在生活和工作中，我們人類常常使用想象力，在腦海中規劃最快的上班路徑，思考晚餐吃什麼，回憶上一次或計劃即將開始的會議內容……想象是人類所能做的一件了不起的事。長期以來，想象力被認為是人類獨有的一種特徵，它涉及到思考一些實際上並沒有正在發生的事情。

現在，一項新發表於《科學》雜誌上的研究表明，大鼠可能也具有想象力。更具體地說，新的研究結果表明，即使大鼠一動不動地坐著，它們也能像人類一樣，在腦海中想象走到一個新的地方，或在腦海中將一個虛擬物品移動到一個新的位置。

探查海馬的活動模式

科學家認為，人類的想象力與人腦中的一個名為海馬的區域息息相關。海馬是腦中負責空間記憶的區域，它儲存著與回憶過去的事件和暢享未來的情景有關的地圖。

當我們回憶一個地點和事件時，海馬會產生特定的活動模式。例如，當我們從一個地方走到另一個地方時，海馬會根據位置的不同而呈現出特定的活動模式。在那之後，當我們思考在同樣的環境中移動時，海馬中就會出現相同的模式。

科學家知道，和人類一樣，當齧齒類動物經歷地點和事件時，它們腦中的海馬也會激活特定的神經活動模式。但他們不知道的是，大鼠能否像人類一樣，能夠隨意控制海馬中的這種活動模式。只可惜，長時間以來，科學家一直難以找到合適的方法來探索這一問題。

虛擬實境 + 腦機接口

在新的研究中，研究人員找到了一種探索動物是否具有想象力的方法。

他們開發了一種結合虛擬實境（VR）和腦機接口（BMI）的新系統。這個系統像是一臺實時的「思想探測器」，可以測量神經活動並翻譯其含義。他們創建了一個使他們能夠解碼大鼠的腦信號的「思想詞典」，詞典中彙編了大鼠在經歷某些事件時的活動模式。

在實驗中，他們先將電極植入大鼠的腦中，以記錄海馬的活動。他們讓大鼠在一個球形跑步機上行走，並在它們周圍放置了一個顯示了虛擬實境舞臺的360°螢幕。當大鼠在跑步機上行走時，螢幕上會顯示它們在虛擬實境舞台中移動。

當大鼠在一個球形跑步機上行走時，它的動作會在周圍的360°螢幕上的虛擬實境舞台中顯示出來，當大鼠到達目的地時，就會得到獎勵。（圖/Lai et al, HHMI Janelia Research Campus）

研究人員對大鼠進行了訓練，當它們走到了正確的目的地時，就會得到一小口糖水作為獎勵。與此同時，當在跑步機上行走的大鼠抵達虛擬實境舞台中的每一個地點時，它們的海馬就會產生獨特的活動模式。腦機接口系統會記錄下這些海馬的活動模式，使研究人員可以觀察到當大鼠在抵達虛擬實境舞台中的特定位置時，有哪些神經元被激活了。

心靈傳輸者 + 絕地武士

研究人員推測，大鼠可以僅通過思考每個位置，來複現這些腦模式。為了驗證這一推測，他們進行了另外兩項實驗，並將那兩項實驗分別稱為「心靈傳輸者」和「絕地武士」。

在「心靈傳輸者」任務中，他們斷開了跑步機，讓腦機接口將大鼠的神經活動轉化為螢幕上的動作，當大鼠重現了與特定位置相關的海馬活動模式時，就會獲得獎勵。換句話說，在這項任務中，大鼠只需要通過想象在虛擬實境舞臺上穿行，來獲得獎勵。這種思維過程是人類經常經歷的。

在「絕地武士」任務中，被固定在一個虛擬位置的大鼠需要僅憑想象，將一個虛擬物體「移動」到一個位置。原地不動的大鼠可以通過控制它的海馬活動，在虛擬實境舞台中將物體「移動」到目標地點。這就像是坐在辦公室裡的人可能會想象拿起咖啡機旁邊的一個杯子，然後把它裝滿咖啡一樣。然後，研究人員會改變目標地點的位置，讓大鼠產生與新位置相關的活動模式。

大鼠的想象力

實驗結果表明，在接受測試的四隻大鼠中，有三只能夠出色地完成虛擬實境任務。它們可以像人類一樣，在精神上去往它們曾去過的環境，而且它們似乎也能將思維停留在一個特定的地方几秒鐘的時間，這個時間長度與人類重溫過去的事件或想象新的場景時類似。

這意味著，大鼠也和人類一樣，可以想象眼前沒有的地方和物體，並依靠想象前往一個地方，或者依靠想象把一個物體移動到一個特定的位置。換句話說，大鼠和人類一樣，擁有某種形式的想象力。

此外，這項研究還表明，腦機接口可以用來探測海馬活動，為研究這個重要的腦區提供了一個新的系統。

#創作團隊：

編譯：糖獸

排版：雯雯

#參考來源：

https://www.janelia.org/news/rats-have-an-imagination-new-research-suggests

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adh5206

#圖片來源：

封面圖&首圖：Greza / Pixabay