Как ученые проникли в мысли крыс и обнаружили их способность к воображению

Мы часто думаем, что воображение — это прерогатива человека, который может создавать в своем уме образы того, что не существует в реальном мире. Однако оказывается, что мы не одиноки в этом таланте. Исследователи из Исследовательского центра Джанелия при Институте медицинских исследований Говарда Хьюза (HHMI) обнаружили, что крысы также способны представлять себе места и вещи, которые находятся за пределами их зрения, и использовать свое воображение для того, чтобы манипулировать ими в своем уме.

Для того, чтобы изучить воображение крыс, ученые разработали специальную систему, состоящую из виртуальной реальности и интерфейса мозг-машина. С ее помощью они могли наблюдать за активностью мозга крыс и видеть, как они перемещаются по виртуальной среде. Крысы были закреплены на сферической беговой дорожке, а их движения отражались на экране, где они видели различные цели — зеленые квадраты на разном расстоянии от центра. Крысы получали вознаграждение, когда достигали своей цели.

В то же время система интерфейса мозг-машина считывала активность гиппокампа крыс — части мозга, отвечающей за пространственную память. Ученые могли определить, какие нейроны включались, когда крысы двигались по виртуальной арене к каждой цели. Эти сигналы использовались для того, чтобы переводить активность гиппокампа в действия на экране в режиме реального времени.

Ученые обнаружили, что крысы могли добровольно создавать те же паттерны активности в гиппокампе, что и при реальном перемещении по арене. Таким образом, они могли вспоминать места, которые были далеко от них, и отличны от их текущего положения. «Крыса может действительно вызвать представление о других местах в окружающей среде без того, чтобы туда ходить», — говорит Чонгси Лай, постдок из лабораторий Харриса и Ли и первый автор статьи. «Даже если его физическое тело зафиксировано, его пространственные мысли могут уйти в очень далекое место».

Эта способность представлять себе другие места, не связанные с текущим положением, является основой для восприятия прошлого и будущего. Поэтому новое исследование демонстрирует, что животные, как и люди, имеют форму воображения, по мнению авторов статьи. «Воображать — это одна из удивительных вещей, которые может делать человек. Теперь мы нашли, что животные могут делать это тоже, и мы нашли способ изучать это», — говорит Альберт Ли, бывший руководитель группы в Джанелии и теперь исследователь HHMI в Медицинском центре Бет Израэль Диконесс.

Не только места, но и вещи могут быть предметом воображения крыс. В другом эксперименте ученые использовали ту же систему виртуальной реальности и интерфейса мозг-машина, но на этот раз крысы видели на экране два объекта — красный и синий круг. Крысы могли перемещать эти объекты на экране с помощью своих мыслей, активируя определенные нейроны в гиппокампе. Крысы получали вознаграждение, когда перемещали объект в нужное место.

Ученые обнаружили, что крысы могли управлять своей нейронной активностью так, чтобы перемещать объекты по своему желанию. Они также могли менять свой выбор объекта в процессе, переключаясь с одного цвета на другой. Это свидетельствует о том, что крысы могут мыслить не только о своем положении в пространстве, но и о положении других вещей.

«Это показывает, что крысы могут представлять себе делать вещи таким же образом, как мы, не делая их на самом деле», — говорит Фрэнк Сенгпиль из Университета Кардиффа, Великобритания. «Крысы могли добровольно контролировать активность нервных клеток в своем гиппокампе, очень похожим на то, как мы делаем это, когда мы представляем себе вещи».

Зачем крысам нужно воображение?

Воображение может быть полезным инструментом для выживания и адаптации к окружающей среде. С помощью воображения животные могут планировать свое поведение, принимать решения и решать проблемы. Например, крысы могут использовать свое воображение для того, чтобы найти оптимальный путь к источнику пищи или избежать опасности. Воображение также может помочь животным обучаться на основе своего опыта и обобщать информацию.

Воображение также может быть связано с эмоциями и настроением животных. Некоторые исследования показали, что крысы могут испытывать позитивные или негативные эмоции в зависимости от того, о чем они думают. Например, крысы могут радоваться или грустить, вспоминая о приятных или неприятных событиях из своего прошлого. Воображение может также влиять на мотивацию и поведение крыс, стимулируя их к исследованию или избеганию определенных ситуаций.

Таким образом, новое исследование раскрывает удивительную способность крыс представлять себе то, чего не видят, и использовать свое воображение для того, чтобы манипулировать местами и вещами в своем уме. Это свидетельствует о том, что животные, как и люди, обладают формой воображения, которая может быть полезной для выживания и адаптации к окружающей среде. Это исследование также показывает, что интерфейс мозг-машина может быть использован для изучения активности гиппокампа, открывая новые возможности для разработки протезов на основе этой важной области мозга.