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Nature封面：城里人為什么容易路癡？ 2022-04-07 14:32:12　　來源：36氪

北京，城區(qū)四四方方、街道齊齊整整。

重慶，城區(qū)是個(gè)山間迷宮，外地人大都有過上橋-爬坡-下坡-迷路的經(jīng)歷。

到底哪個(gè)城市長大的人，路癡程度更高呢？

答：北京人。

這是真的，不是惡搞。

在最近一期的Nature封面文章中，研究人員發(fā)現(xiàn)：在空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、信息熵值高的地方成長可以獲得更強(qiáng)的空間導(dǎo)航能力。

城市建得太規(guī)整，長大容易變路癡

毋庸置疑，環(huán)境的地理與文化性質(zhì)對人類的認(rèn)知功能有影響。

比如在綠植環(huán)境生活的人不容易抑郁、在水泥森林底層生活的人則反之，等等。對于空間導(dǎo)航能力來說，亦是如此。

此前的研究表明，人類在復(fù)雜環(huán)境中找路時(shí)，不僅會激活海馬體甚至還能增加其后部的體積。

不過，一個(gè)人成長的環(huán)境如何影響其后天認(rèn)知能力，相關(guān)研究仍然甚少。其中的原因主要有兩個(gè)：

人類活動環(huán)境的復(fù)雜度，遠(yuǎn)比嚙齒動物的籠子更難定性和定量；從生活在不同環(huán)境中的人群中收集大量樣本的認(rèn)知數(shù)據(jù)，成本非常高。

左：倫敦；右：紐約

為了克服這些限制，研究人員通過嵌入在電子游戲中的認(rèn)知任務(wù)，測試了來自全球38個(gè)地域的397162人的非語言空間導(dǎo)航能力。

并利用香農(nóng)提出的信息熵，建立了對街道網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性的衡量標(biāo)準(zhǔn)，從而對人類的空間導(dǎo)航能力進(jìn)行量化。

經(jīng)過計(jì)算，研究人員得出了38個(gè)地域最大城市的平均街道網(wǎng)絡(luò)熵值 (SNE)：網(wǎng)格狀城市（例如芝加哥）的SNE較小，而結(jié)構(gòu)更有機(jī)蕪雜的城市（例如布拉格）的SNE較高。

簡單來說就是，熵越小，城市街道網(wǎng)絡(luò)就越簡單、越有序。

上：阿根廷；下：羅馬尼亞

為了便于評價(jià)，研究人員定義了「找路表現(xiàn)」指標(biāo)（wayfinding performance，WF），它在控制變量的同時(shí)，記錄了參與者在找路時(shí)的效率。

同時(shí)，研究人員還把參與者的找路能力和所在地域關(guān)聯(lián)了起來，并制作了一個(gè)線性混合模型（LMM）。

其中包括年齡、性別和教育的固定效應(yīng)和地域的隨機(jī)效應(yīng)，以及環(huán)境的隨機(jī)斜率：WFperf～年齡+性別+教育+（1+環(huán)境/地域）。

38個(gè)地域的SNE和環(huán)境效應(yīng)（正值表示在城市以外長大的參與者有優(yōu)勢）

a. 不同地域之間的差異。b. 左：不同SNE的例子，低（美國芝加哥）和高（捷克布拉格）；中：街道方位的分布，以10°為單位分為36個(gè)區(qū)間；右：每個(gè)地域的平均SNE與環(huán)境效應(yīng)大?。S機(jī)環(huán)境斜率）的關(guān)系。

總結(jié)來說，人們更擅長在與他們長大的地方拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相似的環(huán)境中找路，也就是城市以外長大的人更擅長在復(fù)雜空間中進(jìn)行導(dǎo)航。

此外，人們空間導(dǎo)航的能力整體而言會隨著年齡的增長而逐漸衰退，不過，如果是在美國城市里長大的，那么你找路的能力相當(dāng)于比同齡人老了5歲。

不同地域不同年齡組在找路時(shí)的表現(xiàn)

玩游戲老迷路的原因找到了

研究人員使用了游戲《航海英雄》（Sea Hero Quest）的數(shù)據(jù)庫，其中包含使用移動游戲《航海英雄》測量的390萬參與者的空間導(dǎo)航行為。

《航海英雄》的玩法涉及駕駛船只在虛擬海面上尋找生物，技能已被之前的醫(yī)學(xué)研究證明可以預(yù)測現(xiàn)實(shí)世界的導(dǎo)航能力。

在此研究中，研究人員專注于其中的探路任務(wù)，先向參與者展示了一張游戲內(nèi)地圖，該地圖指示開始位置和幾個(gè)關(guān)卡點(diǎn)的位置，參與者要按設(shè)定的順序找到。

為了提供對空間導(dǎo)航能力的可靠估計(jì)，研究人員只使用了至少到達(dá)11個(gè)游戲內(nèi)關(guān)卡點(diǎn)、并輸入所有自身相關(guān)信息的參與者的數(shù)據(jù)。

最后結(jié)果是來自38個(gè)地域的397162名參與者被納入研究對象。其中男性212143人（平均年齡37.81?±?13.59歲），女性185173人（平均年齡38.67?±?14.92歲）。

c、e. 分別為第42與68關(guān)所有玩家的軌跡熱圖，其中黑色三角為起始點(diǎn)，帶圈數(shù)字為參與者被要求達(dá)到的關(guān)卡記錄點(diǎn)；d、f. 分別為第42與68關(guān)部分玩家的軌跡示例。

g、h. 參與者在《航海英雄》「找路表現(xiàn)」與生長環(huán)境的相關(guān)性數(shù)據(jù)圖，次要指標(biāo)分為為性別與教育程度兩種，橫軸為年齡?！逗胶Ｓ⑿邸贰刚衣繁憩F(xiàn)」為縱軸，并以參與者年齡的五年為一段分別。

研究人員確定了測試的對稱效果，即參與者在《航海英雄》游戲中不同空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的關(guān)卡的表現(xiàn)，是否與成長環(huán)境的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生的效果有對應(yīng)關(guān)系。

研究人員的假設(shè)是，在更復(fù)雜空間拓?fù)涞沫h(huán)境中長大的人，可能在《航海英雄》游戲中熵值更高的關(guān)卡中表現(xiàn)更好。相對應(yīng)的，在規(guī)整城區(qū)長大的人可能在游戲的普通熵值關(guān)卡中表現(xiàn)更好。

研究人員用k-均值算法將不同地域的城市環(huán)境分為兩個(gè)「平均街道網(wǎng)絡(luò)熵值」 (SNE)的組別，包含了一個(gè)低SNE組和一個(gè)高SNE組。然后以類似方法定義了《航海英雄》游戲關(guān)卡的熵值，熵值分布程度的不同是基于游戲關(guān)卡的簡化維諾圖計(jì)算出來的。

為了在分析中包含盡可能多的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的游戲關(guān)卡，研究人員對完成所有游戲關(guān)卡（75個(gè)關(guān)卡，最后篩剩9439名參與者）的參與者進(jìn)行了以下分析，為參與者的「找路表現(xiàn)」擬合了兩個(gè)線性混合模型（LMM）：一個(gè)是來自低SNE地域的參與者（2021人），另一個(gè)是來自高SNE地域的參與者（7418人）。

兩個(gè)模型都控制了年齡、性別和教育水平的變量。

a. 游戲第42關(guān)與68關(guān)軌跡的空間熵值分布；b. 42個(gè)找路關(guān)卡中每個(gè)關(guān)卡的熵值與高/低SNE地域參與者表現(xiàn)的函數(shù)曲線斜率；c. 標(biāo)準(zhǔn)化的參與者手指滑動軌跡長度與游戲關(guān)卡路徑長度中位數(shù)的函數(shù)圖；d. 參與者生長環(huán)境影響與與游戲關(guān)卡路徑長度中位數(shù)的函數(shù)圖；e. 《城市英雄》的游戲截圖。

研究人員觀察到，唯一的斜率負(fù)值對應(yīng)于在低SNE地域長大的參與者，這表明習(xí)慣于較少熵環(huán)境的人在較少熵的游戲關(guān)卡中表現(xiàn)更好。

《航海英雄》的另一版本：《城市英雄》

由于活動地點(diǎn)區(qū)位的分布更密集，居住在市中心的人們通常比居住在郊區(qū)或農(nóng)村環(huán)境中的人們出行的距離更短。

因此，研究人員假設(shè)來自城市的參與者在需要更短軌跡的游戲關(guān)卡中會有更好的找路表現(xiàn)。

為了檢驗(yàn)這一假設(shè)，研究人員將參與者在每個(gè)關(guān)卡的手指劃過屏幕的軌跡長度標(biāo)準(zhǔn)化，并將它們與相應(yīng)的游戲關(guān)卡路徑長度中位數(shù)進(jìn)行對比。

從結(jié)果來看，在城市中長大的參與者在較小空間的游戲關(guān)卡中的表現(xiàn)，一般比自己在較大空間的游戲關(guān)卡中的表現(xiàn)好；而在城市外長大的參與者在較大的游戲關(guān)卡中的表現(xiàn)，比自己在較小空間的游戲關(guān)卡中的表現(xiàn)好。