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导航系统(2)

2020年7月5日  来源:认知迭代 作者:(英)卡罗琳·威廉姆斯 提供人:heidong86......

我想更深入地了解人类的导航技能,因此开始投身于科研文献的世界,结果发现了一些意想不到的事情:严格来说,我并不是缺乏导航技能,有时我也会用到一两个真正的导航策略。乔恩和尼尔这类人能够计算某个区域的几何布局,然后在脑中绘制地图,并以此来进行导航。研究表明,使用这种导航策略的多数是男性,如果你需要在脑海中大概了解某一区域,这种方法也十分有用。脑中有了地图,就可以更轻松地找出捷径,可以有根据地猜测家的方向。这意味着,如果你知道哪边是北,就会把这一信息加入到脑中的地图里。

还有一些人跟我一样——或者如研究所说,一般女性都会如此——更倾向于记住基于地标的特定路线,比如沿着这条路走到教堂,在下一个红绿灯路口右转……这种导航策略的问题在于,你很难在此基础上找到捷径,因为一旦离开了已知的路线,你就会迷路。也许正是因为如此,我家人经常会在转过某个街角时听到我大喊:“啊,原来到这啦!”这种时候,乔恩一般都会疑惑地看着我说:“呃……是的,不然你以为我们到哪了?”

这种“地标策略”在某些情况下可能相对有效。在实验中,女性在地标导航方面的表现往往优于男性,也能更好地记住地标的外观1 。如果你已经储备了足够多的地标路线,那么在其中找出捷径或许也不成问题。不过,在不知道自己身处何方、去往何处的时候,仅凭地标也许就会跟我一样失去方向感。

另外,有一种理论认为,不同性别之间存在这种导航差异,还与激素对大脑的作用方式有关。性别之间的差异在青春期才会逐渐显现,而女性在月经周期的第一周时雌性激素水平较低,因此在这段时间里拥有更好的空间导航能力。有一种观点认为,在进化的过程中,为了能成为更好的采集者,女性的大脑习得了某些特殊的技能,比如记住不同觅食区的样貌细节以及它们之间的关系。相对而言,男性的大脑则更倾向于发展成为猎食者。他们需要长途跋涉,需要记住自己在广阔土地上的位置,还要懂得怎么找到回家的捷径,以便遇到危险时跑路,或者在把猛犸象拖回家中的路上避免绕路,节省体力。

很显然,我们已经无法检测这一理论是否正确,而且这种能力在当代已经失去了它原本的作用。我需要导航能力并不是为了去找坚果和浆果,而是为了不在乡下迷路。

不过,有一件事让我对改善自己的导航能力充满希望:研究表明,导航能力极强的人,通常能够根据当时情况快速地从地标和脑内地图两种策略中选出最合适的方法——所以,一切的关键就在于脑力的灵活性。既然如此,从理论上来说,如果我学会在脑内为周围环境绘制地图,就能够所向披靡:既有对地标的超强记忆,又有方位明确的脑内地图。地标专家加上超强方向感,那我肯定永远不会迷路了。

不过,到目前为止,我也只是在猜测自己的导航策略而已。虽然研究表明人们通常都能准确地评估自己的导航能力(你可以通过圣塔芭芭拉方向感问卷2 来测试自己的方向感),但我仍然想得到确切答案。我开始好奇自己大脑中的导航系统究竟性能如何,这就意味着在扫描大脑时也需要关注负责导航的大脑回路。

遗憾的是,不仅埃莉诺·马奎尔对我的海马体不感兴趣,她在伦敦大学学院著名的导航研究组的同事也告诉我,目前我已经超出了脑部扫描研究的年龄上限,而且实验室安排得十分紧张,也没有资金支持我进行检测。所以,虽然从我家到可能获得答案的地方只需要45分钟的火车车程,但我却不得不选择再次坐飞机横跨大西洋,前往美国费城宾夕法尼亚大学同样杰出的导航研究员罗素·爱普斯顿(Russell Epstein)的实验室。此前,我在芝加哥的神经科学会议上找到了他,他非常友善地同意扫描我的大脑,安排我进行为期两天的导航策略测试。在了解了大脑的运作方式以及主导部分之后,我就可以进行相应的训练——至少计划如此。

我在费城的实验室只有两天时间,罗素和他的团队也有非常紧凑的实验安排,其中一部分实验还需要用到脑部扫描仪。幸运的是,我因为倒时差的关系,黎明时分就已经很清醒了,准备如约去见爱普斯顿研究组的博士后研究员史蒂夫·马切特(Steve Marchette),进行能力测试。

史蒂夫解释说,空间定向问题通常有两种解决方案,一种便是关注周边物体与自己的位置关系,例如,椅子在我右前方——这是一种“自我中心”(egocentric)策略;另一种方法则是留意事物之间以及事物与所在空间之间的关系,比如,桌子距离窗户大约一英尺,椅子在桌子旁边,靠近门口——这是所谓的“他物中心”(allocentric)策略。

史蒂夫的第一项测试就是为了弄清楚我更倾向于使用上述哪一种策略。他让我站在一张桌子面前,桌面上用黄色胶带标出了边长约20厘米的4×4格子,然后要求我闭上眼睛。然后,他在方格中放上四张图片,每张图片上有一种物品(比如篮子、玩具车、苹果和打字机),我需要在10秒钟之内研究这些图片,接着闭上眼睛,待史蒂夫将图片拿走后,完成以下三项任务中的一项:(1)将图片放回原处;(2)走到桌子的另一边,重新摆出之前看到的图片的位置(相对位置);(3)走到桌子的另一边,将图片放到原本所在的位置(绝对位置)。最后一项任务难度最大,因为我需要在脑海中将桌面旋转,回想出每张图片都转向了什么地方。

我刚掌握这项测试的诀窍,史蒂夫就把桌子移开了,露出地毯上更大规模的网格。这一次,我不再身处网格之外,而是要站在网格中间完成刚才的任务。他有时会让我重现之前看到的位置,有时会让我在身体转向的同时将图片放回原位。很奇怪,这次我身处于网格之中,试图从另一个角度想象不同的位置,一切都变得更困难了——我发现自己回到了在柏林迷路时晕头转向的状态。我想我差不多可以猜到这项测试的结果了。

接下来我们需要去另外一个实验室,体验在虚拟环境中进行导航。很多的导航研究通过相应的电子游戏来完成,我不禁想,这也许就是伦敦的那项研究认为我年龄太大的原因:与平均年龄20多岁的志愿者相比,教一个40多岁的人如何在电脑游戏里移动就像是拔牙一样痛苦。唉,可怜的史蒂夫。不过最终我还是体验到了相关的实验。史蒂夫解释说,我会在虚拟的环境里(一个相当没有特色的迷宫)逛几圈,了解各种物品(垃圾桶、椅子、冰箱等)的位置,之后他们会为我计时,看看我从迷宫中的某个地方开始,找到某个特定物品的速度有多快。后来我发现,这项测试的关键就是看我能不能在脑海中形成迷宫的地图,在从某一位置到另一个位置时,是会选择捷径,还是某个特定的已知路线。这个测试的结果我也能猜到。我知道怎么从垃圾箱走到椅子所在的位置,因为这是我已知的路线,但要再从那里走到冰箱所在的位置还是算了吧。

之后又是另一种虚拟现实游戏,指导我的是另一位史蒂夫——博士后研究员史蒂夫·韦斯伯格(Steve Weisberg),他对人类导航技能的差异及其原因比较感兴趣。这一次的虚拟环境看上去更像是一个真实的地点,可能是以美国某个大学校园为基础建立的。在这项测试中,我需要先学习校园中的两条路线,并记下每条路线上的四栋建筑,之后,我会学习另外两条与之前路线相连的道路。接下来我的任务就是站在一栋建筑前,指出另一条路上某栋建筑的位置。如果只是指出同一条路上的其他建筑,我就觉得很简单,但要指出另外一条路上建筑的位置,这就需要我在脑海中把校园里的两个不同区域结合在一起,除了连蒙带猜,我也没什么办法了。

要等到明天下午才会知道我的导航能力结果究竟如何,但我已经意识到自己并不擅长在脑海中绘制地图,甚至怀疑这其中会不会有什么生理方面的原因。因此,我满怀好奇,希望当天下午就能通过大脑扫描一探究竟。

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