Children as young as five can navigate a 'tiny town'

埃默里大学的一项神经科学研究推翻了该假设。通过结合脑部扫描和名为"微型小镇"的虚拟环境实验，研究人员证实五岁儿童已具备支持地图导航的脑系统。

《美国国家科学院院刊》发表的这项发现，首次为如此年幼儿童拥有该认知能力提供了神经学证据。

研究第一作者、埃默里大学心理学系博士后叶兰·荣格表示："虽然大规模导航能力在童年期间持续发展，但我们的研究证明底层神经系统的形成早得惊人。"

心理学副教授、研究资深作者丹尼尔·迪尔克斯补充："地图导航能力的发展并非需要十年以上，仅需一半时间。五岁儿童的大脑系统已能引导他们在虚拟小镇中穿行。他们不仅能区分山区冰激凌店与湖区冰激凌店，更能规划路线抵达每个地点。"

视觉脑区图谱绘制

迪尔克斯在识别视觉皮层与面部、场景及物体处理相关的特定功能领域处于前沿——这些功能关乎人类如何认知世界并实现导航。他还开创了从婴儿期至成年期研究这些功能发展时间线的方法。

他解释道："神经科学两大核心问题是知识如何在大脑组织及其起源。换言之，何为与生俱来的知识？知识如何随成长发展？"

功能性磁共振成像技术为此提供了观察窗口。这种无创安全技术利用巨型磁体扫描大脑，通过记录血液磁特性测量脑区血流量增强，从而反映该区域活跃度提升。

过去十年针对成人的研究中，迪尔克斯实验室证实大脑中三个场景选择区域执行独立、非重叠任务：海马旁位置区（PPA）负责识别场所并进行分类；压后复合体（RSC）将场所定位至大空间中的准确位置以实现跨地点导航；枕叶位置区（OPA）支持在周边环境移动时避开边界与障碍物。

"目前我们尚无法解决多数神经问题，"迪尔克斯指出，"但通过对大脑正常发育与功能的持续探索，我们正不断逼近神经修复的终极目标。"

行走导航与地图导航之辨

2024年，迪尔克斯与荣格发现：用于即时环境行走、规避边界障碍的脑系统直至8岁才发育成熟。

"这看似矛盾，"迪尔克斯表示，"多数儿童两岁前已能行走，但辅助周边环境行走的脑系统却相对较晚成熟。"

迪尔克斯与荣格提出理论：看似更复杂精密的地图导航能力反而形成更早。他们指出，幼儿在行走能力完善前，已通过家长怀抱或婴儿车移动积累环境认知地图。

为验证该理论，他们在本研究中为五岁儿童设计了实验方案。

实验基于迪尔克斯实验室为成人研究开发的虚拟城镇"神经镇"。该镇以广场为中心，八栋建筑沿四条主干道分布，严格遵循基本方向定位。

在对埃默里儿童研究中心注册的五岁受试者测试中，荣格发现"神经镇"对儿童过于复杂。遂将其简化为三角布局的"微型小镇"，用地标景观替代方位坐标：山脉角落、树木角落与湖泊角落。

她为小镇创建六类建筑，每类两座：冰激凌店、游乐场和消防站——均属儿童兴趣范畴。

趣味化科学实验

荣格表示，儿童实验需创造性与耐心兼具。

"我们既要解答科学问题，"她解释道，"也要确保参试儿童享受过程。我们希望他们带着对科学的良好印象离开。"

荣格先引导儿童用键盘方向键在小镇街道穿行至不同地点，再邀请其自主操作。"他们出色的操作能力令人惊叹。"

熟悉环节后进入知识测试：向儿童展示小镇静态图像并提问"你在微型小镇见过这栋建筑吗？它在山脉角落吗？"

多数儿童通过测试后进入扫描训练阶段。

荣格将训练设计成儿童与成人研究员的互动游戏。成人指向儿童高喊："别动！"

"孩子们乐在其中！尤其热衷'冻结'室内成人，"荣格描述，"他们会指着我们说'该你了！'"

研究者向受试者解释：扫描仪如同相机，必须保持绝对静止才能获得清晰"照片"。

随后训练儿童完成游戏化任务：根据小镇图像配对按响应钮。例如当特定消防站图像与山脉图像同时出现，若符合小镇布局则需按键确认。

进入真实扫描仪前，受试者在模拟设备中练习任务。"我们提供毛毯和枕头营造舒适感，说明他们将享受私人影院观影体验，"荣格说，"这个概念深受欢迎。"

数据显示五岁儿童能学习并记忆地图。此过程激活了他们的RSC脑区——该区域专门负责在地图中编码建筑位置，实现跨地点导航。

更可贵的是所有参与者（包括研究者）均享受实验过程。

"与孩子们合作充满乐趣，"荣格感慨，"我发现五岁是扫描儿童的理想阶段，他们通常对新事物无所畏惧。"

迪尔克斯实验室正通过设计幼儿实验方案，深入探索大脑识别环境与空间移动能力的发育机制。

幼儿比婴儿和五岁儿童更具挑战性。"两三岁幼儿基本不听指令，"身为三岁孩子母亲的荣格坦言。

团队正尝试纸板模拟扫描仪、动画片和谷物圈等策略。

"探索人类如何运用不同脑区执行复杂行为，以及这些机制如何随年龄经验演变，这极具魅力，"荣格总结，"我们正在为临床应用奠基，包括深化对典型与非典型神经发育的理解。"