Ваш мозг может вообразить то, чего не было или даже не существует. agsandrew/iStock через Getty Images Plus

Вы можете легко представить себя едущим по небу на велосипеде, хотя на самом деле это не то, что может произойти. Вы можете представить, что делаете что-то, чего никогда раньше не делали, например, катаетесь на водных лыжах, и, возможно, даже представляете лучший способ сделать это, чем кто-либо другой.

Воображение включает в себя создание мысленного образа чего-то, что не существует для обнаружения вашими чувствами, или даже чего-то, чего нет где-то в реальности. Воображение — одна из ключевых способностей, делающих нас людьми. Но откуда оно взялось?

я нейробиолог кто изучает, как дети приобретают воображение. Меня особенно интересуют неврологические механизмы воображения. Как только мы определим, какие структуры и связи мозга необходимы для мысленного конструирования новых объектов и сцен, ученые вроде меня смогут оглянуться на ход эволюции, чтобы увидеть, когда появились эти области мозга и, возможно, породили первые виды воображения.

От бактерий к млекопитающим

После жизнь появилась на Земле около 3.4 миллиарда лет назад организмы постепенно усложнялись. Около 700 миллионов лет назад нейроны были организованы в простые нейронные сети что тогда превратились в головной и спинной мозг около 525 миллион лет назад.

В конце концов динозавров эволюционировало около 240 миллионов лет назад, с млекопитающие, появившиеся на несколько миллионов лет позже. В то время как они делили ландшафт, динозавры были очень хороши в ловле и поедание мелких пушистых млекопитающих. Однако динозавры были хладнокровными и, подобно современным хладнокровным рептилиям, могли эффективно двигаться и охотиться только днем, когда было тепло. Чтобы избежать хищничества динозавров, млекопитающие наткнулись на решение: прятаться под землей в дневное время.

Однако не так много еды растет под землей. Чтобы поесть, млекопитающим приходилось путешествовать над землей, но самым безопасным временем для кормления была ночь, когда динозавры представляли меньшую угрозу. Эволюция, чтобы стать теплокровным означало, что млекопитающие могли передвигаться ночью. Однако это решение было сопряжено с компромиссом: млекопитающим приходилось съедать гораздо больше пищи, чем динозаврам, на единицу веса. для поддержания их высокого метаболизма и поддерживать постоянную внутреннюю температуру тела около 99 градусов по Фаренгейту (37 градусов по Цельсию).

Наши предки-млекопитающие должны были найти в 10 раз больше еды во время их короткого бодрствования, и они должны были найти его в темноте ночи. Как они справились с этой задачей?

Чтобы оптимизировать свой поиск пищи, млекопитающие разработали новую систему для эффективного запоминания мест, где они нашли пищу: связывая часть мозга, которая записывает сенсорные аспекты ландшафта — то, как место выглядит или пахнет, — с частью мозга, которая контролирует навигация. Они кодировали особенности ландшафта в неокортексе, самом внешнем слое мозга. Они кодировали навигацию в энторинальной коре. И вся система была взаимосвязана структурой мозга, называемой гиппокампом. Люди до сих пор используют эту систему памяти для запоминания объектов и прошлых событий, таких как ваша машина и место, где вы ее припарковали.

Группы нейронов в неокортексе кодируют эти воспоминания об объектах и ​​прошлых событиях. Воспоминание о чем-то или эпизоде реактивирует одни и те же нейроны который изначально закодировал его. Вероятно, все млекопитающие могут вспоминать и заново переживать ранее закодированные объекты и события, повторно активируя эти группы нейронов. Эта система памяти на основе неокортекса и гиппокампа, развившаяся 200 миллионов лет назад, стала первым ключевым шагом к воображению.

Следующий строительный блок — это способность создавать «воспоминания», которых на самом деле не было.

Непроизвольные выдуманные «воспоминания»

Простейшая форма воображения новых объектов и сцен происходит во сне. Эти яркие, причудливые непроизвольные фантазии связаны у людей со стадией быстрого сна (REM).

Ученые предполагают, что виды, чей отдых включает в себя периоды быстрого сна также видеть сны. У сумчатых и плацентарных млекопитающих есть БДГ-сон, но у млекопитающих, откладывающих яйца, ехидны, нет, что позволяет предположить, что эта стадия цикла сна развились после того, как эти эволюционные линии разошлись 140 миллионов лет назад. На самом деле, запись со специализированных нейронов в мозгу называется разместить клетки продемонстрировали, что животные могут «мечтать» о том, чтобы пойти места, которые они никогда не посещали раньше.

У людей решения, найденные во сне, могут помогите решить проблемы. Существует множество примеров научных и инженерных решений, спонтанно визуализируемых во сне.

Нейробиолог Отто Леви мечтал об эксперименте, доказывающем, что нервные импульсы передается химическим путем. Он сразу же отправился в свою лабораторию, чтобы провести эксперимент, позже получив за это открытие Нобелевскую премию.

Элиас Хоу, изобретатель первой швейной машины, утверждал, что главное нововведение — размещение отверстия для нити рядом с кончиком иглы, пришла к нему во сне.

Дмитрий Менделеев описал увиденное во сне:стол, в котором все элементы встали на свои места, как и требовалось. Проснувшись, я сразу же записал это на листе бумаги». И это была периодическая таблица.

Эти открытия были сделаны благодаря тому же механизму непроизвольного воображения, который впервые появился у млекопитающих 140 миллионов лет назад.

Воображение намеренно

Разница между произвольным и непроизвольным воображением аналогична разнице между произвольным мышечным контролем и мышечным спазмом. Произвольный мышечный контроль позволяет людям сознательно комбинировать мышечные движения. Спазм возникает спонтанно и не поддается контролю.

Точно так же произвольное воображение позволяет людям сознательно комбинировать мысли. Когда вас просят мысленно соединить два одинаковых прямоугольных треугольника вдоль их длинных ребер или гипотенуз, вы представляете себе квадрат. Когда вас просят мысленно разрезать круглую пиццу двумя перпендикулярными линиями, вы визуализируете четыре одинаковых ломтика.

Эта преднамеренная, отзывчивая и надежная способность комбинировать и рекомбинировать ментальные объекты называется префронтальным синтезом. Он основан на способности префронтальной коры, расположенной в самой передней части мозга, контролировать остальную часть неокортекса.

Когда наш вид приобрел способность к префронтальному синтезу? Каждый артефакт, датированный до 70,000 XNUMX лет назад, мог быть создан создателем, у которого не было этой способности. С другой стороны, начиная примерно с этого времени появляются различные археологические артефакты, недвусмысленно указывающие на его присутствие: составные фигуративные предметы, такие как лев-человек; костяные иглы с ушком; Луки и стрелы; музыкальные инструменты; построенные жилища; украшенные захоронения, свидетельствующие о вере в загробную жизнь, и многое другое.

Несколько типов археологических артефактов, однозначно связанных с префронтальным синтезом, появляются одновременно около 65,000 XNUMX лет назад в разных географических точках. Это резкое изменение воображения было охарактеризовано историком Ювалем Харари как «когнитивная революция». Примечательно, примерно совпадает с крупнейших Хомо сапиенс«Миграция из Африки.

Генетические анализы предполагают что несколько особей приобрели эту способность к префронтальному синтезу, а затем распространили свои гены повсюду, уничтожая других современных им мужчин с помощью стратегии, основанной на воображении, и недавно разработанного оружия.

Таким образом, наш вид прошел путь в миллионы лет эволюции, чтобы обрести воображение. Большинство нечеловеческих млекопитающих способны воображать то, что не существует или не произошло непроизвольно во время быстрого сна; только люди могут добровольно вызывать в уме новые объекты и события, используя префронтальный синтез.

Об авторе

Андрей Вышедский, Профессор нейробиологии, Бостонский университет

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

книги_осведомленность