認知地圖

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认知地图 (有时称为心理地图或心理模型 )是一种心理表征 ,提供现象的相对位置和属性,使个人可以在日常或隐喻空间环境获取、编码、存储、调用及解码。由爱德华托尔曼于1948年提出。 [1]该术语后来被一些研究者推广(特别是在运筹学领域) ,指的是一种代表个人知识或基模的语义网络[2] [3] [4]

概述[编辑]

多個領域都對認知地圖有所研究,如心理学、教育、考古学、规划、地理、制图、建筑、景观建筑、城市规划、管理及历史。 [5]这些心智模式通常有不同的称呼,如认知地图、心理地图英语Mental mapping行為脚本英语Behavioral script基模參考框架

认知地图提供關于空间知识的构建和积累,允許「 心靈之眼 」想像圖像,以减少认知负荷 ,增强信息的回忆学习 。这种类型的空间思维也可以用作非空间任务的隐喻,像是涉及记忆和成像的非空间任务時,就會使用空间知识来帮助处理任务。 [6]

認知地圖的神经相关性推測是在海马迴的位置细胞系統[7]以及内嗅皮质的网格细胞[8]

神经学基础[编辑]

通常認為认知地圖主要是海马迴的功能。海马迴与大脑的其他部分连接,使其成为整合空间和非空间信息的理想选择。后脑皮质英语Postrhinal cortex和內侧内嗅皮质英语Entorhinal cortex(medial entorhinal cortex, MEC)的连接为海马迴提供空间信息。嗅緣皮質英语Perirhinal_cortex和外侧内嗅皮质( lateral entorhinal cortex , LEC)的连接則提供非空间信息。这些信息在海马迴被整合,使得海马迴可组合目標的位置和其他特征,成为认知地圖的实际位置, [9]

奥基夫(O'Keefe)和纳德尔(Nadel)首先勾勒出海马迴和認知地圖之間的關係。[10]並獲得許多研究證據支持[11]。具體而言,海马迴系統內的錐體細胞英语Pyramidal_cell位置細胞英语Place_cell邊界細胞英语Boundary cell网格细胞)已被論斷為認知地圖的神經元基礎。

奥基夫的大量研究暗示了位置细胞的参与。海马迴中的单个位置细胞对应于环境中的不同位置,而所有细胞的总和則构成了整个环境的地图。细胞间连接的强度代表它們在实际环境中的距离。儘管細胞間的关系可能会因地圖不同而有所差異[12],但是同一個細胞可以构建多个环境。许多哺乳动物,包括老鼠和猕猴[13],都发现了位置细胞可能参与认知地圖的绘制。此外,在Manns和Eichenbaum对老鼠的研究中,海马迴内的锥体细胞也参与了表示物体位置和身份的过程,这表明它们也参与了认知地图的创建[14]。然而,对哺乳动物的研究是否代表「哺乳动物存在认知地圖」,而非另一种更简单的确定环境的方法,仍存在著争议。

虽然不位于海马迴中,但来自內侧内嗅皮质的网格细胞也参与了路径整合英语Path_integration的过程。藉由路径整合,然後位置细胞显示輸出信息的同時,內侧内嗅皮质的网格细胞实际上扮演着路径整合者的角色[15]。路径整合的结果随后被海马迴用来生成认知地图[16]。认知地图很可能存在于一个回路中,而它所涉及的部分,主要是海马迴但远不只是海马迴。除了內侧内嗅皮质,前岬下腳(presubiculum)和顶叶皮层也参与了认知地图的生成。[17]

平行地圖理论[编辑]

一些证据表明,认知地图由在海马迴的两张分開的地图表示。第一张是方位图,藉由自我运动线索和梯度线索来表示环境。使用基于矢量的线索,创建了一張粗略的二維环境地图。第二张地图是根据位置线索绘制的草图,整合特定目標(或地标)及其相对位置,以创建二維环境地图。將這两張图整合後,即获得了认知地图。 [18]

生成[编辑]

認知地圖由多個來源產生,包括视觉系统和其他地方。 大部分認知地圖是通過自我生成的運動線索創建。藉由視覺、本体感觉 、嗅覺及聽覺等感官的輸入,推斷一個人在環境中的位置。認知地圖允許路徑整合創建一個向量,藉此表示一個人在環境中的位置和方向,特別是與之前的參考點相比較。所產生的向量會送到海馬迴位置細胞進行解讀,提供更多關於認知地圖的環境資訊及位置資訊。[18]

「方向线索」和「位置标志」也用于创建认知地图。在方向线索内,會输入两个明確的线索以创建认知地图,如指南针上的标记以及變化的梯度(如阴影或磁场)。方向線索可以被靜態或動態地使用。當不在那個環境移動時,可以靜態地使用方向線索;當在梯度中移動,則動態地使用方向線索,以獲得周圍環境的性質。位置标志藉由特定目標的相对位置提供环境的信息,而方向提示则提供有关环境本身形状的信息。这些标志由海马体一起处理,藉由相对位置提供环境的图。[18]

历史[编辑]

認知地圖的概念最初由一位早期認知心理學家爱德华·托尔曼(Edward C. Tolman),在做老鼠和迷宮實驗時引入。在托爾曼的實驗中,將一隻老鼠放入十字形的迷宮並讓它探索,經過初次探索之後,老鼠被放在十字架的某臂上,然後將食物放在下一個右臂。 接著老鼠適應了這種佈局,並學會在十字路口右轉,以便找到食物。當老鼠被放置在十字迷宮的不同手臂上時,由於在迷宮創建了最初的認知地圖,所以仍然會朝著正確的方向去獲取食物。無論食物放在何處,老鼠不會只是決定在十字路口右轉,而是能夠準確地確定食物的路徑[19]

批评[编辑]

班尼特(Andrew T.D.Bennett)认为「没有明确的证据證明非人類的动物也存在认知地图(根据托尔曼的定义)。」[20] 根據研究分析指出,有更简单的解释可符合实验结果。 班尼特強調在非人類動物的認知地圖測試中,有三個不能排除的更簡單備案:(1)表面的新穎捷徑並非真正新穎。(2)使用路徑整合。(3)從一個新的角度識別出熟悉的地標,然後向它們移動。


參見[编辑]

参考文獻[编辑]

  1. ^ Tolman, Edward C. Cognitive maps in rats and men. Psychological Review. July 1948, 55 (4): 189–208. PMID 18870876. doi:10.1037/h0061626. 
  2. ^ Eden, Colin. Cognitive mapping. European Journal of Operational Research. July 1988, 36 (1): 1–13. doi:10.1016/0377-2217(88)90002-1. In the practical setting of work in with a team of busy managers cognitive mapping is a tool for building interest from all team members in the problem solving activity. [...] The cycle of problem construction, making sense, defining the problem, and declaring a portfolio of solutions, which I have discussed elsewhere (Eden, 1982) is the framework that guides the process of working with teams. Thus building and working with the cognitive maps of each individual is primarily aimed at helping each team member reflectively 'construct' and 'make sense' of the situation they believe the team is facing. (pp. 7–8) 
  3. ^ Fiol, C. Marlene; Huff, Anne Sigismund. Maps for managers: Where are we? Where do we go from here? (PDF). Journal of Management Studies. May 1992, 29 (3): 267–285. doi:10.1111/j.1467-6486.1992.tb00665.x. For geographers, a map is a means of depicting the world so that people understand where they are and where they can go. For cognitive researchers, who often use the idea of a 'map' as an analogy, the basic idea is the same. Cognitive maps are graphic representations that locate people in relation to their information environments. Maps provide a frame of reference for what is known and believed. They highlight some information and fail to include other information, either because it is deemed less important, or because it is not known. (p. 267) 
  4. ^ Ambrosini, Véronique; Bowman, Cliff. Huff, Anne Sigismund; Jenkins, Mark, 编. Mapping strategic knowledge. London; Thousand Oaks, CA: Sage Publications. 2002: 19–45. ISBN 0761969497. OCLC 47900801. We shall not explain here what cognitive maps are about as this has been done extensively elsewhere (Huff, 1990). Let us just say that cognitive maps are the representation of an individual's personal knowledge, of an individual's own experience (Weick and Bougon, 1986), and they are ways of representing individuals' views of reality (Eden et al., 1981). There are various types of cognitive maps (Huff, 1990). (pp. 21–22) 
  5. ^ Knight, Peter. Conspiracy nation: the politics of paranoia in Postwar America. New York and London: New York University Press. 2002. ISBN 0814747353. 
  6. ^ Kitchin, Robert M. Cognitive maps: what are they and why study them? (PDF). Journal of Environmental Psychology. 1994, 14 (1): 1–19. doi:10.1016/S0272-4944(05)80194-X. 
  7. ^ O'Keefe, John; Nadel, Lynn. The hippocampus as a cognitive map. Oxford; New York: Clarendon Press; Oxford University Press. 1978. ISBN 0198572069. OCLC 4430731. 
  8. ^ Sargolini, Francesca; Fyhn, Marianne; Hafting, Torkel; McNaughton, Bruce L.; Witter, Menno P.; Moser, May-Britt; Moser, Edvard I. Conjunctive representation of position, direction, and velocity in entorhinal cortex. Science. May 2006, 312 (5774): 758–762. Bibcode:2006Sci...312..758S. PMID 16675704. doi:10.1126/science.1125572. 
  9. ^ Manns, Joseph R.; Eichenbaum, Howard. A cognitive map for object memory in the hippocampus. Learning & Memory. October 2009, 16 (10): 616–624. PMC 2769165. PMID 19794187. doi:10.1101/lm.1484509. 
  10. ^ O'Keefe, John; Nadel, Lynn. The hippocampus as a cognitive map. Oxford; New York: Clarendon Press; Oxford University Press. 1978. ISBN 0198572069. OCLC 4430731. 
  11. ^ Moser, Edvard I.; Kropff, Emilio; Moser, May-Britt. Place cells, grid cells, and the brain's spatial representation system. Annual Review of Neuroscience. 2008, 31: 69–89. PMID 18284371. doi:10.1146/annurev.neuro.31.061307.090723. 
  12. ^ O'Keefe, John; Nadel, Lynn. The hippocampus as a cognitive map. Oxford; New York: Clarendon Press; Oxford University Press. 1978. ISBN 0198572069. OCLC 4430731. 
  13. ^ Moser, Edvard I.; Kropff, Emilio; Moser, May-Britt. Place cells, grid cells, and the brain's spatial representation system. Annual Review of Neuroscience. 2008, 31: 69–89. PMID 18284371. doi:10.1146/annurev.neuro.31.061307.090723. 
  14. ^ Manns, Joseph R.; Eichenbaum, Howard. A cognitive map for object memory in the hippocampus. Learning & Memory. October 2009, 16 (10): 616–624. PMC 2769165. PMID 19794187. doi:10.1101/lm.1484509. 
  15. ^ McNaughton, Bruce L.; Battaglia, Francesco P.; Jensen, Ole; Moser, Edvard I.; Moser, May-Britt. Path integration and the neural basis of the 'cognitive map'. Nature Reviews Neuroscience. August 2006, 7 (8): 663–678. PMID 16858394. doi:10.1038/nrn1932. 
  16. ^ Jacobs, Lucia F.; Schenk, Françoise. Unpacking the cognitive map: the parallel map theory of hippocampal function. Psychological Review. April 2003, 110 (2): 285–315. PMID 12747525. doi:10.1037/0033-295X.110.2.285. 
  17. ^ Moser, Edvard I.; Kropff, Emilio; Moser, May-Britt. Place cells, grid cells, and the brain's spatial representation system. Annual Review of Neuroscience. 2008, 31: 69–89. PMID 18284371. doi:10.1146/annurev.neuro.31.061307.090723. 
  18. ^ 18.0 18.1 18.2 Jacobs, Lucia F.; Schenk, Françoise. Unpacking the cognitive map: the parallel map theory of hippocampal function. Psychological Review. April 2003, 110 (2): 285–315. PMID 12747525. doi:10.1037/0033-295X.110.2.285. 
  19. ^ Goldstein, E. Bruce. Cognitive psychology: connecting mind, research, and everyday experience 3rd. Belmont, CA: Wadsworth Cengage Learning. 2011: 11–12. ISBN 9780840033550. OCLC 658234658. 
  20. ^ Bennett, Andrew T. D. Do animals have cognitive maps?. The Journal of Experimental Biology. January 1996, 199 (Pt 1): 219–224. PMID 8576693. 

外部联結[编辑]