老鼠可能有想象力

沉浸在思绪中并运用想象力做白日梦的能力可能并非人类独有。11 月 2 日发表在《科学》杂志上的一项研究发现，老鼠可以思考不在它们面前的物体和地方。

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想象远离我们当前位置的地点是记忆和想象未来可能情景的组成部分。如果动物有这种能力，它们可能拥有一种与我们人类相似的想象力。

“老鼠确实可以激活环境中地点的表征，而无需亲自前往那里，”这项研究的合著者、霍华德·休斯医学研究所的工程师和神经学家 Chongxi Lai 在一份声明中说。“即使他的身体是固定的，他的空间思维也可以到达非常遥远的地方。”

为了了解更多信息，赖和马里兰州霍华德休斯医学研究所的一个团队设计了一系列实验，看看老鼠是否能用它们的想法想象走向特定地点或移动远程物体。

读懂老鼠的心思

当人类和啮齿动物经历事件或访问某个地方时，它们的海马体中会激活特定的神经活动模式。大脑的这个区域负责空间记忆，并存储大鼠世界的心理地图。它还参与回忆过去的事件和想象未来的情形。为了回忆记忆，海马体中会产生与地点和事件相关的特定模式。黑猩猩已被证明具有假装的能力，但科学家仍在研究黑猩猩和其他非人类动物的思维方式。

为了窥视老鼠的大脑内部并观察这些大脑模式，该团队开发了一种实时“思维检测器”。该系统测量神经活动，并使用脑机接口 (BMI) 解释其含义。

BMI 使大鼠海马体中发生的电活动与该动物在 360 度虚拟现实竞技场中的位置建立联系。研究人员由此可以观察大鼠是否能够激活海马体活动来思考虚拟竞技场中的某个位置，而无需实际前往那里。

老鼠的“思维词典”

有了脑机接口后，研究小组开始解码老鼠的大脑信号。他们建立了一个“思维词典”，记录了老鼠在实验中穿过虚拟竞技场时大脑的活动模式。

为了实现这一目标，研究人员将老鼠接入虚拟现实系统。当老鼠在球形跑步机上行走时，其动作会被投射到 360 度屏幕上。当老鼠朝目标前进时，它会得到奖励。

当老鼠在跑步机上行走时，脑机接口系统记录了海马体的活动。研究小组观察了老鼠在虚拟竞技场中导航以到达每个目标时激活了哪些神经元。这些信号为他们提供了实时翻译海马体活动的基础。

设置好思维词典后，研究小组断开了跑步机的连接。老鼠在第一步中重现了与走向目标位置相关的海马活动模式，并因此获得了奖励。

跳跃者任务和绝地任务

接下来，他们为老鼠设计了两个不同的任务——跳跃任务和绝地任务。

在跳跃任务中，脑机接口将老鼠的大脑活动转化为屏幕上的运动。老鼠本质上是在用思维寻找奖励，思考需要去哪里才能获得奖励。这种思维过程类似于去上班或上学，想象沿途会经过的建筑物和地方。

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绝地任务让一只老鼠在脑海中假设将一个物体移动到某个位置。老鼠被固定在一个虚拟的地方，但控制其海马活动来想象将物体移向目标。这类似于一个人坐在沙发上想象站起来在厨房里重新装满水杯。然后，研究小组改变了老鼠目标的位置，这要求它产生与新位置相关的活动模式。

他们发现，老鼠可以精确灵活地控制海马体活动。令人惊讶的是，它们可以维持这种活动，并将想法集中在一个特定位置上很多秒。这个时间范围与人类重温过去事件或想象新场景所需的时间相似。

这项研究的共同作者、霍华德休斯医学研究所的生物物理学家蒂姆哈里斯在一份声明中说：“令人惊奇的是，根据我们对老鼠注意力持续时间的认识（虽然这可能有些天真），老鼠学会了在很长一段时间内思考这个地方，而不是其他地方。”

研究团队表示，这项研究展示了如何使用 BMI 探测海马体活动，并可能成为研究大脑这一关键区域的新方法。BMI 在假肢中的应用越来越广泛，这项新研究可用于开发基于相同原理的设备。