Крысы обладают воображением, показало новое исследование
Исследователи из кампуса Джейнелия Медицинского института Говарда Хьюза (HHMI) обнаружили, что животные, подобно людям, обладают воображением.
Команда из лабораторий Ли и Харриса разработала новую систему, сочетающую виртуальную реальность и интерфейс «мозг-компьютер» (BMI), чтобы исследовать внутренние мысли крыс.
Они выяснили, что животные могут думать о местах и объектах, которых нет перед ними, используя мысли, чтобы представить перемещение в определённую точку или передвижение удалённого объекта.
Когда грызуны переживают события или находятся в определённых местах, в гиппокампе — области мозга, ответственной за пространственную память, — активируются специфические паттерны нейронной активности. Новое исследование показывает, что крысы могут добровольно генерировать эти же паттерны активности, чтобы вспомнить удалённые от их текущего положения места.
«Крыса действительно может активировать репрезентацию мест в окружающей среде, не находясь там физически, — говорит Чонгси Лай, первый автор статьи. — Даже если его физическое тело зафиксировано, его пространственные мысли могут переместиться в очень отдалённое место».
Эта способность представлять места, отличные от текущего положения, лежит в основе запоминания прошлых событий и представления возможных будущих сценариев. Таким образом, работа доказывает, что животные обладают формой воображения.
«Способность воображать — одно из замечательных умений человека. Теперь мы обнаружили, что животные тоже могут это делать, и нашли способ это изучать», — говорит Альберт Ли.
Новый интерфейс «мозг-компьютер»
Система BMI создаёт прямую связь между электрической активностью гиппокампа крысы и её положением на 360-градусном экране виртуальной реальности (VR).
Гиппокамп хранит мысленные карты, участвующие в припоминании прошлого и представлении будущего. Задача исследователей состояла в том, чтобы выяснить, могут ли животные произвольно контролировать эту активность, чтобы просто думать о месте, не перемещаясь туда физически.
Исследование внутренних мыслей крысы
Сначала система записала паттерны гиппокампальной активности, когда крыса в VR-арене физически перемещалась к цели за вознаграждение. Это создало «словарь мыслей» для расшифровки сигналов.
Затем исследователи отключили беговой тренажёр и поставили две задачи:
- Задача «Прыгун» (Jumper): Крыса должна была воспроизвести паттерн мозговой активности, связанный с целевой локацией. BMI транслировал эту активность в движение на VR-экране. Животное использовало только мысли, чтобы «навигатировать» к вознаграждению.
- Задача «Джедай» (Jedi): Крыса, оставаясь фиксированной в одной точке, должна была силой мысли «передвинуть» объект к цели в VR-пространстве, контролируя активность гиппокампа.
Команда обнаружила, что крысы могут точно и гибко контролировать активность своего гиппокампа и удерживать мысль о конкретном месте в течение многих секунд — на временном отрезке, сопоставимом с тем, за который люди переживают прошлые события или представляют новые сценарии.
«Поразительно, как крысы учатся думать об этом месте, и ни о каком другом, в течение очень долгого времени, исходя из нашего, возможно, наивного представления о продолжительности концентрации внимания крысы», — говорит Тим Харрис.
Исследование также открывает новые возможности для изучения гиппокампа с помощью BMI и может привести к созданию новых протезных устройств на тех же принципах.
Исследование опубликовано в журнале Science.