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曼哈顿中城的街道排列成一个用户友好的网格。在巴黎，20 个行政区（或 arrondissements）围绕塞纳河形成顺时针螺旋。但是伦敦呢？它的街道地图看起来更像是一个学龄前儿童粘在建筑纸上的乱麻，而不是一个具有建筑远见的都市。然而，伦敦的出租车司机却能轻松地在烟雾弥漫的交通堵塞中穿梭，瞬间计算出任意两点之间的最快路线。
一项历时五年的研究得出结论，这些导航需求刺激了大脑发育。通过这项新研究，科学家可以明确地说，伦敦出租车司机不仅大脑中的记忆中心比平均水平大，而且他们的强化训练也导致了这种增长。然而，擅长一种记忆形式可能会抑制另一种记忆形式。
伦敦大学学院（U.C.L.）的神经科学家埃莉诺·马奎尔最初是从对动物世界记忆冠军的研究中获得了研究伦敦出租车司机的想法。一些鸟类和哺乳动物，如西丛鸦和松鼠，会储存食物并稍后挖出来，这意味着它们必须记住所有隐藏地点的位置。研究人员注意到，这些动物的大脑中称为海马体的部分比没有藏匿零食的相似物种要大得多。海马体是脊椎动物大脑中一个海马状的部分，对长期记忆和空间导航至关重要。
马奎尔想知道伦敦的出租车司机是否也有比平均水平更大的海马体。为了获得执照，接受培训的出租车司机会在城市里骑着轻便摩托车行驶三到四年，记住查令十字火车站方圆 10 公里范围内的 25,000 条街道迷宫，以及数千个旅游景点和热点。“知识”，顾名思义，是伦敦出租车执照所独有的，涉及一系列严格的考试，只有大约 50% 的有志者通过。
在她最早的研究中，马奎尔发现，伦敦出租车司机的后海马体中的灰质比年龄、教育程度和智力相似但没有开出租车的人要多。换句话说，出租车司机的记忆中心比他们的同龄人更饱满。似乎一个人开出租车的时间越长，他的海马体就越大，仿佛大脑扩张以适应伦敦街道导航的认知需求。但也可能“知识”选择的是那些记忆中心一开始就比平均水平大的人。
为了找出哪种可能性更大，马奎尔和她的伦敦大学学院同事凯瑟琳·伍利特决定跟踪一组 79 名有志成为出租车司机的学员四年，以通过磁共振成像 (MRI) 测量他们在完成“知识”过程中海马体的生长情况。为了进行比较，马奎尔还测量了 31 名不开出租车但年龄、教育程度和智力与出租车培训生相似的人的大脑生长情况。在研究开始时，所有参与者的海马体大小都大致相同。马奎尔还确保有志成为出租车司机的学员和不开出租车的人在工作记忆和长期记忆测试中的表现相似。
四年后，79 名学员中有 39 人获得了执照；20 名考试不及格的学员同意继续参与研究。当马奎尔给成功的和失望的学员进行与他们开始训练时相同的记忆测试时，她发现获得执照的司机的表现远好于失败的司机，即使他们在四年前的表现相同。核磁共振成像显示，成功学员的海马体随着时间的推移而增长。
有几种方法可以解释膨胀的海马体。海马体可能会生长新的神经元，或者海马神经元可能会彼此建立更多的连接。被称为神经胶质细胞的非神经元细胞有助于支持和保护神经元，也可能导致海马体体积增加，尽管它们产生的速度不如神经元快。
然而，成功的学员在所有记忆测试中的表现并非都更好。在被称为雷伊-奥斯特里思复杂图形测试的视觉记忆测试中，持证出租车司机的表现不如非出租车司机：要求受试者研究一个看起来像是疯子建筑师设计的玩具屋，里面充满了多余的线条和弯曲的线条，并在 30 分钟后凭记忆画出它。
马奎尔认为，“知识”可能会扩大海马体的后部（后方），从而牺牲其前部（前方），从而在认知才能上进行权衡——也就是说，出租车司机掌握某些形式的记忆，但在其他方面的表现会更差。在她早期的研究中，马奎尔发现了证据，即出租车司机的海马体后部较大，而前部通常比平均水平小。她在新研究中没有发现这种差异，因为她推测，前端萎缩可能发生在四年训练之后。海马体的后部似乎对空间导航特别重要，但马奎尔说前端的作用仍然更加神秘。
马奎尔说，她对她的研究结果“感到非常欣慰”，该研究结果发表在 12 月刊的《当代生物学》上。“我们不知道这些影响需要多长时间才能在核磁共振扫描中显现出来，”她说。“也许它们只在学员获得资格后相当长的一段时间才出现。但我们在进行这项研究的五年内发现了它们。”
波士顿大学的神经生物学家霍华德·艾辛鲍姆赞扬这项研究回答了马奎尔早期研究提出的“鸡和蛋的问题”。他认为这证实了认知锻炼会在大脑中产生物理变化的观点。“最初的发现可以用相关性来解释，即拥有大型海马体的人会成为出租车司机，”他说。“但事实证明，真正导致大脑生长的是训练过程。它表明，通过训练，你可以在大脑中产生深刻的变化。这非常重要。”