我2014年，瑞典哲学家和认知科学家彼得Gärdenfors去波兰克拉科夫参加一个关于思想的会议。他将在贾吉隆大学(Jagiellonian University)，由哥白尼跨学科研究中心(coopernicus Center for Interdisciplinary Studies)提供的讲座，讲述他的概念空间理论，或称“认知”空间理论。Gärdenfors几十年来一直在研究他关于认知空间的观点，这解释了我们的大脑是如何代表概念和物体的。在他的书中概念空间他写道，“长期以来，认知科学中的一个普遍偏见是，大脑要么是使用符号的图灵机，要么是使用神经网络的连接主义系统。”在克拉科夫，Gärdenfors反对这种偏见。在他的谈话中,"思维的几何学"他认为，人类能够做今天功能强大的计算机做不到的事情，比如快速学习语言，并轻松归纳细节(换句话说，不需要太多训练，就能看到狮子和老虎是四足猫)，因为我们不像我们的计算机，是在几何空间中表示信息的。
在2018年的一次科学纸他与莱比锡马克斯·普朗克研究所和隆德大学卡维里研究所的神经学家雅各布·贝尔蒙德、克里斯蒂安·多勒和爱德华·莫泽合著了Trondheim-Gärdenfors。他的观点得到了脑科学最新进展的支持。他认为大脑代表概念的方式和它代表空间和你的位置的方式是一样的，通过使用相同的神经回路大脑的“内在GPS”。
“认知空间是思考我们的大脑如何组织我们对世界的认识的一种方式，”贝尔蒙德说。这种方法不仅关注地理数据，还关注对象和体验之间的关系。贝尔蒙德说:“我们对许多不同小组的证据很感兴趣，这些证据表明，海马体中的空间编码原则似乎不仅适用于空间导航领域。”海马体的位置和网格细胞，换句话说，不仅描绘物理空间，也描绘概念空间。看来，我们对物体和概念的表征与我们对空间的表征是紧密相连的。
Gärdenfors的理论强调了一条富有成效的道路，不仅对认知科学家而言如此，对神经学家和机器学习研究人员也是如此。
长达数十年的研究发现，大脑中的海马和内嗅皮层就像一个GPS。他们的细胞形式它是大脑周围环境的网格状表征，并记录其在其中的位置。具体来说，内嗅皮层的神经元在空间中均匀分布的位置激活:如果你在这些细胞激活的环境中的每个位置之间画线，你最终会画出一个三角形网格，或一个六边形网格。这些被恰当地命名为“网格”细胞的活动包含了另一种细胞用来定位你身体的特定位置的信息。的解释这些“位置”细胞是如何工作的科学家约翰·奥基夫(John O’keefe)、梅-布里特·莫泽(May-Britt Moser)和爱德华·莫泽(edward Moser)被授予2014年诺贝尔生理学或医学奖。这些细胞只有当你在空间中的一个特定位置，或由网格细胞表示的网格时才会激活。同时，头向细胞定义你的头指向的方向。而另一些细胞则表明你处于环境的边缘——墙壁或悬崖。啮齿动物模型已经阐明了大脑空间网格的性质，但是，通过功能性磁共振成像，它们也在人类身上得到了验证。
最近的功能磁共振成像研究表明，认知空间位于海马体网络中，支持了这些空间位于许多潜意识处理过程的核心的观点。例如，2016年的主题研究研究人员向科学家们展示了一段鸟类脖子和腿大小变化的视频。在此之前，他们已经学会将特定的鸟的形状与圣诞节的象征联系起来，比如圣诞老人或姜饼人。研究人员发现，受试者在二维地图上与无法在空间上描述的“脑海画面”建立了联系。然而，功能磁共振成像数据中的网格细胞反应与受试者想象自己在物理环境中行走时所看到的类似。这种心理过程可能也适用于我们对家人和朋友的看法。多勒说，我们可能会“根据他们的身高、幽默感或收入来描绘他们，将他们分为高或矮、幽默或缺乏幽默感、或富有或不富有”。而且，根据这些维度中哪个在当时很重要，大脑会在精神上把一个朋友与另一个朋友联系得更近或更远。
但是，认知空间的用处不仅仅局限于已经熟悉的物体比较。贝尔蒙德说:“当我们遇到以前从未见过的东西时，这些认知空间可以使我们的行为受益。”“根据新物体的特征，我们可以将其定位在我们的认知空间中。然后我们就可以利用我们的旧知识推断出在这种新情况下该如何行动。”以这种结构化的方式表示知识，可以让我们理解在新的环境中我们应该如何表现。
数据也建议这个区域可以表示具有不同抽象级别的信息。如果你想象在海马体中移动，从头顶到下巴，你会发现许多不同组的定位细胞，它们完全映射出整个环境，但放大程度不同。换句话说，在海马体中移动就像在手机的地图应用程序中放大和缩小。由单个位置细胞所代表的空间区域会变得更大。这种大小差异可能是人类能够在较低和较高抽象层次之间移动的基础——例如，从“狗”到“宠物”再到“有知觉的生物”。在这个认知空间中，放大的位置细胞代表的是一个相对宽泛的类别，包含多种类型，而放大的位置细胞则比较狭窄。
然而，大脑不仅具有抽象概念的能力，而且具有灵活性——它可以代表广泛的概念。要做到这一点，大脑的相关区域需要能够在概念之间切换，而不受任何信息交叉污染:例如，如果我们对鸟类的概念受到我们对汽车的概念的影响，那就不太理想了。啮齿动物的研究所示当动物从一个环境移动到另一个环境时，例如从蓝壁的笼子移动到黑壁的实验室内，地点细胞的活动与环境无关。研究人员观察了细胞在一种环境中活跃的位置，并将其与在另一种环境中活跃的位置进行了比较。如果一个细胞在蓝色笼子和黑色房间的角落发射，可能会有环境之间的交叉污染。研究人员在位置细胞活动中没有发现任何这种相关性。海马体似乎能够代表两种环境而不混淆这两种环境。位置细胞的这种特性可以用于构建认知空间，避免交叉污染是至关重要的。贝尔蒙德说:“通过把所有这些先前的发现联系起来，我们得出一个假设:不管我们思考的是真实的空间还是思维的维度之间的空间，大脑都储存着一张心理地图。”
科学家们还需要通过实验验证海马体和人类高级认知功能之间的联系。到目前为止，像牛津研究小组所做的这类fMRI研究仅仅是一种暗示。研究人员总结道:“虽然功能磁共振成像信号的粗糙性质要求在神经元编码水平上做出结论时要谨慎，但我们已经报告了在非空间认知过程中功能磁共振成像信号的异常精确的六边形调制。”位置细胞是否真的能代表认知空间中特定位置的物体，这也是未知的。在人类实验中揭示这一点是困难的，因为他们需要非常高分辨率的大脑成像。但最近高分辨率fMRI技术的进步可能提供了一个解决方案。
贝尔蒙德指出，啮齿动物的研究也可以揭示认知空间的存在。一个2017纸例如，他发现老鼠体内的定位细胞可以形成声音频率的地图。海马体中的不同细胞对不同频率的声音做出反应——形成了一个声音的认知空间。更重要的是，在对人类的研究中，海马体的网格状活动在大脑皮层的其他部分也有。因此，复杂的、高阶的认知能力很可能是由大脑几个部分之间的相互作用产生的。
Gärdenfors的理论强调了一条富有成效的道路，不仅对认知科学家而言如此，对神经学家和机器学习来说也是如此研究人员．它是一种不完整的，一般的素描在画布上，需要精致和精心。正如Gärdenfors和贝尔蒙德所说，认知空间是“人类思维的领域通用格式”，是一个“总体框架”，可以帮助解开神经退行性疾病(如阿尔茨海默氏症)的病因，并“为人工智能的新架构提供信息”。
Adithya Rajagopalan是约翰霍普金斯大学和Janelia研究校区神经科学系的一名二年级研究生。在推特上关注他@adi_e_r．
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