Räumliche Fähigkeiten Mentale Rotation Räumliche Veranschaulichung (spatial visualization) Räumliche Orientierung (spatial perception)

Räumliche FähigkeitenRäumliche Fähigkeiten

Mentale Rotation

Räumliche Veranschaulichung (spatial visualization)

Räumliche Orientierung (spatial perception)

Räumliche FähigkeitenRäumliche Fähigkeiten

Mentale Rotation: „Fähigkeit, räumliche Information mental zu repräsentieren und diese Repräsentation durch eine Drehung zu transformieren“ (Wiedenbauer 2006, S. 9)

Räumliche Veranschaulichung (spatial visualization)„Aufgaben zur räumlichen Veranschaulichung erfordern mehrschrittige Verarbeitung und Manipulation räumlicher Information“ (Wiedenbauer 2006, S. 11). Labyrinthaufgaben!

Räumliche Orientierung (spatial perception)räumliche Beziehungen in Bezug auf den eigenen Körper herstellen; Untersuchung, ob ein stabiles Konzept horizontaler und vertikaler Orientierung im Raum vorliegt (Wiedenbauer 2006)

Mentale RotationMentale Rotation

Vorgehen zum Testen der mentalen Rotationsleistung

Kubovy 1993, S. 356

Simultane Präsentation

Sukzessive Präsentation

Pfeilparadigma


Zeitlicher Ablauf beim mentalen Rotieren

1. Stimulusenkodierung (Identifikation des Objektes; Feststellen von gemeinsamen Elementen; Feststellen der Ausrichtung des Objektes)

2. Mentales Rotieren

3. Vergleich mit Stimulusmaterial

4. Motorische Reaktion


Winkeldisparität und Reaktionszeit

Rotationen in der Bildebene (A) und der Bildtiefe (B)Shepard & Metzler (1971)


Winkeldisparität und Reaktionszeit

Die Gerade wird durch eine Steigung beschrieben, die von der mentalen Rotation verursacht ist (Kehrwert ist die Rotations-geschwindigkeit) und einen Y-Achsenabschnitt, für den die Prozesse Stimulusenkodierung, Vergleich des Stimulus-materials und die motorische Reaktion verantwortlich sind.


Abhängige Variablen

-Reaktionszeit (in ms)-Fehlerrate (z.B. in Prozent)-Steigung der Reaktionszeit-Winkelgeraden-Y-Achsenabschnitt der Reaktionszeit-Winkelgeraden

Unterscheidungen jeweils noch nach:-Rotationswinkel (z.B. 22,5; 67,5; 112,5, 157,5)-Gespiegelt vs. nicht gespiegelt


Abhängige Variablen

Reaktionszeit (in ms)RT23, RT68, RT113, RT158RT23gesp, RT68gesp, RT113gesp, RT158gespRT23rot, RT68rot, RT113rot, RT158rot

Fehlerrate (z.B. absolut oder auch in Prozent):Error, Error gesp., Error rot., Error23, Error68, Error113, Error158Error23gesp, Error68gesp, Error113gesp, Error158gespError23rot, Error68rot, Error113rot, Error158rot

Reaktionszeit-Winkelgeraden:Steigung (b), Y-Achsenabschnitt (a)Steigung gesp. (b), Y-Achsenabschnitt gesp. (a)Steigung rot (b), Y-Achsenabschnitt rot (a)


Holistische Verarbeitung:Die Stimulusfigur wird ganzheitlich gedreht, wie man es mit der Figur auch tun würde, wenn man sie in der Hand hätte. Die holistische Verarbeitung würde daher der physikalischen Drehung entsprechen.

Analytische Verarbeitung:Das Objekt wird in einzelne Elemente zerlegt und diese werden bei der mentalen Rotation einzeln rotiert und verglichen. Der Blick wandert dabei immer wieder zwischen einzelnen markanten Stellen des Objektes hin und her.

Holistische vs. analytische (konfigurale) Verarbeitung


Yullie und Steiger (1982) benutzen Figuren von Shepard & Metzler. Dort reicht der Blick auf eine Achse der Figur, um eine Rotationsentscheidung zu treffen. Weist man Probanden darauf hin, reagieren sie schneller. Das dürfte bei einer holistischen Verarbeitung nicht so sein!

Vermutlich nutzen erfahrene Personen beide Strategien.Einfache Objekte werden holistisch, komplexe Objekte eher analytisch verarbeitet.Eine analytische Verarbeitung kann zu schnelleren Reaktionszeiten führen, wenn die wesentlichen Entscheidungsmarker in der Figur gefunden werden.



Einfache Objekte(eher holistisch)

Komplexe Objekte(eher analytisch)



Geschlecht

Stimulusmaterial (Dimensionalität, Komplexität, Präsentationsform, Distinktheit, möglich/unmöglich, Expertise)

Holistische vs. analytische Verarbeitung

Einflussfaktoren auf die mentale Rotationsleistung


Stimulusmaterial zweidimensional

- Meistens kürzere Reaktionszeit und höhere Rotationsgeschwindigkeit gegenüber dreidimensionalen Figuren; insbesondere, wenn Objekt bekannt ist (alphanumerisch); Cooper & Shepard 1973; Cooper 1975)

- Höhere Komplexität (z.B. Figur mit mehr Ecken) führt zum Teil zu längeren Reaktionszeiten; je nach Verarbeitungsstrategie aber auch nicht (holistisch!)



Stimulusmaterial dreidimensional

- Längere Reaktionszeiten bei Rotation in der Tiefenachse gegenüber der Bildebene

- Befunde bezüglich der Dimensionalität sind zuweilen widersprüchlich! Keine eindeutige Aussage möglich!

- Verarbeitungsstrategien scheinen entscheidende Rolle zu spielen



Stimulusmaterial

- Bekannt (Buchstaben, Zahlen); häufig kein linearer Trend bei Reaktionszeit- Winkel-Funktion, eher kurvilinear (Rilea, 2008, S. 225)

- Unbekannt (Mehrecke, Tetris-Figuren); meist linearer Trend



Stimulusmaterial

- Bekannt/Unbekant (BeispielThatcher-Effekt; Prosopagnosie-Patienten vs. Gesunde; Carbon et al., 2007)



Stimulusmaterial

- Höhere Komplexität (z.B. Figuren mit mehr Ecken) führt zum Teil zu längeren Reaktionszeiten

- Verarbeitungsstrategie entscheidend! Holistisch keine deutlich längeren Reaktionszeiten, analytische Verarbeitung führt zu längeren Reaktionszeiten!



Stimulusmaterial

- Distinktheit (Hervorstechen von Merkmalen; Karikatureffekt); führt zu kürzeren Reaktionszeit (höhere mentale Rotationsgeschwindigkeit?); vermutlich eher merkmalsbezogene Analyse (analytische Verarbeitung)

- Semantische Bedeutung (z.B. Kenntnis von Körperteilen); verkürzte Reaktionszeiten; im Beispiel reicht die Erkennung li/re Hand;

- Wird da überhaupt noch mental rotiert? Lineare Funktion?



Stimulusmaterial

- Expertise; führt mehr Expertise zu einem Wechsel von analytischer zu holistischer Verarbeitung?

- Häufig untersucht wurden dazu Gesichtserkennungsaufgaben (hier verfügen Menschen über hohe Expertise und verarbeiten holistisch)

- Funktion Reaktionszeit zu Winkeldisparität würde sich verändern; lässt sich experimentell aber nicht wirklich nachweisen (Gauthier & Tarr, 2002)



Geschlecht

- Metastudie (Linn & Petersen, 1985); Männer erzielen bessere Leistungen; hohe Effektstärke (d=0,94)

- Metastudie (Voyer u.a., 1995); Untersuchungen, die Reaktionszeiten und Fehler erfassen können (chronometrische Tests), zeigen nur noch zu ca. 50% Geschlechtsvorteile für Männer

- Bei dreidimensionalen Stimuli tritt der Unterschied stärker hervor (Roberts & Bell, 2003)

Erklärungen für Unterschiede?



Geschlecht

Erklärungen für Unterschiede? (Wiedenbauer, 2006)

- Räumliche Vorerfahrungen (Mathestudierende?; in einem eigenen Experiment fanden sich hier sogar Vorteile bei Frauen)- Sozialisation- Genetisch, hormonell (Kinder zeigen geringe oder keine Unterschiede; erst nach Pubertät entstehen diese; umstritten! Widersprüchliche Befunde!)- Unterschiedliche kortikale Aktivierung- Unterschiedliche Strategien (holistisch vs. analytisch; Männer eher holistisch? Keine experimentellen Befunde, die darauf hinweisen)



Wie wirken sich motorische Lern-/Trainingsprozesse auf kognitive Leistungen aus?

Jonglierstudie von Jansen u.a. (2009):

- 3-monatiges Jongliertraining führt bei Erwachsenen zu signifikanten Verbesserungen bei mentalen Rotationsleistungen (räumlich-kognitive Aufgabe).- Vergrößerte Hirnstrukturen?

Gleiche Ergebnisse in einer Studie mit 6-14 Jahren alten Mädchen (Jansen u.a., 2011): - Jongliertraining produziert signifikante Verbesserungen;- Kräftigungstraining führt zu keinen Verbesserungen!

=> Spezifische Bewegungsaufgaben scheinen daher spezifische Hirnregionen und damit auch spezifische kognitive Fähigkeiten zu entwickeln.


Wie wirken sich motorische Lern-/Trainingsprozesse auf kognitive Leistungen aus?

- Motorische Belastungen (45 Minuten Sporteinheit vs. Seminar) verbessern auch kurzfristig die mentale Rotationsleistung (Jansen & Pietsch, 2010, S. 59)

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