像許多研究人們如何找到從一個地方到另一個地方的路的研究者一樣，戴維·烏塔爾（David Uttal）也是一個不善於導航的人。這位美國西北大學的認知科學家回憶道：“13 歲時，我在一次徒步旅行中迷了路，足足走了兩天半。”

世界上有很多像烏塔爾這樣​​的人，當然也有很多與他相反的人，這些人似乎總能準確地知道自己在哪裡，以及如何到達他們想去的地方。科學家有時會要求某人指向一個視線以外的地點來測試他的導航能力，或者難度更高一點，要求某人想像自己在其他地方，並指向第三個地點的方向。

雖然很容易證明人們的導航能力有差異，但科學家卻很難解釋其中的原因。不過，導航研究領域正在醞釀新的研究熱點。利用虛擬實境和衛星定位系統等技術，科學家們已經能夠觀察數百人，有時甚至數百萬人努力在複雜空間中找到自己的路，並評判他們表現得如何。儘管還有很多東西需要學習，但研究表明，在某種程度上，導航技能是由成長環境決定的。

培養導航能力

最近一項關於遺傳在導航中作用的研究凸顯了人們所處環境的重要性。 2020 年，倫敦瑪麗皇后大學（Queen Mary University of London）的發展心理學家瑪格麗塔·馬蘭奇尼（Margherita Malanchini）和她的同事比較了2600 多對同卵雙胞胎和異卵雙胞胎在虛擬環境中的導航表現，以檢驗導航能力是否具有家族遺傳性。他們發現，導航能力確實具有家族遺傳性，但遺傳程度並不高。相反，影響人們表現的最大因素是遺傳學家所說的「非共享環境」——即每個人在後天生活中累積的獨特經驗。

由倫敦大學認知神經科學家雨果·斯皮爾斯（Hugo Spiers）領導的一項引人注目的大規模實驗，讓研究人員得以一窺經驗和其他文化因素如何影響尋路技能。斯皮爾斯和他的同事們與電信公司T-Mobile合作開發了一款手機和平板電腦遊戲《海上英雄探險》（Sea Hero Quest），玩家可以乘船在虛擬環境中航行，找到一系列檢查點。遊戲app要求參與者提供基本的個人數據，全球有近400 萬人提供了這些數據。

透過這款應用程序，研究人員能夠根據每位玩家到達所有檢查點的總距離來衡量他們的導航能力。在完成遊戲的某些關卡後，玩家還必須向原點發射一顆信號彈——這是一項類似於「從視線範圍內到視線範圍外」 的尋路測試。然後，斯皮爾斯和他的同事就可以將玩家的表現與個人數據進行比較。

他們發現，有幾個文化因素與尋路技能有關。來自北歐國家的人往往在導航方面略勝一籌，這可能是因為定向越野在這些國家非常流行。鄉村居民的平均識路水準比城市居民高。在城市居民中，來自街道較為複雜的城市（如歐洲城市的老城區）的人比來自芝加哥等街道呈規則網格狀的城市的人表現要好，這可能是因為網格城市的居民不需要建立如此複雜的思維模式。

定向運動是一項將越野跑與地圖導航相結合的運動，在北歐國家非常流行。這可能是這些國家的人往往比其他國家的人更擅長導航的原因之一。

這些結果表明，一個人的人生經歷可能是決定其導航能力強弱的最大因素之一。導航領域最一致的發現和陳腔濫調之一是：男性往往比女性表現得更好。事實證明，這種性別差距與其說是先天能力的問題，不如說是文化和經驗的問題。

例如，性別平等程度最高的北歐國家在導航方面幾乎沒有性別差異。相較之下，在中東國家等女性獨自探索受到文化限制的地方，男性的表現遠遠超過女性。

對玻利維亞亞馬遜河流域傳統原住民社區Tsimane 的研究也證實了這個文化因素和經驗的重要性。亞利桑那州立大學的人類學家海倫伊麗莎白戴維斯（Helen Elizabeth Davis）和她的同事在305 名齊馬內成年人身上安裝了衛星定位系統，觀察他們在三天內的日常行動，結果發現男性和女性的行動距離沒有差異。他們在《認知科學專題》（Topics in Cognitive Science）雜誌上報告說，男性和女性同樣擅長指向視線以外的地點。戴維斯認為，即使是兒童，在這項導航任務中也表現得非常出色，這是因為他們成長的文化鼓勵兒童在森林中廣泛活動和探索。

聖塔芭芭拉方向感量表被廣泛用於導航研究。研究表明，人們對自己方向感的評估相當準確。

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性格似乎也對培養導航能力有影響。烏塔爾說：「要擅長導航，你必須願意探索。有些人不喜歡閒逛，而有些人則非常喜歡」 。

加州大學聖塔芭芭拉分校的認知心理學家瑪麗‧赫加蒂（Mary Hegarty）指出，事實上，喜歡健行和騎自行車等戶外活動的人往往方向感更強。經常玩電子遊戲的人也是如此，因為許多遊戲都涉及探索虛擬空間。

在烏塔爾看來，這些不斷累積的證據表明，有些人的傾向和早期經驗會促使他們從事涉及導航的活動，而那些天生不太喜歡探索、漫遊機會較少或最初經歷不佳的人，可能不太可能從事需要探索的活動。烏塔爾推測說，這一切就像滾雪球一樣越滾越大。 「我認為，個性和能力的結合會把你推向特定的方向。這是一個發展級聯」。

行走的地圖

這一連串的過程可能會影響到作為優秀導航員標誌的特定技能的習得。這些技能包括估算路程的能力、閱讀和記憶地圖（包括印刷地圖和心理地圖）的能力、根據地標序列學習路線的能力以及了解各點相對位置的能力。

不過，大部分的研究都集中在兩個特定技能上：利用地標追蹤路線——例如，在加油站左轉，然後走三個街區，過了紅房子右轉——以及記憶地圖的能力。

加州大學聖塔芭芭拉分校的地理學家兼心理學家 Dan Montello 說，在這兩項任務中，路線追蹤是較簡單的一項，而且大多數人走過某條路線幾次之後，就能很好地完成這項任務。在大約二十年前的一項經典實驗中，蒙泰洛的學生石川徹（Toru Ishikawa）驅車帶著24 名志願者，在聖巴巴拉的一個高檔住宅區內，沿著兩條他們從未去過的曲折路線，每週一次，持續10 週。

後來，幾乎每個人都能準確地說出每條路線上地標的順序，並大致估算出它們之間的距離。但是，他們在識別兩條路線之間的捷徑、指出從他們所站位置看不到的地標或繪製線路圖方面的能力卻有很大差異。研究人員認為，那些無法辨識捷徑或找到地標的人可能是因為無法繪製準確的心理地圖。

在一個不熟悉的社區中，志工沿著兩條相連的路線反覆行駛，然後被要求根據記憶繪製出這兩條路線的地圖。正如這些範例所示，他們繪製的地圖在品質上差異很大。地圖1（左上角）出自優秀的導航員之手，與實際路線幾乎完全吻合；地圖4（右下角）出自差勁的導航員之手，除了存在兩條路線之外，幾乎與實際情況完全不符。

紐科姆和她當時的研究生史蒂文·韋斯伯格（Steven Weisberg）的研究強調了這種心理地圖在導航中的重要性。他們要求294 名志工使用滑鼠和電腦螢幕沿著兩條路線在一個虛擬城鎮中導航。當志願者了解了這兩條路線及其所包含的地標後，研究人員要求他們站在一個地標上，並指向兩條路線上的其他地標。

研究人員在2018 年的《當前心理科學方向》（Current Directions in Psychological Science）雜誌上報告說，人們分為三類。有些人已經形成了良好的心理地圖：他們可以準確地指出相同路線和不同路線上的地標。另一些人對路線有很好的了解，但卻很難繪製出完整的地圖：他們擅長在一條路線內指出地標，但在不同路線之間指出地標的能力卻很差。第三類人在所有的指向任務中都表現不佳。

蒙特洛說，這種建立和參考心理地圖的能力——一個人的勘察能力——在很大程度上可以解釋為什麼他們是更好的導航員。 “當你唯一擁有的技能是思考路線時，你就無法創造性地繞過障礙，勘察能力賦予了創造性導航的能力。這是一個非常驚人的差別。”

現任職於佛羅裡達大學的認知神經學家韋斯伯格（Weisberg）說，毫不奇怪，導航能力較強的人可能也更善於切換模式，並根據自己所處的情況選擇最合適的導航策略。這可能意味著在地標明顯時使用地標，而在需要更複雜的計算時使用心理地圖。

韋斯伯格說：「我逐漸認為，我們的優秀導航員也在使用許多替代策略。他們可以靈活地選擇不同的導航方式，這樣當他們發現自己處於一個新的環境中時，就能更好地找到自己的方向。

志工在虛擬實境的城市中沿著兩條路線行進，然後被安排在其中一條路線上，並被要求指向同一條路線和另一條路線上看不見的地標。研究人員根據志願者指向的準確性（以偏離正確方向多少度為衡量標準），將他們分為三組：擁有良好心理地圖的人（綠色），他們在路線內和路線間都能準確地指出地標；擁有良好路線知識的人（橘色），他們在路線內能準確地指出，但在路線間卻不能；在這兩項指出任務中都表現不佳的人，表明他們的整體導航能力較差（藍色）。

例如，當韋斯伯格在蓋恩斯維爾（他現在居住的地方）四處走動時，他會記住「北」的方向，因為這在一個有規則街道網的城市裡非常有效；而當他回到費城蜿蜒曲折的老家時，他會更多地依靠其他線索來確定方向。

全球定位系統的利弊

簡單的練習似乎應該有效，事實上，在實驗室中也確實如此。亞利桑那大學的認知神經科學家阿爾內·埃克斯特羅姆（Arne Ekstrom）說：「我們可以提高人們在虛擬環境中的導航能力。」大約需要兩週的時間才能顯示出相當顯著的進步。但目前還不清楚人們是真的成為了更好的導航員，還是只是更善於在實驗中使用的特定虛擬環境中找到自己的路。

人們停止使用導航技能後會發生什麼情況的研究也支持了導航技能可以透過練習得到提升的觀點。例如， 2020 年發表在《科學報告》上的一項研究中，蒙特利爾麥吉爾大學的神經科學家路易莎·達馬尼（Louisa Dahmani）和韋羅妮克·博博特（Véronique Bohbot）招募了50 名年輕人，詢問他們一生中使用衛星定位系統駕駛的經驗。然後，他們在一個虛擬世界中對志願者進行了測試，要求他們在沒有衛星定位系統的情況下進行導航。他們發現，使用衛星定位系統多的人的駕駛表現較差。

三年後對其中13 名志願者進行的追蹤調查顯示，在此期間使用衛星定位系統最多的志願者在沒有衛星定位系統的情況下導航能力下降幅度更大，這有力地表明，依賴衛星定位系統會導致導航技能下降，而不是技能差導致更多使用衛星定位系統。

韋斯伯格指出，對於那些不在乎提升導航技能，只要不會走丟就好的人來說，還有另一個選擇：只要確保衛星定位系統在手上就可以了。