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为什么有人走路自带GPS,而你却天生“路痴”?有科学依据吗?

转载 科普中国 2024-02-26 作者: 审核专家:

© Getty Images/iStockphoto/Thinkstock/Robert Adrian Hillman

利维坦按:

仔细想来,我去到一个陌生地方,大脑好像主要依靠的是图像记忆:街道上的一处店面,一座桥,某个路标,一所学校……总之如果再次来到那里,我会以视觉的方式识别出来。但是,图像记忆的同时,大脑中又明显有一种空间方位意义上的构建:这种感受就很像地图了(而且类似于游戏中的第三视角)。

今天文章给了我不少启发。今后也应该锻炼一下自己不看手机导航来定位空间的能力,毕竟……技多不压身。况且,让大脑做出一些适应性的新调整,何乐而不为呢。

此外,大胆猜测一下,对于女性空间导航能力差的这种刻板印象,是否和早期狩猎采集时期,男性负责外出狩猎,女性负责采集有关?

拉尔夫·斯特里特(Ralph Street)热爱地图。正如同他的名字,斯特里特学习的是地理研究与城市规划。在那之前,他的父母经常带他参加定向赛(Orienteering)——这项运动需要使用地形图和指南针进行比赛。

“我真的记不清在定向运动之前有过什么了,”斯特里特回忆道,“我出生的第一周,父母就抱着我去参加定向比赛。”

© International Orienteering Federation

斯特里特将此称为免费训练,因为他现在在挪威奥斯陆作为定向运动员参加国际比赛。这些卓越的技能在日常生活中也很有用。斯特里特记得儿时和朋友一起从伦敦到格拉斯哥的旅行,朋友们意识到他在陌生城市里找路的天赋,都很尊重他。总体而言,当他与别人在正确的路线上有分歧时,他会尽量表现得圆滑:“我通常是对的,但是……也许我们会先按照他们的方式行事,然后发现他们错了。”

其他定向运动员也报告说,他们的空间记忆水平比平均水平更好[1]。但竞技型定向运动员有着异常多的导航实践机会。事实上,最新的神经科学和心理学研究表明,有很多方法可以让普通人提高他们的空间定位技能。

为什么有些人更擅长四处走动

斯特里特在9岁时开始参加定向运动。正如他的经历所表明的那样,童年期的经历塑造了人们在导航方面的信心。儿童有机会在各种环境中独立活动很重要。“对非人类动物进行的实验表明,被动运动并不是很好,因为你基本上不会集中注意力,”费城天普大学(Temple University)心理学教授诺拉·纽科姆(Nora Newcombe)说。

© Prague Experience

在城市之外长大或者在空间复杂度更高的城市(考虑下布拉格而不是芝加哥)中长大的人成年后似乎更擅长导航[2]。这与旅行距离和经过区域的多样性有关。

即使是成年人,“我们确实有充分的证据表明,那些在他们环境中活动范围更广的人”具有更好的空间定位技能,纽科姆说。仅仅往返于家庭和工作场所之间并不能解决问题。

在许多社会中,女性在实践导航技能方面的机会有限,这被认为是女性天生比男性方向感差的一个关键原因[3]。女性有时也会认为自己在导航方面不如男性,即使在研究中她们的表现相同,部分原因是因为对性别的刻板印象[4]。(年长的男性是最容易高估他们导航能力的群体。)

© HuffPost

总体而言,性别不平等与导航能力的性别差异相关[5]。这指向了文化在创造这种差异(或对这种差异的感知)中的作用。“人们往往会高估性别的影响,并且他们往往会假设性别的影响在某种程度上独立于文化因素,”约克大学和伦敦大学学院哲学家兼认知科学家帕布洛·费尔南德斯-韦拉斯科(Pablo Fernandez-Velasco)说。

事实上,人类学研究表明,在性别更加平等的社会中,方向定位能力的性别差异就消失了。一项相关的研究来自2019年[6],研究对象是刚果共和国的姆本杰莱·巴亚卡人(Mbendjele BaYaka),他们在雨林中狩猎和采集食物,不使用地图或指南针等工具。研究参与者在指向准确性测试中整体表现非常不错,男女之间没有差异。科学家将这归因于该社会中男女行走的相似距离(和空间经验)。

德国莱比锡马克斯·普朗克进化人类学研究所研究员张汉娜(Haneul Jang,音译)回忆起与巴亚卡女性一起进行的一次山药采摘之旅,当时两人离开了主要小组,最终在森林中迷失了方向。张的全球定位系统GPS无法帮助找到小道,但她的巴亚卡同伴“抬头看了看太阳,开始朝一个方向走,不久之后我们就找到了一条小道”。

使用GPS导航也可能会导致对设备的依赖。© Getty Images

性别对于女性是否会被引导到某些职业(导航至关重要)也有文化影响。通过指向和模型构建测试,纽科姆的研究发现,经验丰富的地质学家比同样经验丰富的心理学家具有更高的方向定位能力[7]。这种与科学、技术、工程和医学领域(STEM)的联系,与斯特里特注意到的情况相吻合:许多定向越野运动员最终进入了工程、数学和物理等领域(他本人从事IT工作)。

与教育相关的是收入和特权。全球研究表明,一个国家的人均国内生产总值与平均方向定位能力有关。

大脑如何处理方向定位

在大脑中,所有这些是如何运作的?其中一个因素是认知地图,它本质上是空间的心理模型[8]。研究人员还在争论认知地图的模式:例如,人类在大脑中是以创建地图的形式来进行导航,还是以图像的形式[9]。

“‘地图说’基本上表明,我们正在尝试将新信息融入到一个总体通用框架中。而‘图像说’则表明,除非将新信息附加到图像中的某个节点,否则我们实际上无法做到这一点。”纽科姆说。这似乎是一个非常学术性的区别,但“它影响了我们对人们是否能够结合局部空间并推断出他们知之甚少的新路线的看法”,她解释道。

据信,认知地图位于海马体中,海马体是大脑中与记忆有关的区域。神经科学研究表明,海马体周围的结构在定向方面也发挥着关键作用。例如,内嗅区域被描述为“目标方向信号”的所在[10]。

除了知道你面朝的方向和目的地的方位,能够识别永久性地标对于良好的导航也是至关重要的。这种识别稳定地标的能力,与大脑压后皮质(the retrosplenial cortex,大脑扣带皮层的一部分)的活动有关[11]。

高技能导航者的大脑与其他人有所不同。其中一个最著名的例子来自伦敦的出租车司机,他们需要花费数年才能掌握被尊称为“知识”的技能。这些司机的大脑显示出海马体的增长。

尽管有各种定位和方向测试,但针对导航技能,尤其是在跨文化背景下,目前还没有心理学的标准测试。在某些文化如何看待和传递有关导航的信息方面存在重大研究空白,更不用说如何以某种标准化方式评估这些技能了。

“传统的测试类似于虚拟迷宫,”费尔南德斯-韦拉斯科说,它不一定适合不同环境和文化中寻路的工作方式。例如,西方导航往往偏爱视觉线索,但某些文化更注重基于嗅觉、听觉或其他感官的线索。“很难用相同的测试来捕捉所有这些,尤其是相同的测试往往非常偏向于我们认为在西方城市背景下的良好导航。”

费尔南德斯-韦拉斯科表示,为了改善整体知识状况,并帮助保存濒临消失风险的导航技能,如马绍尔群岛的波浪领航知识,定位研究还有很多重要课题要解决,这涉及“如何与当地合作者合作”和“考虑非殖民知识体系”。

如何成为一名优秀的领航员

关于人类定位的误解比比皆是。

“一个常见的误解是你认为自己无法提高(导航技能),”纽科姆说。费尔南德斯-韦拉斯科对此表示同意:虽然成年人的大脑可塑性较差,但他们仍然可以习得这些技能。

纽科姆还担心人们认为导航能力在GPS时代无关紧要。手机电池可能会耗尽,系统可能会出错,正如有人听从GPS的建议把车开进了水里所表明的那样。

棒图是马绍尔群岛居民用于在夏威夷附近太平洋上划船导航的工具。这些图代表了主要的海洋涌浪模式以及岛屿扰乱这些模式的方式,通常是由岛民在海上导航期间感知海浪扰动来确定的。大多数棒图是用椰子叶的中肋制作的,这些叶子被系在一起形成一个开放的框架。岛屿位置由系在框架上的贝壳代表,或者由两根或更多棒的系结点代表。线条代表着海洋表面波峰和其接近岛屿时的方向,以及它们遇到其他由浪涌引起的相似波峰的方向。

由于每个棒图在形式和解释上都有很大的变化,因此制作棒图的导航员是唯一能够完全解释和使用它的人。随着二战后新的电子技术使导航更加便利,以及独木舟在岛屿之间的航行减少,使用棒图的传统在战后逐渐消亡。

© wikipedia

诸如地图、指南针、岩画和棒图(stick charts,又称马绍尔群岛棒图,编者注)等导航辅助工具是各种类型的“认知工具”[12]——在许多情况下都很有用,但它们可能导致依赖性的产生。“当你使用认知工具时,你正在将你的认知能力转移到那个认知工具上,”特别是GPS,费尔南德斯-韦拉斯科表示,“这本身可能会对你的导航能力产生一些负面影响。”

人们可以训练自己更好地注意环境线索,如风、太阳和坡度,无论是在农村还是在城市环境中。“有些线索很多人都没有注意到,”纽科姆表示。类似帆船航行和童子军这样的活动可以有所帮助。斯特里特鼓励人们加入当地的定向运动俱乐部。

© Visit Wagga Wagga

并非每个人都有资源或机会参与这些活动,但在散步或开车时可以实践一些原则。首先,要提高导航能力,需要改变我们与风险的关系。纽科姆表示:“许多人不愿意探索,因为他们害怕。不少成年人有相当程度的空间焦虑。基本上,他们不想浪费时间,但他们也害怕会发生不好的事情。”

在这种恶性循环中,焦虑会使导航能力变得更糟,因为它占据了空间任务所需的心理空间。“在实验室环境中,如果你让人们感到焦虑,他们的导航能力似乎就会恶化,”纽科姆说。然而,在安全的情况下,偶尔的迷路对我们确定整体方向感有益。

虽然文化差异使得很难提供改进导航的通用技巧,但总的来说,“你走动得越多,尤其是稍微有挑战性的方式走动,你的导航能力就会越好,”费尔南德斯-韦拉斯科说,“部分原因在于,不擅长导航的人有时会不自信,因此可能会出现这种负面反馈。”

© Pinterest

对于那些没有手机GPS就没办法找路的人来说,仍然有很多方法可以提升和锻炼空间定位技能。斯特里特说,不要让谷歌地图总是决定你的路线。

纽科姆建议,在可能的情况下更改手机设置。许多应用程序的默认设置是,“无论你要去哪里,都是直行,这是一种糟糕的学习方式。我完全主张始终将北向保持在顶部。”此外,“不断放大和缩小,这样你既可以看到导航所需的细粒度信息,又可以看到地标。”

获得最佳睡眠也可能有所帮助。一项全球研究发现[13],对于54岁以上的参与者来说,每晚7小时睡眠与导航游戏中的最佳表现有关。

因此,虽然挪威的定向运动者和刚果共和国的狩猎采集者可能有不同的方式来应对他们的环境,但好消息是,他们——和你——可以在一生中继续磨练这项技能。

参考文献:

[1]journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/

[2]www.nature.com/articles/s41586-022-04486-7

[3]link.springer.com/article/10.1007/s12110-012-9140-1

[4]www.nature.com/articles/s41598-023-30937-w

[5]www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364661323002516#bb0375

[6]royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2019.0934

[7]cognitiveresearchjournal.springeropen.com/articles/10.1186/s41235-019-0167-2

[8]www.pnas.org/eprint/PEBKVJUQM9HWBFEHDPJ9/full

[9]link.springer.com/article/10.1186/s41235-023-00503-z

[10]www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(14)01427-4

[11]www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0028393217303068

[12]www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364661323002516#bb0245

[13]www.nature.com/articles/s41467-022-34624-8

文/Christine Ro

译/tamiya2

校对/tim

原文/www.bbc.com/future/article/20240215-do-some-people-have-a-better-sense-of-direction

本文基于创作共享协议(BY-NC),由tamiya2在利维坦发布

文章仅为作者观点,未必代表利维坦立场

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