新研究显示老鼠有想象力

海马体拥有一个环境模型，可以在回忆或模拟过程中在脑海中遍历。目前尚不清楚动物是否可以根据其世界模型有意控制其海马活动。通过将虚拟现实和实时脑机接口相结合，贝斯以色列女执事医疗中心的 Chongxi Lai 博士及其同事发现，老鼠以目标导向的方式直接控制其海马神经元放电。啮齿类动物首先形成了虚拟环境的海马图;然后，在脑机接口模式下，他们展示了激活该地图中与特定远程位置相对应的表示的能力，然后将他们或物体带到空间目标;它们可以在海马体中保持对远程位置的表示数十秒，让人想起人类的想象力或心理时间旅行。

“老鼠确实可以激活环境中地点的表征，而无需前往那里，”发表在《科学》杂志上的论文的第一作者赖博士说。

“就算他的肉身固定，他的空间意念也能去到很遥远的地方。”

“想象是人类能做的最了不起的事情之一，”同样来自贝斯以色列女执事医疗中心的阿尔伯特·李博士说。

“现在我们发现动物也能做到这一点，并且我们找到了一种研究它的方法。”

研究人员致力于开发一个系统来理解动物在想什么——一个实时的“思想探测器”，可以测量神经活动并翻译它的含义。

该系统使用脑机接口(BMI)，提供大脑活动和外部设备之间的直接连接。

在该团队的系统中，BMI 在老鼠海马体的电活动与其在 360 度虚拟现实竞技场中的位置之间建立了联系。

海马体存储着世界的心理地图，用于回忆过去的事件和想象未来的场景。

记忆回忆涉及与地点和事件相关的特定海马活动模式的生成。但没有人知道动物是否能够自愿控制这一活动。

BMI 使科学家能够测试老鼠是否能够激活海马体活动，只考虑竞技场中的某个位置，而无需亲自去那里——本质上是检测动物是否能够想象去该位置。

一旦他们开发出他们的系统，作者就必须创建“思想词典”，使他们能够解码老鼠的大脑信号。

这本字典汇编了老鼠经历某些事情时的活动模式——在本例中是在 VR 竞技场中。

老鼠被套在 VR 系统中。当啮齿动物在球形跑步机上行走时，它的动作会在 360 度屏幕上进行转换。当老鼠到达目标时，它就会得到奖励。

同时，BMI系统记录大鼠的海马活动。

研究人员可以看到当老鼠在竞技场中到达每个目标时哪些神经元被激活。这些信号为实时海马体 BMI 提供了基础，大脑的海马体活动会转化为屏幕上的动作。

接下来，研究人员断开跑步机的连接，并奖励老鼠重现与目标位置相关的海马活动模式。

在此任务中，BMI 将动物的大脑活动转化为虚拟现实屏幕上的运动。

从本质上讲，动物首先思考他们需要去哪里才能获得奖励，从而利用其思想来导航到奖励。

这种思维过程是人类经常经历的事情。例如，当我们被要求去一家熟悉的商店买杂货时，我们可能会想象在离开家之前我们会经过的地点。

在第二个任务中，老鼠仅通过意念将物体移动到某个位置。老鼠被固定在一个虚拟的地方，但通过控制它的海马体活动，将一个物体“移动”到 VR 空间中的目标，就像坐在办公室里的人想象的那样，在咖啡机旁边拿一个杯子，然后往里面倒满咖啡。 。

然后，科学家们改变了目标的位置，要求动物产生与新位置相关的活动模式。

他们发现，老鼠可以精确而灵活地控制其海马活动，就像人类一样。

这些动物还能够维持这种海马体活动，将它们的想法停留在某个特定位置很多秒——这个时间范围类似于人类重温过去的事件或想象新场景的时间范围。

蒂姆·哈里斯博士说：“令人惊奇的是，老鼠如何在很长一段时间内学会思考那个地方，而不是其他地方，这是基于我们对老鼠注意力持续时间的幼稚概念。”霍华德休斯医学研究所的研究员。