Οι αρουραίοι μπορεί να έχουν φαντασία | Λαϊκή Επιστήμη

Η ικανότητα να χανόμαστε στις σκέψεις και να χρησιμοποιούμε τη φαντασία μας για να ονειροπολούμε μπορεί να μην είναι εντελώς μοναδική στους ανθρώπους. ΕΝΑ

μελέτη που δημοσιεύτηκε στις 2 Νοεμβρίου στο περιοδικό

Επιστήμη


διαπίστωσε ότι οι αρουραίοι μπορούν να σκεφτούν αντικείμενα και μέρη που

δεν είναι

ακριβώς μπροστά τους.

[Related:


How

science

came to rely on the humble lab rat


.]

Το

να φανταζόμαστε τοποθεσίες που βρίσκονται μακριά από την τρέχουσα θέση μας είναι ένα στοιχείο τόσο της μνήμης όσο και της δημιουργίας πιθανών μελλοντικών σεναρίων. Εάν τα ζώα έχουν αυτή την ικανότητα, θα μπορούσαν να έχουν μια μορφή φαντασίας παρόμοια με το είδος μας.

«Ο αρουραίος μπορεί πράγματι να ενεργοποιήσει την αναπαράσταση θέσεων στο περιβάλλον χωρίς να πάει εκεί», δήλωσε ο Chongxi Lai, συν-συγγραφέας της μελέτης και μηχανικός και νευροεπιστήμονας στο Ιατρικό Ινστιτούτο Howard Hughes.

είπε σε δήλωση

. «Ακόμη κι αν το φυσικό του σώμα είναι σταθερό, οι χωρικές του σκέψεις μπορούν να πάνε σε μια πολύ απομακρυσμένη τοποθεσία».

Για να μάθετε περισσότερα, ο Lai και μια ομάδα στο Ιατρικό Ινστιτούτο Howard Hughes στο Μέριλαντ σχεδίασαν μια σειρά πειραμάτων για να δουν εάν οι αρουραίοι μπορούν να χρησιμοποιήσουν τις σκέψεις τους για να φανταστούν ότι πηγαίνουν προς μια συγκεκριμένη τοποθεσία ή μετακινούν ένα απομακρυσμένο αντικείμενο.

Διαβάζοντας το μυαλό ενός αρουραίου

Όταν άνθρωποι και τρωκτικά βιώνουν γεγονότα ή επισκέπτονται μέρη, ενεργοποιούνται συγκεκριμένα μοτίβα νευρικής δραστηριότητας στον ιππόκαμπό τους. Αυτή η περιοχή του εγκεφάλου είναι υπεύθυνη για τη χωρική μνήμη και αποθηκεύει νοητικούς χάρτες του κόσμου του αρουραίου. Συμμετέχει επίσης στην ανάμνηση γεγονότων του παρελθόντος και στη φαντασία μελλοντικών καταστάσεων. Για την ανάκληση αναμνήσεων, στον ιππόκαμπο δημιουργούνται συγκεκριμένα μοτίβα που σχετίζονται με μέρη και γεγονότα. Οι χιμπατζήδες έχουν αποδειχθεί ότι έχουν την ικανότητα να προσποιούνται, αλλά

Οι επιστήμονες εξακολουθούν να καταλαβαίνουν πώς σκέφτονται οι χιμπατζήδες και άλλα μη ανθρώπινα ζώα

.

Για να κοιτάξει μέσα στον εγκέφαλο ενός αρουραίου και να δει αυτά τα εγκεφαλικά μοτίβα, η ομάδα ανέπτυξε έναν «ανιχνευτή σκέψης» σε πραγματικό χρόνο. Αυτό το σύστημα μετρά τη νευρική δραστηριότητα και μεταφράζει τι σημαίνει χρησιμοποιώντας μια διεπαφή εγκεφάλου-μηχανής (

ΔΜΣ

).

Ο ΔΜΣ παρήγαγε μια σύνδεση μεταξύ της ηλεκτρικής δραστηριότητας που εμφανίζεται στον ιππόκαμπο του αρουραίου και της θέσης του ζώου σε μια αρένα εικονικής πραγματικότητας 360 μοιρών. Επέτρεψε στους ερευνητές να δουν εάν ένας αρουραίος μπορεί να ενεργοποιήσει τη δραστηριότητα του ιππόκαμπου για να σκεφτεί μια τοποθεσία στην εικονική αρένα χωρίς να ταξιδέψει φυσικά εκεί.

Ένα «λεξικό σκέψης» αρουραίου

Με τον ΔΜΣ στη θέση του, η ομάδα εργάστηκε για να αποκωδικοποιήσει τα εγκεφαλικά σήματα στους αρουραίους. Δημιούργησαν ένα «λεξικό σκέψης» για το πώς έμοιαζαν τα μοτίβα της εγκεφαλικής δραστηριότητας όταν ο αρουραίος ταξίδευε στην εικονική αρένα στο πείραμα.

Για να γίνει αυτό, ο αρουραίος χρησιμοποιήθηκε σε ένα σύστημα εικονικής πραγματικότητας. Καθώς ο αρουραίος περπατούσε σε έναν σφαιρικό διάδρομο, οι κινήσεις του μεταφράστηκαν σε μια οθόνη 360 μοιρών. Ο αρουραίος ανταμείφθηκε όταν κατευθύνθηκε προς τον στόχο του.

Ενώ ο αρουραίος περπατούσε στον διάδρομο, το σύστημα ΔΜΣ κατέγραψε τη δραστηριότητα στον ιππόκαμπο. Η ομάδα είδε ποιοι νευρώνες ενεργοποιήθηκαν όταν ο αρουραίος περιηγήθηκε στην εικονική αρένα για να φτάσει σε κάθε στόχο. Αυτά τα σήματα τους παρείχαν τη βάση για μια μετάφραση σε πραγματικό χρόνο του τι συνέβαινε στον ιππόκαμπο.

Με τη δημιουργία του λεξικού σκέψης, η ομάδα αποσύνδεσε τον διάδρομο. Ο αρουραίος ανταμείφθηκε για το πρώτο βήμα της αναπαραγωγής του μοτίβου δραστηριότητας του ιππόκαμπου που σχετιζόταν με το περπάτημα προς μια θέση στόχου.

Η

εργασία

Jumper και η εργασία Jedi

Στη συνέχεια, σχεδίασαν δύο διαφορετικές εργασίες για να εκτελέσουν οι αρουραίοι – τις

Εργασία άλτης και εργασία Τζεντάι

.

Στην εργασία Jumper, ο ΔΜΣ μετέφρασε την εγκεφαλική δραστηριότητα του αρουραίου σε κίνηση σε μια οθόνη. Το ζώο ουσιαστικά χρησιμοποιούσε τις σκέψεις του για να βρει μια ανταμοιβή σκεπτόμενος πού πρέπει να πάει για να την αποκτήσει. Αυτή είναι μια διαδικασία σκέψης παρόμοια με το να ταξιδεύουμε στη δουλειά ή στο σχολείο και να φανταζόμαστε τα κτίρια και τα μέρη που θα περάσουμε στη διαδρομή.

[Related:


We probably have big brains because we got lucky


.]

Η εργασία Τζεντάι είχε έναν αρουραίο να μετακινήσει υποθετικά ένα αντικείμενο σε μια τοποθεσία στο μυαλό του. Ο αρουραίος στερεώθηκε σε ένα εικονικό μέρος, αλλά έλεγχε τη δραστηριότητά του στον ιππόκαμπο για να οραματιστεί την κίνηση του αντικειμένου προς έναν στόχο. Αυτό είναι παρόμοιο με το πώς ένα άτομο που κάθεται σε έναν καναπέ φαντάζεται να σηκώνεται και να ξαναγεμίζει ένα ποτήρι νερό σε μια κουζίνα. Στη συνέχεια, η ομάδα άλλαξε τη θέση του στόχου του αρουραίου, κάτι που του απαιτούσε να παράγει μοτίβα δραστηριότητας που σχετίζονται με τη νέα τοποθεσία.

Διαπίστωσαν ότι το

Οι αρουραίοι μπορούν να ελέγχουν με ακρίβεια και ευελιξία τη δραστηριότητα του ιππόκαμπου τους

. Παραδόξως, μπορούσαν να διατηρήσουν αυτή τη δραστηριότητα και να κρατήσουν τις σκέψεις τους σε μια δεδομένη τοποθεσία για πολλά δευτερόλεπτα. Αυτό το χρονικό πλαίσιο είναι παρόμοιο με το χρόνο που μπορούν να αφιερώσουν οι άνθρωποι για να ξαναζήσουν γεγονότα του παρελθόντος ή να φανταστούν νέα σενάρια.

«Το εκπληκτικό είναι πώς οι αρουραίοι μαθαίνουν να σκέφτονται αυτό το μέρος, και κανένα άλλο μέρος, για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα, με βάση την, ίσως αφελή, αντίληψή μας για το εύρος προσοχής ενός αρουραίου», είπε ο Tim Harris, συνεργάτης της μελέτης. -συγγραφέας και βιοφυσικός από το Ιατρικό Ινστιτούτο Howard Hughes,

είπε σε δήλωση

.

Σύμφωνα με την ομάδα

, αυτή η μελέτη δείχνει πώς ο ΔΜΣ μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση της δραστηριότητας του ιππόκαμπου και θα μπορούσε να είναι ένας νέος τρόπος μελέτης αυτής της κρίσιμης περιοχής του εγκεφάλου. Ο ΔΜΣ χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο στην προσθετική και αυτή η νέα εργασία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη συσκευών που βασίζονται στις ίδιες αρχές.