Vad händer i hjärnan när man lär sig en stad? Forskningen om Londons taxiförare

Den som vill köra svart taxi i London måste först klara ett av världens svåraste kunskapsprov. Det kallas The Knowledge och tar i regel tre till fyra år att plugga in. Under de åren cyklar och kör de blivande förarna runt i staden för att memorera gator, torg, hotell, sjukhus och teatrar, tills de kan beskriva kortaste vägen mellan två punkter utan att titta på en karta. För hjärnforskare har den här yrkesgruppen blivit något av ett naturligt experiment. Vad händer egentligen i huvudet på en människa som lär sig en hel stad?

Provet som kräver en hel stad i huvudet

Transport for London, som ansvarar för taxilicenserna, beskriver kravet ganska nyktert. Den sökande ska kunna gatorna och landmärkena inom en radie av sex engelska mil från Charing Cross. Grunden är en lista med 320 rutter i den så kallade Blue Book, och för varje rutt ska man dessutom kunna området runt start och mål inom en kvarts mil. Den som vill köra i förorterna lär sig 25 rutter till.

Själva examinationen sker i flera steg. Efter ett skriftligt prov följer muntliga förhör, så kallade appearances, där en examinator ställer frågor om kortaste vägen mellan två platser. Förhören är ungefär 20 minuter långa och betygsätts på en skala från A till D. I början går det runt 56 dagar mellan varje förhör, mot slutet 21 dagar. Enligt Wellcome Trust omfattar kunskapen ungefär 25 000 gator, och bara omkring hälften av dem som börjar plugga klarar hela vägen fram till licens.

Maguires upptäckt: en del av hippocampus var större

Neuroforskaren Eleanor Maguire vid University College London undersökte taxiförarnas hjärnor med magnetkamera. Hennes första uppmärksammade studie om dem publicerades i tidskriften PNAS år 2000. Där jämfördes erfarna taxiförare med män i samma ålder som inte körde taxi.

Resultatet gällde hippocampus, en struktur djupt inne i hjärnan som länge kopplats till minne och rumslig orientering. Taxiförarna hade mer grå substans i den bakre delen av hippocampus och mindre i den främre delen. Dessutom fanns ett samband med erfarenhet: ju längre någon hade kört taxi i London, desto större var den bakre delen och desto mindre den främre.

Kritiker påpekade att jämförelsegruppen inte körde bil i yrket. Kanske var det själva körandet, stressen eller alla timmar i trafiken som gjorde skillnaden? Därför gjorde Maguire tillsammans med Katherine Woollett och Hugo Spiers en ny studie, publicerad i tidskriften Hippocampus 2006. Den här gången jämfördes taxiförare med Londons bussförare. Grupperna var matchade på körerfarenhet, arbetstid, ålder och upplevd stress. Skillnaden var att bussförarna kör samma fasta linjer dag efter dag, medan taxiförarna ständigt måste planera nya vägar.

Mönstret höll i sig. Taxiförarna hade större bakre och mindre främre hippocampus än bussförarna, och sambandet med antal år i yrket fanns bara hos taxiförarna. Forskarna drog slutsatsen att det är den rumsliga kunskapen om staden, inte körandet i sig, som hänger ihop med förändringen.

Följde förarna från första dagen

Ett problem kvarstod. Kanske hade personer med en viss sorts hjärna lättare att bli taxiförare från början? För att komma åt den frågan följde Woollett och Maguire en grupp blivande förare över tid. Studien publicerades i Current Biology i december 2011.

De undersökte 79 personer som just börjat plugga till The Knowledge och 31 personer i en kontrollgrupp. Alla scannades och fick göra minnestester i början, och sedan igen tre till fyra år senare. Vid starten fanns inga skillnader i hippocampus mellan grupperna, och alla presterade lika bra på minnestesterna.

Av de 79 klarade 39 provet. Hos just dem hade den bakre delen av hippocampus vuxit. Hos dem som pluggade men inte klarade sig, och hos kontrollgruppen, syntes ingen sådan förändring. Studien gav alltså ett starkt stöd för att det är själva inlärningen som formar hjärnan, även hos vuxna. Maguire själv betonade samtidigt att det inte går att utesluta att de som lyckades hade någon biologisk fördel från början.

Inget gratis: det fanns ett pris

Forskningen visar också att expertisen inte kommer utan kostnad. I studien från 2006 var taxiförarna bättre än bussförarna på att känna igen landmärken i London och bedöma avstånd mellan platser. Men de presterade sämre när de skulle minnas en komplicerad figur efter en stunds fördröjning, alltså ett test av nytt visuellt och rumsligt material. I 2011 års studie var det på samma sätt bara de godkända förarna som presterade sämre än kontrollgruppen på den typen av uppgifter.

Forskarna har tolkat det som att en mycket detaljerad karta i huvudet kan ta plats från annat, men de har också varit noga med att det behövs fler studier för att säkert veta varför.

Hjärnans inbyggda kartsystem

Varför just hippocampus? Svaret går tillbaka till forskning som belönades med Nobelpriset i fysiologi eller medicin 2014. John O'Keefe upptäckte 1971 att vissa nervceller i hippocampus hos råttor aktiveras när djuret befinner sig på en viss plats. Han kallade dem platsceller. År 2005 upptäckte May-Britt och Edvard Moser rutnätsceller i entorhinala cortex, ett område bredvid hippocampus. De fungerar som ett slags koordinatsystem. Tillsammans med celler som håller koll på huvudets riktning och rummets gränser bildar de det som Nobelkommittén beskrev som hjärnans inre GPS.

En senare studie från UCL, publicerad i Nature Communications 2017, visar hur det systemet beter sig när vi har hjälp. 24 frivilliga fick navigera i en simulering av Soho i London medan deras hjärnor scannades. När de valde väg själva ökade aktiviteten i hippocampus när de kom in på nya gator, särskilt där det fanns många vägval. När de i stället följde instruktioner från en navigator syntes ingen sådan extra aktivitet.

Vad betyder det för dig som vill lära dig din stad?

Du behöver inte plugga i fyra år för att ha nytta av forskningen. Några slutsatser går att dra även för vanliga stadsbor och nyinflyttade:

• Hjärnan förändras av inlärning även i vuxen ålder. Woollett och Maguires studie är ett av de tydligaste exemplen på det.
• Det är det aktiva tänkandet som räknas. Att själv välja väg och lista ut hur gator hänger ihop engagerar hjärnans kartsystem på ett annat sätt än att följa en röst som säger "sväng vänster".
• Kunskapen byggs bit för bit. Taxiförarna lär sig rutt efter rutt och förhörs med jämna mellanrum. Upprepning över tid är en central del av metoden.
• Gatunamn och landmärken är ankare. Provet handlar om att kunna koppla namn på gator och platser till deras läge och till varandra.

Det betyder inte att du ska slänga mobilen. Men om du vill att staden ska kännas som din egen lönar det sig att ibland lita på huvudet i stället för skärmen.

Testa din egen inre karta

Ortkoll är ett gratis kartspel som bygger på samma grundidé, fast i mycket mindre skala: att koppla namn till platser. I läget Hitta får du ett gatunamn och ska peka ut var gatan ligger. I Nämn alla skriver du alla gator du kan komma på och ser hur stor andel av stadens gatunät du täcker. Dagens utmaning ger tio nya frågor varje dag, samma för alla. Spelet finns för Malmö, Göteborg och Stockholm och bygger på data från OpenStreetMap. Du kommer inte att klara The Knowledge av det, men du märker snabbt hur mycket av staden du redan har i huvudet. Prova på ortkoll.se.

Källor

• Transport for London: Learn the Knowledge of London
• Wellcome: Changes in London taxi drivers' brains driven by acquiring 'the Knowledge', study shows
• ScienceDaily: Taxi driver training changes brain structure (2011)
• Maguire, Woollett & Spiers (2006): London Taxi Drivers and Bus Drivers: A Structural MRI and Neuropsychological Analysis, Hippocampus (PDF)
• Nobelprize.org: Pressmeddelande, Nobelpriset i fysiologi eller medicin 2014
• UCL News: Satnavs 'switch off' parts of the brain (2017)