Mentální rotace - Mental rotation

Mental rotation task (diagram).jpg

Mentální rotace je schopnost točit se mentální reprezentace z dvourozměrný a trojrozměrný objekty, protože to souvisí s vizuální reprezentací takové rotace v lidské mysli.[1] Existuje vztah mezi oblastmi mozku spojenými s vnímání a mentální rotace. Mohl by také existovat vztah mezi kognitivním hodnotit prostorového zpracování, obecně inteligence a mentální rotace.[2][3][4]

Mentální rotaci lze popsat jako objekty pohybující se mozkem, abychom jim pomohli porozumět tomu, co jsou a kam patří. Mentální rotace byla studována, aby se pokusilo zjistit, jak mysl rozpoznává objekty v jejich prostředí. Vědci obecně nazývají takové objekty podněty. Mentální rotace je jedna kognitivní funkce pro osobu, aby zjistila, co je změněný objekt.

Mentální rotaci lze rozdělit na následující poznávací etapy:[2]

  1. Vytvořte mentální obraz objektu ze všech směrů (představujte si, kde pokračuje rovně vs. zatáčky).
  2. Otáčejte mentálně objektem, dokud nebude možné provést srovnání (orientace stimulu na jiný obrázek).
  3. Proveďte srovnání.
  4. Rozhodněte, zda jsou objekty stejné nebo ne.
  5. Nahlaste rozhodnutí (reakční doba se zaznamenává při stáhnutí hladiny nebo stisknutí tlačítka).

Posouzení

V mentální rotaci test, účastník porovná dva 3D předměty (nebo písmena ), často se otáčí v některé ose a uvádí, zda jsou stejné obraz nebo pokud jsou zrcadlové obrazy (enantiomorfy ).[1] Obvykle bude test obsahovat dvojice obrázků, z nichž každý otočí o určitý počet stupňů (např. 0 °, 60 °, 120 ° nebo 180 °). Nastavený počet párů bude rozdělen mezi rotaci stejného obrazu, zatímco ostatní budou zrcadleny. Výzkumník posuzuje účastníka podle toho, jak přesně a rychle mohou rozlišovat mezi zrcadlovými a nezrcadlovými páry.[5]

Pozoruhodný výzkum

Shepard a Metzler (1971)

Roger Shepard a Jacqueline Metzler (1971) byli jedni z prvních, kdo tento fenomén zkoumali.[6] Jejich experiment konkrétně testoval mentální rotaci na trojrozměrných objektech. Každý subjekt dostal několik párů trojrozměrných, asymetrických liniových nebo krychlových předmětů. Experiment byl navržen tak, aby měřil, jak dlouho bude každému subjektu trvat, než určí, zda dvojice objektů je skutečně stejný objekt nebo dva různé objekty. Jejich výzkum ukázal, že reakční čas aby se účastníci mohli rozhodnout, zda se dvojice shoduje nebo ne lineárně úměrný do úhel otáčení z původní polohy. To znamená, že čím více byl objekt otočen z originálu, tím déle trvá, než jednotlivec zjistí, zda jsou dva obrazy stejného objektu nebo enantiomorfů.[7]

Vandenberg a Kuse (1978)

Hlavní článek: Test mentálních rotací

V roce 1978 Steven G. Vandenberg a Allan R. Kuse vyvinuli test k posouzení schopností mentální rotace, který byl založen na původní studii Sheparda a Metzlera (1971). The Test mentálních rotací byl sestrojen pomocí indických kreseb. Každý stimul byl dvourozměrný obraz trojrozměrného objektu nakreslený počítačem. Obraz byl poté zobrazen na osciloskopu. Každý obrázek byl poté zobrazen v různých orientacích otočených kolem svislé osy. V návaznosti na základní myšlenky experimentu Sheparda a Metzlera tato studie zjistila významný rozdíl ve skóre mentální rotace mezi muži a ženami, přičemž muži dosahovali lepších výsledků. Korelace s jinými opatřeními prokázaly silnou souvislost s testy prostorové vizualizace a žádnou souvislost s verbálními schopnostmi.[8][9]

Nervová aktivita

V roce 1999 byla provedena studie, která měla zjistit, která část mozku je aktivována během mentální rotace. Na tomto experimentu se zúčastnilo sedm dobrovolníků (čtyři muži a tři ženy) ve věku od dvaceti devíti do šedesáti šesti. Ve studii bylo subjektům zobrazeno 8 znaků každý 4krát (dvakrát v normální orientaci a dvakrát obráceně) a subjekty se musely rozhodnout, zda je postava v normální konfiguraci nebo zda se jedná o zrcadlový obraz. Během tohoto úkolu byl proveden PET sken a odhalil aktivaci v pravém zadním temenním laloku.[10]

Funkční magnetická rezonance (fMRI) studie aktivace mozku během mentální rotace odhalily konzistentní zvýšenou aktivaci temenního laloku, konkrétně inter-parietální sulcus, to závisí na obtížnosti úkolu. Obecně platí, že čím větší je úhel otáčení, tím větší je mozková aktivita spojená s úkolem. Tato zvýšená aktivace mozku je doprovázena delšími časy k dokončení úlohy rotace a vyšší mírou chyb. Vědci tvrdí, že zvýšená aktivace mozku, delší čas a vyšší chybovost naznačují, že obtížnost úkolu je úměrná úhlu otáčení.[11][12]

Rotace do hloubky 90 stupňů
Rotace v obrazové rovině o 90 stupňů

Barva

Fyzické objekty, které si lidé představují v každodenním životě, mají mnoho vlastností, například textury, tvary a barvy. Studie na Kalifornská univerzita v Santa Barbaře bylo provedeno s cílem konkrétně otestovat, do jaké míry jsou vizuální informace, například barva, reprezentovány během mentální rotace. Tato studie používala několik metod, jako jsou studie reakčního času, analýza verbálního protokolu a sledování očí. V počátečních experimentech s reakční dobou byli ti, kteří měli špatnou rotační schopnost, ovlivněni barvami obrazu, zatímco ti, kteří měli dobrou rotační schopnost, nebyli. Celkově byli ti, kteří měli špatné schopnosti, rychlejší a přesnější identifikační obrázky, které byly konzistentně barevné. Analýza verbálního protokolu ukázala, že subjekty s nízkou prostorové schopnosti zmínili barvu ve svých úlohách mentální rotace častěji než účastníci s vysokou prostorovou schopností. Jedna věc, kterou lze ukázat prostřednictvím tohoto experimentu, je, že u osob s vyšší rotační schopností bude méně pravděpodobné, že budou reprezentovat barvu v jejich mentální rotaci. Špatné rotátory budou pravděpodobněji reprezentovat barvu v jejich mentální rotaci pomocí postupných strategií (Khooshabeh & Hegarty, 2008).

Vliv na atletiku a umělecké schopnosti

Byl také proveden výzkum toho, jak atletika a umělecké schopnosti ovlivňují mentální rotaci. Pietsch, S., & Jansen, P. (2012) prokázali, že lidé, kteří byli sportovci nebo hudebníci, měli rychlejší reakční časy než lidé, kteří nebyli. Testovali to rozdělením lidí ve věku od 18 let do tří skupin. Skupinou 1 byli studenti, kteří studovali matematiku, studenti sportu a studenti vzdělávání. Bylo zjištěno, že prostřednictvím testu mentální rotace se studentům zaměřeným na sport dařilo mnohem lépe než těm, kteří byli matematické nebo vzdělávací obory. Bylo také zjištěno, že sportovci v experimentu byli rychlejší než ženy, ale hudebníci a hudebnice neukázali žádný významný rozdíl v reakční době.

Moreau, D., Clerc a kol. (2012) také zkoumali, zda byli sportovci prostorově více vědomi než ne-sportovci. Tento experiment vzal vysokoškolské studenty a otestoval je testem mentální rotace před jakýmkoli sportovním tréninkem a poté znovu. Účastníci byli vyškoleni ve dvou různých sportech, aby zjistili, zda by to pomohlo jejich prostorovému povědomí. Zjistilo se, že účastníci si po tréninku ve sportu vedli lépe v testu mentální rotace než před tréninkem. Existují způsoby, jak trénovat své prostorové povědomí. Tento experiment přinesl do výzkumu, že pokud by lidé mohli najít způsoby, jak trénovat své dovednosti mentální rotace, mohli by lépe a lépe provádět výkonné činnosti v kontextu.

Studie zkoumala vliv mentální rotace na posturální stabilitu. Účastníci provedli úkol MR (mentální rotace) zahrnující buď podněty nohou, podněty rukou, nebo podněty mimo tělo (auto) a poté museli balancovat na jedné noze. Výsledky naznačily, že MR úkoly zahrnující podněty nohou byly účinnější při zlepšování rovnováhy než podněty rukou nebo automobilem, a to i po 60 minutách.[13]

Vědci zkoumali rozdíl ve schopnostech mentální rotace mezi gymnastkami, házenou a fotbalisty s rotacemi do hloubky i do roviny. Výsledky naznačují, že sportovci byli lepší při plnění úkolů mentální rotace, které více souvisely s jejich odborným sportem.[14]

U dětí existuje korelace v mentální rotaci a motorických schopnostech a toto spojení je obzvláště silné u chlapců ve věku 7–8 let. Bylo známo, že děti mají velmi propojené motorické a kognitivní procesy a studie ukázala, že toto překrývání je ovlivněno motorickými schopnostmi.[15]

Test mentální rotace (MRT) byl proveden na gymnastkách, orientačních bězích, běžcích a ne atletech. Výsledky ukázaly, že nešportovci byli výrazně lepší než gymnastky a orientační jezdci, ale ne běžci. Gymnastky (egocentrickí sportovci) nepřevyšovali orientační sportovce (alocentrické sportovce).[16]

Sex

Některé studie ukázaly, že v úlohách mentální rotace je rozdíl mezi mužem a ženou. Abychom vysvětlili tento rozdíl, byla studována aktivace mozku během úlohy mentální rotace. V roce 2012 studie[17] byly provedeny na lidech, kteří vystudovali vědy nebo svobodná umění. Muži a ženy byli požádáni, aby provedli úkol mentální rotace, a jejich mozková aktivita byla zaznamenána pomocí fMRI. Vědci zjistili rozdíl v aktivaci mozku: muži vykazují silnější aktivitu v oblasti mozku, která se používá při mentální rotaci.

Studie z roku 2008 naznačuje, že rozdíly se mohou objevit brzy v průběhu vývoje. Experiment byl proveden na kojencích ve věku 3 až 4 měsíců pomocí úlohy 2D mentální rotace. Použili preferenční aparát, který spočívá v pozorování toho, kolik času se dítě dívá na podnět. Začali seznámením účastníků s číslem „1“ a jeho střídáním. Potom jim ukázali obrázek otočené „1“ a jeho zrcadlový obraz. Studie ukázala, že muže více zajímá zrcadlový obraz. Ženy se stejně zajímají o otočenou „1“ a její zrcadlový obraz. Podle studie to může znamenat, že muži a ženy, alespoň u kojenců, zpracovávají mentální rotaci odlišně.[18]

Další studie z roku 2015 byla zaměřena na ženy a jejich schopnosti v úloze mentální rotace a v rozpoznávání emocí úkol. V tomto experimentu vyvolali pocit nebo situaci, kdy se ženy cítí silnější nebo méně silné. Byli schopni dospět k závěru, že ženy v situaci moci jsou lepší v úkolu mentální rotace (ale méně výkonné v úkolu rozpoznávání emocí) než jiné ženy.[19]

Studium rozdílů mezi mužským a ženským mozkem může mít zajímavé aplikace. Mohlo by to například pomoci při pochopení poruchy autistického spektra. Jednou z teorií týkajících se autismu je EMB (extrémní mužský mozek ). Tato teorie se domnívá, že autisté mají „extrémní mužský mozek“. Ve studii[20] od roku 2015 vědci potvrdili, že existuje rozdíl mezi mužem a ženou v úkolu mentální rotace (studiem lidí bez autismu): muži jsou úspěšnější. Poté zdůraznili skutečnost, že autisté nemají tento „mužský výkon“ v úkolu mentální rotace. Svou studii uzavírají tak, že „autisté nemají extrémní verzi mužského kognitivního profilu, jak navrhuje teorie EMB“.[20]

Některé nedávné studie naznačují, že rozdíl mezi poznáváním mentální rotace je důsledkem postupu a umělosti podnětů. Studie z roku 2017 využila fotografie a trojrozměrné modely a vyhodnotila několik různých přístupů a podnětů. Výsledky ukazují, že změna stimulů může eliminovat jakékoli mužské výhody zjištěné Vandenbergovým a Kuseovým testem (1978). [21]

Aktuální směry výzkumu

Další informace: Abstrakce

Mohou existovat vztahy mezi kompetentním tělesným pohybem a rychlostí, s jakou mohou jednotlivci provádět mentální rotaci. Vědci zjistili, že děti, které cvičily s úkoly mentální rotace, měly po procvičení vylepšené strategické dovednosti.[22] Následné studie budou porovnávat rozdíly v mozku mezi pokusy o objevení účinků na jiné úkoly a mozek. Lidé k plnění úkolů používají mnoho různých strategií; psychologové budou studovat účastníky, kteří používají specifické kognitivní dovednosti k porovnání kompetencí a reakčních časů.[23] Jiní budou i nadále zkoumat rozdíly v kompetenci mentální rotace na základě rotujících objektů.[24] Identifikace účastníků s objektem by mohla bránit nebo pomoci jejich schopnostem mentální rotace napříč pohlavími a věky, aby podpořily dřívější tvrzení, že muži mají rychlejší reakční časy.[17][25][26] Psychologové budou i nadále testovat podobnosti mezi mentální rotací a fyzickou rotací a budou zkoumat rozdíl v reakčních dobách a význam pro dopady na životní prostředí.[27]

Viz také

Poznámky

  1. ^ A b Shepard, Roger N .; Metzler, Jacqueline (1971-02-19). "Mentální rotace trojrozměrných objektů". Věda. 171 (3972): 701–703. CiteSeerX  10.1.1.610.4345. doi:10.1126 / science.171.3972.701. ISSN  0036-8075. PMID  5540314.
  2. ^ A b Johnson, A. Michael (01.12.1990). „Rychlost mentální rotace jako funkce strategií řešení problémů“. Percepční a motorické dovednosti. 71 (3): 803–806. doi:10,2466 / pms. 1990.71.3.803. ISSN  0031-5125. PMID  2293182.
  3. ^ Jones, Bill; Anuza, Teresa (01.12.1982). „Účinky pohlaví, rukou, stimulace a zorného pole na“ mentální rotaci"". Kůra. 18 (4): 501–514. doi:10.1016 / S0010-9452 (82) 80049-X. PMID  7166038.
  4. ^ Hertzog, Christopher; Rypma, Bart (08.11.2013). „Věkové rozdíly ve složkách plnění úkolů mentální rotace“. Bulletin of Psychonomic Society. 29 (2): 209–212. doi:10,3758 / BF03335237. ISSN  0090-5054.
  5. ^ Caissie, A. F .; Vigneau, F .; Bors, D. A. (2009). „Co měří test mentální rotace? Analýza obtížnosti položky a charakteristik položky“ (PDF). The Open Psychology Journal. 2 (1): 94–102. doi:10.2174/1874350100902010094.
  6. ^ Shepard, R. N. a Metzler, J., „Mentální rotace: účinky dimenzionality objektů a typu úkolu“, Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, Sv. 14, únor 1988, str. 3-11.
  7. ^ Shepard, R. N .; Metzler, J. (1971). „Mentální rotace trojrozměrných objektů“ (PDF). Věda. 171 (3972): 701–703. CiteSeerX  10.1.1.610.4345. doi:10.1126 / science.171.3972.701. JSTOR  1731476. PMID  5540314.
  8. ^ Vandenberg, Steven (1978). „Mentální rotace, skupinový test trojrozměrné prostorové vizualizace“. Percepční a motorické dovednosti. 47 (2): 599–604. doi:10,2466 / pms.1978.47.2.599. PMID  724398.
  9. ^ Peters, Michael (01.03.2005). „Rozdíly mezi pohlavími a faktor času při řešení problémů s mentální rotací Vandenberga a Kuse“. Mozek a poznání. 57 (2): 176–184. doi:10.1016 / j.bandc.2004.08.052. PMID  15708213.
  10. ^ Harris, Irina M .; Egan, Gary F .; Sonkkila, Cynon; Tochon-Danguy, Henri J .; Paxinos, George; Watson, John D. G. (01.01.2000). „Selektivní aktivace pravého parietálního laloku během mentální rotace“. Mozek. 123 (1): 65–73. doi:10.1093 / mozek / 123.1.65. ISSN  0006-8950. PMID  10611121.
  11. ^ Prather, SC; Sathian, K. (2002). "Mentální rotace hmatových podnětů". Výzkum kognitivních mozků. 14 (1): 91–98. doi:10.1016 / S0926-6410 (02) 00063-0. PMID  12063132.
  12. ^ Gogos, Andrea; Gavrilescu, Maria; Davison, Sonia; Searle, Karissa; Adams, Jenny; Rossell, Susan L .; Bell, Robin; Davis, Susan R .; Egan, Gary F. (01.01.2010). „Větší aktivace než parietální lalok laloku se zvýšením úhlu rotace během mentální rotace: studie fMRI“. Neuropsychologie. 48 (2): 529–535. doi:10.1016 / j.neuropsychologia.2009.10.013. PMID  19850055.
  13. ^ Kawasaki, Tsubasa (11.7.2017). „Zlepšení posturální stability při klidném stání po mentální rotaci podnětů nohou“. web.a.ebscohost.com. Taylor & Francis. Citováno 2016-09-17.
  14. ^ Habacha, Hamdi; Lejeune-Poutrain, Laure; Margas, Nicolas; Molinaro, Corinne (2014). „Účinky osy rotace a prvotně vyžádané končetiny sportovců na vysoké úrovni v úloze mentální rotace“. Věda o lidském hnutí. 37: 58–68. doi:10.1016 / j.humov.2014.06.002. PMID  25064695.
  15. ^ Jansen, Petra; Kellner, Jan (2015). „Role rotačních pohybů rukou a obecné motorické schopnosti ve výkonu duševní rotace dětí“. Hranice v psychologii. 6: 984. doi:10.3389 / fpsyg.2015.00984. PMC  4503890. PMID  26236262.
  16. ^ Schmidt, Mirko; Egger, Fabienne; Kieliger, Mario; Rubeli, Benjamin; Schüler, Julia (2016). „Gymnastky a orientační běžečky vykazují lepší mentální rotační výkon než neathletky“ (PDF). Journal of Individual Differences. 37: 1–7. doi:10.1027 / 1614-0001 / a000180.
  17. ^ A b Semrud-Clikeman, Margaret; Fajn, Jodene Goldenring; Bledsoe, Jesse; Zhu, David C. (2012-01-26). "Genderové rozdíly v aktivaci mozku při úkolu mentální rotace". International Journal of Neuroscience. 122 (10): 590–597. doi:10.3109/00207454.2012.693999. ISSN  0020-7454. PMID  22651549.
  18. ^ Quinn, Paul C .; Liben, Lynn S. (01.11.2008). "Rozdíl pohlaví v mentální rotaci u mladých kojenců". Psychologická věda. 19 (11): 1067–1070. CiteSeerX  10.1.1.1013.7396. doi:10.1111 / j.1467-9280.2008.02201.x. ISSN  0956-7976. PMID  19076474.
  19. ^ Nissan, Tali; Shapira, Oren; Liberman, Nira (01.10.2015). „Účinky síly na duševní rotaci a rozpoznávání emocí u žen“. Bulletin osobnosti a sociální psychologie. 41 (10): 1425–1437. doi:10.1177/0146167215598748. ISSN  0146-1672. PMID  26231592.
  20. ^ A b Zapf, Alexandra C .; Glindemann, Liv A .; Vogeley, Kai; Falter, Christine M. (2015-04-17). „Sexuální rozdíly v duševní rotaci a jak přispívají k porozumění autismu“. PLOS ONE. 10 (4): e0124628. doi:10.1371 / journal.pone.0124628. ISSN  1932-6203. PMC  4401579. PMID  25884501.
  21. ^ Fisher, Maryanne L .; Meredith, Tami; Gray, Melissa (07.09.2017). „Rozdíly v pohlaví v mentální rotaci jsou důsledkem postupu a umělosti stimulů“. Evoluční psychologická věda. 4: 124–133. Citováno 2020-07-10.
  22. ^ Meneghetti, Chiara; Cardillo, Ramona; Mammarella, Irene C .; Caviola, Sara; Borella, Erika (10.02.2016). „Role praxe a strategie ve výcviku mentální rotace: účinky přenosu a údržby“. Psychologický výzkum. 81 (2): 415–431. doi:10.1007 / s00426-016-0749-2. ISSN  0340-0727. PMID  26861758.
  23. ^ Provost, Alexander; Johnson, Blake; Karayanidis, Frini; Brown, Scott D .; Heathcote, Andrew (01.09.2013). "Dvě cesty k odbornosti v duševní rotaci". Kognitivní věda. 37 (7): 1321–1342. doi:10.1111 / čepy. 12042. ISSN  1551-6709. PMID  23676091.
  24. ^ Jansen, Petra; Quaiser-Pohl, Claudia; Neuburger, Sarah; Ruthsatz, Vera (07.09.2014). „Faktory ovlivňující mentální rotaci s akčními genderově stereotypními objekty - role jemných motorických dovedností“. Současná psychologie. 34 (2): 466–476. doi:10.1007 / s12144-014-9269-7. ISSN  1046-1310.
  25. ^ Richardson, John T. E. (01.01.1991). „Kapitola 19 Genderové rozdíly v obrazech, poznávání a paměti“. In Denis, Robert H. Logie and Michel (ed.). Pokroky v psychologii. Mentální obrazy v poznání člověka. 80. Severní Holandsko. str. 271–303. doi:10.1016 / s0166-4115 (08) 60519-1. ISBN  9780444888945.
  26. ^ Burnett, Sarah A. (1986). „Sexuální rozdíly v prostorových schopnostech: Jsou triviální?“. Americký psycholog. 41 (9): 1012–1014. doi:10.1037 / 0003-066x.41.9.1012.
  27. ^ Gardony, Aaron L .; Taylor, Holly A .; Brunyé, Tad T. (2014-02-01). „Co odhaluje fyzická rotace o mentální rotaci?“. Psychologická věda. 25 (2): 605–612. doi:10.1177/0956797613503174. ISSN  0956-7976. PMID  24311475.

Reference

externí odkazy