điều gì làm nên con người chúng ta 2 23
Bộ não của bạn có thể tưởng tượng những điều chưa xảy ra hoặc thậm chí không tồn tại. agsandrew/iStock qua Getty Images Plus

Bạn có thể dễ dàng hình dung mình đang đạp xe băng qua bầu trời mặc dù đó không phải là điều có thể thực sự xảy ra. Bạn có thể hình dung mình đang làm điều gì đó mà bạn chưa từng làm trước đây – chẳng hạn như trượt nước – và thậm chí có thể hình dung ra một cách tốt hơn để thực hiện điều đó hơn bất kỳ ai khác.

Trí tưởng tượng liên quan đến việc tạo ra một hình ảnh tinh thần về một thứ gì đó không có mặt để các giác quan của bạn phát hiện ra, hoặc thậm chí là một thứ gì đó không tồn tại ở đâu đó trong thực tế. Trí tưởng tượng là một trong những khả năng quan trọng tạo nên con người chúng ta. Nhưng nó có nguồn gốc từ đâu?

tôi là một nhà thần kinh học người nghiên cứu cách trẻ em có được trí tưởng tượng. Tôi đặc biệt quan tâm đến cơ chế thần kinh của trí tưởng tượng. Một khi chúng ta xác định được những cấu trúc và kết nối não bộ nào là cần thiết để xây dựng các vật thể và cảnh mới trong tâm trí, các nhà khoa học như tôi có thể nhìn lại quá trình tiến hóa để xem khi nào các vùng não này xuất hiện – và có khả năng khai sinh ra những loại trí tưởng tượng đầu tiên.

Từ vi khuẩn đến động vật có vú

Sau sự sống xuất hiện trên trái đất khoảng 3.4 tỷ năm trước, các sinh vật dần trở nên phức tạp hơn. Khoảng 700 triệu năm trước, các tế bào thần kinh được tổ chức thành mạng lưới thần kinh đơn giản mà sau đó tiến hóa thành não và tủy sống khoảng 525 triệu năm trước.


đồ họa đăng ký nội tâm


Cuối cùng khủng long tiến hóa khoảng 240 triệu năm trước, với động vật có vú xuất hiện vài triệu năm sau. Trong khi họ chia sẻ cảnh quan, khủng long rất giỏi bắt và ăn động vật có vú nhỏ, lông. Tuy nhiên, khủng long là loài máu lạnh và giống như loài bò sát máu lạnh hiện đại, chúng chỉ có thể di chuyển và săn mồi hiệu quả vào ban ngày khi trời ấm. Để tránh bị khủng long săn mồi, các loài động vật có vú đã tìm ra một giải pháp: ẩn dưới lòng đất vào ban ngày.

Tuy nhiên, không có nhiều thức ăn mọc dưới lòng đất. Để kiếm ăn, động vật có vú phải di chuyển trên mặt đất - nhưng thời điểm kiếm ăn an toàn nhất là vào ban đêm, khi khủng long ít bị đe dọa hơn. Tiến hóa thành máu nóng có nghĩa là động vật có vú có thể di chuyển vào ban đêm. Tuy nhiên, giải pháp đó đi kèm với sự đánh đổi: Động vật có vú phải ăn nhiều thức ăn hơn khủng long trên một đơn vị trọng lượng để duy trì sự trao đổi chất cao của họ và để hỗ trợ nhiệt độ bên trong cơ thể không đổi của chúng khoảng 99 độ F (37 độ C).

Tổ tiên động vật có vú của chúng ta đã phải tìm thức ăn gấp 10 lần trong khoảng thời gian thức ngắn ngủi của họ, và họ phải tìm thấy nó trong đêm tối. Họ đã hoàn thành nhiệm vụ này như thế nào?

Để tối ưu hóa việc tìm kiếm thức ăn của chúng, động vật có vú đã phát triển một hệ thống mới để ghi nhớ hiệu quả những nơi chúng tìm thấy thức ăn: liên kết phần não ghi lại các khía cạnh cảm giác của cảnh quan – địa điểm trông như thế nào hoặc mùi vị – với phần não điều khiển dẫn đường. Họ đã mã hóa các đặc điểm của cảnh quan trong tân vỏ não, lớp ngoài cùng của não. Họ mã hóa điều hướng trong vỏ não entorhinal. Và toàn bộ hệ thống được kết nối với nhau bởi cấu trúc não được gọi là hồi hải mã. Con người vẫn sử dụng hệ thống bộ nhớ này để ghi nhớ các đồ vật và các sự kiện trong quá khứ, chẳng hạn như ô tô của bạn và nơi bạn đã đỗ xe.

Các nhóm tế bào thần kinh trong tân vỏ não mã hóa những ký ức về đồ vật và các sự kiện trong quá khứ. Ghi nhớ một điều hoặc một tập phim kích hoạt lại các tế bào thần kinh tương tự ban đầu đã mã hóa nó. Tất cả các loài động vật có vú đều có khả năng nhớ lại và trải nghiệm lại các đối tượng và sự kiện đã được mã hóa trước đó bằng cách kích hoạt lại các nhóm tế bào thần kinh này. Hệ thống bộ nhớ dựa trên vùng vỏ não-hải mã đã phát triển cách đây 200 triệu năm này đã trở thành bước quan trọng đầu tiên hướng tới trí tưởng tượng.

Khối xây dựng tiếp theo là khả năng xây dựng một “bộ nhớ” chưa thực sự xảy ra.

Những 'ký ức' không tự nguyện được tạo ra

Hình thức đơn giản nhất để tưởng tượng ra những đồ vật và cảnh vật mới xảy ra trong giấc mơ. Những tưởng tượng sống động, kỳ quái không chủ ý này có liên quan đến những người có giai đoạn chuyển động mắt nhanh (REM) của giấc ngủ.

Các nhà khoa học đưa ra giả thuyết rằng các loài có thời gian nghỉ ngơi bao gồm giai đoạn ngủ REM cũng trải qua những giấc mơ. Động vật có vú có túi và nhau thai thực sự có giấc ngủ REM, nhưng động vật có vú đẻ trứng là thú lông nhím thì không, cho thấy rằng giai đoạn này của chu kỳ giấc ngủ tiến hóa sau khi các dòng tiến hóa này chuyển hướng 140 triệu năm trước. Trên thực tế, ghi âm từ các tế bào thần kinh chuyên biệt trong não được gọi là đặt các tế bào đã chứng minh rằng động vật có thể “mơ” được đi những nơi họ chưa bao giờ đến thăm trước đây.

Ở người, các giải pháp được tìm thấy trong giấc mơ có thể giúp giải quyết vấn đề. Có rất nhiều ví dụ về các giải pháp khoa học và kỹ thuật được hình dung một cách tự nhiên trong khi ngủ.

Nhà thần kinh học Otto Loewi đã mơ về một thí nghiệm chứng minh rằng các xung thần kinh là truyền hóa chất. Ông ngay lập tức đến phòng thí nghiệm của mình để thực hiện thí nghiệm – sau đó đã nhận được giải thưởng Nobel cho khám phá này.

Elias Howe, người phát minh ra chiếc máy may đầu tiên, tuyên bố rằng cải tiến chính, đặt lỗ chỉ gần mũi kim, đến với anh trong một giấc mơ.

Dmitri Mendeleev đã mô tả việc nhìn thấy trong một giấc mơ “một bảng nơi tất cả các yếu tố rơi vào vị trí theo yêu cầu. Tỉnh dậy, tôi lập tức viết nó ra một tờ giấy.” Và đó là bảng tuần hoàn.

Những khám phá này được kích hoạt bởi cùng một cơ chế tưởng tượng không tự nguyện mà động vật có vú có được lần đầu tiên cách đây 140 triệu năm.

Tưởng tượng có mục đích

Sự khác biệt giữa tưởng tượng tự nguyện và tưởng tượng không tự nguyện tương tự như sự khác biệt giữa kiểm soát cơ bắp tự nguyện và co thắt cơ bắp. Kiểm soát cơ bắp tự nguyện cho phép mọi người kết hợp các chuyển động cơ bắp một cách có chủ ý. Co thắt xảy ra một cách tự phát và không thể kiểm soát được.

Tương tự như vậy, trí tưởng tượng tự nguyện cho phép mọi người kết hợp các suy nghĩ một cách có chủ ý. Khi được yêu cầu kết hợp trong đầu hai hình tam giác vuông giống hệt nhau dọc theo các cạnh dài hoặc cạnh huyền của chúng, bạn sẽ hình dung ra một hình vuông. Khi được yêu cầu cắt trong đầu một chiếc bánh pizza tròn bằng hai đường vuông góc, bạn hình dung ra bốn lát giống hệt nhau.

Khả năng kết hợp và tái kết hợp các đối tượng tinh thần có chủ ý, nhạy bén và đáng tin cậy này được gọi là sự tổng hợp trước trán. Nó dựa vào khả năng của vỏ não trước trán nằm ở phía trước của não để kiểm soát phần còn lại của vỏ não mới.

Khi nào loài của chúng ta có được khả năng tổng hợp trước trán? Mọi cổ vật có niên đại trước 70,000 năm trước đều có thể được tạo ra bởi một người sáng tạo thiếu khả năng này. Mặt khác, bắt đầu từ khoảng thời gian đó, có nhiều hiện vật khảo cổ khác nhau cho thấy rõ ràng sự hiện diện của nó: các đồ vật tượng hình tổng hợp, chẳng hạn như người sư tử; kim xương có mắt; cung và tên; nhạc cụ; nhà ở được xây dựng; chôn cất trang hoàng cho thấy niềm tin vào thế giới bên kia, Và nhiều hơn nữa.

Nhiều loại hiện vật khảo cổ có liên quan rõ ràng với sự tổng hợp trước trán xuất hiện đồng thời vào khoảng 65,000 năm trước ở nhiều vị trí địa lý. Sự thay đổi đột ngột trong trí tưởng tượng này đã được nhà sử học Yuval Harari mô tả là “cuộc cách mạng nhận thức.” Đáng chú ý, nó xấp xỉ trùng với Lớn nhất Homo sapiens' di cư ra khỏi châu Phi.

Các phân tích di truyền cho thấy rằng một số cá thể có được khả năng tổng hợp trước trán này và sau đó phát tán gen của chúng ra xa bằng cách loại bỏ những con đực cùng thời khác bằng cách sử dụng chiến lược dựa trên trí tưởng tượng và vũ khí mới được phát triển.

Vì vậy, đó là một hành trình hàng triệu năm tiến hóa để loài người chúng ta được trang bị trí tưởng tượng. Hầu hết các động vật có vú không phải người đều có khả năng tưởng tượng những gì không tồn tại hoặc không xảy ra một cách không chủ ý trong giấc ngủ REM; chỉ con người mới có thể tự nguyện tạo ra các đối tượng và sự kiện mới trong tâm trí của chúng ta bằng cách sử dụng tổng hợp trước trán.Conversation

Giới thiệu về Tác giả

Andrey Vyshedskiy, Giáo sư Khoa học Thần kinh, Đại học Boston

Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.

sách_nhận thức