人类运用想象力远不止于做白日梦。 设想可能发生情景的能力是我们每天都在做的事情。我们会仔细考虑避开交通堵塞的替代路线，临时起意制定晚餐计划，并在脑海中为明天的会议做准备。
但我们并非孤例。 一项新的研究发现生动地证明了人类并非唯一拥有超前想象能力的物种。 研究人员最近为几只大鼠配备了一种高科技设备，用于追踪大脑活动，并观察了这些啮齿动物如何在虚拟现实环境中进行心理操作。 他们今天发表在《科学》杂志上的研究结果表明，大鼠似乎能够思考不在眼前的地点和物体。
想象力的核心是设想未发生的事情。“人类想象力的标志是能够在不采取行动的情况下思考某事，”位于弗吉尼亚州阿什本的霍华德·休斯医学研究所珍利亚研究园区博士后研究员、新论文的共同第一作者赖崇熙（音译）说。“它可以是一个简单的行为，比如躺在床上，闭上眼睛，思考明天的计划。”
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为了确定其他动物是否也能够利用这种预见能力，研究人员专注于海马体。哺乳动物大脑的这个区域存储记忆，并在导航中发挥重要作用。尤其是啮齿动物，它们的海马体擅长处理空间。“啮齿动物会为它们探索的每个环境创建一个模型，该模型就像 GPS 地图一样，”波士顿贝斯以色列女执事医疗中心神经科学家、新研究的共同作者阿尔伯特·李说。
这些详细的认知地图是由啮齿动物海马体中的空间神经元（称为位置细胞）创建的，当动物到达其环境中的某个区域时，这些神经元会被激活。 追踪这些神经“面包屑”将帮助研究人员查明大鼠去过哪里。 然而，与人类受试者不同，大鼠无法清晰地表达它们的想法。 因此，研究小组不得不找出另一种方法来访问存储在啮齿动物海马体内的空间数据。
赖设计了一种脑机接口 (BMI)，植入到啮齿动物的大脑中。 该设备有效地记录了大鼠海马体中的电活动，并将其快速转换为称为解码器的外部设备上的信息。 这使得研究人员能够追踪哪些空间神经元被激活。 李说：“如果动物产生与房间靠近窗户的角落相关的神经活动模式，那么解码器将输出该位置。”
当大鼠配备 BMI 后，每只大鼠都被放置在一个球形跑步机上，跑步机周围环绕着屏幕——这种装置类似于包裹在旋转地球仪周围的冰淇淋蛋筒。 研究人员使用投影仪在屏幕上播放虚拟现实环境，从而产生大鼠在跑步机上奔跑时在空间中移动的错觉。
第一步是让大鼠创建这个虚拟环境的基线认知地图。 允许动物在旋转的跑步机上自由移动进行探索。 每只动物都经过训练，以找到模拟中的指定位置。 一旦大鼠到达这个地点，它们就会获得液体奖励。
在每次测试期间，研究人员都记录了大鼠移动到某些区域时哪些空间神经元被激活。 李说：“当大鼠探索整个环境时，我们可以读取其海马体创建的地图。”
然后，科学家们对大鼠的心理绘图技能进行了测试。 他们将大鼠固定在跑步机顶部，阻止动物通过奔跑在虚拟环境中自由移动。 相反，大鼠在虚拟现实模拟中的移动受到它们在脑海中激活的空间神经元的控制。 这迫使它们在脑海中设想到达奖励所需的步骤。 研究人员将这项任务称为“跳跃者”，这是对一部以瞬间移动为主题的 2008 年电影的致敬。
科学家们为第二个任务引用了另一部电影，他们称之为“绝地”。 在这项任务中，大鼠根本无法在虚拟环境中移动。 为了获得奖励，它们被迫像绝地武士召唤遥远的光剑一样，将外部物体移动到指定的奖励点。 但大鼠没有借助原力，而是必须利用它们的空间神经元来引导物体穿过虚拟现实。
研究人员发现，他们啮齿动物受试者擅长这两项任务。 在“跳跃者”任务中，研究小组发现，当大鼠回忆起遥远奖励的位置时，它们可以自愿地重新激活海马体中特定位置的神经元。 “绝地”任务揭示，当它们将远程物体移向期望的目的地并将其保持在那里几秒钟时，它们也可以成功地激活这些神经元，这可能类似于人类在描绘遥远的海滩美景时专注于某个物体。
但并非所有科学家都认同这些结果与想象力有关。 马萨诸塞理工学院研究啮齿动物学习和记忆的神经生物学家马修·威尔逊没有参与这项研究，他认为海马体处理空间的方式具有预测性成分，而不需要动物进行主动思考。 “海马体总是预测接下来会发生什么，”威尔逊说。“[大鼠]不必考虑目标。” 他认为，研究人员挖掘的是动物海马体内的潜意识预测代码，而不是解码大鼠的主动思考。
威尔逊认为，确定大鼠是否真的在使用类似想象力的思考过程的一种方法是关闭虚拟现实，看看啮齿动物是否可以在不移动或不接收任何视觉反馈来告知其下一步行动的情况下，重新创建空间神经模式。 他说：“现在，这就像他们在观看电影时想象电影的下一帧一样。” “但想象力是当你闭上眼睛，并在内心创造这些感知时发生的事情。”