在沉浸式自然主义类城市环境中导航后，老年群体异质性全ocentric（allocentric）空间知识回忆特征

《Frontiers in Aging Neuroscience》：Distinct aging-related profiles of allocentric knowledge recall following navigation in an immersive, naturalistic, city-like environment

【字体：大中小】 时间：2026年06月02日 来源：Frontiers in Aging Neuroscience 4.5

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　　摘要：老化相关的空间导航能力下降严重影响老年人的独立生活能力与生活质量。在各类导航缺陷中，老年人已被证实存在利用全ocentric（即以世界为中心，world?centered）空间信息能力的缺损，并在导航过程中偏向依赖自我中心（egocentric，即以身体

摘要：老化相关的空间导航能力下降严重影响老年人的独立生活能力与生活质量。在各类导航缺陷中，老年人已被证实存在利用全ocentric（即以世界为中心，world?centered）空间信息能力的缺损，并在导航过程中偏向依赖自我中心（egocentric，即以身体为中心，body?centered）线索，表现为参考框架偏向（reference frame bias）。研究人员使用类城市虚拟实景寻路任务（NavCity）及配套的NavCity全ocentric表征评估（NavCity Allocentric Representation Assessment, NARA），对年轻成人（N?=?30）与老年成人（N?=?30）在多次同场次暴露下的自然主义导航表现及全ocentric知识形成进行考察。结果显示，与年轻组相比，老年组导航表现显著更低——行进距离更长、耗时更久、移动速度更慢，且在导航过程中驻留时间（dwell time）更长。尽管存在老化相关差异，两组在各暴露区块（block）中表现出相似的绩效改善速率。经过重复NavCity暴露后，老年组全ocentric知识形成水平较低，但两组的NARA得分均与导航表现显著相关。值得注意的是，老年组内存在显著异质性，NARA得分呈双峰分布，可将老年人分为高分组与低分组，这种分组差异与导航表现相关且独立于实足年龄（chronological age）。高功能老年组的导航表现及全ocentric知识形成水平可与年轻组相仿，而低功能老年组即便经过重复暴露仍表现出导航表现与全ocentric知识形成的持续缺损。上述结果表明老化相关导航衰退并非均一过程，并提示联合虚拟导航与全ocentric评估任务可作为老化相关空间导航能力减退的敏感早期指标。

论文解读：《Distinct aging-related profiles of allocentric knowledge recall following navigation in an immersive, naturalistic, city-like environment》发表于《Frontiers in Aging Neuroscience》。

一、研究背景与立题依据

空间导航能力（spatial navigation ability）随老化显著下降，其效应量常超过其他认知域。老年人常在陌生环境中迷路，这与形成和更新环境心理表征（认知地图，cognitive map／survey knowledge）、灵活切换自我中心（egocentric）与全ocentric（allocentric）参考框架的能力减退有关，表现为全ocentric加工缺损及参考框架偏向（reference frame bias）。已有研究多在桌面二维虚拟环境或简化布局中进行，生态效度有限；且较少在沉浸式虚拟现实（immersive virtual reality, IVR）中结合重复同场次暴露考察老年人全ocentric知识（即拓扑 Survey Knowledge）的形成及其与导航行为的关系。此外，老年群体内部在空间能力上存在高度异质性，部分高龄个体可保持与年轻人相当的空间能力，但该异质性与全ocentric知识形成的关系尚待阐明。本研究使用沉浸式类城市虚拟环境NavCity及纸笔式全ocentric表征评估NARA，考察年轻与老年成人在重复暴露下的导航表现及全ocentric知识回忆，并探讨老年组内基于NARA评分的亚组分化。

二、主要关键技术方法概述

研究对象为亚特兰大地区招募的神经典型年轻成人（YA，18–35岁，n?=?30）与老年成人（OA，60?岁，n?=?30），经Mini?Cog及模拟晕动症问卷（SSQ, Simulator Sickness Questionnaire）筛查后纳入。被试完成单次约两小时实验，含人口学与自评问卷（Santa Barbara Sense of Direction Scale, SBSOD；Pittsburgh Sleep Quality Index, PSQI等）、神经心理测验（Trail Making Test A/B测处理速度与定势转换，Corsi Blocks测视空间工作记忆），随后进行VR熟悉训练（Valve Index头显，瞬移式teleportation移动）。主任务为NavCity——Unity构建的类城市街区VR环境含8个目标建筑，被试从中央起点按固定顺序依次寻路至各目标，共3个暴露区块（block，每区块8试次，共24试次）。主要导航指标：速度（speed＝行进总距／总时间）、行进距离（distance traveled）、导航时间（navigation time）；次要指标：驻留时长（dwell duration）、瞬移次数（teleportation count）、平均瞬移距离（teleport distance）。完成NavCity后实施NARA（NavCity Allocentric Representation Assessment）：提供俯视轮廓地图，要求被试标出8个目标建筑位置并画出从起点出发的路线，按每建筑0／0.5／1分计分（满分8分），评估全ocentric／拓扑地图知识。统计分析采用线性混合模型（Linear Mixed Models, LMMs）以年龄组、区块及其交互为固定效应，目标与受试者为随机效应；NARA组间比较用Mann?Whitney U检验；相关性用Spearman秩相关；老年组NARA双峰分布用Hartigan's dip test检验并以最大间距法划分高（NARA?≥?3.5）、低（NARA?

三、研究结果

3.1 Demographics, questionnaires, and cognitive tasks

两组性别、利手、锻炼频率、睡眠质量（PSQI）无显著差异；年轻人VR经验与电子游戏时长更高，自评方向感（SBSOD）反而低于老人；老人Trail A/B更慢、Corsi Blocks得分更低，符合典型老化认知特征。VR晕动症状无组间差异。

3.2 Aging effects on naturalistic navigation performance in NavCity

主要指标上老人整体速度更慢（β_speed?=?4.89, p_corr?dist?=??146.36, p_corr?time?=??38.58, p_corr?corr?≤?0.011）。次要指标：老人驻留时间更长、瞬移次数更多、平均瞬移距离更短；驻留时间差异随区块缩小（B3无差异），瞬移相关差异各区块持续。

3.3 Aging effects on allocentric spatial knowledge recall tied to NavCity

NARA总分老人（Mdn?=?4.25, IQR?=?2–5.5）显著低于年轻人（Mdn?=?6.5, IQR?=?5–7.5；W?=?179.5, p?rb?=?0.60）。老人NARA呈显著双峰分布（Hartigan's dip test D?=?0.10, p?=?0.013），以最大间隙法确定分界值3.5，划分为低分组（OA_Low, n?=?14, NARA?High, n?=?16, NARA?≥?3.5）。NARA与导航速度（YA: r_s?=?0.41; OA: r_s?=?0.37）、行进距离（YA: r_s?=??0.40; OA: r_s?=??0.45）、导航时间（YA: r_s?=??0.38; OA: r_s?=??0.44）均显著相关（all p?

3.4 NavCity performance in NARA?defined subgroups

OA_High与OA_Low在人口学、生活方式、一般认知测验上无差异。整体平均表现：速度 YA?>?OA_High?>?OA_Low（两两显著）；导航时间 YA?High?Low（两两显著）；行进距离 YA与OA_High无差异，二者均显著短于OA_Low。区块分析：行进距离与导航时间初区块三组互异，B2、B3时YA与OA_High趋同且均优于OA_Low；速度各区块差异逐渐拉大，B2、B3时三组两两显著。所有组速度B1→B2、B2→B3均改善，但年轻人改善斜率更大；距离与时间B1→B2均改善（OA_Low导航时间B2→B3继续改善），组间改善率无差异。次要指标：驻留时间B1 OA_High与YA无差且与OA_Low有差，B3三组无差；瞬移次数YA?High?Low，B2、B3时YA与OA_High趋同；OA_High与OA_Low内NARA与导航指标无显著相关，全ocentric知识—导航关联体现在跨完整老年样本连续关系而非亚组内梯度。

四、讨论与结论总结

研究人员指出，老年人NavCity整体导航效率更低，但时间与距离指标的区内改善率与年轻人相似，支持健康老化保留空间学习潜能；仅有速度（复合指标）显现年龄组间改善斜率差异，可能反映老化相关加工速度限制。NARA揭示老年人全ocentric（allocentric）知识形成受损，且该能力在老年组内呈双峰异质性——高全ocentric知识老年亚组（OA_High）路径效率（行进距离）与年轻人相当，导航时间在重复暴露后与年轻人趋同，但速度仍慢于年轻人，说明路径效率（依赖认知地图形成）与加工速度（受广义认知老化影响）可分离；低全ocentric知识亚组（OA_Low）路径效率与导航时间均持续较差。NARA分层不受一般认知、人口学因素驱动，表明全ocentric空间表征能力本身可解释老年导航异质性。该异质性非均一老化模式提示联合沉浸式导航与全ocentric知识评估可敏感区分老化相关空间减退风险个体，有望作为轻度认知损害或阿尔茨海默病早期行为标志及干预靶点。

结论：老年人在沉浸式类城市VR导航中表现出整体更低的导航效率与更弱的全ocentric知识（认知地图）形成能力，但健康老人保留通过重复暴露改善路径选择与任务完成时间的能力。老年群体内部基于全ocentric知识回忆（NARA）可分为保持较好空间表征能力的高分组（导航路径效率可比年轻人）与显著缺损的低分组，此分化独立于实足年龄与一般认知测验成绩。全ocentric空间知识形成能力比实足年龄更能预测老年人空间导航表现，提示部分老年人可通过保留的全ocentric加工抵御导航衰退，沉浸式虚拟导航结合全ocentric评估有望成为老化相关空间认知减退的早期敏感指标。

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