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为探究探索行为与空间记忆关系，加州大学圣巴巴拉分校研究人员开展对健康年轻人的研究。结果发现探索的均匀性和速度与导航表现相关，性别差异显著。该研究有助于理解空间学习机制。
在日常生活中，人们常常需要在各种环境中穿梭导航，然而，每个人的导航能力却大不相同。有的人即使使用地图或 GPS，在导航时仍困难重重；而有的人仅凭一次到访的记忆，就能轻松往返于陌生地点。目前，虽然有研究分析了导航能力与视角采择能力、电子游戏经验等因素的联系，但对人类导航学习过程中的行为探索模式却知之甚少。为了填补这一空白，来自加州大学圣巴巴拉分校的研究人员开展了一项针对健康年轻成年人的研究，试图揭示空间探索行为与导航学习之间的关系，并探究其中的性别差异。该研究成果发表在《Cognition》杂志上，为理解人类空间学习机制提供了重要依据。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，招募了 113 名健康年轻成年人（最终 100 人纳入数据分析），让他们参与虚拟迷宫学习任务。通过让参与者在虚拟桌面环境中自由探索迷宫，学习 9 个物体的位置，之后进行无反馈的导航测试。同时，研究人员收集了参与者的问卷调查数据，包括圣巴巴拉方向感量表（SBSOD）、爱丁堡利手量表、电子游戏使用情况问卷，以及视角采择能力测试（如空间定向测试 SOT、路线图测试）的结果。在数据分析阶段，运用 R 语言进行统计分析，包括相关性分析、主成分分析（PCA）、中介分析等，以探究各变量之间的关系。
研究结果
- 导航表现差异显著：参与者在导航测试中的准确率差异极大，从近 0% 到 100% 不等，平均准确率为 58.96%（SD = 32.71%） 。路径效率（以多余路径比衡量）也存在差异，平均值为 1.281（SD = 0.195），且没有参与者达到完美的路径效率。
- 探索行为与导航表现的关系
- 探索均匀性和速度的影响：通过 Spearman 相关性分析发现，在 11 个探索变量中，有 5 个与准确率显著相关，4 个与路径效率显著相关。其中，物体和走廊探索偏差、路径熵等反映探索均匀性的变量，以及找到所有物体的移动次数，与导航表现密切相关。例如，探索越均匀（更低的探索偏差和更高的路径熵），在测试阶段的准确率和路径效率越高；找到所有物体的移动次数越少，导航表现越好。
- 探索质量的重要性：主成分分析（PCA）提取了两个主成分，PC1 主要与探索数量相关，PC2 与探索质量相关。进一步分析表明，PC2 能显著预测准确率和路径效率，而 PC1 则不能。这表明探索质量（如更均匀的探索、更快找到物体）而非探索数量，与导航学习的成功更相关。
- 其他因素与导航表现的关系
- 问卷和额外任务结果：视频游戏经验与导航表现显著相关，玩游戏时间越长、经验越丰富，准确率和路径效率越高。此外，路线图测试和 SOT 测试的表现也与导航表现相关，在这些测试中表现更好的参与者，在迷宫学习任务中的表现也更好。然而，SBSOD 得分仅与路径效率相关，与准确率无显著关联。
- 找到物体的速度与导航表现：根据准确率将参与者分为四个表现组，分析发现不同组在找到物体的速度上存在差异。在探索阶段，顶级表现组找到第 6 个物体时，低平均和底部表现组还未找到，这表明在探索阶段约 5 分钟时，不同表现组的差异已显现，找到物体的速度与导航能力密切相关。
- 匹配探索路径与导航表现：重新分析先前研究中匹配的主动和被动参与者数据发现，他们的导航表现无显著相关性，这表明探索路径本身不太可能影响导航表现，更可能反映导航者的能力。
- 性别差异
- 探索行为和导航表现的性别差异：男性在测试阶段的准确率和路径效率显著高于女性。在探索阶段，男性行走距离更长、按键更多、停顿更少、访问物体更多，且对物体和走廊的探索更均匀，找到所有物体的速度也更快。
- 问卷和额外任务的性别差异：男性在电子游戏经验方面显著多于女性，在路线图测试和 SBSOD 得分更高，SOT 测试的平均误差更低。
- 性别差异的中介分析：通过串行中介分析发现，物体探索偏差部分中介了性别与准确率之间的差异，而电子游戏经验仅通过影响物体探索偏差间接影响性别差异，说明更均匀的探索模式能部分解释男性在导航学习中的优势。
研究结论与讨论
该研究表明，空间探索行为对导航学习具有重要影响。探索的均匀性和快速找到所有物体的能力与更高的准确率和效率相关，这强调了探索质量而非数量的重要性。此外，视频游戏经验和空间视角采择能力也与导航表现显著相关。研究还发现了明显的性别差异，男性在导航任务中的表现优于女性，且更均匀的探索模式能部分解释这种差异。
然而，该研究也存在一些局限性。例如，虚拟迷宫环境与现实环境存在差异，缺乏真实的运动线索；重新分析的数据集存在局限性，无法进行更深入的行为分析；研究未纳入工作记忆和执行功能的测量。尽管如此，该研究为理解人类空间学习机制提供了重要线索，未来研究可在此基础上，使用更真实的环境、纳入更多相关因素，进一步深入探究空间探索行为与导航学习的关系。总体而言，这项研究为揭示人类空间学习的奥秘迈出了重要一步，对认知科学和健康医学领域的相关研究具有重要意义。
