Choose your language to read side by side with English.

How does imagination really work in the brain? New theory upends what we knew
, ,

Trí tưởng tượng thực sự hoạt động như thế nào trong não? Lý thuyết mới lật đổ những gì chúng ta từng biết

How does imagination really work in the brain? New theory upends what we knew

Thomas Pace, Researcher and Lecturer at the Thompson Institute, University of the Sunshine Coast Roger Koenig-Robert, Senior Research Fellow, Graduate School of Health, University of Technology Sydney; UNSW Sydney
Show
Hide
EN – VI
VI – EN

There’s a lot going on in your brain all the time. To power your imagination, the neurons need some silence.

Não bộ của bạn luôn hoạt động rất nhiều. Để kích hoạt trí tưởng tượng, các neuron cần sự tĩnh lặng.

Your brain is currently expending about a fifth of your body’s energy, and almost none of that is being used for what you’re doing right now. Reading these words, feeling the weight of your body in a chair – all of this together barely changes the rate at which your brain consumes energy, perhaps by as little as 1%.

Bộ não của bạn hiện đang tiêu thụ khoảng một phần năm năng lượng cơ thể, và gần như không có phần nào trong số đó được sử dụng cho những gì bạn đang làm ngay lúc này. Việc đọc những từ này, cảm nhận trọng lượng cơ thể trên ghế – tất cả những điều này cộng lại hầu như không làm thay đổi tốc độ tiêu thụ năng lượng của bộ não, có lẽ chỉ bằng 1%.

The other 99% is used on the activity the brain generates on its own : neurons (nerve cells) firing and signalling to each other regardless of whether you’re thinking hard, watching television, dreaming, or simply closing your eyes.

99% còn lại được sử dụng cho hoạt động mà bộ não tự tạo ra: các tế bào thần kinh (neuron) bắn và truyền tín hiệu cho nhau bất kể bạn đang suy nghĩ chăm chú, xem TV, mơ mộng, hay chỉ đơn giản là nhắm mắt.

Even in the brain areas dedicated to vision, the visuals coming in through your eyes shape the activity of your neurons less than this internal ongoing action.

Ngay cả ở những khu vực não bộ chuyên về thị giác, những hình ảnh đi vào qua mắt bạn cũng định hình hoạt động của các neuron ít hơn so với hoạt động nội tại đang diễn ra này.

In a paper just published in Psychological Review, we argue that our imagination sculpts the images we see in our mind’s eye by carving into this background brain activity. In fact, imagination may have more to do with the brain activity it silences than with the activity it creates.

Trong một bài báo vừa được công bố trên Tạp chí Tâm lý học (Psychological Review), chúng tôi lập luận rằng trí tưởng tượng của chúng ta điêu khắc những hình ảnh chúng ta thấy trong tâm trí bằng cách khắc vào hoạt động nền của bộ não này. Trên thực tế, trí tưởng tượng có thể liên quan nhiều hơn đến hoạt động não bộ mà nó làm im lặng hơn là hoạt động mà nó tạo ra.

Imagining as seeing in reverse

Tưởng tượng như nhìn ngược

Consider how “seeing” is understood to work. Light enters the eyes and sparks neural signals. These travel through a sequence of brain regions dedicated to vision, each building on the work of the last.

Hãy xem xét cách thức “nhìn” được hiểu là hoạt động. Ánh sáng đi vào mắt và kích hoạt các tín hiệu thần kinh. Những tín hiệu này di chuyển qua một chuỗi các vùng não chuyên trách về thị giác, mỗi vùng đều xây dựng dựa trên công việc của vùng trước đó.

The earliest regions pick out simple features such as edges and lines. The next combine those into shapes. The ones after that recognise objects, and those at the top of the sequence assemble whole faces and scenes.

Các vùng sớm nhất nhận diện các đặc điểm đơn giản như cạnh và đường thẳng. Các vùng tiếp theo kết hợp chúng thành hình dạng. Các vùng sau đó nhận ra các vật thể, và những vùng ở đỉnh chuỗi sẽ lắp ráp nên toàn bộ khuôn mặt và cảnh vật.

Neuroscientists call this “ feedforward activity ” – the gradual transformation of raw light into something you can name, whether it’s a dog, a friend, or both.

Các nhà khoa học thần kinh gọi đây là “hoạt động truyền xuôi” (feedforward activity) – sự chuyển hóa dần dần của ánh sáng thô thành thứ mà bạn có thể gọi tên, dù đó là một chú chó, một người bạn, hay cả hai.

In brain science, the standard view is that visual imagination is this original seeing process run in reverse, from within your mind rather than from light entering your eyes.

Trong khoa học não bộ, quan điểm tiêu chuẩn là trí tưởng tượng thị giác là quá trình nhìn ban đầu này được chạy ngược lại, từ bên trong tâm trí bạn thay vì từ ánh sáng đi vào mắt.

So, when you hold the face of a friend in mind, you start with an abstract idea of them – a memory or a name, pulled from the filing cabinet of regions that sit beyond the visual system itself.

Vì vậy, khi bạn hình dung khuôn mặt của một người bạn, bạn bắt đầu bằng một ý tưởng trừu tượng về họ – một ký ức hoặc một cái tên, được lấy từ kho lưu trữ của các vùng nằm ngoài hệ thống thị giác.

That idea travels back down through the visual sequence into the early visual areas, which serve as your brain’s workshop where a face would normally be reconstructed from its parts – the curve of a jawline, the specific shade of an eye. These downward signals are called “ feedback activity ”.

Ý tưởng đó di chuyển ngược xuống qua chuỗi thị giác vào các vùng thị giác ban đầu, nơi đóng vai trò như xưởng làm việc của não bộ bạn, nơi một khuôn mặt thường được tái tạo từ các bộ phận của nó – đường cong của quai hàm, sắc độ cụ thể của đôi mắt. Những tín hiệu đi xuống này được gọi là “hoạt động phản hồi” (feedback activity).

A signal through the static

Tín hiệu xuyên qua nhiễu tĩnh

However, prior research shows this feedback activity doesn’t drive visual neurons to fire in the same way as when you actually see something.

Tuy nhiên, các nghiên cứu trước đây cho thấy hoạt động phản hồi này không kích hoạt các neuron thị giác theo cách giống như khi bạn thực sự nhìn thấy thứ gì đó.

At least in the brain regions early in the vision process, feedback instead modulates brain activity. This means it increases or decreases the activity of the brain cells, reshaping what those neurons are already doing.

Ít nhất là ở các vùng não giai đoạn đầu của quá trình thị giác, hoạt động phản hồi thay vào đó điều biến hoạt động của não. Điều này có nghĩa là nó tăng hoặc giảm hoạt động của các tế bào não, tái định hình những gì các neuron đó đang làm.

Even behind closed eyes, early visual brain areas keep producing shifting patterns of neural activity resembling those the brain uses to process real vision.

Ngay cả khi nhắm mắt, các vùng não thị giác ban đầu vẫn tiếp tục tạo ra các mô hình hoạt động thần kinh thay đổi, giống với những mô hình mà bộ não sử dụng để xử lý thị giác thực tế.

Imagination doesn’t need to build a face from scratch. The raw material is already there. In the internal rumblings of your visual areas, fragments of every face you know are drifting through at low volume. Your friend’s face, even now, is passing through in pieces, scattered and unrecognised. What imagining does is hold still the currents that would otherwise carry those pieces away.

Trí tưởng tượng không cần phải xây dựng một khuôn mặt từ đầu. Nguyên liệu thô đã có sẵn. Trong những tiếng rì rầm bên trong các vùng thị giác của bạn, các mảnh vỡ của mọi khuôn mặt bạn biết đang trôi qua với âm lượng thấp. Khuôn mặt của bạn bè bạn, ngay cả bây giờ, cũng đang đi qua thành từng mảnh, rải rác và không được nhận ra. Điều mà trí tưởng tượng làm là giữ yên những dòng chảy mà nếu không sẽ cuốn những mảnh vỡ đó đi.

All that’s needed is a small, targeted suppression of neurons that are pulled by brain activity in a different direction, and your friend’s face settles out of the noise, like a signal carving its way through static.

Tất cả những gì cần là một sự ức chế nhỏ, có mục tiêu đối với các neuron bị kéo bởi hoạt động não theo một hướng khác, và khuôn mặt của bạn bè bạn nổi lên khỏi tiếng ồn, giống như một tín hiệu tự khắc đường đi qua nhiễu tĩnh.

Steering the brain

Điều khiển bộ não

In mice, artificially switching on as few as 14 neurons in a sensory brain region is enough for the animal to notice it and lick a sugar-water spout in response. This shows how small an intervention in the brain can be while still steering behaviour.

Ở chuột, việc kích hoạt nhân tạo chỉ 14 neuron trong một vùng não cảm giác là đủ để con vật nhận thấy và liếm vòi nước đường. Điều này cho thấy sự can thiệp vào não có thể nhỏ đến mức nào mà vẫn có thể định hướng hành vi.

While we don’t know how many neurons are needed to steer internal activity into a conscious experience of imagination in humans, growing evidence shows the importance of dampening neural activity.

Mặc dù chúng ta không biết cần bao nhiêu neuron để định hướng hoạt động nội tại thành trải nghiệm ý niệm có ý thức ở người, bằng chứng ngày càng tăng cho thấy tầm quan trọng của việc làm giảm hoạt động thần kinh.

In our earlier experiments, when people imagined something, the fingerprint it left on their behaviour matched suppression of neuronal activity – not firing. Other researchers have since found the same pattern.

Trong các thí nghiệm trước của chúng tôi, khi mọi người tưởng tượng điều gì đó, dấu vết nó để lại trên hành vi của họ phù hợp với việc ức chế hoạt động thần kinh – chứ không phải là việc kích hoạt. Các nhà nghiên cứu khác sau đó cũng tìm thấy mô hình tương tự.

Other lines of evidence strengthen our theory, too. About one in 100 people have aphantasia, which means they can’t form mental images at all. One in 30 form these images so vividly they approach the intensity of images we actually see, known as hyperphantasia.

Các bằng chứng khác cũng củng cố lý thuyết của chúng tôi. Khoảng một phần trăm người bị chứng aphantasia, nghĩa là họ không thể hình thành hình ảnh tinh thần chút nào. Một phần ba mươi người hình thành những hình ảnh sống động đến mức gần bằng cường độ của những hình ảnh chúng ta thực sự nhìn thấy, được gọi là hyperphantasia.

Research has found that people with weaker mental imagery have more excitable early visual areas, where neurons fire more readily on their own. This is consistent with a visual system whose spontaneous patterns are harder to hold in shape.

Nghiên cứu đã phát hiện ra rằng những người có khả năng hình dung tinh thần yếu hơn có các vùng thị giác sớm dễ kích thích hơn, nơi các neuron tự phát bắn tín hiệu dễ dàng hơn. Điều này phù hợp với một hệ thống thị giác mà các mẫu hình tự phát khó duy trì được hình dạng.

Taking all this together, the spontaneous activity reshaping hypothesis – our new theory that imagination carves images out of the steady stream of ongoing brain activity – explains why imagination usually feels weaker than sight. It also explains why we rarely lose track of which is which.

Tổng hợp tất cả những điều này, giả thuyết tái định hình hoạt động tự phát – lý thuyết mới của chúng tôi cho rằng trí tưởng tượng khắc hình ảnh từ dòng hoạt động não bộ liên tục – giải thích tại sao trí tưởng tượng thường cảm thấy yếu hơn thị giác. Nó cũng giải thích tại sao chúng ta hiếm khi nhầm lẫn cái nào là cái nào.

Visual perception arrives with a strength and regularity the brain’s own internal patterns don’t match. Imagination works with those patterns rather than against them, reshaping what is already there into something we can almost see.

Tri giác thị giác đến với một cường độ và tính đều đặn mà các mẫu hình nội tại của bộ não không có. Trí tưởng tượng hoạt động cùng với những mẫu hình đó thay vì chống lại chúng, tái định hình những gì đã có thành thứ mà chúng ta gần như có thể nhìn thấy.

The authors do not work for, consult, own shares in or receive funding from any company or organisation that would benefit from this article, and have disclosed no relevant affiliations beyond their academic appointment.

Các tác giả không làm việc cho, tư vấn, sở hữu cổ phần hay nhận tài trợ từ bất kỳ công ty hay tổ chức nào được hưởng lợi từ bài báo này, và đã không tiết lộ bất kỳ mối liên hệ nào liên quan ngoài vị trí học thuật của họ.

Read more