你可以很容易地想象自己骑着自行车在天空中飞驰，尽管这实际上不可能发生。您可以想象自己正在做一些您以前从未做过的事情——比如滑水——甚至可能想象一种比其他人更好的方法。
想象力包括创造一个你的感官无法察觉的事物的心理形象，甚至是现实中某处不存在的事物。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？
我是一名研究儿童如何获得想象力的神经科学家。我对想象力的神经机制特别感兴趣。一旦我们确定了大脑构建新物体和场景所必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，看看这些大脑区域是何时出现的——并可能孕育出第一类想象力。
从细菌到哺乳动物
大约 34 亿年前地球上出现生命后，生物体逐渐变得更加复杂。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掉毛茸茸的小型哺乳动物。不过恐龙是冷血动物，而且和现代的冷血爬行动物一样，只有在白天暖和的时候才能有效地活动和捕食。为了避免被恐龙捕食，哺乳动物偶然想到了一个解决办法：白天躲在地下。
然而，地下生长的食物并不多。为了进食，哺乳动物不得不在地面上行走——但最安全的觅食时间是在晚上，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活动。不过，该解决方案需要权衡取舍：哺乳动物每单位重量必须吃比恐龙多得多的食物，以维持它们的高新陈代谢并维持它们恒定的体内温度在 99 华氏度（37 摄氏度）左右。
我们的哺乳动物祖先在他们清醒的短暂时间内不得不多寻找 10 倍的食物，而且他们不得不在漆黑的夜晚寻找食物。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：将大脑中记录景观感官方面（一个地方的外观或气味）的部分与控制的大脑部分联系起来导航。他们编码了大脑最外层新皮质中的景观特征。他们在内嗅皮质中编码导航。整个系统通过称为海马体的大脑结构相互连接。人类仍然使用这个记忆系统来记住物体和过去的事件，比如你的车和你把车停在哪里。
新皮质中的神经元组对这些物体和过去事件的记忆进行编码。记住一件事或一段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。这种在 2 亿年前进化的基于新皮质-海马体的记忆系统成为迈向想象的关键的第一步。
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”
想象新物体和场景的最简单形式发生在梦中。这些生动、奇异的无意识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的物种也会做梦。有袋类和胎盘类哺乳动物确实有快速眼动睡眠，但产卵哺乳动物针鼹却没有，这表明睡眠周期的这个阶段是在这些进化线在 1.4 亿年前发生分歧之后进化而来的。事实上，大脑中称为位置细胞的专门神经元的记录表明，动物可以“梦想”去他们以前从未去过的地方。
在人类中，在做梦中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的例子在睡眠期间自发地形象化。
神经科学家 Otto Loewi 梦想进行一项实验，证明神经冲动是通过化学方式传递的。他立即前往他的实验室进行实验——后来因这一发现获得了诺贝尔奖。
第一台缝纫机的发明者 Elias Howe 声称，将线孔放在针尖附近的主要创新是他在梦中想到的。
德米特里·门捷列夫 (Dmitri Mendeleev) 形容在梦中看到“一张桌子，所有的元素都按要求摆放到位。”一觉醒来，我立刻把它写在了一张纸上。”那就是元素周期表。
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机制促成的。
有目的地想象
随意想象和不随意想象之间的区别类似于随意肌肉控制和肌肉痉挛之间的区别。自愿性肌肉控制使人们能够有意识地组合肌肉运动。痉挛是自发发生的，无法控制。
同样，自愿想象可以让人们有意识地组合思想。当被要求将两个相同的直角三角形沿着它们的长边或斜边在脑海中组合起来时，您会想到一个正方形。当被要求在心里用两条垂直线切圆形比萨饼时，您会想象出四个相同的切片。
这种结合和重组精神对象的深思熟虑、反应灵敏和可靠的能力被称为前额综合。它依赖于位于大脑最前面的前额叶皮层控制新皮层其余部分的能力。
我们这个物种什么时候获得了前额合成的能力？每件 70,000 年前的人工制品都可能是由缺乏这种能力的创造者制造的。另一方面，大约从那个时候开始，各种考古文物明确表明了它的存在：复合形象物体，例如狮子人；带眼骨针；弓箭；乐器；建造的住宅；装饰精美的墓葬暗示着对来世的信仰，等等。
与前额叶合成明确相关的多种类型的考古文物在大约 65,000 年前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 Yuval Harari 描述为“认知革命”。值得注意的是，它与最大的智人从非洲迁出的时间大致重合。
遗传分析表明，少数个体获得了这种前额合成能力，然后通过使用具有想象力的策略和新开发的武器消灭其他同时代的男性，从而将他们的基因传播得更远更广。
因此，为了让我们的物种具备想象力，经历了数百万年的进化之旅。大多数非人类哺乳动物都有可能在快速眼动睡眠期间不由自主地想象不存在或没有发生的事情；只有人类可以使用前额合成自愿在我们的脑海中联想到新的物体和事件。 
本文根据知识共享许可从The Conversation重新发布。阅读原文。