolve in higher education classrooms.

رویکردهای فرایندی برای درک زمان‌مندی و پویایی تعاملات معلم-دانشجو در کلاس‌های آموزش عالی ضروری است. در این پژوهش، ما با رویکرد علم پیچیدگی و بر اساس روش‌های فیزیولوژی غیرخطی درون‌فردی و بین‌فردی، به بررسی فیزیولوژی تعاملات معلم-دانشجو می‌پردازیم. به طور خاص، رابطه بین علاقه‌مندی دانشجویان آموزش عالی به درس، فعالیت الکترودرمال (EDA، به عنوان شاخص برانگیختگی فیزیولوژیک)، اشتیاق ادراک‌شده معلم در کلاس و لذت از درس را بررسی می‌کنیم. ده معلم آموزش عالی و ۴۲ نفر از دانشجویان آن‌ها به صورت داوطلبانه در این مطالعه شرکت کردند. برای سنجش علاقه‌مندی دانشجویان به درس (پیش‌آزمون)، اشتیاق ادراک‌شده معلم (پس‌آزمون) و لذت از درس (پس‌آزمون) در سخنرانی‌های واقعی آموزش عالی، از ابزارهای خودگزارش‌دهی استفاده شد. فعالیت الکترودرمال معلمان و دانشجویان با استفاده از حسگرهای سیار Bionomadix با نرخ نمونه‌برداری ۲ کیلوهرتز در طول سخنرانی‌ها ثبت شد. برای درک ساختارهای زمانی الگوهای فردی EDA دانشجویان و همزمانی فیزیولوژیک آن‌ها با معلمان، از تحلیل‌های کمّی بازگشت خودکار و متقاطع استفاده شد. در سطح فردی، آنتروپی EDA دانشجویان، اشتیاق ادراک‌شده معلم و لذت از درس را فراتر از علاقه‌مندی به درس پیش‌بینی کرد. در سطح همزمانی فیزیولوژیک، علاقه‌مندی به درس تنها پیش‌بین اشتیاق ادراک‌شده معلم و لذت از درس بود. افزون بر این، یافته‌های ما نشان داد که روابط بین علاقه‌مندی به درس و ساختار الگوهای EDA در سطوح فردی و همزمانی فیزیولوژیک متفاوت است. این نتایج بینش ارزشمندی برای درک تعاملات معلم و دانشجو از منظر علم پیچیدگی فراهم می‌کند. یادداشت‌های کاربردی چه چیزی پیش‌تر درباره این موضوع شناخته شده است؟ نظریه ارزش-کنترل (CVT) هیجانات تحصیلی را بر اساس دو بعد ارزش (مثبت یا منفی) و برانگیختگی (فعال‌کننده یا غیرفعال‌کننده) تعریف می‌کند. لذت به عنوان یک هیجان مثبت و فعال‌کننده، محور تدریس و یادگیری مؤثر است. هیجانات در کلاس به صورت پویا و از طریق تعاملات اجتماعی میان معلمان و دانشجویان ساخته می‌شوند. در حالی که ارزش ماهیتی ذهنی دارد، سنجه‌های عینی فیزیولوژیک مانند فعالیت الکترودرمال (EDA) به طور فزاینده‌ای برای درک بعد برانگیختگی هیجانات و پویایی سرایت هیجانی بین معلمان و دانشجویان به کار می‌رود. این مقاله چه می‌افزاید؟ مشاهده EDA دانشجویان آموزش عالی در طول سخنرانی‌های واقعی می‌تواند بینش‌های ارزشمندی درباره اشتیاق ادراک‌شده معلم و لذت از درس آن‌ها فراهم کند. بررسی ساختارهای زمانی EDA با روش‌های غیرخطی می‌تواند به درک ظهور لذت از درس دانشجویان به صورت پایین به بالا کمک کند. مطالعه ساختارهای زمانی EDA در سطوح درون‌فردی و بین‌فردی (یعنی همزمانی فیزیولوژیک معلم-دانشجو) می‌تواند دیدگاه چندلایه‌ای درباره رابطه علاقه‌مندی به درس دانشجویان، اشتیاق ادراک‌شده معلم و لذت از درس ارائه دهد. در سطح درون‌فردی، علاقه‌مندی به درس دانشجویان و آنتروپی EDA هر دو پیش‌بین اشتیاق ادراک‌شده معلم و لذت از درس هستند. در سطح بین‌فردی، همزمانی فیزیولوژیک معلم-دانشجو بالاتر از سطح تصادفی رخ می‌دهد. همچنین، همزمانی فیزیولوژیک با علاقه‌مندی به درس دانشجویان مرتبط است، اما فراتر از تأثیر علاقه‌مندی به درس، اشتیاق ادراک‌شده معلم یا لذت از درس را پیش‌بینی نمی‌کند. پیامدهای کاربردی و/یا سیاستی معلمان و طراحان آموزشی می‌توانند بر تقویت علاقه‌مندی بالا به درس در ابتدای دوره‌ها تمرکز کنند تا پویایی‌های مثبت رابطه‌ای با دانشجویان را تسهیل نمایند. حرکت پژوهش‌های آموزشی به سوی رویکردهای غیرخطی می‌تواند بینش‌های دقیق‌تری درباره چگونگی تحول هیجانات دانشجویان و معلمان در کلاس‌های آموزش عالی ارائه دهد.

Introduction Parent-child physiological synchrony may reflect coordinated regulatory processes, but its meaning appears to vary across developmental and interactional contexts. Greater synchrony has been associated with more and less adaptive functioning, suggesting that synchrony should not be interpreted as inherently beneficial. The current study examined whether mother-youth trend-level physiological synchrony during a dyadic stressor was associated with multiple indicators of wellbeing in preadolescence. Method One hundred seventy-three mother-child dyads (Mothers: M age = 41.60 years; Youth: M age = 9.54 years, range = 8–12; 53% female) completed the Performance Challenge Task, during which youth attempted unsolvable puzzles while mothers observed. Respiration rate, root mean square of successive differences (RMSSD), and respiratory sinus arrhythmia (RSA) were assessed simultaneously in mothers and youth. Youth reported positive and negative affect, depressive symptoms, anxiety, and aggression; mothers reported youth internalizing and externalizing symptoms. Growth models estimated each participant's physiological trajectory across the task, and mother and youth trajectories were covaried to estimate trend-level synchrony. Results Greater RSA synchrony was associated with higher post-stressor positive affect after accounting for pre-stressor positive affect, higher mother-reported internalizing symptoms, and lower mother-reported externalizing symptoms. RMSSD synchrony showed a nonsignificant trend toward higher youth-reported anxiety ( p = 0.08), and respiration-rate synchrony showed a nonsignificant trend toward lower mother-reported externalizing symptoms ( p = 0.06). Most other associations were nonsignificant. Discussion Findings did not support a uniformly adaptive interpretation of physiological synchrony. Instead, associations varied across outcomes and physiological indices, underscoring the importance of considering what form of synchrony is measured and the context in which it occurs.

مقدمه: همزمانی فیزیولوژیک والد-فرزند ممکن است بازتاب فرآیندهای تنظیمی هماهنگ باشد، اما معنای آن بسته به زمینه‌های رشدی و تعاملی متفاوت به نظر می‌رسد. همزمانی بیشتر با عملکردهای سازگارانه‌تر و کمتر نیز مرتبط بوده است که نشان می‌دهد همزمانی نباید ذاتاً سودمند تفسیر شود. مطالعه حاضر بررسی کرد که آیا همزمانی فیزیولوژیک در سطح روند بین مادر و نوجوان در طول یک موقعیت استرس‌زای دوتایی با چندین شاخص بهزیستی در پیش‌نوجوانی مرتبط است یا خیر. روش: صد و هفتاد و سه زوج مادر-فرزند (مادران: میانگین سن = 41.60 سال؛ نوجوانان: میانگین سن = 9.54 سال، دامنه = 8 تا 12؛ 53٪ دختر) تکلیف چالش عملکرد را انجام دادند که طی آن نوجوانان پازل‌های غیرقابل حل را تلاش کردند در حالی که مادران مشاهده می‌کردند. نرخ تنفس، ریشه میانگین مربعات تفاوت‌های متوالی (RMSSD) و آریتمی سینوسی تنفسی (RSA) به طور همزمان در مادران و نوجوانان ارزیابی شد. نوجوانان عاطفه مثبت و منفی، نشانه‌های افسردگی، اضطراب و پرخاشگری را گزارش کردند؛ مادران نشانه‌های درونی‌سازی و برونی‌سازی نوجوانان را گزارش کردند. مدل‌های رشد، مسیر فیزیولوژیک هر شرکت‌کننده را در طول تکلیف برآورد کردند و مسیرهای مادر و نوجوان برای برآورد همزمانی در سطح روند همپوشانی داده شدند. نتایج: همزمانی بیشتر RSA با عاطفه مثبت بالاتر پس از استرسور (پس از کنترل عاطفه مثبت پیش از استرسور)، نشانه‌های درونی‌سازی بیشتر گزارش‌شده توسط مادر و نشانه‌های برونی‌سازی کمتر گزارش‌شده توسط مادر مرتبط بود. همزمانی RMSSD روند غیرمعناداری به سوی اضطراب بیشتر گزارش‌شده توسط نوجوانان نشان داد (p = 0.08) و همزمانی نرخ تنفس روند غیرمعناداری به سوی نشانه‌های برونی‌سازی کمتر گزارش‌شده توسط مادر داشت (p = 0.06). بیشتر سایر ارتباطات معنادار نبودند. بحث: یافته‌ها از تفسیر یکنواخت و سازگارانه همزمانی فیزیولوژیک حمایت نکردند. در عوض، ارتباطات بسته به پیامدها و شاخص‌های فیزیولوژیک متفاوت بود و اهمیت توجه به نوع همزمانی اندازه‌گیری‌شده و زمینه وقوع آن را برجسته می‌کند.