Как и почему мы приобрели способность к воображению?

Воображение включает в себя создание мысленного образа чего-то, что не существует для обнаружения вашими чувствами, или даже чего-то, чего нет где-то в реальности. Воображение — одна из ключевых способностей, делающих нас людьми. Но откуда оно взялось?

Я нейробиолог, изучаю, как дети приобретают воображение. Меня особенно интересуют неврологические механизмы воображения.

Как только мы определим, какие структуры и связи мозга необходимы для мысленного конструирования новых объектов и сцен, ученые вроде меня смогут оглянуться на ход эволюции, чтобы увидеть, когда появились эти области мозга и, возможно, породили первые виды воображения.

От бактерий к млекопитающим

После того как около 3,4 миллиарда лет назад на Земле возникла жизнь, организмы постепенно усложнялись. Около 700 миллионов лет назад нейроны организовались в простые нейронные сети, которые затем развились в головной и спинной мозг около 525 миллионов лет назад.

В конце концов динозавры появились около 240 миллионов лет назад, а млекопитающие появились несколько миллионов лет спустя. Несмотря на общий ландшафт, динозавры очень хорошо ловили и поедали мелких пушистых млекопитающих.

Однако динозавры были хладнокровными и, подобно современным хладнокровным рептилиям, могли эффективно двигаться и охотиться только в дневное время, когда было тепло. Чтобы избежать хищничества динозавров, млекопитающие наткнулись на решение: днем ​​прятаться под землей.

Однако не так много еды растет под землей. Чтобы поесть, млекопитающим приходилось путешествовать над землей, но самым безопасным временем для кормления была ночь, когда динозавры представляли меньшую угрозу.

Эволюция до теплокровности означала, что млекопитающие могли передвигаться ночью. Однако это решение было сопряжено с компромиссом: млекопитающим приходилось съедать гораздо больше пищи, чем динозаврам, на единицу веса, чтобы поддерживать их высокий метаболизм и поддерживать постоянную внутреннюю температуру тела около 99 градусов по Фаренгейту (37 градусов по Цельсию).

Нашим млекопитающим предкам приходилось находить в 10 раз больше пищи во время их короткого бодрствования, и они должны были находить ее в темноте ночи. Как они справились с этой задачей?

Чтобы оптимизировать свой поиск пищи, млекопитающие разработали новую систему для эффективного запоминания мест, где они нашли пищу: связывая часть мозга, которая записывает сенсорные аспекты ландшафта — то, как место выглядит или пахнет, — с частью мозга, которая контролирует навигация.

Они кодировали особенности ландшафта в неокортексе, самом внешнем слое мозга. Они кодировали навигацию в энторинальной коре. И вся система была связана между собой мозговой структурой, называемой гиппокампом. Люди до сих пор используют эту систему памяти для запоминания объектов и прошлых событий, таких как ваш автомобиль и место, где вы его припарковали.

Группы нейронов в неокортексе кодируют эти воспоминания об объектах и ​​прошлых событиях. Воспоминание о чем-то или эпизоде ​​реактивирует те же самые нейроны, которые изначально его закодировали.

Вероятно, все млекопитающие могут вспоминать и заново переживать ранее закодированные объекты и события, повторно активируя эти группы нейронов. Эта система памяти на основе неокортекса и гиппокампа, развившаяся 200 миллионов лет назад, стала первым ключевым шагом к воображению.

Следующий строительный блок — это способность создавать «воспоминания», которых на самом деле не было.

Непроизвольные выдуманные «воспоминания»

Простейшая форма воображения новых объектов и сцен происходит во сне. Эти яркие, причудливые непроизвольные фантазии связаны у людей со стадией быстрого сна (REM).

Ученые предполагают, что виды, чей отдых включает в себя периоды быстрого сна, также видят сны. У сумчатых и плацентарных млекопитающих есть БДГ-сон, но у млекопитающих, откладывающих яйца, ехидны, нет, что позволяет предположить, что эта стадия цикла сна развилась после того, как эти эволюционные линии разошлись 140 миллионов лет назад.

На самом деле, запись со специализированных нейронов в мозге, называемых клетками места, показала, что животные могут «мечтать» о посещении мест, которые они никогда раньше не посещали.

У людей решения, найденные во сне, могут помочь решить проблемы. Существует множество примеров научных и инженерных решений, спонтанно визуализируемых во сне.

Нейробиолог Отто Леви мечтал об эксперименте, доказывающем, что нервные импульсы передаются химическим путем. Он сразу же отправился в свою лабораторию, чтобы провести эксперимент, позже получив за это открытие Нобелевскую премию.

Элиас Хоу, изобретатель первой швейной машины, утверждал, что главное нововведение, размещение отверстия для нити рядом с кончиком иглы, пришло к нему во сне.

Дмитрий Менделеев описал увиденный во сне «стол, где все элементы встали на свои места, как нужно. Проснувшись, я сразу же записал это на листе бумаги». И это была периодическая таблица.

Эти открытия были сделаны благодаря тому же механизму непроизвольного воображения, который впервые появился у млекопитающих 140 миллионов лет назад.

Воображение намеренно

Разница между произвольным и непроизвольным воображением аналогична разнице между произвольным мышечным контролем и мышечным спазмом. Произвольный мышечный контроль позволяет людям сознательно комбинировать мышечные движения. Спазм возникает спонтанно и не поддается контролю.

Точно так же произвольное воображение позволяет людям сознательно комбинировать мысли. Когда вас просят мысленно соединить два одинаковых прямоугольных треугольника вдоль их длинных ребер или гипотенуз, вы представляете себе квадрат. Когда вас просят мысленно разрезать круглую пиццу двумя перпендикулярными линиями, вы визуализируете четыре одинаковых ломтика.

Эта преднамеренная, отзывчивая и надежная способность комбинировать и рекомбинировать ментальные объекты называется префронтальным синтезом. Он основан на способности префронтальной коры, расположенной в самой передней части мозга, контролировать остальную часть неокортекса.

Когда наш вид приобрел способность к префронтальному синтезу? Каждый артефакт, датированный до 70 000 лет назад, мог быть создан создателем, у которого не было этой способности.

С другой стороны, начиная примерно с этого времени появляются различные археологические артефакты, однозначно указывающие на его присутствие: составные фигуративные предметы, такие как человек-лев; костяные иглы с ушком; Луки и стрелы; музыкальные инструменты; построенные жилища; украшенные захоронения, свидетельствующие о верованиях в загробную жизнь, и многое другое.

Несколько типов археологических артефактов, однозначно связанных с префронтальным синтезом, появляются одновременно около 65 000 лет назад в разных географических точках.

Это резкое изменение воображения было охарактеризовано историком Ювалем Харари как «когнитивная революция». Примечательно, что он примерно совпадает с крупнейшей миграцией Homo sapiens из Африки.

Генетический анализ предполагает, что несколько индивидуумов приобрели эту способность к префронтальному синтезу, а затем распространили свои гены повсюду, уничтожая других мужчин-современников с помощью стратегии, основанной на воображении, и недавно разработанного оружия.

Таким образом, наш вид прошел путь в миллионы лет эволюции, чтобы обрести воображение. Большинство нечеловеческих млекопитающих способны воображать то, что не существует или не произошло непроизвольно во время быстрого сна; только люди могут добровольно вызывать в уме новые объекты и события, используя префронтальный синтез.

Андрей Вышедский, профессор неврологии Бостонского университета.