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Cognitive Psychology

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Overview

Fonte: Laboratorio di Jonathan Flombaum—Johns Hopkins University

Le immagini mentali visive si riferiscono alla capacità di evocare immagini nell'occhio della propria mente. Ciò consente alle persone di elaborare materiale visivo al di sopra e al di là dei vincoli di un punto di vista attuale; ad esempio, una persona potrebbe immaginare, usando l'occhio della propria mente, come qualcosa potrebbe apparire in un colore diverso, o come sarebbe se fosse fatto da un materiale diverso o ruotato e visto da una prospettiva diversa. Le immagini mentali sembrano supportare importanti comportamenti umani in molti contesti. Ad esempio, le persone segnalano la visualizzazione di percorsi e mappe quando pianificano un percorso o danno indicazioni stradali. Riferiscono di visualizzare movimenti, come oscillare un pipistrello, per prepararsi a un'azione reale. Riportano anche la rotazione mentale degli oggetti al fine di considerare come un oggetto potrebbe adattarsi a un ricettacolo o eliminare una barriera.

Questo video dimostra come utilizzare la procedura di rotazione mentale per indagare le immagini mentali visive.

Procedure

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1. Design dello stimolo.

  1. Presenta gli stimoli per questo esperimento - lettere e numeri, insieme alle loro immagini speculari (Figura 1) - in varie rotazioni.
    Figure 1
    Figura 1. Esempi di stimoli per un compito di rotazione mentale. Le righe superiori mostrano due caratteri (R e 4) e una copia di ciascuno ruotato. La riga inferiore mostra un'immagine speculare di ciascuno (sul lato destro di ogni coppia) e una versione ruotata di ciascuno. Il compito di rotazione mentale comporta l'identificazione di versioni ruotate di personaggi familiari e la loro distinzione dalle versioni ruotate delle loro immagini speculari.
  2. Usa PowerPoint, Keynote o un programma simile per generare gli stimoli.
  3. Per questo esperimento, usa la lettera maiuscola "R" e la lettera minuscola "g", insieme ai numeri "4" e "7".
  4. In PowerPoint creare una copia di ciascuno dei quattro caratteri. Utilizzate il font Helvetica Light per questo esperimento.
  5. Fai una seconda copia di ogni personaggio e capovolgili per produrre un'immagine speculare di ciascuno.
  6. Crea 12 copie di ciascuno dei quattro personaggi e delle loro immagini speculari.
  7. Ruotare ciascuna delle 12 copie con un incremento crescente di 15°. La copia originale di ciascuno è 0°, la successiva è 15°, poi 30°, e così via, fino a 180°. Fare riferimento alla Figura 2 per vedere l'insieme completo degli stimoli utilizzati per questo esperimento.
    Figure 2
    Figura 2. Una serie completa di stimoli per il compito di rotazione mentale. Quattro caratteri (3, R, 4 e g), ciascuno abbinato alle proprie immagini speculari e ruotato con incrementi di 15° tra 0 e 180.
  8. Dalle 13 copie ruotate di ogni stimolo e della sua immagine speculare, genera gli stimoli per ogni singola prova. Una versione di prova consiste in una delle quattro immagini non speculari stampate nella parte superiore di una pagina. La parte inferiore della pagina include quella lettera o numero e la sua immagine speculare in una delle 12 rotazioni (Figure 3 e 4).
  9. Crea una pagina per ogni prova dell'esperimento. Ognuno dei quattro numeri / lettere ha 13 pagine di prova, quindi assicurati che ci siano 52 pagine in totale e stampale.
  10. Numerato il retro delle pagine da 1 a 52. Il numero su ogni pagina è il tag numero. Il numero con cui è etichettata una pagina non ha importanza. Tuttavia, quando si numero le pagine, creare anche una chiave, una tabella che riporti la natura dello studio su ogni pagina e la risposta corretta (sinistra o destra), in modo che le risposte possano essere associate a singoli studi in seguito. Crea la chiave per assomigliare a un foglio di calcolo Excel etichettato "Chiave di rotazione mentale" (Tabella 1).
Numero Tag Carattere Angolo Risposta corretta
1 3 60 A DESTRA
2 g 75 A DESTRA
3 g 30 A DESTRA
4 g 60 A SINISTRA
5 g 165 A DESTRA
6 4 105 A SINISTRA
7 3 15 A SINISTRA
8 3 165 A SINISTRA
9 4 180 A SINISTRA
10 R 15 A DESTRA
11 g 180 A DESTRA
12 g 45 A DESTRA
13 g 105 A DESTRA
14 3 45 A DESTRA
15 4 15 A SINISTRA
16 R 60 A SINISTRA
17 R 45 A SINISTRA
18 R 150 A SINISTRA
19 g 0 A DESTRA
20 R 30 A SINISTRA
21 3 120 A SINISTRA
22 4 90 A SINISTRA
23 R 75 A SINISTRA
24 4 135 A DESTRA
25 3 180 A SINISTRA
26 4 45 A SINISTRA
27 R 90 A DESTRA
28 4 0 A SINISTRA
29 4 120 A SINISTRA
30 3 135 A DESTRA
31 R 135 A SINISTRA
32 3 30 A SINISTRA
33 4 75 A SINISTRA
34 3 105 A SINISTRA
35 3 150 A SINISTRA
36 R 105 A DESTRA
37 4 60 A DESTRA
38 4 30 A SINISTRA
39 R 120 A DESTRA
40 R 180 A DESTRA
41 g 135 A DESTRA
42 3 0 A SINISTRA
43 3 90 A SINISTRA
44 4 150 A DESTRA
45 4 165 A SINISTRA
46 3 75 A DESTRA
47 R 165 A SINISTRA
48 g 90 A DESTRA
49 g 150 A DESTRA
50 g 15 A SINISTRA
51 R 0 A DESTRA
52 g 120 A DESTRA

Tabella 1. Un esempio di chiave che riporta la natura del processo in ogni pagina e la risposta corretta (sinistra o destra).

Figure 3
Figura 3. Una pagina di prova di esempio per una prova dell'esperimento di rotazione mentale. Il partecipante deve segnalare se il carattere a sinistra o a destra (sotto la linea) è la "R" ruotata (al contrario della rotazione dell'immagine speculare).

Figure 4
Figura 4. Una pagina di prova di esempio per una prova dell'esperimento di rotazione mentale. Il partecipante deve segnalare se il carattere a sinistra o a destra (sotto la linea) è il "4" ruotato (al contrario della rotazione dell'immagine speculare).

  1. Per associare i risultati al contenuto di ogni prova, è necessario un posto dove registrare i risultati, quindi crea un altro foglio di calcolo con una colonna per il numero di prova, una colonna per il tag numero di quella prova, una colonna per la risposta data (destra o sinistra) e una colonna per il tempo necessario al partecipante per produrre una risposta. Stampare questo foglio di risposta.
  2. Inoltre, crea una pagina demo da utilizzare per spiegare le istruzioni. Mostra un esempio di uno dei personaggi, la sua immagine speculare e alcuni esempi del personaggio in una delle rotazioni. Etichettalo chiaramente (Figura 5).

Figure 5
Figura 5. Un foglio di istruzioni. Questo foglio presenta uno dei personaggi, la sua immagine speculare e una rotazione di ciascuno al fine di facilitare la spiegazione della procedura al partecipante.

  1. Oltre alle versioni stampate delle pagine di prova e demo, acquista un cronometro per l'esperimento ed è anche utile avere un assistente per aiutarti con i tempi e la registrazione delle risposte.

2. Procedura.

  1. Usa la pagina demo per spiegare le istruzioni al partecipante: "Questo esperimento indagherà sulla tua capacità di ruotare gli oggetti usando immagini visive. In ogni prova, ti verrà chiesto di decidere quale delle due immagini è una versione ruotata di un numero o di una lettera familiare. L'alternativa sarà una rotazione dell'immagine speculare dello stesso numero o lettera. Ecco un esempio: il numero 3. Ed ecco la sua immagine speculare. In una prova, vedrai il 3 originale, insieme a qualcosa come i due esempi nella parte inferiore della pagina, il 3 ruotato e una rotazione della sua immagine speculare. Dirai "sinistra" o "destra" per indicare quale pensi sia l'originale. Dovresti rispondere il più rapidamente possibile senza sacrificare la precisione. In altre parole, rispondi non appena sei sicuro della risposta, ma non prima".
  2. Mescola le 52 pagine di prova per randomizzare l'ordine. Dopo aver mescolato, inserisci i tag numerici delle prove nell'ordine in cui verranno presentati nel foglio di risposta.
  3. Avviare l'esperimento. Posiziona la pila di pagine a faccia in giù tra lo sperimentatore e il partecipante, i tag numerici rivolti verso l'alto.
  4. Tieni premuto il cronometro dall'assistente.
  5. In ogni prova, fai dire all'assistente "Vai" quando avvia il timer. A questo segnale, capovolgi la pagina di quella prova. Chiedere al partecipante di studiare la pagina e dire "destra" o "sinistra" per indicare quale personaggio è la risposta per quella prova.
  6. Quando il partecipante segnala una risposta, fare in modo che l'assistente interrompa il timer. Quindi, registrare il tempo di risposta e la risposta fornita sul foglio di risposta.
  7. Ripetere questa procedura per tutte le 52 prove.

3. Analisi.

  1. Al termine dell'esperimento, analizzare i dati.
  2. Immettere i tag numerici scritti a mano, le risposte e i tempi di risposta in una copia digitale del foglio di risposta e salvarlo con un nuovo nome, ad esempio "Risposte MR partecipante 1" (Tabella 2).
Prova # Numero Tag Risposta data Tempo di risposta Numero Tag2 Carattere Angolo Risposta corretta Risposta corretta?
4 1 A DESTRA 4876 1 3 60 A DESTRA 1
38 2 A DESTRA 6758 2 g 75 A DESTRA 1
40 3 A DESTRA 3579 3 g 30 A DESTRA 1
26 4 A SINISTRA 8752 4 g 60 A SINISTRA 1
10 5 A DESTRA 6494 5 g 165 A DESTRA 1
49 6 A SINISTRA 6587 6 4 105 A SINISTRA 1
16 7 A SINISTRA 3434 7 3 15 A SINISTRA 1
45 8 A SINISTRA 9172 8 3 165 A SINISTRA 1
35 9 A SINISTRA 1856 9 4 180 A SINISTRA 1
17 10 A DESTRA 6818 10 R 15 A DESTRA 1
12 11 A DESTRA 4797 11 g 180 A DESTRA 1
5 12 A DESTRA 5378 12 g 45 A DESTRA 1
21 13 A DESTRA 3301 13 g 105 A DESTRA 1
25 14 A DESTRA 1393 14 3 45 A DESTRA 1
33 15 A SINISTRA 3937 15 4 15 A SINISTRA 1
42 16 A SINISTRA 5827 16 R 60 A SINISTRA 1
31 17 A SINISTRA 6004 17 R 45 A SINISTRA 1
9 18 A SINISTRA 6174 18 R 150 A SINISTRA 1
46 19 A DESTRA 6619 19 g 0 A DESTRA 1
3 20 A SINISTRA 2276 20 R 30 A SINISTRA 1
18 21 A SINISTRA 4176 21 3 120 A SINISTRA 1
28 22 A SINISTRA 7819 22 4 90 A SINISTRA 1
24 23 A SINISTRA 7368 23 R 75 A SINISTRA 1
6 24 A DESTRA 4984 24 4 135 A DESTRA 1
47 25 A SINISTRA 4495 25 3 180 A SINISTRA 1
7 26 A SINISTRA 5476 26 4 45 A SINISTRA 1
50 27 A DESTRA 7919 27 R 90 A DESTRA 1
27 28 A SINISTRA 7182 28 4 0 A SINISTRA 1
48 29 A SINISTRA 5793 29 4 120 A SINISTRA 1
13 30 A DESTRA 8986 30 3 135 A DESTRA 1
36 31 A SINISTRA 9457 31 R 135 A SINISTRA 1
11 32 A SINISTRA 7903 32 3 30 A SINISTRA 1
29 33 A SINISTRA 9703 33 4 75 A SINISTRA 1
51 34 A SINISTRA 9565 34 3 105 A SINISTRA 1
1 35 A SINISTRA 9341 35 3 150 A SINISTRA 1
8 36 A DESTRA 2849 36 R 105 A DESTRA 1
52 37 A DESTRA 2355 37 4 60 A DESTRA 1
2 38 A SINISTRA 2094 38 4 30 A SINISTRA 1
32 39 A DESTRA 7338 39 R 120 A DESTRA 1
43 40 A DESTRA 5431 40 R 180 A DESTRA 1
37 41 A DESTRA 2734 41 g 135 A DESTRA 1
19 42 A SINISTRA 5978 42 3 0 A SINISTRA 1
14 43 A SINISTRA 3305 43 3 90 A SINISTRA 1
22 44 A DESTRA 5273 44 4 150 A DESTRA 1
41 45 A SINISTRA 4472 45 4 165 A SINISTRA 1
23 46 A DESTRA 2353 46 3 75 A DESTRA 1
34 47 A SINISTRA 8211 47 R 165 A SINISTRA 1
20 48 A DESTRA 2049 48 g 90 A DESTRA 1
44 49 A DESTRA 9719 49 g 150 A DESTRA 1
39 50 A SINISTRA 9562 50 g 15 A SINISTRA 1
15 51 A DESTRA 1282 51 R 0 A DESTRA 1
30 52 A DESTRA 3548 52 g 120 A DESTRA 1

Tabella 2. Esempio di foglio di risposta completato.

  1. Aprire la chiave di risposta e ordinare per tag numerico. Taglia e incolla il contenuto della chiave di risposta nel foglio con le risposte dei partecipanti, quindi ora ci sono colonne che riportano sia le risposte e i tempi di risposta del partecipante, sia i dettagli di ogni prova.
  2. Aggiungere un'altra colonna alla fine del foglio, denominata "Risposta corretta?" Confrontare la risposta data con la risposta corretta in ogni riga e immettere un 1 nella riga corretta della risposta se la risposta data era corretta o uno 0 se non lo era.
  3. Riassumi i risultati. Media la colonna "Risposta corretta?" per vedere la proporzione complessiva di studi con risposte corrette. Questo dovrebbe essere molto alto o perfetto per la maggior parte dei partecipanti. Mediare la colonna del tempo di risposta per avere un'idea dei tempi di risposta complessivi. Tale colonna può anche essere mediata filtrando in base alla lettera sul processo e/o all'orientamento della lettera.

Gli individui devono fare affidamento sulle immagini mentali visive – la capacità di evocare immagini negli occhi della propria mente – per percepire con precisione il mondo e guidare le azioni.

Ad esempio, le immagini mentali vengono utilizzate per visualizzare un percorso quando si pianificano le indicazioni per una particolare posizione o come potrebbe apparire una casa se fosse ristrutturata.

Gli psicologi sperimentali possono misurare le immagini mentali visive di una persona attraverso l'uso di un paradigma di rotazione mentale, che comporta l'identificazione di versioni ruotate di personaggi familiari e la loro distinzione dalle versioni ruotate delle loro immagini speculari.

Utilizzando la procedura di rotazione mentale, questo video dimostrerà come progettare stimoli e condurre un esperimento, nonché come analizzare e interpretare i risultati indagando le immagini mentali visive.

In questo esperimento, ai partecipanti vengono presentati stimoli e viene chiesto di distinguere se gli stimoli successivi sono rotazioni dell'oggetto originale o della sua immagine speculare.

In questo caso, gli stimoli del compito sono costituiti da lettere, come R e g, nonché da numeri, come 4 e 7, tutti stampati in font Helvetica Light.

Vengono prodotte due versioni delle lettere e dei numeri: l'originale e un'immagine speculare capovolta. I caratteri vengono quindi manipolati, in modo tale che ciascuno venga ruotato con un incremento crescente di 15°, a partire da 0° e terminando a 180°.

Durante ogni prova, ai partecipanti viene presentato uno dei quattro personaggi manipolati e quindi viene chiesto di decidere tra due possibili scelte quale sia la versione ruotata dell'oggetto originale nel modo più rapido e accurato possibile.

Pertanto, la variabile dipendente è il tempo di risposta, ovvero il tempo necessario al partecipante per effettuare una risposta.

Si ipotizza che i tempi di risposta saranno più rapidi per i personaggi che hanno poca rotazione, rispetto a quelli che vengono ruotati di più. In altre parole, i tempi di risposta sono più lunghi quanto più un carattere viene ruotato dal suo orientamento canonico.

Per iniziare l'esperimento, raccogli i fogli di stimolo che sono stati creati per ogni singola prova. Per ogni prova, si noti che una delle quattro immagini non speculari è stampata nella parte superiore e le due scelte si trovano nella parte inferiore della pagina.

Numerato il retro di ogni pagina da 1 a 52, che è chiamato "tag numerico". Per randomizzare l'ordine, mescolare le pagine di prova.

Per associare più facilmente i risultati al contenuto di ogni prova, creare un foglio di risposta che includa il numero di prova, il tag numerico nell'ordine di presentazione, la risposta fornita e il tempo di risposta.

Come ultima fase di preparazione, raccogli un cronometro e un assistente.

Quando il partecipante arriva, spiegagli le istruzioni usando una pagina demo. Si noti che viene mostrato uno dei personaggi, la sua immagine speculare e un paio di esempi del carattere in una delle rotazioni.

Quindi, posiziona le pagine di prova a faccia in giù tra lo sperimentatore e il partecipante.

Durante ogni prova, una volta che l'assistente avvia il timer e dice "Vai", capovolgi una pagina per il partecipante.

Quando il partecipante segnala una risposta, arrestare il timer. Quindi, registrare il tempo di risposta e la risposta sul foglio di risposta. Ripetere questa procedura per tutte le 52 prove.

Una volta completato l'esperimento, crea una copia digitale del foglio di risposta, includendo i tag numerici in ordine numerico, le risposte fornite, i tempi di risposta e le risposte corrette.

Contrassegna se le risposte fornite erano corrette inserendo un 1 nella colonna "Risposta corretta?" o uno 0 se non corretto.

Per le prove corrette, tracciare i tempi di risposta medi per ogni personaggio mostrato in funzione della rotazione. Si noti che i tempi di risposta aumentano proporzionalmente al grado di rotazione. Questi risultati suggeriscono che il cervello simula le trasformazioni fisiche.

Ora che hai familiarità con la progettazione di un esperimento di rotazione mentale, puoi applicare questo approccio per rispondere a domande specifiche sulle immagini mentali visive.

In pratica, le persone che sono particolarmente brave a pensare visivamente agli spazi fisici possono essere identificate attraverso il compito di rotazione mentale. Alcuni individui sono eccezionalmente bravi a usare le immagini mentali per guidare le loro azioni, come architetti e ingegneri meccanici.

Inoltre, i ricercatori utilizzano la risonanza magnetica funzionale per studiare le regioni del cervello coinvolte nella rotazione mentale.

Quando le persone ruotano mentalmente gli oggetti senza guardarli, c'è un'enorme quantità di attività cerebrale nella corteccia visiva in particolare, e in regioni come il lobo parietale, aree cerebrali generalmente ritenute coinvolte nel vedere. In altre parole, i sistemi cerebrali utilizzati per vedere effettivamente gli stimoli visivi sono anche usati per immaginare gli stimoli visivi.

Infine, i ricercatori esaminano la rotazione mentale nella realtà virtuale per studiare come le immagini mentali sono coinvolte nella navigazione attraverso diversi ambienti spaziali e ostacoli.

Hai appena visto l'introduzione di JoVE alla conduzione di un esperimento di rotazione mentale. Ora dovresti avere una buona comprensione di come progettare e condurre l'esperimento e, infine, come analizzare e interpretare i risultati.

Grazie per l'attenzione!

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Results

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Un modo comune per rappresentare graficamente i risultati è quello di tracciare il tempo di risposta per ogni carattere in funzione della rotazione del personaggio (e della sua immagine speculare; Figura 6).

Figure 6
Figura 6. Risultati del compito di rotazione mentale. I tempi di risposta sono tracciati per ciascuno dei personaggi in funzione della quantità di rotazione in una determinata prova. Generalmente, i tempi di risposta sono più lunghi quanto più un carattere viene ruotato dal suo orientamento canonico, suggerendo che i meccanismi cerebrali simulano trasformazioni fisiche.

Uno dei risultati comuni più interessanti associati ai compiti di rotazione mentale è che la quantità di tempo necessaria per produrre una risposta è proporzionale al grado di rotazione che distingue il carattere target e la sua coppia ruotata. In altre parole, il tempo necessario per ruotare mentalmente un oggetto sembra proporzionale al tempo necessario per ruotare effettivamente gli oggetti fisici al fine di posizionarli allo stesso orientamento. Ciò suggerisce che la rotazione mentale si basa su meccanismi che cercano davvero di simulare lo spazio fisico nel cervello, anche se nessun pezzo del cervello ruota.

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Applications and Summary

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Una delle principali applicazioni pratiche per i compiti di rotazione mentale è identificare le persone che sono particolarmente brave a pensare visivamente agli spazi fisici. Pensa alle abilità necessarie per essere un buon architetto, un ingegnere meccanico, un falegname esperto o un saldatore. Alcune persone sono davvero brave a usare le immagini mentali per guidare le loro azioni, e alcune persone non sono affatto brave, riferendo che non vedono nemmeno le immagini negli occhi della loro mente come fa la maggior parte delle persone. Il test di rotazione mentale è un buon modo per identificare visualizzatori eccezionalmente buoni ed eccezionalmente cattivi al fine di aiutare le persone a trovare i migliori usi delle loro capacità.

La rotazione mentale è stata anche una parte importante della ricerca neuroscientifica volta a comprendere le parti dei lobi occipitali e parietali coinvolti nella visione umana. Uno dei risultati più sorprendenti è che quando le persone ruotano mentalmente gli oggetti senza guardarli, c'è un'enorme quantità di attività cerebrale nella corteccia visiva e nelle aree cerebrali generalmente ritenute coinvolte nel vedere. In altre parole, i sistemi cerebrali utilizzati per vedere effettivamente gli stimoli visivi sono anche usati per immaginare gli stimoli visivi.

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