只有人類才有想像力么？動物有沒有想像力?

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竹外桃花三兩枝，

春江水暖鴨先知。

萎蒿滿地蘆芽短，

正是河豚欲上時。

當時學這首詩的時候，老師講蘇軾巧妙的將動物人格化了，將人的感受和想像賦予到動物當中，用它們的視角來看這個世界。當時我就心生疑問——那丫是不是真的是「先知」？河豚是否也真的是「欲上」呢？

很榮幸的是，在我有生之年，這個問題還是有了答案。

想像力的來源

要想弄清楚動物有沒有想像力，首先要清楚想像力究竟是什麼，它來源於哪裡。一直以來，人們認為記憶是寫在大腦里的，我們可以在需要時候讀取。那這樣想像力就不好解釋了，既然它代表未知和未來，在大腦中是如何產生的呢？科學家發現，其實人類大腦的記憶和一段存在硬碟上視頻是非常不同的。記憶並不是一個讀取的過程，而是一個動態重建的過程。大腦在重建一個過去的場景的時候，會把非常多的碎片拼接在一起，包括部分我們要回憶的情景，以及我們所經歷過的類似或相關的經歷，最後重建出來的場景並不一定和發生時的一模一樣——這也就解釋了為什麼我們的記憶沒有存儲下來的視頻那麼精確。而想像力，其實和記憶是非常類似的一個過程，它也是一個動態重建的過程，只不過是用我們大腦中已有的信息來構建一個以前並沒有發生過或存在的東西。記憶與想像所享有的重建過程，主要發生在大腦如下一個叫海馬體的區域：

圖片來自wikipedia

海馬體可以說是大腦中最活躍的一塊區域了，它在我們睡眠，做夢和發獃的時候都在工作，但在不同的時期做的工作很不一樣。白天清醒時它做的更多的是完成我們指定任務，類似於machine learning領域的推斷(inference)過程，晚上睡覺時它做的更多的是整理我們所接受到的信息，建立於以往知識的聯繫和更深層的抽象，類似於machine learning領域的參數學習(learning)過程。

那麼科學家是如何證明想像力主要源於海馬體呢？當然我們可以讓實驗對象去想像一種情景，同時去檢測他大腦各個部分的活躍程度。但這種辦法噪音很大——大腦是協同工作的，這樣的監測信噪比很低。最有效的方法其實是控制變數的對比實驗，但這需要找到海馬體受損的人。Guess what? 世界那麼大，我想去轉~不，受損的人總是有的。

圖片來自[2]

研究者[1]找了5個海馬體受損的病人，以及一些與他們IQ水平接近的正常人，讓他們根據提供的一些問題去想像，並描述自己想像出來的場景，比如「想像你站在一個巨大的博物館」，還有「想像你躺在一個陽光燦爛的海邊沙灘」等。根據測試者描述的場景，研究人員給他們描述的豐富程度打分，最後得到的上面的圖。可見這兩組是有顯著的差異的，也就證明了海馬體在想像力中的重要性。

由於海馬體在人類和脊椎動物中都存在，動物存在想像力也便成為了一種可能。但我們又沒法和動物交流，怎麼讓鴨子去描述「想像春江的水已經暖了啊」的感覺呢？

在做夢時，我們往往會想像出一些稀奇古怪的場景，這也是人類想像力最直接的證明。從一名科學工作者的角度出發，這也是研究動物想像力最有力的切入點。但如果仔細想一想，這其中的難度仍然非常大。假如我們觀測到了動物睡眠時候的海馬體信號，那我們如何知道那是記憶力還是想像力呢？

動物也存在想像力

當然，小白鼠這次依然沒能成功逃離作為實驗對象的厄運。14年的諾貝爾獎獲得者O』Keefe早在上個世紀70年代就通過小白鼠試驗發現了海馬體里有一類控制空間區域的特殊神經細胞，他稱之為區域細胞(place cell)。當小白鼠走到空間中不同區域時，其海馬體中不同區域的細胞就會被激活：

圖片來源自[2]

90年代的時候科學家發現，在小鼠睡覺的時候，以上的區域細胞會按順序重播，也就是說，小鼠睡眠的時候在回憶自己走過的路徑！這證明了小鼠存在記憶力，那想像力呢？聰明的科學家們[3]為小鼠設計了如下的豪華的Tesla座駕:

圖片來自[3]

整個T型區域是透明的，中間虛線部分是一堵透明、但無法經過的牆。小鼠只能在T的尾部這裡活動。為了讓小鼠對T的上面區域產生興趣，科學家殘酷的在T的右上角區域放了食物。饑渴難耐的小鼠在尾部區域徘徊活動(折磨)了許久之後終於入睡了。在小鼠酣睡之時，科學家們記錄了它海馬體里相繼被激活的區域。第二天，等小鼠醒來以後，科學家把牆拆了，這時候小鼠便可以自由的探索上面的區域了，這個過程小鼠海馬體的活動也被記錄了。

下面就是見證奇蹟的時刻：當小鼠走過T型區域右上角的時候，有ABC三塊place cell被相繼激活。當科學家們重新調取出小鼠睡眠時候的數據，驚奇的發現，ABC三塊place cell也曾相繼被激活！！！也就是說，小鼠雖然從來沒有親身經歷過那塊區域，但是他做夢時候身臨其境的想像了自己走過那塊區域吃到食物的過程！就和我們做夢的時候想像著如何一路小跑去買朝思暮想的抹茶千層蛋糕是一樣的！！！

這個是實驗很有說服力的證明了小鼠是存在想像力的。之前曾經有研究者設計過如下實驗：

圖片來自[2]

讓小鼠到達A圖所示區域時受到電擊，實驗者發現它到達C圖所示區域時候雖然看到食物但仍然不敢走過去，從而試圖證明小鼠的想像力。但我覺得這個只能說是一種條件反射，更多的依賴於記憶。而剛才提到的那個實驗的設計之巧妙，更加可信的證實了小鼠的想像力，這也是15年才發表的結果。

也許蘇軾當初寫下那首《惠崇春江晚景》的時候，本身就相信著動物存在意識與想像力，而不是我們課本里所學的什麼人格化手法。畢竟，在那個科技並不發達的時代，人類對自然還存有一定的敬畏。

[1] Hassabis, Demis, et al. "Patients with hippocampal amnesia cannot imagine new experiences." Proceedings of the National Academy of Sciences 104.5 (2007): 1726-1731.

[2] Buckner, Randy L. "The role of the hippocampus in prediction and imagination." Annual review of psychology 61 (2010): 27-48.

[3] ólafsdóttir, H. Freyja, et al. "Hippocampal place cells construct reward related sequences through unexplored space." Elife 4 (2015): e06063.

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子非魚。

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要是它們有，那它們就是想像的巨人，行動的矮子。

要不早推翻人類統治世界了。

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