思考的時候，大腦其實也在「認路」

人類究竟怎樣組織自己的思維？馬克斯·普朗克研究所人類認知和腦科學中心的科學家梳理相關研究，提出了一個新的猜想：大腦中負責認路的導航系統為我們繪製了心智地圖。

Doeller 和團隊綜合各種證據線索，得出了一個關於人類思考方式的理論。圖片來源：Ella Maru Studio & MPI CBS /Doellerlab

撰文 Max Planck Society

翻譯 阿金

審校 戚譯引

人們如何思考？這是神經科學中最基本的問題之一。直到不久之前，我們似乎離最終的結論還很遙遠。然而，在最新一期的《科學》（Science）雜誌上，來自馬克斯·普朗克研究所人類認知和腦科學中心（Max Planck Institute for Human Cognitive and Brain Sciences，MPI CBS）的科學家給出了一個新的假設理論：人類使用大腦的導航系統進行思考。

在環境中進行導航的時候，大腦中有兩類重要的細胞表現活躍。它們分別是位於海馬體的位置細胞（place cells）和鄰近的內嗅皮質內的網格細胞（grid cells），所形成的迴路能夠進行定向和導航。研究人員猜測內在導航系統還發揮著更多的作用，認為它是思考的關鍵，能解釋為什麼我們的知識結構呈現出空間的組織方式。

該論文的資深作者、新上任的 MPI CBS 主任 Christian Doeller 解釋道：「我們相信，大腦將我們周遭的環境信息儲存在所謂的『認知空間』中。這不僅涉及地理數據，還包括物體和經驗的關係。」

「認知空間」（cognitive spaces）這個術語指的是人們組織經驗的心智地圖。我們遇到的一切事物都具有物理屬性，因此可以按不同的維度組織排列。Doeller 說：「比如，當我想到車的時候，我可以根據它們的馬力和重量來排序。我們有馬力強勁但車身輕巧的賽車，也有馬力微弱但噸位不小的大篷車，還有介於兩者之間各種類型的車。我們也可以用同樣的方式安排家人朋友在我們心中的位置，比如根據他們的身高、幽默感、收入等等。」根據我們對他們感興趣的程度，我們也可以在心裡給他們排一個親疏遠近的關係。

人類思考理論

Doeller 和團隊結合各種證據，提出了人類思考理論。這個理論的出發點是一個諾貝爾獎級別的科學發現——嚙齒動物大腦中的位置細胞和網格細胞，隨後被證明也存在於人類大腦中。這兩種細胞的活躍模式能夠表徵動物在空間中的位置，比如在它們覓食的時候。動物在空間中的每一個位置都由一種獨特的活躍模式表達。位置細胞和網格細胞的活動共同製造出一張關於周遭環境的心智地圖，這裡面儲存著地點信息，以後再訪問時可以被重新激活。

網格細胞這種非常規律的活躍模式也能在人類大腦中觀察到——更重要的是，它不僅僅在進行地理空間導航時活躍。根據 2016 年的一項研究，網格細胞在學習新概念時也表現活躍。在那項研究中，志願者學習將脖子和腿長短不一的鳥類圖片和不同的符號（比如樹木或者鈴鐺）聯繫起來。長脖子短腿的鳥對應樹木，而短脖子長腿的鳥對應鈴鐺。由此，特定的身體特徵組合能夠用一種符號來表達。

隨後，志願者們戴著大腦掃描儀進行了記憶測試，他們要指出眼前的鳥類是否符合某一符號。有意思的是，這時候內嗅皮質被激活了，這很像它在導航時為我們的思考提供坐標系統的表現。

「我們將先前的所有研究聯繫起來之後，得出了這樣一個假設：大腦會保存一張心智地圖，無論我們所想的是真實的空間，還是思想的不同維度構成的空間。可以認為，我們的思想列車沿著不同的心智緯度，在這些空間中任意穿梭，」論文的第一作者 Jacob Bellmund 解釋說。

繪製新經驗圖譜

「這些過程尤其有助於對新的物體或情境做推斷，即使我們之前從未經歷過，」Bellmund 繼續講道。使用已經存在的認知空間地圖，人類能夠根據現存的標準尺度，預判新事物與已知事物之間的關聯。如果人們已經見過老虎、獅子或者黑豹，但是從未見過花豹，那麼根據心智地圖中『大貓』的概念，他們就可以將花豹放到認知空間中和其他大貓相似的位置。「我們能（將舊的知識）推廣到不斷出現的新情境下，並推導出我們該有的行為表現，」Bellmund 總結道。

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