《Developmental Review》：Mental space as an innate foundational structure for cognition: from quantities to events
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这篇综述提出人类先天具有使用心理空间（mental space）作为认知基础结构的倾向。作者整合了发展心理学、认知神经科学等多领域证据，论证了从新生儿期开始，空间框架就用于组织数量、时间、序列等抽象信息。文章深入探讨了空间映射（如SNARC效应）的神经机制（如海马-内嗅皮层系统、网格细胞），强调了这种空间化（spatialization）能力对抽象知识学习、记忆和推理的基础性支撑作用，为理解人类认知的起源和发展提供了新视角。
心理空间作为认知的先天基础结构
人类思维的一个显著特征是广泛依赖空间结构来组织知识，从数量、时间到记忆和概念。这种普遍现象暗示，空间表征构成了认知的一个基本组织原则。本文综述提出一个更广泛的假说：人类拥有一种先天倾向，使用心理空间（mental space）作为一种基础性的结构化格式。这种空间支架支持着从具体到抽象信息的组织，包括连续体（如 magnitude）、有序序列（如 rules）和事件顺序（如 what happened when）。
1. 人类认知的空间基础
人类自发地使用空间结构来组织不同种类的知识。空间思维构成了抽象思维的基础，使我们能够使用空间隐喻和心理模型来构建时间、数字、因果关系等非空间领域。这种支架深深植根于人类认知中，从发展早期就开始帮助我们表征关系、构建时间和引导学习。
1.1. 对空间结构的先天倾向
表征和导航空间的能力是脊椎动物中最古老的认知能力之一。比较神经科学表明，对空间导航和记忆至关重要的海马 formation 及相关顶叶和皮层网络，其基本组织在整个脊椎动物进化过程中得以保持。大量研究揭示了心理数字线（mental number line）、心理时间线（mental timeline）和空间隐喻的存在。然而，这些研究大多集中于孤立的领域，留下了空间结构是否反映更普遍认知倾向的开放性问题。
我们提出，空间支架是根本性的，并且最初是未经学习的，越来越多的证据支持它在发展早期出现。因此，人类先天倾向于使用心理空间作为跨领域的结构化工具，从发展早期就为组织和抽象信息提供了一个灵活的支架。
1.2. 心理空间内的概念映射
“心理空间”指的是一个内部表征媒介，人类和非人类动物在其中沿着结构化的维度组织和关联信息。这些维度可以反映外部空间的几何结构，但不必局限于物理空间的三个维度，也可以扩展到更抽象的多维格式。关键的是，这种空间的特征在于其几何结构，而不是它们直接嵌入外部世界的能力。
这一观点在最近的神经科学中找到了新的支持。网格细胞（grid cells）和位置细胞（place cells）——为导航过程中测量距离和方向提供坐标系的空间调谐神经元——可能不仅为物理导航，也为抽象认知映射提供了一个通用的支架机制。例如，Doeller 及其同事（2010）发现人类内嗅皮层（entorhinal cortex）在记忆任务中存在网格细胞样表征，表明存在一个领域通用的空间编码系统。
2. 空间表征作为早期思维的支架
在整个生命周期中，人类认知揭示了一致的视觉空间特征，这可能塑造了抽象信息在心理上的组织方式。来自成人、神经心理学患者、儿童甚至婴儿和新生儿的证据表明，空间注意和定向偏差超越了知觉和行动，影响着我们表征和操纵非空间维度（如数字、时间和顺序）的方式。
2.1. 从知觉不对称到抽象信息的空间化
发展过程中的知觉处理不对称性似乎与人类在空间中组织抽象信息的方式相平行。例如，视觉敏感性在水平子午线上高于垂直子午线。一致地，水平空间映射在空间-数字任务中往往主导垂直映射。并行的知觉和空间不对称性在发展早期就出现，正如新生儿中存在空间假性忽视（pseudoneglect）和数字假性忽视的证据所示。
这些偏见反映了不仅个体发育的连续性，也有系统发育的连续性，正如来自猴子的发现所证明的那样。这种个体发育上保留且系统发育上共享的对递增有序序列的优势，与经过充分研究的 looming vs. zooming 优势有关：看起来正在接近的物体被认为比那些正在远离的物体更显著。
2.2. 新生儿早期的空间偏见和映射
行为和发育发现支持婴儿从最初开始就使用空间框架的观点，甚至在获得运动经验或语言之前。新生儿可以将数值幅度和持续时间映射到空间范围上，自发地将较大的数值量与空间的右侧和顶侧相关联，而将较小的与左侧相关联，它们的水平映射相对于垂直映射具有优先性。新生儿将较小数值量映射到左侧、较大数值量映射到右侧的能力似乎并不局限于近似数字系统（Approximate Number System, ANS）。
2.3. 发展轨迹与日益增长的复杂性
在第一年中，我们观察到这些能力向更复杂空间认知形式的发展。婴儿在 3 至 4 个月大时自发地平分视觉区域，到 8 个月大时，它们可以将数值量的顺序属性转移到线长上。到 6 个月大时，婴儿似乎拥有复杂的几何直觉。这些发现突显了向日益精细的空间表征的发展轨迹。我们提出，这种空间编码日益增长的复杂性使得能够组织日益抽象和复杂的内容。
3. 跨认知领域和发展的空间映射
新兴的证据表明，人类——在某些情况下其他动物——使用空间表征来构建抽象领域，如数量、序列和记忆。虽然这种现象在成人中已有充分记载，但现在越来越多地被追溯到婴儿期，甚至新生儿期。
3.1. 数量的空间映射
自从弗朗西斯·高尔顿（Francis Galton）的早期观察以来，认知心理学已经积累了令人信服的证据，表明数值量值和顺序信息在心理上是沿着空间维度组织的。这种现象最显著地体现在心理数字线（Mental Number Line, MNL）的概念中。对心理数字线的经验证据来自所谓的SNARC 效应（Spatial-Numerical Association of Response Codes），即成人倾向于用左手对较小的数字反应更快，用右手对较大的数字反应更快。
值得注意的是，空间-数字关联在新生儿中也很早出现，并且这种数量的空间结构化并非人类独有——幼鸡也自发地将较小的数值量与左侧、较大的与右侧对齐。
3.2. 行动的空间映射
数字和空间联系的另一种方式是通过与行动相关的维度，这些维度本质上是空间性的——例如手指运动、手部张开度和抓握大小。这种联系得到了成人中数字值和行动之间干扰效应的证据支持。类似的效应在 6 岁儿童中已经存在。甚至在前语言婴儿中，手部张开和数值阵列仅当两者的大小一致变化时才能被映射。
3.3. 时间维度的空间映射
不仅是数字在空间上被组织，其他抽象领域——如时间——也似乎依赖于空间表征。成人自发地依赖空间图式来思考时间，这反映在日常语言中。这种映射在结构上类似于前面讨论的基于量值的映射。这种非方向性的、基于量值的映射在发展早期就出现。
3.4. 音高的空间映射
音乐音高的听觉连续体受到了相当多的关注。这种行为上的空间化得到了行为证据的进一步支持：在涉及音高变化的分类任务中，成人当较高音高与向上定位的按钮相关联、较低音高与向下定位的按钮相关联时反应更快，这种现象被称为 SMARC 效应（Spatial-Musical Association of Response Codes）。发展研究表明，对这种音高-空间关联的敏感性出现得很早。
3.5. 从早期选择性到空间映射的跨维度灵活性
从选择性到灵活性空间映射的转变揭示了早期进化出的偏见如何作为后来领域通用空间组织出现的基础。发展证据表明，成人跨维度转换的能力是逐渐出现的。虽然成人可以灵活地将数字与空间、亮度、力或响度联系起来，但儿童、婴儿和新生儿表现出选择性模式。
值得注意的是，数值、持续时间和空间范围在环境中可靠地共同变化，这种生态一致性可能通过进化机制导致某些维度优先且持续地与空间表征相关联。
3.6. 顺序和有序信息的空间组织
有序信息的空间组织超越了数字认知，塑造了人类在整个发展过程中如何表征、记忆和学习序列。当被要求对一年中的月份、一周中的日子或字母表中的字母进行分类时，当成序列中靠前的项目与左侧反应相关联、靠后的与右侧反应相关联时，成人反应更快。这一发现指向存在一种自动激活的、从左到右定向的空间心理表征。
观察到的 SNARC 及类 SNARC 的顺序效应超越数字，扩展到熟悉的、熟知的顺序序列，这对空间关联仅源于数值量值的观点提出了挑战。相反，这种更广泛的适用性指向顺序结构本身是空间映射的关键驱动因素。
3.7. 空间化的变异性和灵活性
尽管 SNARC 和类 SNARC 的顺序效应在群体水平上是稳健的，但它们的表达在个体之间和个体内部存在相当大的差异。一些研究显示，在成人中，通常只有一部分参与者驱动整体的群体效应。来自患有失认症（aphantasia）个体的证据——他们缺乏自主视觉意象但仍能执行心理旋转等空间转换任务——表明空间处理可以独立于视觉意象运作。
重要的是要注意，一些研究报告了在某些人群中缺乏空间化或一致的方向性，例如学龄前儿童和文盲成人。这提出了如何调和这些发现与支持在婴儿期和新生儿期出现的、可能是先天的空间化证据，以及非人类物种中类似空间映射的存在的问题。一个合理的解释是，数字/顺序与空间之间的关系不是固定的，而是在整个发展过程中由多个相互作用因素动态塑造的。
4. 空间支架的机制
上面回顾的行为和发展证据提出了一个问题：什么神经机制可能支持跨领域空间映射的出现？发展认知神经科学的新兴研究表明，最初为空间导航和知觉进化而来的神经系统，也可能为更抽象的认知功能提供表征结构。
新生儿和生命第一年期间描述的空间映射——例如将较大的数值量与空间的右侧和顶侧相关联——可能由早期存在的、用于类欧几里得空间表征的专用神经系统所解释。根据认知地图理论，海马-内嗅系统沿着度量轴构建空间的内部表征，支持异中心导航（allocentric navigation）。
我们并不认为空间支架依赖于这个回路。相反，汇聚的证据表明，一个更广泛的前额叶-顶叶网络——包括编码空间关系的顶内沟（intraparietal sulcus）和后上顶叶小叶（posterior superior parietal lobule），以及支持时间和顺序组织的辅助运动区（SMA）——有助于表征数值和时间量值、顺序以及其他形式的关系结构。
5. 结论
在本文中，我们提出了人类先天倾向于使用空间心理结构来组织经验和抽象知识的观点。我们回顾了支持这一观点的证据，强调了人类自出生起就依赖空间映射来组织抽象思维的发现。
重要的是，我们假设，不仅一致的空间线索能促进处理，而且在某些情况下，缺乏一致的空间框架可能会完全阻止知识的出现。我们推测，在发育早期观察到的一些认知限制可能不是由于概念的不可用，而是由于缺乏足够的心理空间来组织这些知识。
跨人群和方法的证据支持这一假设。在婴儿中，空间不一致会损害有序结构的学习或顺序知识的表达。相反，使用一致和偏好的空间框架可以支持这些能力的早期出现或增强它们。使用稳定的、规范的空间映射的儿童和成人在数字处理、情景记忆和顺序任务中表现更好。额外的证据来自神经心理学患者，他们的空间处理损伤不仅破坏了物理空间的表征，也破坏了心理数字线和抽象推理。
这个观点与神经再利用的过程是一致的：人类重新利用预先存在的、用于处理物理空间（经验的基本维度）的神经结构，来组织更高阶的认知。神经证据支持这一观点，因为网格细胞等空间调谐细胞将其功能从物理导航扩展到抽象信息的表征。
