吴文雅 王 亮

    ·研究前沿(Regular Articles)·

    认知地图及其内在机制*

    吴文雅 王 亮

    (中国科学院心理健康重点实验室(中国科学院心理研究所), 北京 100101) (中国科学院大学心理学系, 北京 100049)

    空间导航对于人和动物的生存而言都十分重要, 有效的空间表征或认知地图是空间导航的基础。认知地图的典型属性包括选择性、灵活性以及层级性, 海马、场景选择区域以及前额叶等多个脑区都参与认知地图的构建。认知地图的表征形式存在欧式地图和拓扑图两种理论, 但各自单独都不能全面解释实际导航中的行为表现, 因此有研究者提出了标签图等理论试图调和二者间的矛盾。未来研究还需要关注在认知地图构建过程中层级性的变化, 空间范畴的扩展, 以及认知地图假说的局限。

    认知地图, 欧式地图, 拓扑图, 层级性, 空间表征

    1 引言

    对于人类和其他生活在复杂环境中的动物(如蝙蝠)而言, 空间导航是一项重要的认知功能(Genzel et al., 2018; Goldshtein et al., 2022)。高效的空间导航需要对空间信息进行有效的心理表征(mental representation), 这种表征是对外界信息和客观知识的内部主观形式, 不同于常见的外部客观形式, 如制图师制作的平面地图以及目前被大众广泛使用的智能手机导航软件(如高德地图)。空间知识的内部表征对于人们在熟悉环境下的导航行为至关重要, 可以通过调用已存储的空间知识灵活设计出行路线(Harten et al., 2020), 进而节约导航时间。有研究表明, 长期依赖于导航软件可能会导致空间记忆和导航能力的退化(Dahmani & Bohbot, 2020), 因此空间知识的内部表征机制具有重要的理论意义和研究价值。

    由于空间知识的内部表征能够为路线规划、捷径选择等高级认知行为提供帮助, 在功能上类似于地理学意义上制作的地图, 因此也被称为认知地图(cognitive map)。认知地图这一概念最早由Tolman (1948)提出, Tolman发现随着练习次数增加大鼠在迷宫任务中的空间导航行为会逐渐优化, 能够选择学习阶段未经历过的新异捷径抵达目标, 这表明大鼠并非仅仅建立刺激?反应的简单联结序列, 而是理解了环境的整体空间结构, 主动选择重要线索从而建构出独立于自身而存在的环境全景地图(allocentric comprehensive map)。

    尽管Tolman提出的认知地图概念非常粗糙, 仅仅在功能上阐述了动物超越亲身经历而建立起环境全局认知的必要性, 并没有对认知地图的诸多细节做出详细说明和验证, 但是仍然催生了后续空间导航研究的大量成果, 在理论和实验研究方面都引发了突破性的进展 ......