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曼哈頓中城的街道排列成一個使用者友好的網格。在巴黎，20 個行政區（或 arrondissements）圍繞塞納河形成順時針螺旋。但是倫敦呢？它的街道地圖看起來更像是一個學齡前兒童粘在建築紙上的亂麻，而不是一個具有建築遠見的都市。然而，倫敦的計程車司機卻能輕鬆地在煙霧瀰漫的交通堵塞中穿梭，瞬間計算出任意兩點之間的最快路線。
一項歷時五年的研究得出結論，這些導航需求刺激了大腦發育。透過這項新研究，科學家可以明確地說，倫敦計程車司機不僅大腦中的記憶中心比平均水平大，而且他們的強化訓練也導致了這種增長。然而，擅長一種記憶形式可能會抑制另一種記憶形式。
倫敦大學學院（U.C.L.）的神經科學家埃莉諾·馬奎爾最初是從對動物世界記憶冠軍的研究中獲得了研究倫敦計程車司機的想法。一些鳥類和哺乳動物，如西叢鴉和松鼠，會儲存食物並稍後挖出來，這意味著它們必須記住所有隱藏地點的位置。研究人員注意到，這些動物的大腦中稱為海馬體的部分比沒有藏匿零食的相似物種要大得多。海馬體是脊椎動物大腦中一個海馬狀的部分，對長期記憶和空間導航至關重要。
馬奎爾想知道倫敦的計程車司機是否也有比平均水平更大的海馬體。為了獲得執照，接受培訓的計程車司機會在城市裡騎著輕便摩托車行駛三到四年，記住查令十字火車站方圓 10 公里範圍內的 25,000 條街道迷宮，以及數千個旅遊景點和熱點。“知識”，顧名思義，是倫敦計程車執照所獨有的，涉及一系列嚴格的考試，只有大約 50% 的有志者透過。
在她最早的研究中，馬奎爾發現，倫敦計程車司機的後海馬體中的灰質比年齡、教育程度和智力相似但沒有開出租車的人要多。換句話說，計程車司機的記憶中心比他們的同齡人更飽滿。似乎一個人開出租車的時間越長，他的海馬體就越大，彷彿大腦擴張以適應倫敦街道導航的認知需求。但也可能“知識”選擇的是那些記憶中心一開始就比平均水平大的人。
為了找出哪種可能性更大，馬奎爾和她的倫敦大學學院同事凱瑟琳·伍利特決定跟蹤一組 79 名有志成為計程車司機的學員四年，以透過磁共振成像 (MRI) 測量他們在完成“知識”過程中海馬體的生長情況。為了進行比較，馬奎爾還測量了 31 名不開出租車但年齡、教育程度和智力與計程車培訓生相似的人的大腦生長情況。在研究開始時，所有參與者的海馬體大小都大致相同。馬奎爾還確保有志成為計程車司機的學員和不開出租車的人在工作記憶和長期記憶測試中的表現相似。
四年後，79 名學員中有 39 人獲得了執照；20 名考試不及格的學員同意繼續參與研究。當馬奎爾給成功的和失望的學員進行與他們開始訓練時相同的記憶測試時，她發現獲得執照的司機的表現遠好於失敗的司機，即使他們在四年前的表現相同。核磁共振成像顯示，成功學員的海馬體隨著時間的推移而增長。
有幾種方法可以解釋膨脹的海馬體。海馬體可能會生長新的神經元，或者海馬神經元可能會彼此建立更多的連線。被稱為神經膠質細胞的非神經元細胞有助於支援和保護神經元，也可能導致海馬體體積增加，儘管它們產生的速度不如神經元快。
然而，成功的學員在所有記憶測試中的表現並非都更好。在被稱為雷伊-奧斯特里思複雜圖形測試的視覺記憶測試中，持證出租車司機的表現不如非出租車司機：要求受試者研究一個看起來像是瘋子建築師設計的玩具屋，裡面充滿了多餘的線條和彎曲的線條，並在 30 分鐘後憑記憶畫出它。
馬奎爾認為，“知識”可能會擴大海馬體的後部（後方），從而犧牲其前部（前方），從而在認知才能上進行權衡——也就是說，計程車司機掌握某些形式的記憶，但在其他方面的表現會更差。在她早期的研究中，馬奎爾發現了證據，即計程車司機的海馬體後部較大，而前部通常比平均水平小。她在新研究中沒有發現這種差異，因為她推測，前端萎縮可能發生在四年訓練之後。海馬體的後部似乎對空間導航特別重要，但馬奎爾說前端的作用仍然更加神秘。
馬奎爾說，她對她的研究結果“感到非常欣慰”，該研究結果發表在 12 月刊的《當代生物學》上。“我們不知道這些影響需要多長時間才能在核磁共振掃描中顯現出來，”她說。“也許它們只在學員獲得資格後相當長的一段時間才出現。但我們在進行這項研究的五年內發現了它們。”
波士頓大學的神經生物學家霍華德·艾辛鮑姆讚揚這項研究回答了馬奎爾早期研究提出的“雞和蛋的問題”。他認為這證實了認知鍛鍊會在大腦中產生物理變化的觀點。“最初的發現可以用相關性來解釋，即擁有大型海馬體的人會成為計程車司機，”他說。“但事實證明，真正導致大腦生長的是訓練過程。它表明，透過訓練，你可以在大腦中產生深刻的變化。這非常重要。”