Melyik a helyes ebben az esetben?

Szerintem a jelentésben van probléma. Nem a gondolat szerint lesz elképzelhető, hanem a tartalma miatt.

"Felötlött egy gondolat, hogy mi alapján lehetne elképzelhető."

"Amely", és azért, mert csak a gondolatra vonatkozik az utalószó (vagy a gondolat tartalmára, itt mindegy).

"Ami" itt akkor lenne, ha az egész tagmondatra vonatkozna:

Felötlött bennem egy gondolat, ami furcsa, mert hétvégén sosem szoktam gondolni semmire...

de:

Felötlött egy gondolat, amely szerint elképzelhető lenne...