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科學家發現老鼠也擁有想像力

你是否以為只有人類會沉浸在自己的思維中,從思考晚餐要吃什麼到回憶上一次海灘假期?霍華德·休斯醫學研究所(Howard Hughes Medical Institute)的研究人員在詹奈利亞研究校區(Janelia Research Campus)進行的新研究發現,動物也具有想像力。

在最新一期的《科學》期刊上發表的這項研究為我們提供了一種全新的方式,來研究大腦最神秘的區域——海馬體。

研究第一步,研究團隊首先將老鼠放置於一個VR裝置中,老鼠在一個球形跑步機上的每一個動作都被精確地映射到360度全景屏幕上。當老鼠在這個虛擬環境中導航至目的地時,會獲得獎勵。這樣的設定讓研究人員得以觀察當老鼠在VR環境中「旅行」時,其海馬體的活動模式。

老鼠在此實驗中戴上了VR裝置,以便刺激其海馬迴。(圖/roculus )

但科學家們更進一步,在第二項任務中,有個名為「絕地」的任務——用來致敬《星球大戰》:老鼠僅用思維將一個物體移動到VR空間中的一個地點。研究人員接著改變了目標地點,要求動物產生與新位置相關的活動模式。他們將實際的物理運動與海馬體的神經活動分開,創建了一種新的實驗:「跳躍者」任務和「絕地」任務。在這些任務中,老鼠們需要用自己的想像力來導航至獎勵地點,或者僅僅通過想像來移動虛擬環境中的物體,而不是通過物理運動。

腦機介面技術 逐步應用於義肢與創傷症候群

當老鼠在虛擬現實場景中導航的同時,腦機介面系統會記錄老鼠海馬迴的活動。研究人員可以觀察到當老鼠在場景中導航以達到每個目標時,哪些神經元被激活了。這些信號為即時的海馬迴腦機介面提供了基礎,將大腦的海馬迴活動轉換為屏幕上的動作。(影片來源/Chongxi Lai)

這顯示出老鼠能夠靈活地控制其海馬體的活動,甚至能夠在多秒鐘的時間內專注於某個虛擬位置。這與人類在回憶過去的事件,或構想未來情境時的腦部活動驚人地相似。該研究作者同時兼任霍華德·休斯醫學研究所的生物物理學家提姆(Tim Harris)博士表示:「這項研究展示了BMI是如何被用來探究海馬體活動,並為科學家們研究這個關鍵腦區提供了新的途徑。」

另一方面,隨著腦機介面技術在假肢等領域的逐步應用,這項研究的意義不僅僅局限於理解老鼠的內心世界。未來,這種技術可能會為人類提供一種治療神經性疾病或創傷後壓力症候群(PTSD)的手段,或者用於深度個性化的學習和訓練。

此項研究同時也引發了關於動物福利和倫理的新問題。當動物在實驗中被賦予這樣的想像力時,我們是否需要重新評估牠們在實驗中的待遇?這個問題可能會成為未來科學倫理討論的焦點之一。但目前,霍華德·休斯醫學研究所的這項研究無疑為我們打開了一扇窗,讓我們得以窺見那些對動物心智與想像力的全新理解。

這項研究發表在《科學》期刊上。

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首圖來源:DEPOSIT PHOTOS

內圖來源:roculus ccBy4.0

影片來源:Chongxi Lai ccBy4.0

參考論文:

1.Volitional activation of remote place representations with a hippocampal brain–machine interface. Science

延伸閱讀:

1.「零糖」的代價:甜味劑為何讓老鼠怕光又怕聲?