认知地图概念是否同样适用于物理空间和非物理空间?有哪些证据支持?

有证据表明,大脑的认知地图既引导物理导航,也引导社会知识和记忆等抽象的非物理空间。

直接答案

是的,认知地图概念似乎同时适用于物理空间和非物理空间,不过证据来自不同类型的研究,支持的主张强度也不一样。脑研究发现,眶额皮层会构建一张目标导向的地图,用来引导社会和非社会情境下的行为[1];临床研究则发现,阿尔茨海默病不仅破坏物理空间中的导航,也破坏抽象的知识型领域中类似地图的导航[2]。虚拟现实实验还提供了一条机制线索:颜色相似性等非空间特征会扭曲人们对空间距离的判断,这符合“空间与其他属性一起存储,而不是存放在一张独立、孤立的地图里”的想法[3]。

5篇文献引用

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认知地图是头脑中的布局,不一定是一张房间的图

认知地图是头脑中对事物彼此相对位置的一种内部表征,有了它,你就能规划路线、估算距离、找到捷径,而不必每次都从头摸索。经典意义上的认知地图描述的是物理空间:人们认为海马-内嗅系统负责编码环境的几何特征[3]。问题在于,同一种表征是否也覆盖你无法走进去的空间,比如一组社会关系或一门知识。

这一主张最强的版本来自一篇关于眶额皮层的综述。眶额皮层是与价值决策密切相关的脑区。作者认为,它看似复杂的功能或许可以用一个角色来解释:提供一张目标导向的认知地图,在社会和非社会领域中引导适应性、基于奖赏的行为[1]。这是一种统一众多发现的提议,而不是直接证明两种地图完全相同。

空间特征和非空间特征似乎是一起存储的

如果物理空间是独立表征的,那么颜色之类的东西就不该改变你对距离的感觉。在虚拟现实实验中,参与者先学习房屋的位置,然后判断两两之间的距离并重建地图。在两个实验中,颜色相似的房屋在重建地图上都被画得更靠近;在第二个实验中,相似房屋之间的距离判断也更小[3]。作者得出结论:这种偏差很难用空间的独立表征来解释,反而支持空间与其他属性一起编码的理论[3]。

这是关于物理地图如何构建的证据,并不能证明抽象空间使用同一张地图。但它消除了一条清晰的界限:编码空间的机制似乎具有比几何更广泛的功能[3],如果同一套机制被复用于非物理材料,这正是你会预期看到的情况。

地图不是完美的测绘,实验室地图也不等于日常地图

即使对物理空间而言,头脑中的地图也不是忠实按比例绘制的图。人们在导航时会系统性地偏离真正的欧几里得几何;一个模型故意扭曲欧几里得地图以拟合行为,它对非欧几里得迷宫的人类数据预测得和非度量模型一样好[5]。作者认为,这种嵌入自然产生于把局部位置信息整合进度量框架的过程,可能更好地模拟了人类认知地图[5]。换句话说,认知地图可以带有度量性质,却并不准确。

环境也很重要。在一项研究中,男性在一个叫Silcton的虚拟环境中表现优于女性,但对于熟悉的现实世界地点,没有出现性别差异;在性别内部,女性对现实世界地点比Silcton更准确,男性则相反[4]。在第二个实验中,女性对两个现实世界环境比Silcton更准确[4]。作者提醒,非沉浸式虚拟实验室环境中的表现似乎不能指示现实世界中的地图准确性[4]。因此,关于认知地图的发现取决于空间是虚拟还是真实、熟悉还是陌生,而这一限定在推广到抽象空间之前,首先适用于物理空间。

本文引用的文献

1

眶额皮层:社会与非社会行为的目标导向认知地图框架

眶额皮层被认为编码一张目标导向的认知地图,在社会和非社会领域中引导适应性、基于奖赏的行为,不过其神经元如何支持社会功能仍未解决。

2

迷失于空间与思想:阿尔茨海默病中的认知地图导航

阿尔茨海默病和轻度认知障碍会破坏物理空间中基于认知地图的导航,也会破坏抽象的知识型领域中的导航。

3

非空间相似性会扭曲认知地图中的空间距离

在虚拟现实实验中,颜色相似的房屋被判断为更近,在重建地图上也被画得更靠近,这表明空间属性和非空间属性是一起表征的,而不是彼此独立。

4

性别差异与认知地图:实验室研究并不总能反映日常生活中的认知地图准确性

女性对虚拟实验室环境的认知地图准确性不能预测她们对现实世界地点的准确性;性别差异出现在虚拟环境中,但在熟悉的现实世界地点中没有出现。

5

认知地图中的度量信息:非欧几里得环境的欧几里得嵌入

对非欧几里得迷宫故意扭曲的欧几里得嵌入,对人类捷径行为的预测和非度量模型一样好,这表明人类认知地图可能具有度量性质,但会被系统性地扭曲。