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在错综复杂的城市管网中，熙熙攘攘的大街上，人们忙着上班、回家、逛街，每个人都在奔向各自的目的地。在日常生活中，我们都离不开跟各式各样的地点打交道这件事，如何快速准确地到达某个地点，也是衡量一个人空间认知能力的重要标准。每到一个新的环境，我们也许要通过问路、看地图或者指南针等方式来帮助自己到达指定地点，避免迷路。那么我们到底是如何辨别方向的呢？
导航细胞
海马（hippocampus），作为我们大脑中的一个重要结构，它和空间记忆等很多高级认知功能相关。海马中存在一类特殊的细胞，被称为“位置细胞”（place cell）， 这些细胞只有在动物进入到特定的环境位置时才会产生反应。位置细胞的存在被认为反映了动物大脑中的认知地图（cognitive map）。在这张认知地图中的特殊地点帮助动物记住空间中的不同位置信息。除此之外，大脑中还存在一类网格细胞（grid cell）。研究人员在内嗅皮层（entorhinal cortex）发现这样一类细胞，它不同于位置细胞，而是把环境中的位置信息坐标化形成一个网格，这个坐标化的网络结合位置细胞，帮助动物通过特定的路径到达特定地点。
那么知道了这些特殊的导航细胞在空间认知中的重要作用，是否我们就解开了路痴的秘密呢？没那么简单，人类的大脑远比我们想象的要复杂。在动物空间认知系统中，存在两种不同的坐标系：自我中心坐标系 （egocentric coordinate）和非自我中心坐标系（allocentric coordinate）。前一个帮助我们定位周围物体相对于自己的位置，而后一个告诉我们周围物体的客观空间位置。一些磁共振成像的研究发现，当大脑左半球后侧损伤，特别是楔前叶 （precuneus）、扣带回（cingulate）以及海马结构，那么人们在自身中心的和非自身中心的坐标系统整合转换上会产生障碍，导致我们的导航系统失效，反映出来就是： I am lost。
向左走，向右走，男女一样吗？
说起认路能力，不少人可能都会觉得在女生中路痴比较多，果真是这样吗？有相当一部分研究显示，雄性动物在空间认知任务（比如迷宫、3D游戏）中的表现比女性更好，相应地大脑中海马结构的体积也更大一些。而一些生理研究也发现激素和空间认知能力密切相关，特别是体内睾酮（Testosterone）的水平越高，空间认知能力越好。这样看来，男女在认路能力上似乎是存在差异的，那么为什么会这样呢？进化心理学认为，在人类进化的早期，男性主要负责外出狩猎，经常要追逐猎物或者逃避有威胁的捕食者。在这个过程中，需要优秀的空间认知能力，特别是对物体的位置、移动速度等的敏感性。除此之外，良好的空间辨识能力对追逐猎物及安全返家都是至关重要的。不难想象，在那个没有指南针、GPS、google地图的远古时代，一出门就迷路的人一定早早就被进化抛弃了。相对于男性，女性更多的是扮演种植、采摘和养育后代的角色，这些对空间辨识能力的要求相对较低。
尽管不少研究表明在空间认知能力上，男性更胜一筹，但也有一些研究认为性别并不是产生这种差异的最重要原因，后天的经历和训练，特别是空间认知能力的锻炼才是更重要的原因。在高度发达的现代社会，人们在出生后通过学习和生活获得的能力很多时候比天赋更为重要。对于那些经常旅游，需要在不同地点穿梭的人来说（比如出租车司机、驴友们），他们的认路本领已经在潜移默化中得到了锻炼。不过随着宅文化的流行，越来越多的宅男宅女们选择窝在家里工作、购物、叫外卖，这无疑会让我们对外界的空间信息越来越不敏感，指不定以后就真的变成没有google地图就不敢出门的地步了。
所谓老马识途
说了这么多，大家可能也明白了我们经常说的“老马识途”，其实就是熟能生巧，长期学习训练的结果。那么生活中什么样的人能有这种本领呢？这时你会很自然地脱口而出：出租车司机嘛。没错，城市中成千上万条纵横交错的街道，出租车司机每日每夜在其中穿梭，随便给一个地址，他们能马上计算出最短的行进路线，并且迅速准确地到达，简直就是城市活地图。英国科学家们在2004年对伦敦出租车司机的一项研究中发现，他们的海马结构体积比一般人要大很多。研究人员利用虚拟游戏，让普通人和伦敦出租车司机完成模拟开车的任务，与此同时用磁共振扫描大脑的兴奋变化。相比普通人，出租车司机的大脑海马区域在行车和规划路线时产生更强的兴奋性。这说明通过长时间的训练和熟悉能够增强空间认知功能相关的脑区，增强我们的空间定位和导航能力。
训练能够加强，而衰老却是很多认知能力的大敌。伴随着衰老的产生，人们的很多能力都开始退化，其中最明显的就是空间记忆能力。我们经常听到或看到一些老年人在大街上走失，或者记不得回家的路的事儿。如果解开“迷路”的秘密，无疑能够帮助我们理解甚至治疗由于衰老带来的这种空间认知障碍。很多研究都发现位置细胞和网格细胞的功能在老年人中发生退化，这种现象在老年痴呆症（Alzheimer’s disease）的患者中特别明显。而对大脑“导航系统”的研究，为老年痴呆的研究打开了一扇窗户。这些导航细胞揭示了老年痴呆症以及其他一些记忆缺失的退行性疾病的神经机制，可以解释患者为什么常常迷路，了解大脑如何随着年龄的增长退化。
看过《猩球崛起》的朋友们可能还记得，主角的父亲深受老年痴呆症的影响，不仅空间记忆受到影响，甚至连生活都无法自理。如果我们也能像电影中那样，找到一种神奇的药物，重新塑造我们已经受损的海马和相关神经连接，那过目不忘、过路不忘，都不再是天马行空的科学幻想。试想每个人都能像伦敦出租车司机那样成为活交通地图，那还会有路痴，还会需要指南针、GPS么？
导航细胞
海马（hippocampus），作为我们大脑中的一个重要结构，它和空间记忆等很多高级认知功能相关。海马中存在一类特殊的细胞，被称为“位置细胞”（place cell）， 这些细胞只有在动物进入到特定的环境位置时才会产生反应。位置细胞的存在被认为反映了动物大脑中的认知地图（cognitive map）。在这张认知地图中的特殊地点帮助动物记住空间中的不同位置信息。除此之外，大脑中还存在一类网格细胞（grid cell）。研究人员在内嗅皮层（entorhinal cortex）发现这样一类细胞，它不同于位置细胞，而是把环境中的位置信息坐标化形成一个网格，这个坐标化的网络结合位置细胞，帮助动物通过特定的路径到达特定地点。
那么知道了这些特殊的导航细胞在空间认知中的重要作用，是否我们就解开了路痴的秘密呢？没那么简单，人类的大脑远比我们想象的要复杂。在动物空间认知系统中，存在两种不同的坐标系：自我中心坐标系 （egocentric coordinate）和非自我中心坐标系（allocentric coordinate）。前一个帮助我们定位周围物体相对于自己的位置，而后一个告诉我们周围物体的客观空间位置。一些磁共振成像的研究发现，当大脑左半球后侧损伤，特别是楔前叶 （precuneus）、扣带回（cingulate）以及海马结构，那么人们在自身中心的和非自身中心的坐标系统整合转换上会产生障碍，导致我们的导航系统失效，反映出来就是： I am lost。
向左走，向右走，男女一样吗？
说起认路能力，不少人可能都会觉得在女生中路痴比较多，果真是这样吗？有相当一部分研究显示，雄性动物在空间认知任务（比如迷宫、3D游戏）中的表现比女性更好，相应地大脑中海马结构的体积也更大一些。而一些生理研究也发现激素和空间认知能力密切相关，特别是体内睾酮（Testosterone）的水平越高，空间认知能力越好。这样看来，男女在认路能力上似乎是存在差异的，那么为什么会这样呢？进化心理学认为，在人类进化的早期，男性主要负责外出狩猎，经常要追逐猎物或者逃避有威胁的捕食者。在这个过程中，需要优秀的空间认知能力，特别是对物体的位置、移动速度等的敏感性。除此之外，良好的空间辨识能力对追逐猎物及安全返家都是至关重要的。不难想象，在那个没有指南针、GPS、google地图的远古时代，一出门就迷路的人一定早早就被进化抛弃了。相对于男性，女性更多的是扮演种植、采摘和养育后代的角色，这些对空间辨识能力的要求相对较低。
尽管不少研究表明在空间认知能力上，男性更胜一筹，但也有一些研究认为性别并不是产生这种差异的最重要原因，后天的经历和训练，特别是空间认知能力的锻炼才是更重要的原因。在高度发达的现代社会，人们在出生后通过学习和生活获得的能力很多时候比天赋更为重要。对于那些经常旅游，需要在不同地点穿梭的人来说（比如出租车司机、驴友们），他们的认路本领已经在潜移默化中得到了锻炼。不过随着宅文化的流行，越来越多的宅男宅女们选择窝在家里工作、购物、叫外卖，这无疑会让我们对外界的空间信息越来越不敏感，指不定以后就真的变成没有google地图就不敢出门的地步了。
所谓老马识途
说了这么多，大家可能也明白了我们经常说的“老马识途”，其实就是熟能生巧，长期学习训练的结果。那么生活中什么样的人能有这种本领呢？这时你会很自然地脱口而出：出租车司机嘛。没错，城市中成千上万条纵横交错的街道，出租车司机每日每夜在其中穿梭，随便给一个地址，他们能马上计算出最短的行进路线，并且迅速准确地到达，简直就是城市活地图。英国科学家们在2004年对伦敦出租车司机的一项研究中发现，他们的海马结构体积比一般人要大很多。研究人员利用虚拟游戏，让普通人和伦敦出租车司机完成模拟开车的任务，与此同时用磁共振扫描大脑的兴奋变化。相比普通人，出租车司机的大脑海马区域在行车和规划路线时产生更强的兴奋性。这说明通过长时间的训练和熟悉能够增强空间认知功能相关的脑区，增强我们的空间定位和导航能力。
训练能够加强，而衰老却是很多认知能力的大敌。伴随着衰老的产生，人们的很多能力都开始退化，其中最明显的就是空间记忆能力。我们经常听到或看到一些老年人在大街上走失，或者记不得回家的路的事儿。如果解开“迷路”的秘密，无疑能够帮助我们理解甚至治疗由于衰老带来的这种空间认知障碍。很多研究都发现位置细胞和网格细胞的功能在老年人中发生退化，这种现象在老年痴呆症（Alzheimer’s disease）的患者中特别明显。而对大脑“导航系统”的研究，为老年痴呆的研究打开了一扇窗户。这些导航细胞揭示了老年痴呆症以及其他一些记忆缺失的退行性疾病的神经机制，可以解释患者为什么常常迷路，了解大脑如何随着年龄的增长退化。
看过《猩球崛起》的朋友们可能还记得，主角的父亲深受老年痴呆症的影响，不仅空间记忆受到影响，甚至连生活都无法自理。如果我们也能像电影中那样，找到一种神奇的药物，重新塑造我们已经受损的海马和相关神经连接，那过目不忘、过路不忘，都不再是天马行空的科学幻想。试想每个人都能像伦敦出租车司机那样成为活交通地图，那还会有路痴，还会需要指南针、GPS么？