摘要：空間導航的時空特性與認知地圖密切關聯。采用路徑整合范式，通過路徑距離判斷任務和草圖繪制任務測量認知地圖的空間信息，探索空間導航中時空感知與路標線索對空間信息加工的影響。
空間導航的時空特性與認知地圖密切關聯。采用路徑整合范式，通過路徑距離判斷任務和草圖繪制任務測量認知地圖的空間信息，探索空間導航中時空感知與路標線索對空間信息加工的影響。結果顯示：(1)時空感知僅影響空間信息精確性，即時空感知跨度較長時，路徑距離判斷精確性較差而轉彎角度判斷精確性較好;(2)路標線索增強了時空感知對路徑距離判斷的精確性，但降低了轉彎角度判斷的精確性。也就是說，認知地圖空間信息加工受到導航時空特性的影響，即直線加工受速度知覺調節的時空感知影響，轉彎加工受時間知覺影響。這一結論對理解個體空間導航的認知加工過程具有重要意義。
關鍵詞：認知地圖;時空感知;路標線索;空間導航
論文《時空感知和路標線索對認知地圖空間信息的影響》發表在《心理科學》，版權歸《心理科學》所有。本文來自網絡平臺，僅供參考。
1 引言
空間導航是人們日常的基本活動，在這一過程中，人們通過自覺對比環境與腦海中的“地圖”，即認知地圖，來確定位置、判斷方位并規劃路線。認知地圖(cognitive map)是實現導航的前提和基礎，個體通過加工空間環境信息并且自覺更新和整合跨時空信息形成認知地圖以支持空間導航，使空間導航具備時空特性(Teghil et al., 2019; Wolbers & Hegarty, 2010)。
TEM模型(tolman-eichenbaum machine)提出環境中的不同空間刺激各自被表征為獨立因子，獨立因子中抽象出的結構在不同感覺刺激間泛化以支持空間信息的靈活重組，從而構建認知地圖(吳文雅, 吳亮, 2023; Whittington et al., 2020)。TEM模型初步詮釋了認知地圖構建過程中現實空間信息與抽象空間結構之間的關系，但事實上認知地圖并非完全客觀，個體受認知資源限制難以詳盡地編碼環境中的空間信息，因此認知地圖具有選擇性和扭曲性(吳文雅, 吳亮, 2023)。而個體簡化編碼的方式以及對現實空間信息的扭曲程度可能與個體感知到的現實空間信息的復雜性等特征有關。空間導航中的時空感知(spatiotemporal perception)指個體對導航過程中的空間與時間感知信息的綜合加工，包括導航距離估計和導航時長估計(Brunec et al., 2017)。人們通常使用時間間距表達空間距離，如“十分鐘路程”，也會使用直線或箭頭表達時間的線性特征。隱喻理論(metaphor theory)提出人們通過以時間概念為象征維度的空間表征形成空間概念(Boroditsky, 2000)，這意味著個體的時間感知信息能夠影響空間感知信息。鑒于時間感知與空間感知的緊密聯系以及對現實空間信息的感知可能會影響個體對認知地圖的構建，本研究推測空間導航中的時空感知會影響個體對空間信息內在抽象結構的泛化。
環境空間信息包括重要路標(包括起點、終點和標志建筑物等)間的相對位置和距離，個體以路徑整合的形式將環境空間信息與自身運動信息綜合加工納入認知地圖(Poucet et al., 2014)。環境空間信息可能影響個體的時空感知。在空間導航過程中，Riemer等人(2018)發現空間距離會影響個體對運動持續時間的估計，也有研究發現個體會結合運動速度與持續時間來估計空間距離，表明運動持續時間對空間距離估計的影響(Kaski et al., 2016)。此外，環境中的轉彎特征也會影響個體的時空感知，個體對U形路線和L形路線的導航距離估計和持續時間估計存在顯著差異(Brunec et al., 2017)。研究表明，人們會低估導航所需時長，但當環境中存在轉彎時，人們可能將轉彎視作空間邊界從而高估導航時間(Bonasia et al., 2016; Brunec et al., 2020)。個體通過路徑整合構建認知地圖的過程中除依靠內源性信息(前庭覺等體感信息)加工環境空間信息外，也會依靠路標線索等外源性信息進行(過繼成思等, 2019)。路標指環境中醒目、穩定且包含位置信息的物體(Lew, 2011)。個體通過識別、記憶路標特征和路標間的空間關系初步建立空間表征。線索整合模型認為個體會整合身體信息和路標信息計算空間方向(Harootonian et al., 2022)，但并未深入探討其中的認知加工機制，一些研究為該模型提供了間接證據。例如，個體會通過記憶客體隨時間推移而變化的形狀來構建整體知覺(Unuma et al., 2010)。在空間導航中，個體能夠將事件按時間順序(前/后)和持續時間以空間順序(左/右)編碼為“心理時間線”(mental time line)使離散的空間信息整合為具有連續時空性的空間信息(Bonato et al., 2012)。另外，時間知覺受一定時間內發生事件的數量和性質影響(彭聃齡, 2019)，路標可作為空間導航中的“事件”影響個體構建認知地圖。Tau效應(Tau effect)提出刺激間的時間間隔是個體判斷空間距離長短的依據(Jones & Huang, 1982)。因此，環境中的路標可能會影響個體的主觀時間知覺從而影響對認知地圖的空間信息加工。綜上，本研究推測在時空感知跨度較長的環境中，個體傾向于高估導航距離和轉彎角度，當環境中存在路標時，時空感知對構建認知地圖的影響更為顯著。本研究的實驗1就上述問題進行探討，以時空感知跨度(50s尋路、100s尋路)為組間變量反映個體在空間導航中的時空感知，路標線索(有、無路標)為組內變量，認知地圖空間信息為因變量，提出假設1：相比于50s尋路任務，人們在100s尋路任務中會高估路徑距離和轉彎角度，空間信息判斷精確性和認知地圖整合準確性均會產生較大偏差;當環境中存在路標時，個體在100s尋路環境中對空間信息判斷的精確性和認知地圖整合準確性提高。
時空感知強調個體對空間知覺與時間知覺的綜合加工。Riemer等人(2018)提出，個體在導航過程中的速度知覺調節空間知覺與時間知覺的綜合加工。空間導航中人們會根據視覺信息提供的運動方向和速度信息推導客體的移動距離和運動持續時間(Riemer et al., 2022)，并且速度估計與運動持續時間估計之間存在正相關(Kline & Reed, 2013)，相比于刺激移動較慢的環境，人們在移動較快的環境中會高估運動持續時間(Mate et al., 2009)。隨著客體移動速度加快，人們的主觀導航時間延長，空間信息也易被高估。然而，當個體在構建認知地圖時，空間信息的編碼是否與速度知覺相關?此時，個體的時空感知如何影響認知地圖中空間信息的加工?本研究的實驗2將移動速度固定以作為控制變量，以空間導航的時空感知跨度(有、無停留時間)為組間變量，路標線索(有、無路標)為組內變量，探究個體導航中時空感知對構建認知地圖的影響，并提出假設2：個體在導航過程中的時空感知受路標線索影響而延長，從而使空間信息判斷偏差增加;環境中無路標時，個體依據時空感知中的時間知覺判斷空間信息。本研究揭示了空間導航的時空特性在個體構建認知地圖過程中對空間信息加工的影響作用。
2 實驗1 時空感知和路標線索對認知地圖空間信息的影響
2.1 方法
2.1.1 被試
采用G*Power 3.0計算本實驗所需被試量至少為34人((f=.25)，(alpha=.01)，(1-eta=.80);Faul et al., 2007)，共招募43名學生參與實驗。Ishikawa和Zhou(2020)發現方向感差的人難以形成認知地圖，因此使用中文修訂的方向感問卷(Santa Barbara Sense-of-Direction scale, SBSOD;趙悅彤, 2021; Hegarty et al., 2002)篩選具備一定方向感的被試參與實驗。Montello和Xiao(2011)對SBSOD量表進行跨文化評分，方向感較差的被試得分(M±SD=2.9±.7)。本研究選用各項目得分不小于3，問卷分數不小于36分的被試參與本次實驗，最終有34名被試數據納入分析(64%為女性，年齡范圍(M±SD=21.11±3.86)歲)。
2.1.2 實驗材料
利用Unity3D軟件和Asset Store中的POLYGON city pack素材庫構建虛擬地圖。實驗場景參考Weisberg等(2014)設計的虛擬地圖(如圖1)，虛擬地圖包括兩條主路線及一條連接路線，主路線間由連接路線相連構成完整地圖。虛擬地圖以第一視角呈現，攝像機角度設置60°，導航時長根據地圖路線長度及模擬行走速度設置，100s尋路條件中導航速度設置為6km/h，50s尋路條件中導航速度設置為12km/h。實驗材料通過21寸的Dell顯示器呈現，分辨率為1920×1080，刷新率為75Hz。
圖1(a)虛擬地圖鳥瞰圖;(b)有路標環境虛擬地圖;(c)無路標環境虛擬地圖
注：鳥瞰圖中(A_1A_2)、(C_1C_2)為主路線，(B_1B_2)為連接路線。
2.1.3 實驗設計與流程
本實驗采用2(時空感知跨度：50s尋路、100s尋路)×2(路標線索：有、無路標)的混合實驗設計。時空感知跨度為組間變量，路標線索為組內變量，有路標條件下共9個路標。因變量采取三類指標，分別為離散空間信息指標(路徑距離判斷任務中的路徑長度和路徑長度判斷偏差)、整合空間信息指標(草圖繪制任務中的空間信息，包括路徑判斷偏差、角度判斷偏差)和草圖繪制準確率。離散空間信息指標與整合空間信息指標均衡量個體對空間信息加工的精確性，草圖繪制準確率衡量個體構建認知地圖的準確性。
參照Ishikawa和Zhou(2020)的實驗任務研究，將實驗任務分為路徑距離判斷任務和草圖繪制任務。路徑距離判斷任務中，被試在導航視頻中記憶的第一段路線即為標準路徑，被試需要根據標準路徑在答題紙中的長度判斷其余每條路徑的長度。該任務中被試判斷的路徑長度和路徑長度判斷偏差作為離散空間信息指標。草圖繪制任務要求被試在A4大小的答題紙上畫出虛擬地圖的草圖，盡可能準確地描繪路線形狀、起點、目標、路標(僅在有路標條件中繪制路標)和轉彎位置(答題示例圖見圖3)。該任務中被試繪制的草圖得分比率、路徑判斷準確率差異和角度判斷差異分別為草圖繪制準確率和整合空間信息指標中的路徑判斷偏差和角度判斷偏差。組間變量采取隨機分組形式將被試分至50s尋路組/100s尋路組。組內變量以ABBA形式平衡實驗順序。
通過方向感問卷篩選符合條件的被試參與實驗。正式實驗開始前由主試向被試展示實驗指導語并解釋實驗流程。被試練習正確率達到80%后開始正式實驗。正式實驗開始后，被試需要先觀看導航視頻，之后依次進行路徑距離判斷及草圖繪制任務。主路線與連接路線的導航視頻分三部分呈現，被試每觀看完一部分視頻后均需完成實驗任務，每組被試觀看6次視頻，實驗持續20~30分鐘。
圖2 實驗流程圖
圖3 答題示例圖
2.2 數據處理與結果
分別計算離散空間信息指標、整合空間信息指標和草圖繪制準確率。離散空間信息指標中，路徑長度測量被試在路徑距離判斷任務中報告的路線長度，路徑長度判斷偏差((D_1))計算被試對每段路徑判斷比率與原圖長度比率之差的均值(Ishikawa & Zhou, 2020)，計算表達式為：
其中(L_j)為被試判斷的路徑長度，(L_o)為地圖中路徑長度，(L_s)為標準路徑長度，(n)為路徑數量，(i)為第(i)個路徑。(d_{1i})為被試對每條路徑的判斷偏差，(D_1)為路徑長度判斷偏差。
整合空間信息指標中，路徑判斷偏差((D_2))測量被試在草圖繪制中每段路徑的長度，計算被試判斷比率與原圖路徑長度比率之差，計算方式與(D_1)相同。為與路徑判斷任務中的路徑長度判斷偏差做區分，數據分析中寫作(D_2)。角度判斷偏差測量被試在草圖繪制中各轉彎角度，計算被試判斷度數與原角度之差的均值，記作(D_3)，計算表達式為：
[D_3=frac{1}{n}sum_{i=1}^n |a_i - a_{oi}|]
其中(a_i)為被試判斷的角度度數，(a_o)為地圖中的角度度數，(i)為第(i)個轉彎，(D_3)為角度偏差，(n)為轉彎數。
使用IBM SPSS 27.0軟件進行數據分析。草圖繪制準確率計分規則基于被試畫出的能辨認的典型路線進行計分(吳佳鑫, 2022)，由2位同實驗室人員共同對被試繪制的草圖進行計分。計分規則采取雙盲處理，若2位實驗室人員評分差值大于總分的1/3，需要第3位實驗室人員對該結果評分，刪去偏差值較大的分數，取評分均值為最終得分。路線形狀與正確路線基本一致得3分;路線可以辨別但存在部分錯誤得2分;無法辨認路線得1分;正確命名路線起點和終點得1分;指出路線方向得1分;在此基礎上，被試畫出路線附近的相應路標信息、描述等情況均可加1分。最終分數區間為無路標線索環境0~36分，有路標線索環境0~46分，計算被試繪制草圖的準確率，即被試得分除以總分。
離散空間信息指標、整合空間信息指標和草圖繪制準確率的均值、標準差以及變量間的相關系數如表1所示，重復測量方差分析結果如表2所示。離散空間信息指標中，路徑長度的方差分析結果顯示，時空感知跨度((p>.05))和路標線索的主效應((p>.05))均不顯著，時空感知跨度和路標線索的交互效應顯著(見圖4)，(F(1,32)=12.04)，(p<.01)，(eta^2=.27)。簡單效應分析顯示，環境中無路標線索時，50s尋路條件中被試的路徑距離判斷更長((M_{100s}=5.10)，(SD_{100s}=1.13);(M_{50s}=6.25)，(SD_{50s}=1.07))，(F(1,32)=11.23)，(p<.01)，(eta^2=.22)。環境中存在路標線索時，時空感知跨度對路徑距離判斷無顯著影響((p=.35))。(D_1)的方差分析結果顯示，時空感知跨度主效應不顯著((p>.05))，路標線索主效應顯著，(F(1,32)=5.62)，(p<.05)，(eta^2=.15)。對路標線索主效應的事后檢驗結果顯示，無路標條件下被試對(D_1)的判斷偏差顯著大于有路標條件((M_{無}=-.13)，(SD_{無}=.04);(M_{有}=-.03)，(SD_{有}=.03))，(t(1,33)=-2.12)，(p<.05)，Cohen's (d=.36)。時空感知跨度和路標線索交互效應顯著(圖4)，(F(1,32)=9.11)，(p<.01)，(eta^2=.22)。簡單效應分析顯示，100s尋路條件下，無路標線索條件下被試對(D_1)的判斷誤差更大((M_{無}=-.23)，(SD_{無}=.16);(M_{有}=-.004)，(SD_{有}=.20))，(F(1,32)=14.52)，(p<.01)，(eta^2=.36);50s尋路條件下，路標線索對(D_1)無顯著影響((p>.05))。
表1 離散空間信息指標、整合空間信息指標和草圖繪制準確率的相關和描述性結果
| 指標 | 1. 路徑長度 | 2. (D_1) | 3. (D_2) | 4. (D_3) | 5. 草圖繪制準確率 |
| 1. 路徑長度 | - | .91 | -.21 | -.23 | .11 |
| 2. (D_1) | .91 | - | -.17 | -.13 | .18 |
| 3. (D_2) | -.21 | -.17 | - | -.11 | -.16 |
| 4. (D_3) | -.23 | -.13 | -.11 | - | .07 |
| 5. 草圖繪制準確率 | .11 | .18 | -.16 | .07 | - |
| (M±SD) | 5.65±1.19 | -.08±.21 | .08±.43 | -5.58±9.86 | .75±.16 |
注：(p<.01);(p<.05)
圖4 路徑長度交互作用與路徑長度判斷偏差交互作用
整合空間信息指標中，(D_2)的方差分析結果顯示，時空感知跨度主效應不顯著((p>.05))，路標線索主效應顯著，(F(1,32)=13.50)，(p<.01)，(eta^2=.30)。對路標線索主效應的事后檢驗結果顯示，有路標條件下的判斷偏差顯著大于無路標條件((M_{無}=-.09)，(SD_{無}=.07);(M_{有}=.25)，(SD_{有}=.07))，(t(1,33)=-3.53)，(p<.05)，Cohen's (d=.61)。時空感知跨度和路標線索的交互效應邊緣顯著(圖5)，(F(1,32)=3.78)，(p=.06)，(eta^2=.11)。簡單效應分析顯示，100s尋路條件下，無路標線索時人們的判斷誤差更小((M_{無}=-.24)，(SD_{無}=.39);(M_{有}=.27)，(SD_{有}=.43))，(F(1,32)=15.78)，(p<.01)，(eta^2=.33)。環境存在路標線索時，時空感知跨度對路徑距離判斷無顯著影響((p>.05))。(D_3)的方差分析結果顯示，時空感知跨度主效應((p>.05))和路標線索主效應((p>.05))均不顯著，時空感知跨度和路標線索交互效應顯著(見圖5)，(F(1,32)=7.02)，(p<.05)，(eta^2=.18)。簡單效應分析顯示，無路標線索環境中時空感知跨度對認知地圖的空間信息判斷無顯著影響((p>.05))，有路標線索時，時空感知跨度對角度判斷影響邊緣顯著，100s尋路條件中判斷偏差更大((M_{100s}=-8.99)，(SD_{100s}=12.74);(M_{50s}=-2.18)，(SD_{50s}=7.15))，(F(1,32)=3.69)，(p=.06)，(eta^2=.10)。
草圖繪制準確率的方差分析結果均不顯著(見表2)。
表2 離散空間信息指標、整合空間信息指標和草圖繪制準確率方差分析結果
| 指標類型 | 指標 | 時空感知跨度×路標線索交互效應 | 時空感知跨度主效應 | 路標線索主效應 |
| 離散空間信息指標 | 路徑長度 | (p<.01)，(eta^2=.27) | (p>.05) | (p>.05) |
| | (D_1) | (p<.01)，(eta^2=.22) | (p>.05) | (p<.05)，(eta^2=.15) |
| 整合空間信息指標 | (D_2) | (p=.06)，(eta^2=.11) | (p>.05) | (p<.01)，(eta^2=.30) |
| | (D_3) | (p<.05)，(eta^2=.18) | (p>.05) | (p>.05) |
| 草圖繪制準確率 | - | (p>.05) | (p>.05) | (p>.05) |
圖5 路徑判斷偏差交互作用與角度偏差交互作用
為探究路標線索對空間信息判斷過程的影響，本研究對不同路標線索條件下的主路線和連接路線中每段路徑的(D_1)、(D_2)和(D_3)進行差異分析，結果如表3。此外，我們使用折線圖反映被試對路線判斷偏差的變化，折線圖如圖6。導航全程分為三部分，1~4為第一段主路線，5、6為連接路線，有路標環境中7~9為第二段主路線，無路標環境中7~8為第二段主路線。從表3中可知，被試在第一段路徑判斷中均未表現出顯著差異。結合折線圖中均值的變化可以發現，(D_1)的分析中，有路標時路徑判斷偏差變化更大，而在(D_2)的分析中，無路標時路徑判斷偏差變化更大。
表3 路徑差異分析
| 路徑 | (D_1) | | (D_2) | | (D_3) | |
| | (P) | Cohen's (d) | (P) | Cohen's (d) | (P) | Cohen's (d) |
| 1 | .58 | - | .30 | - | .11 | - |
| 2 | <.01 | .66 | .49 | - | <.01 | 1.19 |
| 3 | <.05 | .61 | <.01 | .84 | .38 | - |
| 4 | <.01 | 1.17 | <.05 | .54 | <.01 | 1.13 |
| 5 | <.05 | .57 | .44 | - | <.01 | .81 |
| 6 | .64 | - | <.05 | .52 | .70 | - |
| 7 | <.01 | .89 | <.05 | .53 | .17 | - |
| 8 | <.01 | .64 | <.01 | .98 | .25 | - |
| 9 | - | - | - | - | .13 | - |
圖6 路徑長度判斷偏差趨勢
(1)路徑長度判斷偏差((D_1))趨勢;(2)路徑判斷偏差((D_2))趨勢;(3)角度偏差((D_3))趨勢
2.3 小結
實驗1驗證了空間導航中個體的時空感知會影響認知地圖的空間信息。時空感知跨度較長時，路徑判斷精確性較差而轉彎角度判斷精確性較好。當環境中存在路標線索時，時空感知跨度較長時，個體會高估路徑距離，空間信息判斷偏差較小。草圖繪制準確率不受時空感知影響。
3 實驗2 速度固定后時空感知和路標線索對認知地圖空間信息的影響
3.1 方法
3.1.1 被試
被試量的估算方式以及篩選被試的方式同實驗1，最終共有35名被試符合實驗要求(34%為女性，年齡范圍(M±SD=21.11±3.86)歲)。
3.1.2 實驗材料
實驗2中虛擬地圖同樣包含兩條主路線與一條連接路線，但在細節上與實驗1有所區別，如圖7。導航視頻中的行進速度均設置為12km/h，在有停留時間的條件下于轉彎處設置兩個停留點，共停留50s以延長個體在空間導航過程中的主觀導航時間。被試被告知停留點隨機且不知曉停留時長，被試需集中注意力關注下次導航開始的時間。無停留條件中導航時長為50s，有停留條件中導航時長為100s。
圖7(a)虛擬地圖鳥瞰圖;(b)無路標環境虛擬地圖;(c)有路標環境虛擬地圖
注：鳥瞰圖中(A_1A_2)、(C_1C_2)為主路線，(B_1B_2)為連接路線。
3.1.3 實驗設計與流程
實驗2采用2(時空感知跨度：有、無停留時間)×2(路標線索：有、無路標)的混合實驗設計，時空感知跨度為組間變量，路標線索為組內變量。因變量與實驗1相同。實驗任務、實驗流程與被試分組方式同實驗1。
3.2 實驗結果
數據分析方法與實驗1相同。離散空間信息指標、整合空間信息指標與草圖繪制準確率之間的相關結果和描述性統計如表4所示，重復測量方差分析結果如表5所示。離散空間信息指標中，路徑長度的方差分析結果顯示，時空感知跨度主效應((p>.05))和路標線索主效應((p>.05))均不顯著，時空感知跨度和路標線索交互效應顯著(見圖8)，(F(1,33)=4.72)，(p<.05)，(eta^2=.13)。簡單效應分析顯示，無停留時間條件下，有路標線索時人們對路徑長度的判斷更長((M_{無}=5.72)，(SD_{無}=.99);(M_{有}=6.11)，(SD_{有}=1.15))，(F(1,33)=6.78)，(p<.05)，(eta^2=.17);有停留時間條件下，路標線索對路徑長度并無顯著影響((p>.05))。(D_1)的方差分析結果顯示，時空感知跨度主效應不顯著((p>.05))，路標線索主效應顯著，(F(1,33)=4.92)，(p<.05)，(eta^2=.13)。對路標線索主效應的事后檢驗結果顯示，有路標條件下的判斷偏差顯著大于無路標條件((M_{無}=-.03)，(SD_{無}=.03);(M_{有}=.26)，(SD_{有}=.03))，(t(1,34)=-2.59)，(p<.05)，Cohen's (d=.44)。時空感知跨度和路標線索交互效應顯著(圖8)，(F(1,33)=9.13)，(p<.01)，(eta^2=.22)。簡單效應分析顯示，無停留時間條件下，有路標線索時人們的判斷偏差更小((M_{無}=-.08)，(SD_{無}=.22);(M_{有}=.03)，(SD_{有}=.24))，(F(1,33)=17.16)，(p<.01)，(eta^2=.34);有停留時間條件下，路標線索對(D_1)無顯著影響((p>.05))。
表4 離散空間信息指標、整合空間信息指標和草圖繪制準確率的相關和描述性結果
| 指標 | 1. 路徑長度 | 2. (D_1) | 3. (D_2) | 4. (D_3) | 5. 草圖繪制準確率 |
| 1. 路徑長度 | - | .98 | .26 | -.10 | .11 |
| 2. (D_1) | .98 | - | .26 | -.09 | .12 |
| 3. (D_2) | .26 | .26 | - | -.03 | .20 |
| 4. (D_3) | -.10 | -.09 | -.03 | - | .07 |
| 5. 草圖繪制準確率 | .11 | .12 | .20 | .07 | - |
| (M±SD) | 6.01±.95 | -.01±.20 | -.01±.60 | -1.01±1.05 | .80±.14 |
注：(p<.01);(p<.05)
整合空間信息指標分析中，(D_2)的方差分析結果均不顯著(見表5)。(D_3)的方差分析結果顯示，時空感知跨度主效應不顯著((p>.05))，路標線索主效應顯著，(F(1,33)=6.94)，(p<.05)，(eta^2=.17)。對路標線索主效應的事后檢驗結果顯示，有路標條件下的判斷偏差顯著大于無路標條件((M_{無}=-6.81)，(SD_{無}=1.26);(M_{有}=-13.21)，(SD_{有}=1.92))，(t(1,34)=2.97)，(p<.01)，Cohen's (d=.50)。時空感知跨度和路標線索交互效應顯著(見圖9)，(F(1,33)=4.39)，(p<.05)，(eta^2=.12)。簡單效應顯示，無停留時間條件下，有路標線索時人們的判斷偏差更大((M_{無}=-4.86)，(SD_{無}=5.03);(M_{有}=-14.78)，(SD_{有}=7.72))，(F(1,33)=13.99)，(p<.01)，(eta^2=.30);有停留時間條件下，路標線索對(D_3)無顯著影響((p>.05))。
表5 離散空間信息指標、整合空間信息指標和草圖繪制準確率方差分析結果
| 指標類型 | 指標 | 時空感知跨度×路標線索交互效應 | 時空感知跨度主效應 | 路標線索主效應 |
| 離散空間信息指標 | 路徑長度 | (p<.05)，(eta^2=.13) | (p>.05) | (p>.05) |
| | (D_1) | (p<.01)，(eta^2=.22) | (p>.05) | (p<.05)，(eta^2=.13) |
| 整合空間信息指標 | (D_2) | (p>.05) | (p>.05) | (p>.05) |
| | (D_3) | (p<.05)，(eta^2=.12) | (p>.05) | (p<.05)，(eta^2=.17) |
| 草圖繪制準確率 | - | (p>.05) | (p>.05) | (p<.05)，(eta^2=.14) |
草圖繪制準確率結果顯示，時空感知跨度主效應不顯著((p>.05))，路標線索主效應顯著，(F(1,33)=5.13)，(p<.05)，(eta^2=.14)。對路標線索主效應的事后檢驗結果顯示，有路標條件下草圖繪制準確率顯著大于無路標條件((M_{無}=.77)，(SD_{無}=.13);(M_{有}=.82)，(SD_{有}=.15))，(t(1,34)=-2.25)，(p<.05)，Cohen's (d=.38)。時空感知跨度和路標線索交互效應不顯著((p>.05))。
表6 路徑差異分析
| 路徑 | (D_1) | | (D_2) | | (D_3) | |
| | (P) | Cohen's (d) | (P) | Cohen's (d) | (P) | Cohen's (d) |
| 1 | .77 | - | .53 | - | <.01 | 1.52 |
| 2 | .31 | - | .30 | - | <.01 | .88 |
| 3 | .45 | - | .77 | - | .31 | - |
| 4 | <.01 | .55 | .92 | - | <.01 | .51 |
| 5 | .06 | - | .35 | - | .15 | - |
| 6 | .43 | - | .85 | - | <.05 | .45 |
| 7 | .31 | - | .96 | - | .32 | - |
| 8 | .11 | - | - | - | - | - |
對不同路標線索條件下三條路線中每段路徑的(D_1)、(D_2)和(D_3)進行差異分析，t檢驗結果見表6，判斷均值折線圖如圖10。實驗2中1~3為第一段主路線，4、5為連接路線，6~8為第二段主路線，由于(D_2)的分析中，將被試繪制的第一段路徑作為標準路徑，因此以3和5為劃分點;(D_3)的分析中，由于沒有標準路徑，同樣以3和5為劃分點。根據表6，(D_1)的t檢驗結果中僅有第4段路徑顯示出了顯著差異，(t(1,34)=3.25)，(p<.01)，Cohen's (d=.55)。(D_2)的t檢驗結果中并無路徑有顯著差異。(D_3)的t檢驗結果顯示僅在第1、2、4、6段路徑中表現出了顯著差異(見表6)。
圖8 路徑長度與路徑長度判斷偏差交互作用
圖9 角度偏差交互作用
圖10(1)路徑長度判斷偏差((D_1))趨勢;(2)路徑判斷偏差((D_2))趨勢;(3)角度偏差((D_3))趨勢
3.3 小結
實驗2固定空間導航的行進速度后發現，時空感知跨度不影響個體路徑距離判斷的精確性，但影響轉彎角度判斷的精確性。實驗2中仍然沒有發現時空感知對個體繪制認知地圖準確性的影響。
4 討論
本研究以兩項實驗探究了個體在構建認知地圖過程中時空感知和路標線索對空間信息加工的影響機制。結果表明，個體在構建認知地圖過程中，時空感知僅影響空間信息加工的精確性而不影響準確性，且直線加工與轉彎加工受影響機制不同。研究支持了認知地圖的TEM模型，從空間導航時空特性的角度解釋了個體對認知地圖空間信息的加工機制。
4.1 時空感知在認知地圖空間信息中的影響機制
本研究發現空間導航中時空感知對路徑長度判斷的影響存在趨中效應(center-tendency effect)，即個體在路徑長度估計時表現出高估短路徑或低估長路徑的現象。該結果與前人研究結果不一致，可能是由于不同類型的導航任務對個體認知加工過程要求不同。van Rijn(2014)的距離再現任務要求個體感知距離后立即做出判斷，而本研究要求個體建立對環境的整體認識后再模擬路徑距離，這一過程相較于距離再現任務增加了對空間信息的編碼加工。Arnold等人(2016)提出，人們在空間導航中會結合持續時間與空間特征模擬路徑距離長度(Burgess et al., 2001)。心理模擬路徑距離與心理模擬的時間壓縮性密切相關，為完成高效模擬，人們傾向于以更快的速度模擬移動速度較慢的客體，這種時間壓縮性會使個體在模擬過程中產生認知扭曲，即個體受時間壓縮性的影響低估了主觀導航時間從而低估導航距離。從本質上看，路徑長度判斷與主觀感知的時空感知跨度長短表現出一致性，說明個體在構建認知地圖時受Tau效應影響。
本研究還發現個體在認知地圖空間信息的精確性判斷中，時空感知跨度與路徑判斷偏差成正比，與轉彎角度判斷偏差成反比。對于路徑距離判斷，本研究認為心理模擬的時間壓縮性會增強個體對空間信息的認知扭曲程度，從而導致時空感知跨度較長時個體對路徑判斷的精確性以及整合空間信息指標都處于較低水平。而在導航速度固定后，路徑精確性在不同時空感知跨度條件中并無差異，說明速度知覺是影響路徑判斷的關鍵因素。視覺運動處理(visual motion processing)是判斷和比較客體移動速度的認知能力(Manning et al., 2018)，因此本研究推測與速度知覺有關的視覺運動處理能力是個體加工直線信息的關鍵。對于轉彎角度判斷，個體在兩項實驗中均表現出低估角度度數，體現了心理模擬的時間壓縮性。而在控制了導航速度后，轉彎角度精確性仍受時空感知影響，并且此時角度判斷偏差與時空感知跨度成正比，說明轉彎角度判斷受時空感知中的主觀時間知覺影響。此外，在認知地圖的準確性判斷中，我們并未發現時空感知在其中的影響。綜上，時空感知能夠通過多渠道影響個體在構建認知地圖過程中對不同類型空間信息精確性的認知加工，直線信息加工受速度知覺調節的時空感知影響，而轉彎信息加工受主觀時間知覺影響。
4.2 時空感知與路標線索在構建認知地圖中的交互作用
本研究發現了時空感知和路標線索在個體構建認知地圖過程中對空間信息加工的交互作用。對于路徑距離判斷，在無路標線索的環境中，個體對路徑距離的判斷受時空感知影響，在有路標線索的環境中，時空感知并不影響路徑距離判斷。在較長的導航時長跨度條件下，對路徑距離的判斷也更長。van Rijn(2014)提出的時間擴張效應(temporal dilation effects)解釋了路標線索在時空感知影響路徑距離時的作用，他認為當個體以較快的速度移動并感知到更多的環境變化時會延長主觀的導航時長，從而導致個體對路徑長度判斷產生偏差。因此，個體會參考環境中的路標線索來判斷導航時長，從而影響對路徑的直線加工。對于轉彎角度判斷，路標線索會增加個體對轉彎角度判斷的偏差。根據線索整合模型的觀點，個體會結合環境線索與自身運動線索判斷空間方位。時間知覺作為內源性信息為個體提供了自身運動線索，而在整合環境線索的過程中路標線索增強了心理模擬的時間壓縮性使個體表現出低估角度度數。這一結果也證明了個體在判斷轉彎角度時主要依賴于時間知覺，該結論與先前研究結論一致，即個體依賴自身運動信息判斷轉彎角度(Ivanenko et al., 1997)。
此外，本研究發現了路標線索對個體空間信息加工過程的影響。在路徑的直線加工中，個體對每段路線中起始路徑的判斷偏差并未表現出顯著差異，而在其余路徑中表現出顯著差異。有路標時，個體在整合線索后提高了路徑距離判斷的精確性，但在控制了導航速度后，路標線索不再對路徑判斷的精確性產生影響。據此本研究推測，線索整合需要個體能夠感知到導航速度的變化。相較于路徑的直線加工，轉彎角度的加工機制則呈現出不同的特點。個體對每條路線的第一個轉彎處的判斷會表現出顯著差異，即使速度固定，差異依然存在。空間導航中轉彎角度的相關研究認為，轉彎將連續空間信息切割為不同路徑，并在長時記憶中增強轉彎處的空間編碼(Brunec et al., 2020)。因此，個體對每條路線第一個轉彎處判斷的精確性受長時記憶增強效果的影響，路標在其中并未產生影響。
綜上，本研究結果支持了TEM模型，即個體在構建認知地圖的空間結構時將空間刺激分開表征形成獨立因子，路標與路徑并不獨立存在而是會依據時間進程編碼為同一因子，直線與轉彎互為相互獨立的因子。空間感知信息與時間感知信息之間的加工存在泛化。
4.3 不足與展望
本研究仍存在一些不足之處。首先，本研究并未考慮時間與空間相互作用時個體的認知神經加工機制，未來可從該角度出發探究認知地圖時空特性的認知神經基礎。其次，本研究探究了個體學習新環境后構建認知地圖過程中時空感知對空間信息加工的影響機制。而在以認知地圖為基礎的空間導航與空間定向中，時間和空間感知信息加工如何相互作用是未來需繼續探索的問題。
5 結論
本研究發現時空感知影響認知地圖加工的精確性而不影響準確性，路徑判斷精確性隨導航時長的增加而降低，轉彎角度精確性隨導航時長增加而提高;路標線索增強時空感知，提高路徑判斷精確性但降低轉彎角度判斷精確性。結果說明空間信息加工中直線和轉彎加工受不同因素影響，即直線信息加工受速度知覺調節的時空感知影響，轉彎加工受時間知覺影響。
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