你可以很容易地想象自己骑着自行车在天空中穿行,即使这不是真正可以发生的事情。你可以想象自己做一些你以前从未做过的事情——比如滑水——甚至可以想象出比其他人更好的方法。
想象力涉及创建一种心理图像,这种图像不是你的感官可以检测到的,甚至是现实中不存在的东西。想象力是使我们成为人类的关键能力之一。但它是从哪里来的呢?
我是一名神经科学家,研究儿童如何获得想象力。我对想象力的神经机制特别感兴趣。一旦我们确定了在精神上构建新的物体和场景所需的大脑结构和连接,像我这样的科学家就可以回顾进化过程,看看这些大脑区域何时出现,并可能产生第一种想象力。
从细菌到哺乳动物大约4亿年前,地球上出现了生命,生物逐渐变得更加复杂。大约7亿年前,神经元组织成简单的神经网络,然后在大约5.25亿年前进化成大脑和脊髓。
最终,恐龙在大约2.4亿年前进化,哺乳动物在几百万年后出现。虽然它们共享景观,但恐龙非常擅长捕捉和吃小型毛茸茸的哺乳动物。然而,恐龙是冷血动物,就像现代冷血爬行动物一样,只能在白天温暖的时候有效地移动和捕猎。为了避免恐龙的捕食,哺乳动物偶然发现了一个解决方案:白天躲在地下。
然而,地下生长的食物并不多。为了进食,哺乳动物必须在地面上旅行-但最安全的觅食时间是在夜间,那时恐龙的威胁较小。进化为温血动物意味着哺乳动物可以在夜间移动。然而,这种解决方案需要权衡:哺乳动物每单位体重必须比恐龙吃更多的食物,以维持它们的高新陈代谢并支持它们在99华氏度(7摄氏度)左右的恒定内部温度。
我们的哺乳动物祖先在短暂的清醒时间内必须找到10倍的食物,他们必须在黑夜中找到它。他们是如何完成这项任务的?
为了优化它们的觅食,哺乳动物开发了一种新系统来有效地记住它们找到食物的地方:将记录景观感官方面的大脑部分(一个地方的外观或气味)与控制导航的大脑部分联系起来。他们编码了大脑最外层新皮层中景观的特征。他们在内嗅皮层中编码导航。整个系统通过称为海马体的大脑结构相互连接。人类仍然使用这种记忆系统来记住物体和过去的事件,例如您的汽车和您停放的地方。
新皮层中的神经元组对这些物体和过去事件的记忆进行编码。记住一件事或一个情节会重新激活最初编码它的相同神经元。所有哺乳动物都可能通过重新激活这些神经元组来回忆和重新体验以前编码的物体和事件。这种基于新皮层海马体的记忆系统在2亿年前进化而来,成为迈向想象力的第一步。
下一个构建块是构建尚未真正发生的“记忆”的能力。
非自愿编造的“记忆”想象新物体和新场景的最简单形式发生在梦中。这些生动、奇异的不自主幻想与处于快速眼动(REM)睡眠阶段的人有关。
科学家假设,休息包括快速眼动睡眠期的物种也会经历梦境。有袋类和胎盘哺乳动物确实有REM睡眠,但产卵哺乳动物针鼹没有,这表明睡眠周期的这个阶段是在1.4亿年前这些进化谱系分化后进化而来的。事实上,大脑中称为位置细胞的特殊神经元的记录表明,动物可以“梦想”去它们以前从未去过的地方。
在人类中,在做梦时找到的解决方案可以帮助解决问题。有许多科学和工程解决方案在睡眠期间自发可视化的例子。
神经科学家奥托·洛维(OttoLoewi)梦想着一个实验,证明神经冲动是通过化学方式传递的。他立即去实验室进行实验,后来因这一发现获得了诺贝尔奖。
第一台缝纫机的发明者埃利亚斯·豪(EliasHowe)声称,主要的创新是在梦中将线孔放在针尖附近。
德米特里·门捷列夫(DmitriMendeleev)描述了在梦中看到“一张桌子,所有元素都按要求到位。醒了,我立刻把它写在一张纸上。这就是元素周期表。
这些发现是由1.4亿年前哺乳动物首次获得的非自愿想象力的相同机制促成的。
有目的地想象自愿想象和非自愿想象之间的区别类似于自愿肌肉控制和肌肉痉挛之间的区别。自愿肌肉控制允许人们有意识地结合肌肉运动。痉挛自发发生,无法控制。
同样,自愿想象允许人们有意识地组合思想。当被要求在脑海中沿着它们的长边或斜边组合两个相同的直角三角形时,你会想象一个正方形。当被要求在脑海中用两条垂直线切一个圆形披萨时,你会想象四个相同的切片。
这种刻意的、反应灵敏的和可靠的组合和重新组合心理对象的能力被称为前额叶合成。它依赖于位于大脑最前端的前额叶皮层控制新皮层其余部分的能力。
我们这个物种是什么时候获得前额叶合成能力的?7万年前的每一件器物都可能是由缺乏这种能力的创造者制造的。另一方面,大约从那时开始,有各种各样的考古文物明确地表明了它的存在:复合的具象物体,如狮子人;有眼的骨针;弓箭;乐器;建造住宅;装饰的葬礼暗示着来世的信仰,等等。
大约65,年前,与前额叶合成明确相关的多种考古文物同时出现在多个地理位置。这种想象力的突然变化被历史学家尤瓦尔·赫拉利(YuvalHarari)描述为“认知革命”。值得注意的是,它大约与最大的智人迁出非洲的时间相吻合。
遗传分析表明,少数个体获得了这种前额叶合成能力,然后通过使用想象力增强的策略和新开发的武器消除其他同时期的雄性,将他们的基因传播得很远很广。
因此,对于我们的物种来说,这是一个数百万年的进化之旅,让我们具备了想象力。大多数非人类哺乳动物都有可能想象在快速眼动睡眠期间不存在或没有不由自主发生的事情;只有人类才能使用前额叶合成在我们的脑海中自愿召唤出新的物体和事件。