У крыс, как и у людей, есть воображение, и они часто его используют
Недавнее исследование, проведенное в Медицинском институте Говарда Хьюза Janelia Research Campus, показало, что крысы обладают удивительными когнитивными способностями, в том числе воображением. Исследование показало, что крысы могут воображать и думать о местах и объектах.
Это открытие позволяет по-новому взглянуть на воображение, которое считалось исключительно человеческой чертой. В сотрудничестве с лабораториями Тима Харриса и Альберта Ли была разработана инновационная система, объединяющая виртуальную реальность с интерфейсом "мозг-машина". Это позволило исследователям проникнуть в сферу внутренних мыслей крысы. Детектор мыслей", работающий в режиме реального времени, был разработан для измерения нейронной активности и перевода ее значения.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что животные способны думать о местах или объектах, которые не находятся в непосредственной близости, что сравнимо с тем, как человек мысленно планирует прогулку к определенному месту.
Эти внутренние переживания активизируют различные нейронные паттерны в гиппокампе - части мозга, играющей ключевую роль в пространственной памяти. Согласно результатам исследования, крысы могут добровольно вызывать эти паттерны активности, чтобы вспомнить удаленные места, помимо своего текущего местонахождения.
"Крыса действительно может активизировать представление мест в окружающей среде, не посещая их", - говорит первый автор исследования Чонгси Лай. "Даже если его физическое тело неподвижно, его пространственные мысли могут отправиться в очень отдаленное место".
Способность представлять себе места, удаленные от текущего положения человека, является основополагающей для запоминания прошлого и планирования будущего. Поэтому исследователи считают, что их работа свидетельствует о том, что животные, как и люди, обладают определенной формой воображения.
"Воображение - это одна из самых замечательных вещей, на которые способен человек. Теперь мы обнаружили, что животные тоже могут это делать, и нашли способ изучить это", - сказал соавтор исследования Альберт Ли.
Проект был начат Лаем девять лет назад, когда он был аспирантом под руководством Тима Харриса. Лаю пришла в голову идея проверить, может ли животное мыслить. Разработанный с помощью Ли и Харриса детектор мыслей обеспечивает прямую связь между активностью гиппокампа крысы и интерактивной 360-градусной виртуальной средой.
Создав "словарь мыслей", команда перевела паттерны активности гиппокампа в различимые ощущения в VR-арене. Когда крыса управляет сферической беговой дорожкой, ее движения отражаются на объемном экране. Одновременно регистрируется активность гиппокампа, что закладывает основу для создания интерфейса "мозг-машина" (brain-machine interface, BMI), который позволяет преобразовывать функции мозга в виртуальные действия.
Исследователи перешли к этапу, когда беговая дорожка отключалась, и крыса получала вознаграждение только за то, что ее гиппокамп проявлял активность, отражающую целевое местоположение. В задаче "Прыгун", названной в честь фильма, крыса использует мышление для навигации к вознаграждению. Аналогично в задаче "Джедай" крыса перемещает объект к цели в виртуальном пространстве с помощью одной лишь мысли.
Результаты исследования очень глубоки. Крысы смогли точно и последовательно управлять активностью гиппокампа, что говорит о том, что они могут концентрироваться на одном месте в течение длительного времени - вопреки тому, что можно было бы предположить о продолжительности внимания крысы.
"Поразительно то, как крысы научились думать именно об этом месте, и ни о каком другом, в течение очень длительного периода времени, исходя из нашего, возможно, наивного представления о продолжительности внимания крысы", - сказал Харрис.
Это новое исследование не только дает представление о функции гиппокампа, но и открывает путь к созданию современных протезов, использующих аналогичные принципы. Использование BMI в данном исследовании открывает новый путь к изучению и пониманию работы мозга, а его потенциальные возможности распространяются и на разработку инновационных протезов.
Поскольку BMI все чаще используется в протезировании, новая работа также открывает возможность разработки новых протезов, основанных на тех же принципах, отмечают исследователи. В конечном итоге это исследование может изменить наши представления о познании животных и открыть новые возможности для технологического прогресса в области интерфейсов "мозг-машина".
