Ihr Gehirn kann sich Dinge vorstellen, die noch nicht passiert sind oder die gar nicht existieren. agsandrew/iStock über Getty Images Plus

Sie können sich leicht vorstellen, mit dem Fahrrad über den Himmel zu fahren, obwohl das nicht wirklich passieren kann. Sie können sich vorstellen, etwas zu tun, was Sie noch nie zuvor getan haben – wie Wasserski – und sich vielleicht sogar einen besseren Weg vorstellen, dies zu tun als jeder andere.

Imagination beinhaltet die Schaffung eines mentalen Bildes von etwas, das für Ihre Sinne nicht vorhanden ist, oder sogar von etwas, das in Wirklichkeit nicht irgendwo da draußen ist. Vorstellungskraft ist eine der Schlüsselfähigkeiten, die uns Menschen ausmachen. Aber woher kam es?

Ich bin Neurowissenschaftler der untersucht, wie Kinder Phantasie erwerben. Ich interessiere mich besonders für die neurologischen Mechanismen der Imagination. Sobald wir herausgefunden haben, welche Gehirnstrukturen und -verbindungen notwendig sind, um neue Objekte und Szenen mental zu konstruieren, können Wissenschaftler wie ich auf den Verlauf der Evolution zurückblicken, um zu sehen, wann diese Gehirnbereiche entstanden sind – und möglicherweise die ersten Arten von Vorstellungskraft hervorgebracht haben.

Von Bakterien bis zu Säugetieren

Nach der Leben entstand auf der Erde Vor etwa 3.4 Milliarden Jahren wurden Organismen allmählich komplexer. Vor rund 700 Millionen Jahren organisierten sich Neuronen in einfache neuronale Netze dass dann entwickelte sich zu Gehirn und Rückenmark vor rund 525 Millionen Jahren.

Schließlich entwickelten sich rund 240 Millionen Dinosaurier Jahren, mit Säugetiere, die einige Millionen Jahre später auftauchen. Während sie die Landschaft teilten, waren Dinosaurier sehr gut im Fangen und kleine, pelzige Säugetiere essen. Dinosaurier waren jedoch kaltblütig und konnten sich wie moderne kaltblütige Reptilien nur effektiv bewegen und jagen tagsüber wenn es warm war. Um die Plünderung durch Dinosaurier zu vermeiden, stießen Säugetiere auf eine Lösung: tagsüber unter der Erde verstecken.

Unter der Erde wächst jedoch nicht viel Nahrung. Um zu fressen, mussten sich Säugetiere über den Boden bewegen – aber die sicherste Zeit für die Nahrungssuche war nachts, wenn Dinosaurier weniger gefährlich waren. Entwicklung zum Warmblüter bedeutete, dass sich Säugetiere nachts bewegen konnten. Diese Lösung war jedoch mit einem Kompromiss verbunden: Säugetiere mussten pro Gewichtseinheit viel mehr Nahrung zu sich nehmen als Dinosaurier um ihren hohen Stoffwechsel aufrechtzuerhalten und um ihre konstante innere Körpertemperatur um 99 Grad Fahrenheit (37 Grad Celsius) zu unterstützen.

Unsere Säugetiervorfahren mussten es finden 10 Mal mehr Nahrung während ihrer kurzen Wachzeit, und sie mussten es im Dunkel der Nacht finden. Wie haben sie diese Aufgabe bewältigt?

Um ihre Nahrungssuche zu optimieren, haben Säugetiere ein neues System entwickelt, um sich effizient Orte zu merken, an denen sie Nahrung gefunden haben: Sie verbinden den Teil des Gehirns, der sensorische Aspekte der Landschaft aufzeichnet – wie ein Ort aussieht oder riecht – mit dem Teil des Gehirns, der dies steuert Navigation. Sie verschlüsselten Merkmale der Landschaft im Neocortex, der äußersten Schicht des Gehirns. Sie kodierten die Navigation im entorhinalen Kortex. Und das ganze System war miteinander verbunden durch die Gehirnstruktur namens Hippocampus. Menschen nutzen dieses Gedächtnissystem immer noch zum Erinnern an Gegenstände und vergangene Ereignisse, wie z. B. Ihr Auto und wo Sie es geparkt haben.

Gruppen von Neuronen im Neocortex kodieren diese Erinnerungen an Objekte und vergangene Ereignisse. Erinnern an eine Sache oder eine Episode reaktiviert die gleichen Neuronen die es ursprünglich verschlüsselt. Alle Säugetiere können sich wahrscheinlich an zuvor codierte Objekte und Ereignisse erinnern und diese erneut erleben, indem sie diese Gruppen von Neuronen reaktivieren. Dieses Neokortex-Hippocampus-basierte Gedächtnissystem, das sich vor 200 Millionen Jahren entwickelte, war der erste Schlüsselschritt in Richtung Vorstellungskraft.

Der nächste Baustein ist die Fähigkeit, eine „Erinnerung“ zu konstruieren, die nicht wirklich passiert ist.

Unfreiwillig erfundene „Erinnerungen“

Die einfachste Form, sich neue Objekte und Szenen vorzustellen, geschieht in Träumen. Diese lebhaften, bizarren unfreiwilligen Fantasien werden bei Menschen mit der Phase der schnellen Augenbewegung (REM) des Schlafes in Verbindung gebracht.

Wissenschaftler nehmen an, dass Arten, deren Ruhezeiten REM-Schlaf beinhalten auch Träume erleben. Beuteltier- und Plazenta-Säugetiere haben REM-Schlaf, aber das eierlegende Säugetier, der Echidna, nicht, was darauf hindeutet, dass dieses Stadium des Schlafzyklus entwickelt, nachdem diese evolutionären Linien auseinandergingen Vor 140 Millionen Jahren. In der Tat, Aufzeichnung von spezialisierten Neuronen im Gehirn genannt Zellen platzieren gezeigt, dass Tiere davon „träumen“ zu gehen Orte, die sie noch nie zuvor besucht haben.

Beim Menschen können Lösungen beim Träumen gefunden werden helfen, Probleme zu lösen. Es gibt zahlreiche Beispiele für wissenschaftliche und technische Lösungen, die spontan im Schlaf visualisiert werden.

Der Neurowissenschaftler Otto Loewi träumte von einem Experiment, das bewiesene Nervenimpulse sind chemisch übertragen. Er ging sofort in sein Labor, um das Experiment durchzuführen – später erhielt er für diese Entdeckung den Nobelpreis.

Elias Howe, der Erfinder der ersten Nähmaschine, behauptete, dass die Hauptinnovation, das Fadenloch in der Nähe der Nadelspitze zu platzieren, kam zu ihm in einem Traum.

Dmitri Mendelejew beschrieb das Sehen im Traum „ein Tisch, an dem alle Elemente nach Bedarf zusammenpassten. Als ich aufwachte, schrieb ich es sofort auf ein Blatt Papier.“ Und das war das Periodensystem.

Diese Entdeckungen wurden durch den gleichen Mechanismus der unwillkürlichen Vorstellungskraft ermöglicht, der erstmals vor 140 Millionen Jahren von Säugetieren erworben wurde.

Absichtlich vorstellen

Der Unterschied zwischen freiwilliger Imagination und unfreiwilliger Imagination ist analog zum Unterschied zwischen willkürlicher Muskelkontrolle und Muskelkrämpfen. Die freiwillige Muskelkontrolle ermöglicht es Menschen, Muskelbewegungen bewusst zu kombinieren. Krampf tritt spontan auf und kann nicht kontrolliert werden.

In ähnlicher Weise ermöglicht die freiwillige Vorstellungskraft den Menschen, Gedanken bewusst zu kombinieren. Wenn Sie gebeten werden, zwei identische rechtwinklige Dreiecke entlang ihrer langen Kanten oder Hypotenusen zu kombinieren, stellen Sie sich ein Quadrat vor. Wenn Sie gebeten werden, im Geiste eine runde Pizza durch zwei senkrechte Linien zu schneiden, stellen Sie sich vier identische Scheiben vor.

Diese absichtliche, ansprechende und zuverlässige Fähigkeit, mentale Objekte zu kombinieren und neu zu kombinieren, wird als präfrontale Synthese bezeichnet. Es beruht auf der Fähigkeit des präfrontalen Kortex, der sich ganz vorne im Gehirn befindet, den Rest des Neokortex zu kontrollieren.

Wann hat unsere Spezies die Fähigkeit zur präfrontalen Synthese erworben? Jedes Artefakt, das vor 70,000 Jahren datiert wurde, könnte von einem Schöpfer hergestellt worden sein, dem diese Fähigkeit fehlte. Auf der anderen Seite gibt es seit ungefähr dieser Zeit verschiedene archäologische Artefakte, die eindeutig auf seine Anwesenheit hinweisen: zusammengesetzte figurative Objekte, wie z Löwen-Mann; Knochennadeln mit Öhr; Bögen und Pfeile; Musikinstrumente; errichtete Wohnungen; geschmückte Bestattungen suggerieren den Glauben an ein Leben nach dem Todund viele mehr.

Mehrere Arten von archäologischen Artefakten, die eindeutig mit präfrontaler Synthese in Verbindung gebracht werden, erscheinen gleichzeitig vor etwa 65,000 Jahren an mehreren geografischen Orten. Diese abrupte Veränderung der Vorstellungskraft wurde vom Historiker Yuval Harari als „kognitive Revolution.“ Vor allem, es stimmt ungefähr mit überein der größte Homo sapiens„Migration aus Afrika.

Genetische Analysen deuten darauf hin dass einige Individuen diese Fähigkeit zur präfrontalen Synthese erworben und dann ihre Gene weit und breit verbreitet haben, indem sie andere gleichzeitige Männer mit Hilfe einer phantasievollen Strategie und neu entwickelten Waffen eliminiert haben.

Es war also eine Reise von vielen Millionen Jahren der Evolution für unsere Spezies, um mit Vorstellungskraft ausgestattet zu werden. Die meisten nichtmenschlichen Säugetiere haben das Potenzial, sich vorzustellen, was nicht existiert oder nicht unwillkürlich während des REM-Schlafs passiert ist; Nur Menschen können durch präfrontale Synthese freiwillig neue Objekte und Ereignisse in unseren Köpfen heraufbeschwören.

Über den Autor

Andrey Wyshedskiy, Professor für Neurowissenschaften, Boston University

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