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GPS導航會讓我們變路痴嗎

手機導航普及之前,找人問路是常事。在北京,大爺大媽們熱心指路的形象深入人心。電影《老炮兒》在開頭和結尾,也用六哥和兒子給人指路的對比,反映時代的變遷。

問路的整個過程,也正是闡明大腦導航模式的最佳模型。假設有一個初來乍到者,站在下圖中的A點向人問路:從A到D,該怎麼走?

如果你是熟知這塊地區的指路人,你多半會下意識地回想目的地與當前的位置關係(D位於A的西南方向),並在腦海中浮現類似動態地圖的場景,設想如何從A經過B和C、最後到達D。

而你最終給出的回答往往是這樣:從A往前走到T字路口(B),左轉經過兩路口到達拐角(C),再右轉直走到頭(D)。

轉換一下身份,如果你是初來乍到的問路人,恐怕很難通過這番描述,形成與指路人類似的圖景和方位感。你只需記住這段話,依次執行轉向的指示即可。

指路人的所想和所言,分別代表了我們日常導航的兩種策略:認知地圖和刺激-反應。在運用認知地圖策略時,人類大腦會構建一系列地點之間的位置關係。比如通過A與B、B與C的相對位置,推斷A與C的方位關係。類似地,還可以納入更多的地點,形成一個位置關係的網路,並將其嵌在更大的網路之中。

完成這一任務的正是海馬。海馬主要通過與之相鄰的內嗅皮質(entorhinal cortex)接收信息,內嗅皮質含有大量的網格細胞,這些細胞像坐標系一樣,表徵空間中的系列位置:

老鼠在迷宮中走動,每到某些特定的位置,網格細胞就會放電。(白點代表一個網格細胞在所有位置的放電)

網格細胞通過放電標記的位置很有規律,正好符合正六邊形的網格。不同細胞的網格大小不一,相當於各種精度的坐標系

來自網格細胞不同精度的坐標信息匯入海馬,海馬中的位置細胞能進一步綜合,表徵當前或某一特定的位置:

老鼠每到一個位置都有特定的位置細胞放電。此外,海馬還具有物體選擇細胞,標識不同的物體。它們與位置細胞相連,從而將特定的位置與物體信息綁定在一起。在我們探索環境時,許多這樣的位置細胞和物體選擇細胞以複雜的方式構成認知地圖的信息網路。

而刺激-反應的導航策略則更為簡單:根據特定刺激做出特定動作反應即可,無須形成地點之間的方位關係。

這種反應方式的建立與海馬無關,而是在大腦紋狀體的尾狀核中完成。

這兩種導航策略有什麼區別?一項老鼠走迷宮的實驗揭示了答案:

有一隻飢餓的老鼠,每天從南邊爬進迷宮,而食物總放在西邊。在第8和第16天時,將老鼠從北邊放入迷宮,猜猜它在十字路口會往哪邊走?

試驗中,老鼠們的反應出奇地一致:第8天跑去西邊,第16天跑去東邊。這是因為老鼠和人類一樣,也依賴上述的兩種導航策略。

訓練早期,通過對迷宮內部的探索,老鼠形成了相應的認知地圖,了解迷宮四分支的方位關係。因此,在第8天即使從北邊進入迷宮,它們也知道應該右轉去西邊尋找食物。而隨著訓練的增加,老鼠每次從南邊去往西邊時,都是到達路口後左轉就行——這符合刺激—反應的策略。這種策略比認知地圖更有效率,會通過訓練反覆強化。

到第16天時,這種動作記憶變得比認知地圖更強。這時,老鼠再次從北邊出發,到達路口仍會下意識地左轉,結果就到了東邊。由此可知,刺激-反應的策略雖然效率更高,但不如認知地圖靈活。

GPS所鼓勵的,正是刺激—反應策略:我們只需關注抽象的路線圖,遵照前行與轉向的提示,就能順利到達目的地。導航越精準,我們就越不需要關注周圍的環境、越不需要建立完整的認知地圖。


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