构想未来可能或替代现实的能力是记忆的另一面。这两种功能共同存在于称为海马体的大脑区域中。

亨利·莫莱森（多年间被称为“H.M.”）以无法形成新记忆而闻名。为治疗顽固性癫痫而接受手术后，他缺少了海马体，并患有遗忘症。他的案例帮助确立了海马体作为记忆引擎的地位。

近年来，科学家发现了另一个困扰海马体遗忘症患者的基本缺陷：他们无法构想制定未来计划所必须考虑的一系列可能性。当研究人员要求一组海马体受损的人描述自己在一个虚构场景中（例如，躺在白色沙滩上）时，他们基本上是一片空白，只产生了零散的图像。

想象作为海马体的基本功能

对啮齿动物神经活动的研究后来支持了海马体在想象中发挥核心作用的观点。“它仍然负责创建对‘现在正在发生什么’的记忆，”霍华德·休斯医学研究所和加州大学旧金山分校的系统神经科学家Loren Frank说。“现在看来，它也负责展开可能性。”Frank和他的同事在一篇题为《想象作为海马体的基本功能》的论文中阐述了他们的观点。

专家表示，这种双重角色是有道理的，部分原因是想象力在很大程度上（如果不是完全）依赖于记忆。“我们为什么要把想象力和记忆分开讨论？从公众的角度来看，[把它们放在一起讨论]是一个疯狂的想法。但你可以简单地说：没有过去，你绝对不可能想象任何东西，”纽约大学的系统神经科学家György Buzsáki说。

此外，这两种技能本质上涉及相同的过程：将经验的片段与情感、内心独白以及人们读到或听到的东西结合起来，多伦多罗特曼研究所和多伦多大学的认知神经科学家Donna Rose Addis说。这个过程甚至可以通过将记忆与虚构材料混合来扭曲记忆。“记忆是想象力的一种形式，”Addis说。

位置细胞与theta节律

近期关于想象力在大脑中根基的大部分证据都借鉴了20世纪70年代在海马体中发现“位置细胞”的诺贝尔奖获奖成果。当老鼠跑迷宫时，这些细胞的活动会根据动物在迷宫中的位置以可预测的方式变化。这些海马体细胞告诉动物它在世界中的位置。

直到Frank和他的同事表明这些细胞的活动并不总是代表动物的实际位置，这种功能才似乎与想象力区分开来。

位置细胞的放电模式在大鼠中大约每秒重复八次，形成所谓的theta节律。研究人员发现，在每个周期内，模式会逐渐变化，代表动物在时间上分开的三个不同位置：它刚刚去过的地方、当前位置，以及在周期后期，一个可能的即将到达的位置。“神经活动具有这种明确无误的结构，在某些时间点，它看起来像动物在当下正在经历的。在其他时间点，它看起来像一种想象中的体验，”该论文的合著者Kenneth Kay说。

想象的神经基础

老鼠在任何给定周期中似乎想象的内容各不相同。当老鼠接近迷宫中的T形路口时，后期的theta活动在两种可能的近期未来之间交替：一个周期中向左转，下一个周期中向右转。这就像动物在计划它的下一步行动。

在其他情况下，这种后期theta活动表示迷宫中更远的位置，好像动物的思绪 wandering 到其他某个场景或情境，也许是它更想去的地方。研究人员还发现，周期中这一想象部分反映的假设行进方向与动物的实际方向 heading 不同的实例。“它们正在代表大致可以被认为是可能性或假设的东西，就可能的未来或只是另一种现实而言，可能是但未必是 case 的东西，”Frank说。

专家表示，海马体内存在的、不一定与特定地点相关的自发活动， hint 着一种与现实分离的内部思维过程。“[theta波的]那种节律性并非来自环境，”Kay说。“这高度 reminiscent 了我们的想象来自我们自身、而非来自这个外部现实的概念。”

对人类想象的启示

尽管海马体可能在想象中发挥核心作用，但它绝不是 solo 表演。它需要其他大脑区域的合作。Frank将海马体比作管弦乐队指挥，它提示其他区域的神经元，这些神经元代表那些要么是回忆的一部分、要么“在某种想象的事物中组合在一起”的景象、声音和气味。

一个谜团是人们如何将真实的交响乐与脑海中播放的音乐区分开来。“令人惊讶的是，我们并非总是在精神病态中，并非总是在 delusional 中，因为我们的大脑显然经常在编造关于可能发生的事情，”Frank说。Frank团队的新数据表明，大脑可能使用感觉输入（例如，行走时脚踩地面的感觉）来标记什么是真实的，什么只是 mind's eye 中的，从而将这个神经活动蜂巢 grounded 在物理世界中。他说，大脑通过将自身从外部世界接收到的信息与自身的内部模型进行协调来区分事实与虚构。