Mentální rotace

Mentální rotace  je schopnost otáčet mentální reprezentace dvourozměrných a trojrozměrných postav, spojená s vizuální reprezentací takové rotace v lidské mysli [1] . Mezi částmi mozku zodpovědnými za vnímání a mentální rotaci existuje spojení. Navíc mentální rotace může souviset s rychlostí kognitivního prostorového zpracování a obecnou inteligencí . [2] [3] [4]

Mentální rotaci lze popsat jako pohyb objektů mozkem za účelem pochopení jejich podstaty a původu. Studuje se hlavně proto, abychom pochopili, jak psychika rozpoznává předměty v prostředí. Mentální rotace je jednou z kognitivních funkcí člověka, která mu umožňuje rozpoznat změněný objekt.

Proces mentální rotace lze rozdělit do následujících fází: [2]

  1. Vytváření mentálního obrazu předmětu ze všech stran (zobrazením předmětu jak v přímé projekci, tak během zatáček).
  2. Mentální rotace předmětu, dokud se neobjeví podobnost (orientací podnětu na jinou postavu).
  3. Srovnání.
  4. Rozhodování o podobnosti nebo odlišnosti.
  5. Zpráva rozhodnutí (dobu reakce lze zaznamenat stisknutím tlačítka během experimentu).

Postup

V testu mentální rotace subjekty porovnávají dva trojrozměrné objekty (nebo písmena ), z nichž některé jsou otočeny na nějaké ose, a určují, zda se jedná o stejný obraz nebo zrcadlové obrazy ( enantiomorfy ) [1] . Obvykle se během testu dvojice snímků otočí o určitý počet stupňů (například 0°, 60°, 120° nebo 180°). Finální stimulační materiál se skládá z původní figury, své vlastní, ale otočené, a nakonec jejího zrcadlového obrazu. Experimentátor hodnotí subjekty, jak přesně a rychle dokážou rozlišit rotované a zrcadlové páry. [5]

Výzkum fenoménů

Shepard a Metzler (1971)

Roger Shepherd a Jacqueline Metzler (1971) byli mezi prvními, kdo studovali mentální rotaci [6] . Jejich experiment byl zaměřen na studium mentální rotace trojrozměrných objektů. Každému subjektu bylo předloženo několik párů asymetrických objektů (dvourozměrných nebo trojrozměrných). Experiment byl navržen tak, aby změřil, jak dlouho by každému subjektu trvalo určit, zda je dvojice objektů identická. Studie ukázala, že reakční doba při řešení tohoto problému byla přímo úměrná úhlu natočení objektu vzhledem k jeho původní poloze. To znamená, že čím více se objekt otáčel vzhledem ke své původní poloze, tím déle trvalo, než jej subjekt porovnal s originálem. [jeden]

Vandenberg & Cuse (1978)

V roce 1978 Steven Vandenberg a Allan Cuse vyvinuli test, který hodnotil schopnost mentální rotace. Vycházel z původní studie Sheparda a Metzlera (1971). Stimulačním materiálem se staly kresby tuší. Každý podnět byl dvourozměrný obraz trojrozměrného objektu vytvořený počítačem. Tento obrázek byl prezentován na osciloskopu . Poté byl zobrazen v různých polohách, otočený kolem svislé osy. Studie zjistila významný rozdíl ve skóre mentální rotace mezi muži a ženami, přičemž muži měli lepší výkon. Korelace s ostatními ukazateli prokázaly silný vztah k výsledkům testů prostorových schopností zkoumaných osob, stejně jako žádný vztah k jejich verbálním schopnostem. [7] [8]

Nervová aktivita

V roce 1999 byl proveden experiment s cílem najít tu část mozku, která se účastní procesu mentální rotace. Subjekty se stalo sedm dobrovolníků (4 muži a 3 ženy) ve věku 21 až 66 let. Během experimentu jim bylo ukázáno 8 symbolů, z nichž každý byl prezentován čtyřikrát (dva v normální poloze a dva v otočené poloze). Pokusné osoby musely určit, zda byl symbol prezentován ve své původní poloze nebo byl zrcadlen. Během experimentu byl proveden PET snímek, který odhalil aktivaci v pravém zadním parietálním laloku mozku. [9]

Studie funkční magnetické rezonance ( fMRI ) prokazují postupné zvyšování aktivace parietálního laloku (zejména intraparietálního sulcus) v závislosti na složitosti úkolu. To znamená, že čím větší je úhel rotace, tím více se zvyšuje mozková aktivita spojená s tímto úkolem. Toto zvýšení aktivace je doprovázeno delší dobou provádění mentální rotace a vyšší chybovostí. Vědci tvrdí, že zvýšená mozková aktivita, delší čas a zvýšená chybovost ukazují, že obtížnost úkolu je přímo úměrná úhlu otočení. [10] [11]

Barva

Fyzické předměty, které lidé v každodenním životě mentálně otáčí, mají mnoho vlastností, jako jsou textury, tvary a barvy. Vědci z Kalifornské univerzity v Santa Barbaře se rozhodli prozkoumat, do jaké míry jsou vizuální informace (například barva) zastoupeny během mentální rotace. Tato studie využívala několik metod – studium reakční doby, analýzu verbálního protokolu a sledování očí. V počátečních experimentech s reakční dobou byly subjekty se špatnou schopností mentální rotace ovlivněny barvou, zatímco subjekty s dobrou schopností mentální rotace nikoli. Obecně platí, že respondenti se špatnou schopností mentální rotace byli rychlejší a přesnější v identifikaci obrázků, které měly stejnou barvu. Analýza verbálního protokolu ukázala, že subjekty s nízkými prostorovými schopnostmi zmiňovaly barvu předmětu v úloze mentální rotace častěji než ty, jejichž prostorové schopnosti byly vysoké. Tento experiment vedl k závěru, že lidé s rozvinutější schopností mentální rotace budou méně pravděpodobně reprezentovat barvu při řešení tohoto problému. Naproti tomu subjekty se slabšími rotačními schopnostmi budou častěji reprezentovat barvu při řešení problému pomocí fragmentovaných strategií (Khooshabeh & Hegarty, 2008). [12]

Vliv atletiky a uměleckých schopností

Byl také proveden výzkum, jak atletika a umělecké schopnosti ovlivňují mentální rotaci. Peach a Jensen (2012) [13] zjistili, že sportovci a hudebníci reagují lépe než nespecialisté. Ke studiu pomohlo rozdělení subjektů (jejichž věk začínal od 18 let) do tří skupin. Ve skupinách byli studenti hudebního, sportovního a pedagogického oboru. Bylo zjištěno, že studenti-sportovci jsou v mentální rotaci lepší než ti, kteří studovali hudbu nebo pedagogiku. Navíc muži sportovci vykazovali rychlejší reakční rychlost než sportovkyně. Ve výsledcích hudebníků a hudebníků však nebyl významný rozdíl.

Moreau, Clerk a kol . Experimentu se účastnili studenti vysokých škol. Byly testovány dvakrát: před začátkem tréninku a po něm (rozpětí bylo 10 měsíců). Kromě toho byli trénováni ve dvou různých sportech, aby zjistili, zda to pomůže jejich orientaci v prostoru. Výsledky ukázaly, že subjekty řešily problémy s mentální rotací po sportovním tréninku lépe než dříve.

Jiná studie se zabývala vlivem mentální rotace na posturální stabilitu. Subjekty nejprve řešily úlohy mentální rotace (podněty byly noha, paže a stroj nespojený s tělem) a poté balancovaly na jedné noze. Ukázalo se, že úkoly zahrnující nohu jako stimul vyvolaly větší úspěch v balancování než ty, při kterých byla prezentována ruka nebo auto (i po 60 minutách). [patnáct]

Kromě toho byl studován rozdíl ve schopnosti mentální rotace (jak do hloubky, tak v rovině) mezi gymnastkami, házenkáři a fotbalisty. Výsledky ukázaly, že sportovci byli úspěšnější v mentální rotaci, úzce související s jejich specializací na daný sport. [16]

U dětí existuje souvislost mezi mentální rotací a motorickou schopností (patrná je zejména u chlapců ve věku 7-8 let). Navíc hodnocením motorické schopnosti je možné přesně předpovědět schopnost mentální rotace u dítěte. [17]

Test mentální rotace byl proveden u gymnastů, orientačních běžců, běžců a nesportujících osob. Výsledky ukázaly, že nesportovci vykazovali menší schopnost mentální rotace než orientační běžci nebo gymnasté. Jejich výsledky se však od těch běžců výrazně nelišily. Orientační sportovci (allocentričtí sportovci) přitom předčili gymnastky (egocentrické sportovce). [osmnáct]

Genderové rozdíly

Různé studie ukázaly, že mezi muži a ženami je rozdíl v úkolech mentální rotace. Pro vysvětlení tohoto jevu byla studována mozková aktivita během úkolu. V roce 2012 byla provedena studie. Subjekty byli lidé s vyšším vzděláním (přírodovědné nebo humanitní). Muži a ženy byli požádáni, aby řešili úkoly mentální rotace, zatímco jejich mozková aktivita byla zaznamenávána pomocí fMRI. Byl zjištěn rozdíl v aktivaci mozku, přičemž muži vykazovali silnější aktivitu v oblasti použité v úkolu. [19]

Studie provedená v roce 2008 ukázala, že k tomuto rozdílu dochází již v raných fázích ontogeneze. Experiment byl proveden na 3-4 měsíčních dětech pomocí 2D mentální rotace. K fixaci výsledků byl použit preferenční aparát, který sledoval dobu upřeného pohledu dítěte na předmět. Nejprve vědci představili subjektům číslo „1“ a variace jeho rotace. Poté byl představen obraz otočené „1“ a její zrcadlový odraz. Ukázalo se, že chlapce více zaujal zrcadlový obraz a dívky na oba obrázky reagovaly stejně. Vědci spekulovali, že by to mohlo znamenat genderový rozdíl ve zpracování mentální rotace. [dvacet]

Další experiment, provedený v roce 2015, se zaměřil na ženy a jejich schopnosti v mentální rotaci a na úkol rozpoznávat emoce. Během experimentu byla simulována situace, kdy se ženy cítily více či méně silné. Bylo zjištěno, že ženy v mocenských situacích jsou lepší v mentálním točení (ale méně účinné v rozpoznávání emocí) než jiné ženy. [21]

Výzkum rozdílů mezi mozky mužů a žen může mít mnoho dalších praktických aplikací. Může například pomoci v pochopení poruch autistického spektra. Jednou z teorií o autismu je takzvaný extrémní mužský mozek. Tato teorie tvrdí, že mozky autistů obou pohlaví jsou podobné hypertrofovaným mužům. Ve studii z roku 2015 [22] na neautistických lidech bylo zjištěno, že muži jsou úspěšnější v úkolech mentální rotace. Pak se zjistilo, že autisté nemají takovou „mužskou výhodu“ v mentální rotaci. Vědci se domnívají, že nám to umožňuje vyvrátit „mužský kognitivní profil“, jak navrhuje teorie EMM. [22]

Pokyny pro další výzkum

Možná existuje souvislost mezi kompetentním pohybem těla a rychlostí, s jakou lidé mohou provést mentální rotaci. Experimentátoři zjistili, že děti, které byly vyškoleny k řešení problémů s mentální rotací, zlepšily své strategické dovednosti. [23] Budoucí výzkum může hledat rozdíly v mentální rotaci hledáním dalších úkolů s tím spojených. Jednotlivci používají různé strategie k plnění úkolů, takže pozornost psychologů může být zaměřena na ty, kteří používají specifické kognitivní dovednosti, protože to může pomoci porovnat kompetence a schopnost reagovat. [24] Další vědci budou pokračovat ve studiu rozdílů ve zvládnutí mentální rotace na základě rotujících objektů. [25] Identifikace subjektů s objektem může narušovat nebo napomáhat procesu mentální rotace v závislosti na pohlaví a věku, což podpoří tvrzení, že muži reagují rychleji. [19] [26] [27] Psychologové budou také nadále srovnávat mentální a fyzickou rotaci, zkoumat rozdíly v reakčních časech a také význam pro dopady na životní prostředí. [28]

Literatura

Poznámky

  1. ↑ 1 2 3 Roger N. Shepard, Jacqueline Metzler. Mentální rotace trojrozměrných objektů  (anglicky)  // Science. — 1971-02-19. — Sv. 171 , iss. 3972 . - S. 701-703 . — ISSN 1095-9203 0036-8075, 1095-9203 . - doi : 10.1126/science.171.3972.701 . Archivováno z originálu 23. února 2020.
  2. ↑ 1 2 A. Michael Johnson. Rychlost mentální rotace jako funkce strategií řešení problémů  //  Percepční a motorické dovednosti. — 1990-12. - T. 71 , č.p. 3 . - S. 803-806 . — ISSN 1558-688X 0031-5125, 1558-688X . doi : 10.2466 / pms.1990.71.3.803 .
  3. ↑ Bill Jones, Teresa Anuza. Účinky sexu, ruky, stimulu a zorného pole na „mentální rotaci“  // Cortex. - 12.12.1982. - T. 18 , č.p. 4 . - S. 501-514 . — ISSN 0010-9452 . - doi : 10.1016/S0010-9452(82)80049-X . Archivováno z originálu 3. února 2019.
  4. ↑ Christopher Hertzog, Bart Rypma. Věkové rozdíly ve složkách plnění úkolů mentální rotace  (anglicky)  // Bulletin of the Psychonomic Society. - 1991-02-01. — Sv. 29 , iss. 2 . - S. 209-212 . — ISSN 0090-5054 . - doi : 10.3758/BF03335237 .
  5. ↑ André F. Caissie, François Vigneau, Douglas A. Bors. Co test mentální rotace měří? Analýza obtížnosti a charakteristik položky  // The Open Psychology Journal. — 2009-12-11. - T. 2 , ne. 1 . - doi : 10.2174/1874350100902010094 . Archivováno 12. května 2021.
  6. ↑ S. Shepard, D. Metzler. Mentální rotace: účinky dimenzionality objektů a typ úkolu  // Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance . — 1988-02. - T. 14 , č.p. 1 . - S. 3-11 . — ISSN 0096-1523 .
  7. ↑ Steven G. Vandenberg, Allan R. Kuse. Mentální rotace, skupinový test trojrozměrné prostorové vizualizace  //  Percepční a motorické dovednosti. — 1978-12. - T. 47 , č.p. 2 . - S. 599-604 . — ISSN 1558-688X 0031-5125, 1558-688X . - doi : 10.2466/pms.1978.47.2.599 .
  8. ↑ Michael Peters. Pohlavní rozdíly a faktor času při řešení problémů s mentální rotací Vandenberga a Kuse  // Brain and Cognition. — 2005-03-01. - T. 57 , č.p. 2 . - S. 176-184 . — ISSN 0278-2626 . - doi : 10.1016/j.bandc.2004.08.052 . Archivováno z originálu 10. května 2017.
  9. ↑ Irina M. Harris, Gary F. Egan, Cynon Sonkkila, Henri J. Tochon-Danguy, George Paxinos. Selektivní aktivace pravého parietálního laloku během mentální rotace Parametrická PET  studie //  Brain. - Oxford University Press , 2000-01-01. — Sv. 123 , iss. 1 . - str. 65-73 . — ISSN 0006-8950 . - doi : 10.1093/brain/123.1.65 . Archivováno z originálu 26. dubna 2019.
  10. ↑ S. C Prather, K Sathian. Mentální rotace hmatových podnětů  // Cognitive Brain Research. - 2002-06-01. - T. 14 , č.p. 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. Aktivace vyššího než dolního parietálního laloku se zvyšujícím se úhlem rotace během mentální rotace: Studie fMRI  // Neuropsychologie. — 2010-01-01. - T. 48 , č.p. 2 . - S. 529-535 . — ISSN 0028-3932 . - doi : 10.1016/j.neuropsychologia.2009.10.013 . Archivováno z originálu 3. února 2019.
  12. ↑ Khooshabeh P., Hegarty M. Diferenciální účinky barev na mentální rotaci jako funkce prostorových schopností //Spatial Cognition 2008: Poster Presentations. - 2008. - S. 21.
  13. ↑ Pietsch S., Jansen P. Rozdílná mentální rotace u studentů hudby, sportu a výchovy // Učení a individuální rozdíly. - 2012. - T. 22. - No. 1. - S. 159-163.
  14. ↑ Moreau D. a kol. Zlepšení prostorových schopností prostřednictvím sportovní praxe // Journal of Individual Differences. — 2012.
  15. ↑ Kawasaki T., Higuchi T. Zlepšení posturální stability během klidného stání získané po mentální rotaci nožních stimulů // Journal of motor behavior. - 2016. - T. 48. - No. 4. - S. 357-364.
  16. ↑ Hamdi Habacha, Laure Lejeune-Poutrain, Nicolas Margas, Corinne Molinaro. Účinky osy rotace a prvotně vyžádané končetiny špičkových sportovců v úkolu mentální rotace  // 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. Role rotačních pohybů rukou a obecné motorické schopnosti v mentálním rotačním výkonu dětí  (anglicky)  // Frontiers in Psychology. - 2015. - Sv. 6 . — ISSN 1664-1078 . - doi : 10.3389/fpsyg.2015.00984 . Archivováno z originálu 25. února 2020.
  18. ↑ Mirko Schmidt, Fabienne Egger, Mario Kieliger, Benjamin Rubeli, Julia Schüler. Gymnastky a orientační běžci vykazují lepší mentální rotační výkon než neatleti  // Journal of Individual Differences. — 2016-01-01. - T. 37 , č.p. 1 . - S. 1-7 . — ISSN 1614-0001 . - doi : 10.1027/1614-0001/a000180 . Archivováno z originálu 6. listopadu 2021.
  19. ↑ 1 2 Margaret Semrud-Clikeman, Jodene Goldenring Fine, Jesse Bledsoe, David C. Zhu. Genderové rozdíly v aktivaci mozku při úkolu mentální rotace  // International Journal of Neuroscience. — 26. 1. 2012. - T. 122 , č.p. 10 . - S. 590-597 . — ISSN 0020-7454 . - doi : 10.3109/00207454.2012.693999 .
  20. ↑ Paul C. Quinn, Lynn S. Liben. Pohlavní rozdíl v mentální rotaci u mladých kojenců  (anglicky)  // Psychologická věda. — 2008-11. - T. 19 , č.p. 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. Účinky moci na mentální rotaci a rozpoznávání emocí u žen  //  Bulletin osobnosti a sociální psychologie. — 2015-07-31. - T. 41 , č.p. 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. Pohlavní rozdíly v mentální rotaci a jak přispívají k porozumění autismu  // PLOS One  . - Public Library of Science , 2015-04-17. — Sv. 10 , iss. 4 . — P.e0124628 . — ISSN 1932-6203 . - doi : 10.1371/journal.pone.0124628 . Archivováno z originálu 31. března 2022.
  23. ↑ Chiara Meneghetti, Ramona Cardillo, Irene C. Mammarella, Sara Caviola, Erika Borella. Role praxe a strategie v tréninku mentální rotace: efekty přenosu a udržování  (anglicky)  // Psychological Research. — 2017-03-01. — Sv. 81 , iss. 2 . - str. 415-431 . — ISSN 1430-2772 . - doi : 10.1007/s00426-016-0749-2 .
  24. ↑ Alexander Provost, Blake Johnson, Frini Karayanidis, Scott D. Brown, Andrew Heathcote. Dvě cesty ke odbornosti v mentální rotaci  //  Kognitivní věda. - 2013. - Sv. 37 , iss. 7 . - S. 1321-1342 . — ISSN 1551-6709 . - doi : 10.1111/cogs.12042 .
  25. ↑ Petra Jansen, Claudia Quaiser-Pohl, Sarah Neuburger, Vera Ruthsatz. Faktory ovlivňující mentální rotaci s akčními genderově stereotypními objekty – Role jemných motorických dovedností  //  Současná psychologie. — 2015-06-01. — Sv. 34 , iss. 2 . - str. 466-476 . — ISSN 1936-4733 . - doi : 10.1007/s12144-014-9269-7 .
  26. ↑ John T. E. Richardson. Kapitola 19 Genderové rozdíly v obrazech, poznávání a paměti  // Pokroky v psychologii / Robert H. Logie, Michel Denis. - Severní Holandsko, 1. 1. 1991. - T. 80 . - S. 271-303 . - doi : 10.1016/s0166-4115(08)60519-1 . Archivováno z originálu 3. února 2019.
  27. ↑ Sarah A. Burnett. Rozdíly v prostorových schopnostech související s pohlavím: Jsou triviální?  (anglicky)  // Americký psycholog. - 1986. - Sv. 41 , iss. 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. Co prozrazuje fyzická rotace o mentální rotaci?  (anglicky)  // Psychologická věda. — 2013-12-05. - T. 25 , č.p. 2 . - S. 605-612 . — ISSN 1467-9280 0956-7976, 1467-9280 . - doi : 10.1177/0956797613503174 .