区域地标（颜色分区）设置指南有助于快速适应新的导航需求

《Journal of Environmental Psychology》：Regional Landmark (Color Zones) Instructions Facilitate Immediate Transfer to Novel Wayfinding Demands

　　奥比阿纽·M·乌加楚库|卡拉·加西亚|摩根·德弗特尔|卡娅·萨拉斯|米娅·安古亚诺|安娜·P·埃尔南德斯|亚当·奥里奥丹|何奇亮
美国德克萨斯大学圣安东尼奥分校心理学系

摘要
空间导航依赖于整合感知、记忆和决策过程，以形成对环境的灵活表征。现代导航辅助工具通常能提高效率，但会降低空间学习能力。本研究探讨了通过将区域地标（定义环境不同部分的大型、空间扩展的线索）与听觉线索或明确定义的指导相结合，是否能够增强其有效性。共有174名参与者在四种条件下导航一个分为颜色编码象限的虚拟环境：对照组、听觉组、指导组以及组合组（听觉+指导组）。导航表现分为两个阶段评估：固定阶段（从固定起点重复路线）和随机阶段（从不同起点灵活导航）。在固定阶段，表现随着时间有所提高，但各组之间没有差异，这表明快速的学习路线使听觉线索和指导变得多余。相比之下，关于区域结构的明确指导显著提升了随机阶段的性能，并且这种效果在指导开始时立即显现，表明空间知识的快速转移而非逐渐适应。在控制了固定阶段的先前表现后，指导效果仍然存在，证实其效果是由任务需求而非环境熟悉度驱动的。这些发现表明，引导注意力关注区域结构有助于组织和检索空间信息，从而实现灵活导航。从应用角度来看，简短且战略性地设计的指导可以在医院或校园等现实世界环境中促进空间学习，支持认知恢复力和适应性寻路能力。

引言
空间导航是一项基本的认知能力，对生存、日常生活和独立性至关重要。从在陌生城市中找到方向到在熟悉社区内导航，导航依赖于感知线索、记忆和决策过程的整合。有趣的是，神经退行性疾病（如阿尔茨海默病）的早期认知标志之一就是空间导航缺陷（Coughlan等人，2018年），这些缺陷往往在更广泛的记忆障碍被发现之前就出现。流行病学研究显示，需要频繁和复杂空间导航的职业（如出租车司机或救护车司机）患阿尔茨海默病的可能性最低（Patel等人，2024年）。这些证据突显了导航经验和空间理解对整个生命周期认知健康的保护作用。
同时，人们的导航方式正在迅速变化。现代导航辅助工具（如GPS系统、增强现实（AR）覆盖层和逐向听觉引导）几乎无处不在。这些工具通过减少导航需求提供了极大便利，但也可能无意中削弱空间知识的获取。越来越多的研究表明，过度依赖导航辅助工具会损害路线和布局的记忆，降低对环境特征的关注度，并降低在辅助工具失效或需要新路线时的适应能力（Clemenson等人，2021年；Dahmani & Bohbot，2020年；Liu等人，2022年；Miola等人，2024年；Ruginski等人，2019年；Topete等人，2024年；Wunderlich等人，2023年）。重要的是，许多现实世界环境本身就包含有助于空间理解的线索（如大型公园、广场或定义整个社区的独特建筑风格）（Bruns & Chamberlain，2019年），但这些区域级的线索或地标往往被忽视或低估，相比之下，更局部的地标（如街道标志或交叉口）或全局地标（如高层建筑）更为常用（Jabbari等人，2022年；Yesiltepe等人，2021年；Buckley等人，2024年；Credé等人，2020年；Liu等人，2022年）更受重视。本研究考察了三个组成部分——区域地标、空间化的听觉线索和指导框架——如何共同影响导航表现。

为了阐明这些线索的作用，我们将区域地标概念化为功能性而非纯粹的感知性特征。区域地标是空间扩展的环境特征，它们划分了环境的广泛部分，并支持层次化的空间组织。与特定决策点相关的局部地标和在整个环境中可见的全球地标不同，区域地标定义了连贯的区域或街区，构成了总体层面的表征。这种概念与Lynch（1964年）关于作为具有共同视觉身份的中大型城市部分的定义相符，也与Krukar等人（2020年）的研究结果一致，后者强调了它们在高级空间结构中的作用。区域地标的关键属性不仅仅是视觉显著性，还在于它将空间划分为具有认知意义的信息单元，从而引导关系编码和灵活导航（Doner等人，2023年；Wiener & Mallot，2009年）。尽管在户外环境中区域结构显而易见，但在许多室内环境中区域地标也很普遍。医院常用颜色编码的病人区，机场围绕大中庭组织航站楼，大学建筑被划分为主题区。在这些环境中——全局可见的导向线索有限——区域线索在帮助用户将空间划分为连贯区域和层次化组织空间知识方面起着特别重要的作用。尽管如此，很少有实验研究探讨区域地标如何影响导航表现或其有效性如何被增强。我们最近的研究（Whitaker等人，2025年）提供了初步证据，表明区域地标对具有较高自我报告方向感（SOD）的女性有益。先前的研究表明，听觉信息在空间导航中起着重要作用。空间化的听觉“信标”和共定位的听觉地标可以帮助个体定向，增强空间更新，并改善空间布局的回忆，尤其是在视觉信息有限或模糊的情况下（Shayman等人，2024年；Viaud-Delmon & Warusfel，2014年；Walker & Lindsay，2006年）。例如，研究表明，在虚拟迷宫任务中将听觉地标与视觉地标结合有助于路线学习（Werkhoven等人，2014年），而视听导航辅助可以抵消依赖GPS类视觉引导时常见的空间记忆下降（Seminati等人，2022年）。重要的是，这些好处不仅限于视力正常的人群：音频信标系统可以减少盲人或视力受损用户在现实世界室内环境中的旅行时间和距离（Cheraghi等人，2017年），这突显了听觉导航支持的广泛实用性。然而，当听觉线索仅仅是重复强烈的视觉信息时，其效果可能会减弱（Shayman等人，2024年；Werkhoven等人，2014年）。本研究将听觉线索视为跨模态的补充信号，而不是视觉信息的替代品。通过将不同的听觉线索与视觉定义的区域结合，环境可能被更清晰地划分，增加区域结构的显著性，并鼓励参与者在更广泛的范围内编码空间关系。在这个跨模态强化理论下，听觉线索可能不是通过添加新信息来增强导航，而是通过加强可能被忽视的结构组织来发挥作用。

大量研究表明，导航指令的内容系统性地影响了人们学习和导航的方式。这些效果的核心机制似乎是引导注意力关注结构上相关的环境特征，而非传递的具体感觉模式。尽管指令通常以口头形式给出，但通过视觉强调环境结构也能产生类似的效果——例如，在方向图上突出显示全球地标可以增强总体认知（L?wen等人，2019年）。与此观点一致，基于地标的指令（例如，“在教堂右转”）可以提高决策点地标的识别度，改善路线记忆，在某些情况下甚至比标准的逐向指导（例如，“200米后右转”）提供更全面的认知（Gramann等人，2017年；Wunderlich等人，2023年；Wunderlich & Gramann，2021年）。这些效果已在驾驶模拟器、基于视频的指导和真实城市路线中得到验证，并且可以在延迟后持续存在（Wunderlich等人，2023年）。指令还可以改变策略：例如，明确告诉人们寻找捷径会增加捷径的使用，即使不受基线空间能力的影响（Boone等人，2019年）。总体而言，文献表明，命名并语义化地描述地标的指令可以引导注意力关注决策点，并促进对环境的深入处理，从而改善导航表现和记忆。

听觉和指导支持的有效性可能受到个体对环境熟悉度的强烈影响。对于正在构建初始空间表征的个体来说，听觉信标和基于地标的导航辅助尤其有益。在环境暴露初期，这些支持可以通过引导注意力关注相关结构特征来减轻认知负担（Wunderlich & Gramann，2021年）。例如，在不熟悉的城市或虚拟环境中，基于地标的指令可以改善偶然学习和地标识别（Gramann等人，2017年）。同样，当参与者第一次接触新的布局时，听觉线索有助于空间更新和路线记忆（Shayman等人，2024年；Viaud-Delmon & Warusfel，2014年）。相反，一旦通过重复建立了高效的基于路线的表征，额外的线索可能产生递减回报，因为表现可以通过程序性或响应一致的策略维持。这些发现表明，听觉和指导线索的效用不是固定的，而是与环境熟悉度相互作用——可能在新的环境中增强学习，而在知识巩固后变得不那么关键。

尽管关于区域地标、听觉导航辅助和指导框架的研究很多，但这些研究大多独立发展。很少有研究探讨区域地标如何与跨模态强化或指导重点在扩展的多区域环境中的相互作用。此外，尚不清楚这些支持是否在区域地标单独存在之外还能增强空间学习，以及它们的影响是否取决于环境熟悉度或导航需求等情境因素。解决这些文献中的空白对于理解外部支持如何促进更深层次的空间表征而不仅仅是临时改善表现至关重要。为了解决这些问题，本研究考察了听觉线索和指导与区域地标结合时如何影响空间学习和导航表现。具体来说，我们提出了以下问题：1）听觉线索在区域地标单独存在之外在多大程度上能增强空间学习？2）关于区域结构的明确指导在多大程度上能增强空间学习？3）听觉线索和指导是否相互作用以影响空间学习？4）这些支持的有效性是否取决于环境熟悉度和导航需求？

基于先前的研究，我们预测听觉线索和指导可能通过促进对环境组织的深入处理来增强空间学习。我们还预测听觉和/或指导与环境熟悉度之间存在交互作用，在新环境中可能最为有益。最后，当导航需要灵活整合空间关系时，关于区域之间如何关联的结构信息可能变得更加重要。因此，在这种情况下，强调区域组织的外部支持可能特别有用。据此，我们研究了在不同导航需求下指令和听觉线索的影响是否有所不同。

方法
参与者
共有184名大学生参与这项实验以获得课程学分。参与者完成实验花费了30到60分钟时间。由于晕动症，有10名参与者（均为女性）的数据被排除，因为他们无法完成实验。这些被排除的参与者要么属于对照组，要么属于听觉组。最终样本包括174名参与者（87名女性），各组中的女性与男性比例相当。

统计分析
使用JASP（JASP Team，2021）进行统计分析，数据可视化使用Matplotlib（Hunter，2007）和Seaborn创建。为了去除异常值，排除了超出样本均值±3.5标准差的任务表现值。这一程序分别应用于固定阶段和随机阶段中每个区间的距离超出范围的情况（总共8个区间）。根据这一标准，共排除了18个数据点。

讨论
本研究考察了听觉线索和明确指导在由区域地标构建的扩展虚拟环境中如何影响空间学习和表现。参与者完成了两个导航阶段：固定阶段（可以从固定起点重新追踪路线）和随机阶段（需要从不同起点灵活导航）。结果显示，听觉线索和指导都未能显著提高表现。

作者贡献声明
卡拉·加西亚：数据管理
摩根·德弗特尔：数据管理
卡娅·萨拉斯：数据管理
米娅·安古亚诺：数据管理
安娜·埃尔南德斯：数据管理
亚当·奥里奥丹：写作——审稿与编辑Qiliang He：写作 – 审查与编辑、写作 – 原始草稿撰写、可视化技术、项目监督、软件开发、研究方法论、数据调查、形式化分析、概念构建。
Obianuju Ughachukwu：数据整理与管理工作。
参考文献：He等人，2022年；He等人，2019年；Ishikawa和Montello，2006年；Siegel和White，1975年。

关于生成式人工智能及人工智能辅助技术在写作过程中的应用声明：
在本书的编写过程中，作者使用了ChatGPT 4.5和5.0来提升手稿的可读性。使用这些工具后，作者对内容进行了必要的审阅和编辑，并对整篇手稿的内容负全责。