Mental rotation

Mental rotation  er evnen til at rotere de mentale repræsentationer af todimensionelle og tredimensionelle figurer, forbundet med den visuelle repræsentation af en sådan rotation i det menneskelige sind [1] . Der er en sammenhæng mellem de dele af hjernen, der er ansvarlige for perception og mental rotation. Derudover kan mental rotation være relateret til kognitiv rumlig behandlingshastighed og generel intelligens . [2] [3] [4]

Mental rotation kan beskrives som bevægelse af objekter af hjernen for at forstå deres natur og oprindelse. Det studeres hovedsageligt for at forstå, hvordan psyken genkender objekter i omgivelserne. Mental rotation er en af ​​en persons kognitive funktioner, som giver ham mulighed for at genkende et ændret objekt.

Processen med mental rotation kan opdeles i følgende faser: [2]

  1. At skabe et mentalt billede af objektet fra alle sider (ved at repræsentere objektet både i direkte projektion og under vendinger).
  2. Mental rotation af et objekt, indtil ligheden viser sig (ved at orientere stimulus til en anden figur).
  3. Sammenligning.
  4. At tage en beslutning om lighed eller forskel.
  5. Beslutningsmeddelelse (reaktionstid kan registreres ved at trykke på en knap under forsøget).

Fremgangsmåde

I den mentale rotationstest sammenligner forsøgspersoner to tredimensionelle objekter (eller bogstaver ), hvoraf nogle er roteret om en eller anden akse, og afgør, om de er det samme billede eller spejlbilleder ( enantiomorfer ) [1] . Under testen roteres par af billeder typisk et vist antal grader (f.eks. 0°, 60°, 120° eller 180°). Det endelige stimulusmateriale består af den oprindelige figur, dens egen, men roterede, og endelig dens spejlbillede. Eksperimentatoren vurderer forsøgspersonerne på, hvor præcist og hurtigt de kan skelne mellem roterede og spejlpar. [5]

Fænomenforskning

Shepard og Metzler (1971)

Roger Shepherd og Jacqueline Metzler (1971) var blandt de første til at studere mental rotation [6] . Deres eksperiment var rettet mod at studere den mentale rotation af tredimensionelle objekter. Hvert emne blev præsenteret for flere par asymmetriske objekter (todimensionelle eller tredimensionelle). Eksperimentet var designet til at måle, hvor lang tid det ville tage hvert individ at bestemme, om et par objekter var identiske. Undersøgelsen viste, at reaktionstiden ved løsning af dette problem var direkte proportional med genstandens rotationsvinkel i forhold til dets oprindelige position. Det vil sige, at jo mere objektet roterede i forhold til sin oprindelige position, jo mere tid tog det for motivet at sammenligne det med originalen. [en]

Vandenberg & Cuse (1978)

I 1978 udviklede Steven Vandenberg og Allan Cuse en test, der vurderede evnen til mentalt at rotere. Den var baseret på den originale undersøgelse af Shepard og Metzler (1971). Indiske tuschtegninger blev stimulusmaterialet. Hver stimulus var et todimensionelt billede af et tredimensionelt objekt skabt af en computer. Dette billede blev præsenteret på et oscilloskop . Derefter blev den vist i forskellige positioner, roteret omkring en lodret akse. Undersøgelsen fandt en signifikant forskel i mental rotationsscore mellem mænd og kvinder, hvor mænd præsterede bedre. Korrelationer med andre indikatorer viste en stærk sammenhæng med resultaterne af test af rumlige evner hos forsøgspersonerne, såvel som ingen sammenhæng med deres verbale evner. [7] [8]

Neural aktivitet

I 1999 blev der udført et eksperiment for at finde den del af hjernen, der er involveret i processen med mental rotation. Syv frivillige (4 mænd og 3 kvinder) i alderen 21 til 66 år blev forsøgspersonerne. Under eksperimentet blev de vist 8 symboler, som hver blev præsenteret fire gange (to i normal position og to i roteret position). Forsøgspersonerne skulle afgøre, om symbolet blev præsenteret i sin oprindelige position eller var spejlet. Under forsøget blev der foretaget en PET- scanning, som afslørede aktivering i højre bageste parietallap i hjernen. [9]

Funktionel magnetisk resonansbilleddannelse ( fMRI ) undersøgelser viser en gradvis stigning i aktivering af parietallappen (især den intraparietale sulcus) afhængigt af opgavens kompleksitet. Det vil sige, at jo større rotationsvinklen er, jo mere øges hjerneaktiviteten forbundet med denne opgave. Denne stigning i aktivering er ledsaget af en længere mental rotationsudførelsestid og en højere fejlrate. Forskerne hævder, at øget hjerneaktivitet, øget tid og øget fejlrate indikerer, at sværhedsgraden af ​​en opgave er direkte proportional med vinklen på svinget. [10] [11]

Farve

De fysiske genstande, som mennesker mentalt roterer i hverdagen, har mange egenskaber, såsom teksturer, former og farver. Forskere ved University of California Santa Barbara satte sig for at undersøge, i hvilket omfang visuel information (såsom farve) er repræsenteret under mental rotation. Denne undersøgelse brugte flere metoder - reaktionstidsundersøgelse, verbal protokolanalyse og øjensporing. I de indledende reaktionstidseksperimenter blev forsøgspersoner med dårlig mental rotationsevne påvirket af farve, mens dem med god mental rotationsevne ikke var. Generelt var respondenter med dårlige mentale rotationsevner hurtigere og mere nøjagtige til at identificere billeder, der havde samme farve. Analyse af den verbale protokol viste, at forsøgspersoner med lave rumlige evner nævnte farven på et objekt i den mentale rotationsopgave oftere end dem, hvis rumlige evner var høje. Dette eksperiment førte til den konklusion, at mennesker med en mere udviklet mental rotationsevne ville være mindre tilbøjelige til at repræsentere farve under løsningen af ​​dette problem. I modsætning hertil vil emner med svagere rotationsevner oftere repræsentere farve, mens de løser et problem ved hjælp af fragmenterede strategier (Khooshabeh & Hegarty, 2008). [12]

Indflydelse af atletik og kunstneriske evner

Der er også forsket i, hvordan atletik og kunstnerisk formåen påvirker mental rotation. Peach og Jensen (2012) [13] fandt, at atleter og musikere er mere lydhøre end ikke-specialister. At opdele forsøgspersonerne (hvis alder begyndte fra 18 år) i tre grupper hjalp med at studere dette. Grupperne omfattede henholdsvis elever, der læste musik, idræt og pædagogik. Studenter-atleterne viste sig at være bedre til mental rotation end dem, der studerede musik eller pædagogik. Derudover viste mandlige atleter en hurtigere reaktionshastighed end kvindelige atleter. Der var dog ingen signifikant forskel i resultaterne af kvindelige og mandlige musikere.

Moreau, Clerk et al. (2012) [14] satte sig også for at teste, om atleter ville være mere rumligt bevidste end ikke-atleter. Eksperimentet involverede seniorstuderende. De blev testet to gange: før træningsstart og efter (spredningen var 10 måneder). Derudover blev de trænet i to forskellige sportsgrene for at se, om dette ville hjælpe deres orientering i rummet. Resultaterne viste, at forsøgspersonerne løste mentale rotationsproblemer efter sportstræning bedre end før.

En anden undersøgelse så på effekten af ​​mental rotation på postural stabilitet. Forsøgspersonerne løste først mentale rotationsopgaver (stimulierne var et ben, en arm og en maskine, der ikke var forbundet med kroppen), og balancerede derefter på et ben. Det viste sig, at opgaver, der involverede benet som stimulus, fremkaldte større succes i balanceringen end dem, hvor hånden eller bilen blev præsenteret (selv efter 60 minutter). [femten]

Derudover blev forskellen i evnen til mental rotation (både i dybden og i flyet) blandt gymnaster, håndboldspillere og fodboldspillere undersøgt. Resultaterne viste, at atleterne havde større succes i mental rotation, tæt forbundet med deres specialisering i sporten. [16]

Der er en sammenhæng mellem mental rotation og motorisk evne hos børn (det er især mærkbart hos drenge i alderen 7-8 år). Ved at vurdere den motoriske evne er det desuden muligt præcist at forudsige evnen til mental rotation hos et barn. [17]

Den mentale rotationstest blev udført på gymnaster, orienteringsløbere, løbere og ikke-sportsfolk. Resultaterne viste, at ikke-atleter viste mindre mental rotationsevne end orienteringsløbere eller gymnaster. Deres resultater afveg dog ikke væsentligt fra løbernes. Samtidig klarede orienteringsatleter (allocentriske atleter) gymnaster (egocentriske atleter). [atten]

Kønsforskelle

Forskellige undersøgelser har vist, at der er forskel på mænd og kvinder i mentalrotationsopgaver. For at forklare dette fænomen blev hjerneaktivitet under en opgave undersøgt. En undersøgelse blev gennemført i 2012. Fagene var personer med videregående uddannelse (naturvidenskab eller humaniora). Mænd og kvinder blev bedt om at løse mentale rotationsopgaver, mens deres hjerneaktivitet blev registreret ved hjælp af fMRI. Der blev fundet en forskel i hjerneaktivering, hvor mænd viste stærkere aktivitet i det område, der blev brugt i opgaven. [19]

En undersøgelse udført i 2008 viste, at denne forskel opstår allerede i de tidlige stadier af ontogeni. Forsøget blev udført på 3-4 måneder gamle babyer ved hjælp af 2D mental rotation. For at fikse resultaterne blev der brugt et præferenceapparat, som observerede tidspunktet for barnets blik fast på objektet. Først introducerede forskerne forsøgspersonerne til tallet "1" og variationer af dets rotation. Derefter blev billedet af den roterede "1" og dets spejlreflektion præsenteret. Det viste sig, at drengene var mere interesserede i spejlbilledet, og pigerne reagerede lige meget på begge billeder. Forskerne spekulerede i, at dette kunne betyde en kønsforskel i mental rotationsbehandling. [tyve]

Et andet eksperiment, udført i 2015, fokuserede på kvinder og deres evner i mental rotation og opgaven med at genkende følelser. Under forsøget blev der simuleret en situation, hvor kvinder følte sig mere eller mindre stærke. Kvinder i magtsituationer har vist sig at være bedre til mental spinning (men mindre effektive til at genkende følelser) end andre kvinder. [21]

Forskning i forskellen mellem mænds og kvinders hjerner kan have mange andre praktiske anvendelser. For eksempel kan det hjælpe med at forstå autismespektrumforstyrrelser. En af teorierne om autisme er den såkaldte ekstreme mandlige hjerne. Denne teori hævder, at hjernen hos autister af begge køn ligner hypertrofierede mænd. I en undersøgelse fra 2015 [22] om ikke-autistiske mennesker viste det sig, at mænd havde større succes med mentale rotationsopgaver. Så fandt man ud af, at autister ikke har sådan en "mandlig fordel" i mental rotation. Forskerne mener, at dette giver os mulighed for at modbevise den "mandlige kognitive profil", som foreslået af EMM-teorien. [22]

Vejledning til yderligere forskning

Måske er der en sammenhæng mellem den kompetente bevægelse af kroppen og den hastighed, hvormed mennesker kan foretage en mental rotation. Forsøgslederne fandt ud af, at børn, der blev trænet til at løse mentale rotationsproblemer, forbedrede deres strategiske færdigheder. [23] Fremtidig forskning kan lede efter forskelle i mental rotation ved at lede efter andre opgaver forbundet med den. Individer bruger forskellige strategier til at udføre opgaver, så psykologers opmærksomhed kan rettes mod dem, der bruger specifikke kognitive færdigheder, da dette kan hjælpe med at sammenligne kompetencer og lydhørhed. [24] Andre videnskabsmænd vil fortsætte med at studere forskelle i at mestre mental rotation baseret på roterende objekter. [25] Identifikation af forsøgspersoner med et objekt kan forstyrre eller hjælpe i processen med mental rotation afhængigt af køn og alder, hvilket vil understøtte påstanden om, at mænd reagerer hurtigere. [19] [26] [27] Psykologer vil også fortsætte med at sammenligne mental og fysisk rotation og undersøge forskelle i reaktionstider samt betydning for miljøpåvirkninger. [28]

Litteratur

Noter

  1. ↑ 1 2 3 Roger N. Shepard, Jacqueline Metzler. Mental rotation af tredimensionelle objekter  (engelsk)  // Videnskab. — 1971-02-19. — Bd. 171 , udg. 3972 . - S. 701-703 . — ISSN 1095-9203 0036-8075, 1095-9203 . - doi : 10.1126/science.171.3972.701 . Arkiveret fra originalen den 23. februar 2020.
  2. ↑ 1 2 A. Michael Johnson. Hastighed af mental rotation som en funktion af problemløsningsstrategier  //  Perceptuelle og motoriske færdigheder. - 1990-12. - T. 71 , nr. 3 . - S. 803-806 . — ISSN 1558-688X 0031-5125, 1558-688X . doi : 10.2466 / pms.1990.71.3.803 .
  3. ↑ Bill Jones, Teresa Anuza. Effekter af sex, håndfasthed, stimulus og synsfelt på "mental rotation"  // Cortex. - 1982-12-01. - T. 18 , no. 4 . - S. 501-514 . — ISSN 0010-9452 . - doi : 10.1016/S0010-9452(82)80049-X . Arkiveret fra originalen den 3. februar 2019.
  4. ↑ Christopher Hertzog, Bart Rypma. Aldersforskelle i komponenter af mental-rotation opgaveudførelse  (engelsk)  // Bulletin of the Psychonomic Society. - 1991-02-01. — Bd. 29 , udg. 2 . - S. 209-212 . — ISSN 0090-5054 . - doi : 10.3758/BF03335237 .
  5. ↑ André F. Caissie, François Vigneau, Douglas A. Bors. Hvad måler den mentale rotationstest? En analyse af emnesværhedsgrad og emnekarakteristika  // The Open Psychology Journal. — 2009-12-11. - T. 2 , nej. 1 . - doi : 10.2174/1874350100902010094 . Arkiveret 12. maj 2021.
  6. ↑ S. Shepard, D. Metzler. Mental rotation: effekter af objekters dimensionalitet og opgavetype  // Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance . — 1988-02. - T. 14 , nej. 1 . - S. 3-11 . — ISSN 0096-1523 .
  7. ↑ Steven G. Vandenberg, Allan R. Kuse. Mentale rotationer, en gruppetest af tredimensionel rumlig visualisering  //  Perceptuelle og motoriske færdigheder. — 1978-12. - T. 47 , no. 2 . - S. 599-604 . — ISSN 1558-688X 0031-5125, 1558-688X . - doi : 10.2466/pms.1978.47.2.599 .
  8. ↑ Michael Peters. Kønsforskelle og tidsfaktoren til løsning af Vandenberg og Kuse mentale rotationsproblemer  // Hjerne og kognition. - 01-03-2005. - T. 57 , no. 2 . - S. 176-184 . — ISSN 0278-2626 . - doi : 10.1016/j.bandc.2004.08.052 . Arkiveret fra originalen den 10. maj 2017.
  9. ↑ Irina M. Harris, Gary F. Egan, Cynon Sonkkila, Henri J. Tochon-Danguy, George Paxinos. Selektiv aktivering af højre parietallap under mental rotation Et parametrisk PET-  studie //  Hjerne. - Oxford University Press , 2000-01-01. — Bd. 123 , udg. 1 . - S. 65-73 . — ISSN 0006-8950 . - doi : 10.1093/hjerne/123.1.65 . Arkiveret fra originalen den 26. april 2019.
  10. ↑ S. C Prather, K Sathian. Mental rotation af taktile stimuli  // Kognitiv hjerneforskning. - 2002-06-01. - T. 14 , nej. 1 . - S. 91-98 . — ISSN 0926-6410 . - doi : 10.1016/S0926-6410(02)00063-0 .
  11. ↑ Andrea Gogos, Maria Gavrilescu, Sonia Davison, Karissa Searle, Jenny Adams. Større overlegen end inferior parietal lobule aktivering med stigende rotationsvinkel under mental rotation: En fMRI undersøgelse  // Neuropsychologia. - 01-01-2010. - T. 48 , no. 2 . - S. 529-535 . — ISSN 0028-3932 . - doi : 10.1016/j.neuropsychologia.2009.10.013 . Arkiveret fra originalen den 3. februar 2019.
  12. ↑ Khooshabeh P., Hegarty M. Differential effects of color on mental rotation as a function of spatial ability //Spatial Cognition 2008: Poster Presentations. - 2008. - S. 21.
  13. ↑ Pietsch S., Jansen P. Forskellige mentale rotationspræstationer hos elever inden for musik, sport og uddannelse // Learning and Individual Differences. - 2012. - T. 22. - Nej. 1. - S. 159-163.
  14. ↑ Moreau D. et al. Forbedring af rumlige evner gennem sportspraksis // Journal of Individual Differences. – 2012.
  15. ↑ Kawasaki T., Higuchi T. Forbedring af postural stabilitet under stillestående opnået efter mental rotation af fodstimuli // Journal of motor adfærd. - 2016. - T. 48. - Nej. 4. - S. 357-364.
  16. ↑ Hamdi Habacha, Laure Lejeune-Poutrain, Nicolas Margas, Corinne Molinaro. Effekter af rotationsaksen og primordialt opfordrede lem hos atleter på højt niveau i en mental rotationsopgave  // ​​Human Movement Science. — 2014-10-01. - T. 37 . - S. 58-68 . — ISSN 0167-9457 . - doi : 10.1016/j.humov.2014.06.002 .
  17. ↑ Petra Jansen, Jan Kellner. Rollen af ​​roterende håndbevægelser og generel motorisk evne i børns mentale rotationspræstation  (engelsk)  // Frontiers in Psychology. - 2015. - Bd. 6 . — ISSN 1664-1078 . - doi : 10.3389/fpsyg.2015.00984 . Arkiveret fra originalen den 25. februar 2020.
  18. ↑ Mirko Schmidt, Fabienne Egger, Mario Kieliger, Benjamin Rubeli, Julia Schüler. Gymnaster og orienteringsløbere viser bedre mental rotationspræstation end ikke-atleter  // Journal of Individual Differences. — 2016-01-01. - T. 37 , no. 1 . - S. 1-7 . — ISSN 1614-0001 . - doi : 10.1027/1614-0001/a000180 . Arkiveret fra originalen den 6. november 2021.
  19. ↑ 1 2 Margaret Semrud-Clikeman, Jodene Goldenring Fine, Jesse Bledsoe, David C. Zhu. Kønsforskelle i hjerneaktivering på en mental rotationsopgave  // ​​International Journal of Neuroscience. — 2012-01-26. - T. 122 , no. 10 . - S. 590-597 . — ISSN 0020-7454 . - doi : 10.3109/00207454.2012.693999 .
  20. ↑ Paul C. Quinn, Lynn S. Liben. En kønsforskel i mental rotation hos små spædbørn  (engelsk)  // Psykologisk videnskab. - 2008-11. - T. 19 , nej. 11 . - S. 1067-1070 . — ISSN 1467-9280 0956-7976, 1467-9280 . - doi : 10.1111/j.1467-9280.2008.02201.x .
  21. ↑ Tali Nissan, Oren Shapira, Nira Liberman. Effekter af magt på mental rotation og følelsesgenkendelse hos kvinder  //  Personality and Social Psychology Bulletin. — 31-07-2015. - T. 41 , no. 10 . - S. 1425-1437 . — ISSN 1552-7433 0146-1672, 1552-7433 . - doi : 10.1177/0146167215598748 .
  22. ↑ 1 2 Alexandra C. Zapf, Liv A. Glindemann, Kai Vogeley, Christine M. Falter. Kønsforskelle i mental rotation og hvordan de bidrager til forståelsen af ​​autisme  // PLOS One  . - Public Library of Science , 2015-04-17. — Bd. 10 , iss. 4 . — P.e0124628 . — ISSN 1932-6203 . - doi : 10.1371/journal.pone.0124628 . Arkiveret fra originalen den 31. marts 2022.
  23. ↑ Chiara Meneghetti, Ramona Cardillo, Irene C. Mammarella, Sara Caviola, Erika Borella. Praksis og strategis rolle i mental rotationstræning: overførsels- og vedligeholdelseseffekter  (engelsk)  // Psychological Research. — 01-03-2017. — Bd. 81 , iss. 2 . - S. 415-431 . — ISSN 1430-2772 . - doi : 10.1007/s00426-016-0749-2 .
  24. ↑ Alexander Provost, Blake Johnson, Frini Karayanidis, Scott D. Brown, Andrew Heathcote. To veje til ekspertise i mental rotation  //  Kognitionsvidenskab. - 2013. - Bd. 37 , udg. 7 . - S. 1321-1342 . — ISSN 1551-6709 . - doi : 10.1111/cogs.12042 .
  25. ↑ Petra Jansen, Claudia Quaiser-Pohl, Sarah Neuburger, Vera Ruthsatz. Faktorer, der påvirker mental rotation med handlingsbaserede kønsstereotype objekter - Finmotorikkens rolle  //  Aktuel psykologi. — 2015-06-01. — Bd. 34 , udg. 2 . - S. 466-476 . — ISSN 1936-4733 . - doi : 10.1007/s12144-014-9269-7 .
  26. ↑ John T.E. Richardson. Kapitel 19 Kønsforskelle i billedsprog, kognition og hukommelse  // Advances in Psychology / Robert H. Logie, Michel Denis. - Nord-Holland, 1991-01-01. - T. 80 . - S. 271-303 . - doi : 10.1016/s0166-4115(08)60519-1 . Arkiveret fra originalen den 3. februar 2019.
  27. ↑ Sarah A. Burnett. Kønsrelaterede forskelle i rumlig evne: Er de trivielle?  (engelsk)  // Amerikansk psykolog. - 1986. - Bd. 41 , udg. 9 . - S. 1012-1014 . - ISSN 0003-066X 1935-990X, 0003-066X . - doi : 10.1037/0003-066x.41.9.1012 .
  28. ↑ Aaron L. Gardony, Holly A. Taylor, Tad T. Brunyé. Hvad afslører fysisk rotation om mental rotation?  (engelsk)  // Psychological Science. — 2013-12-05. - T. 25 , nej. 2 . - S. 605-612 . — ISSN 1467-9280 0956-7976, 1467-9280 . - doi : 10.1177/0956797613503174 .