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综述:认知地图中地点位置与方向的表征
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年04月09日 来源:Nature Reviews Psychology
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本文系统探讨人类导航依赖的多层次空间认知机制,重点解析(cognitive map)的形成条件与类型差异。作者对比(vista environments)与(large-scale environments)中(path integration)的神经编码策略,提出区分仅编码位置与整合方向的两类认知地图,为未来研究提供理论框架。
人类导航行为依赖于复杂的空间知识体系,包括地点知识、路线知识(place sequence)以及具有直线空间关系的(survey knowledge)。这种被称为(cognitive map)的拓扑表征机制,自80年前提出以来始终是认知神经科学的核心议题。最新研究揭示了环境变量与认知过程如何协同塑造不同类型的认知地图。
在(vista environments)这类视野开阔的场景中,直线空间关系的显性存在显著促进认知地图形成。实验显示,受试者能准确完成跨地点的直线指向任务,表明其大脑已构建包含绝对位置坐标的心理表征。这种环境特性降低了(path integration)的运算负荷,使得海马(CA1)区的位置细胞(place cells)与内嗅皮层的网格细胞(grid cells)能够直接编码空间拓扑关系。
当环境尺度扩大至城市级别时,认知地图的形成机制呈现显著变化。研究发现:(1)路径复杂度与(path integration)误差率呈正相关,复杂路径会导致空间表征碎片化;(2)地标显著性影响认知地图精度,独特建筑比重复景观更易被编码为空间节点。值得注意的是,前额叶皮层在此过程中发挥纠偏功能,通过整合视觉流与本体感觉信息来修正路径累积误差。
认知地图存在两种亚型:仅包含位置信息的简化版,以及整合方向信息的完整版。前者支持基于语言指令的指向任务(如"面向北方时指出A地位置"),依赖海马-后顶叶通路;后者则需要视觉-前庭联合皮层参与,用于解决"从当前视角指向隐蔽目标"这类动态任务。这种分化提示:空间记忆可能采用分级存储策略,初级地图存储坐标数据,高级地图则附加欧拉角参数。
未来研究需重点解决三个问题:(1)环境几何特征如何调控两类认知地图的转换阈值;(2)阿尔茨海默病(AD)患者的网格细胞退化是否特异性影响方向整合型地图;(3)虚拟现实(VR)训练能否通过增强(path integration)能力来重建受损的空间表征网络。这些问题的突破将直接推动神经退行性疾病的空间认知障碍干预策略开发。
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