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认知地图

认知地图 （有时称为心理地图或心理模型 ）是一种心理表征，提供现象在日常生活中或隐喻性空间环境中的相对位置和属性的资讯，使个体得以获取、编码、储存、回忆及解码。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），指的是一种表示个人知识或基模的语义网路 。 [2] [3] [4]

概述

多个领域都对认知地图有所研究，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）、行为脚本（英语：Behavioral script）、基模、参考框架 。

认知地图提供关于空间知识的构建和积累，允许“ 心灵之眼 ”想像图像，以减少认知负荷 ，增强资讯的回忆和学习 。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时，就会使用空间知识来帮助处理任务。 [6]

认知地图的神经相关性推测是在海马回的位置细胞系统[7]以及内嗅皮质的网格细胞 。 [8]

神经学基础

通常认为认知地图主要是海马回的功能。海马回与大脑的其他部分连接，使其成为整合空间和非空间资讯的理想选择。后脑皮质（英语：Postrhinal cortex）和内侧内嗅皮质（medial entorhinal cortex, MEC）的连接为海马回提供空间资讯。嗅缘皮质（英语：Perirhinal_cortex）和外侧内嗅皮质（ lateral entorhinal cortex , LEC）的连接则提供非空间资讯。这些资讯在海马回被整合，使得海马回可组合目标的位置和其他特征，成为认知地图的实际位置， [9]

奥基夫（O'Keefe）和纳德尔（Nadel）首先勾勒出海马回和认知地图之间的关系。[10]并获得许多研究证据支持[11]。具体而言，海马回系统内的锥体细胞（位置细胞、边界细胞（英语：Boundary cell）、网格细胞）已被论断为认知地图的神经元基础。

奥基夫的大量研究暗示了位置细胞的参与。海马回中的单个位置细胞对应于环境中的不同位置，而所有细胞的总和则构成了整个环境的地图。细胞间连接的强度代表它们在实际环境中的距离。尽管细胞间的关系可能会因地图不同而有所差异[12]，但是同一个细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图的绘制。此外，在Manns和Eichenbaum对老鼠的研究中，海马回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建造[14]。然而，对哺乳动物的研究是否代表“哺乳动物存在认知地图”，而非另一种更简单的确定环境的方法，仍存在著争议。

虽然不位于海马回中，但来自内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。借由路径整合，然后位置细胞显示输出资讯的同时，内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回用来生成认知地图[16]。认知地图很可能存在于一个回路中，而它所涉及的部分，主要是海马回但远不只是海马回。除了内侧内嗅皮质，前岬下脚（presubiculum）和顶叶皮层也参与了认知地图的生成。[17]

平行地图理论

一些证据表明，认知地图由在海马回的两张分开的地图表示。第一张是方位图，借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，创建了一张粗略的二维环境地图。第二张地图是根据位置线索绘制的草图，整合特定目标（或地标）及其相对位置，以创建二维环境地图。将这两张图整合后即获得了认知地图。 [18]

生成

认知地图由多个来源产生，包括视觉系统和其他地方。 大部分认知地图是透过自我生成的运动线索创建。借由视觉、本体感觉 、嗅觉及听觉等感官的输入，推断一个人在环境中的位置。认知地图允许路径整合创建一个向量，借此表示一个人在环境中的位置和方向，特别是与之前的参考点相比较。所产生的向量会送到海马回位置细胞进行解读，提供更多关于认知地图的环境资讯及位置资讯。[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，会输入两个明确的线索以创建认知地图，如指南针上的标记以及变化的梯度（如阴影或磁场）。方向线索可以被静态或动态地使用。当不在那个环境移动时，可以静态地使用方向线索；当在梯度中移动，则动态地使用方向线索，以获得周围环境的性质。位置标志借由特定目标的相对位置提供环境的资讯，而方向提示则提供有关环境本身形状的资讯。这些标志由海马体一起处理，借由相对位置提供环境的图。[18]

历史

认知地图的概念最初由一位早期认知心理学家爱德华·托尔曼（Edward C. Tolman），在做老鼠和迷宫的实验时引入。托尔曼将一只老鼠放入十字形的迷宫并让它探索，经过初次探索之后，老鼠先被放在十字架的某臂，然后将食物放在下一条右转的臂上。接著老鼠适应了这种布局，并学会在十字路口右转以便找到食物。当老鼠被放置在十字迷宫的不同手臂上时，由于最初已建好了迷宫的认知地图，所以仍然会朝著正确的方向去获取食物。无论食物放在何处，老鼠不会只是决定在十字路口右转，而是能够准确地确定食物的路径[19]。

批评

班尼特（Andrew T.D.Bennett）认为“没有明确的证据证明非人类的动物也存在认知地图（根据托尔曼的定义）。”[20] 根据研究分析指出，有更简单的解释可符合实验结果。 班尼特强调在非人类动物的认知地图测试中，有三个不能排除的更简单备案：

  1. 看似新颖的捷径并非真正新颖。
  2. 使用路径整合（英语：Path_integration）。
  3. 从一个新的角度识别出熟悉的地标，然后向它们移动。

参见

参考文献

  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 [2019-08-11]. doi:10.1111/j.1467-6486.1992.tb00665.x. （原始内容存档 (PDF)于2016-12-23）. 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 [2019-08-11]. doi:10.1016/S0272-4944(05)80194-X. （原始内容存档 (PDF)于2018-04-17）. 
  7. ^ O'Keefe, John; Nadel, Lynn. The hippocampus as a cognitive map. Oxford; New York: Clarendon Press; Oxford University Press. 1978 [2019-08-11]. ISBN 0198572069. OCLC 4430731. （原始内容存档于2019-09-27）. 
  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. 
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  10. ^ O'Keefe, John; Nadel, Lynn. The hippocampus as a cognitive map. Oxford; New York: Clarendon Press; Oxford University Press. 1978 [2019-08-11]. ISBN 0198572069. OCLC 4430731. （原始内容存档于2019-09-27）. 
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  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. 
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  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. 

外部链接

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