Mentale rotatie
1. Stimulusontwerp.
- Toon de stimuli voor dit experiment—letters en cijfers, samen met hun spiegelafbeeldingen (Figuur 1)—in verschillende rotaties.
Figuur 1. Steekproefstimuli voor een mentale rotatie taak. De bovenste rijen tonen twee karakters (R en 4) en een kopie van elke gedraaide. De onderste rij toont een spiegelbeeld van elk (aan de rechterkant van elk paar) en een gedraaide versie van elk, eveneens. De mentale rotatie taak omvat het identificeren van gedraaide versies van bekende karakters en ze te onderscheiden van gedraaide versies van hun spiegelafbeeldingen. - Gebruik PowerPoint, Keynote of een soortgelijk programma om de stimuli te genereren.
- Gebruik voor dit experiment de hoofdletter 'R' en de kleine letter 'g', samen met de cijfers '4' en '7'.
- Maak in PowerPoint een kopie van elk van de vier karakters. Gebruik hiervoor de Helvetica Light-lettertype voor dit experiment.
- Maak een tweede kopie van elk karakter en draai ze om om een spiegelbeeld van elk te produceren.
- Maak 12 kopieën van elk van de vier karakters en hun spiegelafbeeldingen.
- Draai elk van de 12 kopieën met een toenemende increment van 15°. De originele kopie van elk is 0°, de volgende is 15°, dan 30°, enzovoort, tot 180°. Raadpleeg Figuur 2 om de volledige set stimuli te zien die voor dit experiment worden gebruikt.
Figuur 2. Een complete set stimuli voor de mentale rotatie taak. Vier karakters (3, R, 4 en g), elk gekoppeld aan hun spiegelafbeeldingen en geroteerd in 15° incrementen tussen 0 en 180. - Genereer uit de 13 gedraaide kopieën van elke stimulus en zijn spiegelbeeld de stimuli voor elke individuele proef. Een proef bestaat uit een van de vier niet-spiegelafbeeldingen afgedrukt bovenaan een pagina. De onderkant van de pagina bevat die letter of dat cijfer en zijn spiegelbeeld op een van de 12 rotaties (Figuur 3 en 4).
- Maak een pagina voor elke proef van het experiment. Elk van de vier cijfers/letters heeft 13 proefpagina's, dus zorg ervoor dat er in totaal 52 pagina's zijn en druk ze uit.
- Nummer de achterkanten van de pagina's 1-52. Het nummer op elke pagina is het nummerlabel. Het nummer waarmee een pagina is gelabeld, doet er niet toe. Wanneer u de pagina's echter nummert, maakt u ook een sleutel, een tabel die de aard van de proef op elke pagina en het juiste antwoord (links of rechts) rapporteert, zodat reacties later kunnen worden geassocieerd met individuele proeven. Maak de sleutel eruitzien als een Excel-spreadsheet met het label 'Mentale Rotatiesleutel' (Tabel 1).
| Nummerlabel | Karakter | Hoek | Juist antwoord | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1 | 3 | 60 | RECHTS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2 | g | 75 | RECHTS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3 | g | 30 | RECHTS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 4 | g | 60 | LINKS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 5 | g | 165 | RECHTS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 6 | 4 | 105 | LINKS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 7 | 3 | 15 | LINKS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 8 | 3 | 165 | LINKS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 9 | 4 | 180 | LINKS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 10 | R | 15 | RECHTS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 11 | g | 180 | RECHTS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 12 | g | 45 | RECHTS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 13 | g | 105 | RECHTS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 14 | 3 | 45 | RECHTS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 15 | 4 | 15 | LINKS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 16 | R | 60 | LINKS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 17 | R | 45 | LINKS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 18 | R | 150 | LINKS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 19 | g | 0 | RECHTS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 20 | R | 30 | LINKS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 21 | 3 | 120 | LINKS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 22 | 4 | 90 | LINKS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 23 | R | 75 | LINKS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 24 | 4 | 135 | RECHTS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 25 | 3 | 180 | LINKS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 26 | 4 | 45 | LINKS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 27 | R | 90 | RECHTS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 28 | 4 | 0 | LINKS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 29 | 4 |
| Nummerlabel | Karakter | Hoek | Juist antwoord |
| 1 | 3 | 60 | RECHTS |
| 2 | g | 75 | RECHTS |
| 3 | g | 30 | RECHTS |
| 4 | g | 60 | LINKS |
| 5 | g | 165 | RECHTS |
| 6 | 4 | 105 | LINKS |
| 7 | 3 | 15 | LINKS |
| 8 | 3 | 165 | LINKS |
| 9 | 4 | 180 | LINKS |
| 10 | R | 15 | RECHTS |
| 11 | g | 180 | RECHTS |
| 12 | g | 45 | RECHTS |
| 13 | g | 105 | RECHTS |
| 14 | 3 | 45 | RECHTS |
| 15 | 4 | 15 | LINKS |
| 16 | R | 60 | LINKS |
| 17 | R | 45 | LINKS |
| 18 | R | 150 | LINKS |
| 19 | g | 0 | RECHTS |
| 20 | R | 30 | LINKS |
| 21 | 3 | 120 | LINKS |
| 22 | 4 | 90 | LINKS |
| 23 | R | 75 | LINKS |
| 24 | 4 | 135 | RECHTS |
| 25 | 3 | 180 | LINKS |
| 26 | 4 | 45 | LINKS |
| 27 | R | 90 | RECHTS |
| 28 | 4 | 0 | LINKS |
| 29 | 4 |
Personen moeten vertrouwen op visuele mentale beelden?het vermogen om beelden in de geest op te roepen?om de wereld nauwkeurig waar te nemen en acties te sturen.
Bijvoorbeeld, mentale beelden worden gebruikt om een route te visualiseren bij het plannen van routebeschrijvingen naar een specifieke locatie, of hoe een huis eruit zou kunnen zien als het werd gerenoveerd.
Experimentele psychologen kunnen de visuele mentale beeldvorming van een persoon meten door middel van een mentaal rotatieparadigma, dat het identificeren van geroteerde versies van bekende karakters inhoudt en ze te onderscheiden van geroteerde versies van hun spiegelbeelden.
Met behulp van de mentale rotatieprocedure, zal deze video demonstreren hoe stimuli te ontwerpen en een experiment uit te voeren, evenals hoe resultaten te analyseren en te interpreteren die visuele mentale beeldvorming onderzoeken.
In dit experiment worden de deelnemers stimuli voorgelegd en wordt hen gevraagd te onderscheiden of volgende stimuli rotaties van het originele item zijn of van zijn spiegelbeeld.
In dit geval bestaan de taakstimuli uit letters, zoals R en g, evenals cijfers, zoals 4 en 7, allemaal afgedrukt in Helvetica Light-lettertype.
Er worden twee versies van de letters en cijfers gemaakt: de originele en een omgedraaide, spiegelbeeld. De karakters worden vervolgens gemanipuleerd, zodat elk met een toenemend increment van 15° wordt geroteerd, beginnend bij 0° en eindigend bij 180°.
Tijdens elke proef krijgen de deelnemers een van de vier gemanipuleerde karakters te zien en worden ze vervolgens gevraagd om van twee mogelijke keuzes zo snel en nauwkeurig mogelijk te beslissen welke de geroteerde versie van het originele item is.
Dus, de afhankelijke variabele is reactietijd?hoe lang het duurt voordat de deelnemer een reactie geeft.
Er wordt verondersteld dat reactietijden sneller zullen zijn voor karakters die weinig geroteerd zijn, vergeleken met karakters die het meest zijn geroteerd. Met andere woorden, de reactietijden zijn langer naarmate een karakter meer wordt geroteerd vanuit zijn canonische oriëntatie.
Om het experiment te beginnen, verzamel stimulivellen die voor elke individuele proef zijn gemaakt. Let voor elke proef op dat een van de vier niet-spiegelbeelden bovenaan is afgedrukt en de twee keuzes onderaan de pagina staan.
Nummer de achterkant van elke pagina van 1 tot 52, wat de 'nummertag' wordt genoemd. Om de volgorde te randomiseren, meng de testpagina's.
Om de resultaten gemakkelijker te koppelen aan de inhoud van elke proef, maak een antwoordblad met het proefnummer, nummertag in de volgorde van presentatie, gegeven antwoord en reactietijd.
Als laatste voorbereidingsstap, verzamel een stopwatch en een assistent.
Wanneer de deelnemer arriveert, leg de instructies uit met behulp van een demo-pagina. Let op dat een van de karakters, zijn spiegelbeeld en een paar voorbeelden van het karakter in een van de rotaties worden getoond.
Plaats vervolgens de testpagina's met de voorkant naar beneden tussen de experimentator en de deelnemer.
Tijdens elke proef, zodra de assistent de timer start en 'Ga' zegt, draai een pagina om voor de deelnemer.
Wanneer de deelnemer een reactie meldt, stop de timer. Noteer vervolgens de reactietijd en het antwoord op het antwoordblad. Herhaal deze procedure voor alle 52 proeven.
Zodra het experiment is voltooid, maak een digitaal exemplaar van het antwoordblad, inclusief de nummertags in numerieke volgorde, gegeven antwoorden, reactietijden en juiste antwoorden.
Markeer of de gegeven antwoorden correct waren door een 1 in de kolom 'Antwoord Correct?' in te voeren of een 0 in te voeren als het onjuist was.
Voor de correcte proeven, plot de gemiddelde reactietijden voor elk karakter getoond als functie van rotatie. Merk op dat de reactietijden evenredig toenemen met de mate van rotatie. Deze resultaten suggereren dat de hersenen de fysieke transformaties simuleren.
Nu u bekend bent met het ontwerpen van een mentaal rotatie-experiment, kunt u deze aanpak toepassen om specifieke vragen over visuele mentale beeldvorming te beantwoorden.
Praktisch gezien, kunnen mensen die bijzonder goed zijn in visueel denken over fysieke ruimtes worden geïdentificeerd door middel van de mentale rotatie taak. Bepaalde individuen zijn uitzonderlijk goed in het gebruik van mentale beelden om hun acties te sturen? zoals architecten en werktuigbouwkundig ingenieurs.
Daarnaast gebruiken onderzoekers functionele magnetische resonantie beeldvorming om hersengebieden te onderzoeken die betrokken zijn bij mentale rotatie.
Wanneer mensen objecten mentaal roteren zonder ze te bekijken, is er een enorme hoeveelheid hersenactiviteit in de visuele cortex in het bijzonder, en in regio's zoals de pariëtale kwab? hersengebieden die algemeen worden geacht betrokken te zijn bij het zien. Met andere woorden, de hersensystemen die worden gebruikt om visuele stimuli daadwerkelijk te zien, worden ook gebruikt om visuele stimuli te imagineren.
Ten slotte onderzoeken onderzoekers mentale rotatie in virtual reality om te bestuderen hoe mentale beeldvorming betrokken is bij het navigeren door verschillende ruimtelijke omgevingen en obstakels.
U hebt zojuist de introductie van JoVE gezien over het uitvoeren van een mentaal rotatie-experiment. Nu zou u een goed begrip moeten hebben van hoe u het experiment ontwerpt en uitvoert, en tenslotte hoe u de resultaten analyseert en interpreteert.
Bedankt voor het kijken!?
View the full transcript and gain access to JoVE Science Education videos
Q1: What is visual mental imagery and why is it important?
Visual mental imagery is the ability to conjure images in your mind's eye, allowing you to process visual material beyond your current viewpoint. This capacity supports important behaviors like visualizing routes when planning directions, imagining how objects might look if remodeled, and mentally rotating objects to consider how they fit into spaces or clear barriers.
Q2: How does the mental rotation paradigm measure visual mental imagery?
The mental rotation paradigm presents participants with rotated characters and asks them to distinguish whether each is a rotation of the original item or its mirror image. Participants respond as quickly and accurately as possible, with response time serving as the dependent variable. This procedure reveals how the brain simulates physical transformations of objects.
Q3: What stimuli are used in a mental rotation experiment?
Mental rotation experiments typically use letters and numbers, such as R, g, 4, and 7, printed in Helvetica Light font. Two versions of each character are created: the original and a flipped mirror image. Each character is then rotated by increasing increments of 15 degrees, starting at 0 degrees and ending at 180 degrees.
Q4: What does the relationship between rotation angle and response time reveal?
Response times increase proportionally with the degree of rotation, meaning participants respond faster to characters with little rotation and slower to those rotated the most. This pattern suggests that the brain simulates the physical transformations of objects, mentally rotating them step-by-step rather than instantly recognizing rotated versions.
Q5: How is a mental rotation experiment conducted with participants?
Participants are presented with test pages one at a time. An assistant starts a timer and says 'Go,' then the experimenter flips over a page. The participant reports their response, the timer stops, and the response time and answer are recorded. This procedure repeats for all trials, typically 52 pages, with responses and times documented on a response sheet.
Q6: What brain regions are active during mental rotation?
Functional magnetic resonance imaging shows enormous brain activity in the visual cortex and parietal lobe during mental rotation, areas typically involved in seeing. This indicates that the brain systems used to actually see visual stimuli are also used to imagine visual stimuli, demonstrating the neural overlap between perception and mental imagery.
Q7: Who benefits from strong mental rotation abilities and how are they identified?
Individuals exceptionally good at using mental imagery to guide actions, such as architects and mechanical engineers, excel at mental rotation tasks. The mental rotation paradigm effectively identifies people with strong visual thinking abilities about physical spaces. Researchers also use virtual reality to study how mental imagery supports spatial navigation and obstacle avoidance.
Hoofdstukken in deze video
0:00
Overview
0:58
Experimental Design
2:16
Running the Experiment
3:45
Representative Results
4:28
Applications
5:35
Summary