为什么有的人一出门就路痴，有的人到哪都是活地图？

Bob Holmes 中科院物理所

2024-08-25

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像许多研究人们是如何找到从一个地方到另一个地方的路的研究者一样，戴维·乌塔尔（David Uttal）也是一个不善于导航的人。这位美国西北大学的认知科学家回忆道：“13 岁时，我在一次徒步旅行中迷了路，足足走了两天半。”
世界上有很多像乌塔尔这样的人，当然也有很多与他相反的人，这些人似乎总能准确地知道自己在哪里，以及如何到达他们想去的地方。科学家们有时会要求某人指向一个视线以外的地点来测试他的导航能力，或者难度更高一点，要求某人想象自己在其他地方，并指向第三个地点的方向。
虽然很容易证明人们的导航能力存在差异，但科学家们却很难解释其中的原因。不过，导航研究领域正在酝酿新的研究热点。利用虚拟现实和卫星定位系统等技术，科学家们已经能够观察数百人，有时甚至数百万人努力在复杂空间中找到自己的路，并评判他们表现得如何。尽管还有很多东西需要学习，但研究表明，在某种程度上，导航技能是由成长环境决定的。

培养导航能力

最近一项关于遗传在导航中作用的研究凸显了人所处环境的重要性。2020 年，伦敦玛丽皇后大学（Queen Mary University of London）的发展心理学家玛格丽塔·马兰奇尼（Margherita Malanchini）和她的同事比较了 2600 多对同卵双胞胎和异卵双胞胎在虚拟环境中的导航表现，以检验导航能力是否具有家族遗传性。他们发现，导航能力确实具有家族遗传性，但遗传程度并不高。相反，影响人们表现的最大因素是遗传学家所说的 “非共享环境”——即每个人在后天生活中积累起来的独特经验。
由伦敦大学认知神经科学家雨果·斯皮尔斯（Hugo Spiers）领导的一项引人注目的大规模实验，让研究人员得以一窥经验和其他文化因素如何影响寻路技能。斯皮尔斯和他的同事们与电信公司T-Mobile合作开发了一款手机和平板电脑游戏《海上英雄探险》（Sea Hero Quest），玩家可以乘船在虚拟环境中航行，找到一系列检查点。该游戏app要求参与者提供基本的个人数据，全球有近 400 万人提供了这些数据。
通过这款应用程序，研究人员能够根据每位玩家到达所有检查点的总距离来衡量他们的导航能力。在完成游戏的某些关卡后，玩家还必须向原点发射一颗信号弹——这是一项类似于 “从视线范围内到视线范围外” 的寻路测试。然后，斯皮尔斯和他的同事们就可以将玩家的表现与个人数据进行比较。
他们发现，有几个文化因素与寻路技能有关。来自北欧国家的人往往在导航方面略胜一筹，这可能是因为定向越野在这些国家非常流行。乡村居民的平均识路水平比城市居民高。在城市居民中，来自街道较为复杂的城市（如欧洲城市的老城区）的人比来自芝加哥等街道呈规则网格状的城市的人表现要好，这可能是因为网格城市的居民不需要建立如此复杂的思维模式。

定向运动是一项将越野跑与地图导航相结合的运动，在北欧国家非常流行。这可能是这些国家的人往往比其他国家的人更擅长导航的原因之一。

这些结果表明，一个人的人生经历可能是决定其导航能力强弱的最大因素之一。导航领域最一致的发现和陈词滥调之一是：男性往往比女性表现得更好。事实证明，这种性别差距与其说是先天能力的问题，不如说是文化和经验的问题。
例如，性别平等程度最高的北欧国家在导航方面几乎没有性别差异。相比之下，在中东国家等女性独自探索受到文化限制的地方，男性的表现远远超过女性。
对玻利维亚亚马逊河流域传统土著社区 Tsimane 的研究也证实了这一文化因素和经验的重要性。亚利桑那州立大学的人类学家海伦·伊丽莎白·戴维斯（Helen Elizabeth Davis）和她的同事在 305 名齐马内成年人身上安装了卫星定位系统，观察他们在三天内的日常行动，结果发现男性和女性的行动距离没有差别。他们在《认知科学专题》（Topics in Cognitive Science）杂志上报告说，男性和女性同样擅长指向视线以外的地点。戴维斯认为，即使是儿童，在这项导航任务中也表现得非常出色，这是因为他们成长的文化鼓励儿童在森林中广泛活动和探索。

圣巴巴拉方向感量表被广泛用于导航研究。研究表明，人们对自己方向感的评估相当准确。
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性格似乎也对培养导航能力有影响。乌塔尔说：“要擅长导航，你必须愿意探索。有些人不喜欢闲逛，而有些人则非常喜欢” 。
加利福尼亚大学圣巴巴拉分校的认知心理学家玛丽·赫加蒂（Mary Hegarty）指出，事实上，喜欢徒步旅行和骑自行车等户外活动的人往往方向感更强。经常玩电子游戏的人也是如此，因为许多游戏都涉及探索虚拟空间。
在乌塔尔看来，这些不断积累的证据表明，一些人的倾向和早期经验会促使他们从事涉及导航的活动，而那些天生不太喜欢探索、漫游机会较少或最初经历不佳的人，可能不太可能从事需要探索的活动。乌塔尔推测说，这一切就像滚雪球一样越滚越大。“我认为，个性和能力的结合会把你推向特定的方向。这是一个发展级联”。

行走的地图

这一连串的过程可能会影响到作为优秀导航员标志的特定技能的习得。这些技能包括估算路程的能力、阅读和记忆地图（包括印刷地图和心理地图）的能力、根据地标序列学习路线的能力以及了解各点相对位置的能力。
不过，大部分研究都集中在两个特定的技能上：利用地标追踪路线——例如，在加油站左转，然后走三个街区，过了红房子右转——以及记忆地图的能力。
加州大学圣塔芭芭拉分校的地理学家兼心理学家丹·蒙泰洛（Dan Montello）说，在这两项任务中，路线追踪是较简单的一项，而且大多数人在走过某条路线几次之后，就能很好地完成这项任务。在大约二十年前的一项经典实验中，蒙泰洛的学生石川彻（Toru Ishikawa）驱车带着 24 名志愿者，在圣巴巴拉的一个高档住宅区内，沿着两条他们从未去过的曲折路线，每周一次，持续 10 周。
后来，几乎每个人都能准确说出每条路线上地标的顺序，并大致估算出它们之间的距离。但是，他们在识别两条路线之间的捷径、指出从他们所站位置看不到的地标或绘制线路图方面的能力却有很大差异。研究人员认为，那些不能识别捷径或找到地标的人可能是因为无法绘制准确的心理地图。

在一个不熟悉的社区中，志愿者沿着两条相连的路线反复行驶，然后被要求根据记忆绘制出这两条路线的地图。正如这些示例所示，他们绘制的地图在质量上差别很大。地图 1（左上角）出自优秀的导航员之手，与实际路线几乎完全吻合；地图 4（右下角）出自差劲的导航员之手，除了存在两条路线之外，几乎与实际情况完全不符。
纽科姆和她当时的研究生史蒂文·韦斯伯格（Steven Weisberg）的研究强调了这种心理地图在导航中的重要性。他们要求 294 名志愿者使用鼠标和电脑屏幕沿着两条路线在一个虚拟城镇中导航。当志愿者了解了这两条路线及其所包含的地标后，研究人员要求他们站在一个地标上，并指向两条路线上的其他地标。
研究人员在 2018 年的《当前心理科学方向》（Current Directions in Psychological Science）杂志上报告说，人们分为三类。有些人已经形成了良好的心理地图：他们可以准确地指出相同路线和不同路线上的地标。另一些人对路线有很好的了解，但却很难绘制出完整的地图：他们擅长在一条路线内指出地标，但在不同路线之间指出地标的能力却很差。第三类人在所有的指向任务中都表现不佳。
蒙特洛说，这种建立和参考心理地图的能力——一个人的勘察能力——在很大程度上可以解释为什么他们是更好的导航员。“当你唯一拥有的技能就是思考路线时，你就无法创造性地绕过障碍，勘察能力赋予了创造性导航的能力。这是一个非常惊人的差别。”
现就职于佛罗里达大学的认知神经学家韦斯伯格（Weisberg）说，毫不奇怪，导航能力较强的人可能也更善于切换模式，并根据自己所处的情况选择最合适的导航策略。这可能意味着在地标明显时使用地标，而在需要更复杂的计算时使用心理地图。
韦斯伯格说：“我逐渐认为，我们的优秀导航员也在使用很多替代策略。他们可以灵活地选择不同的导航方式，这样当他们发现自己处于一个新的环境中时，就能更好地找到自己的方向。”

志愿者在虚拟现实的城市中沿着两条路线行进，然后被安排在其中一条路线上，并被要求指向同一条路线和另一条路线上看不见的地标。研究人员根据志愿者指向的准确性（以偏离正确方向多少度为衡量标准），将他们分为三组：拥有良好心理地图的人（绿色），他们在路线内和路线间都能准确地指出地标；拥有良好路线知识的人（橙色），他们在路线内能准确地指出，但在路线间却不能；在这两项指出任务中都表现不佳的人，表明他们的整体导航能力较差（蓝色）。
例如，当韦斯伯格在盖恩斯维尔（他现在居住的地方）四处走动时，他会记住“北”的方向，因为这在一个有规则街道网的城市里非常有效；而当他回到费城蜿蜒曲折的老家时，他会更多地依靠其他线索来确定方向。

全球定位系统的利弊

简单的练习似乎应该有效，事实上，在实验室中也确实如此。亚利桑那大学的认知神经科学家阿尔内·埃克斯特罗姆（Arne Ekstrom）说：“我们可以提高人们在虚拟环境中的导航能力。”大约需要两周的时间才能显示出相当显著的进步。但目前还不清楚人们是真的成为了更好的导航员，还是只是更善于在实验中使用的特定虚拟环境中找到自己的路。
对人们停止使用导航技能后会发生什么情况的研究也支持了导航技能可以通过练习得到提高的观点。例如， 2020 年发表在《科学报告》上的一项研究中，蒙特利尔麦吉尔大学的神经科学家路易莎·达马尼（Louisa Dahmani）和韦罗妮克·博博特（Véronique Bohbot）招募了 50 名年轻人，询问他们一生中使用卫星定位系统驾驶的经历。然后，他们在一个虚拟世界中对志愿者进行了测试，要求他们在没有卫星定位系统的情况下进行导航。他们发现，使用卫星定位系统多的人的驾驶表现更差。
三年后对其中 13 名志愿者进行的跟踪调查显示，在此期间使用卫星定位系统最多的志愿者在没有卫星定位系统的情况下导航能力下降幅度更大，这有力地表明，依赖卫星定位系统会导致导航技能下降，而不是技能差导致更多地使用卫星定位系统。
韦斯伯格指出，对于那些不在乎提高导航技能，只要不会走丢就行的人来说，还有另一种选择：只要确保卫星定位系统在手就可以了。

作者：Bob Holmes

翻译：小聪

审校：* 0

原文链接：Why do some people always get lost but others don‘t?

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