Kiểm tra giả thuyết tương đương cảm nhận trong quá trình xoay tâm của các kích thích 3D với đầu vào thị giác và xúc giác

Springer Science and Business Media LLC - Tập 236 - Trang 881-896 - 2018
André F. Caissie1, Abhilash Dwarakanath2, Lucette Toussaint3,4,5
1Department of Psychology, Eberhard Karls University Tübingen, Tübingen, Germany
2Department Physiology of Cognitive Processes, Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik, Tübingen, Germany
3Université de Poitiers, Poitiers, France
4Université François Rabelais de Tours, Tours, France
5Centre National de la Recherche Scientifique, “Centre de Recherches sur la Cognition et l’Apprentissage”, Poitiers, France

Tóm tắt

Các nghiên cứu trước đây về xoay tâm (tức là khả năng tưởng tượng các đối tượng đang xoay; MR) chủ yếu tập trung vào đầu vào hình ảnh, với ít thông tin hơn về đầu vào xúc giác. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã xem xét liệu các quá trình dẫn đến MR của các kích thích 3D với cả hai loại đầu vào có tương đương về mặt cảm nhận hay không (tức là, khi học trong cùng một loại đầu vào bằng với khả năng chuyển giao học biết giữa các loại đầu vào). Chúng tôi đã so sánh hiệu suất của các người tham gia trong hai phiên tác vụ liên tiếp, hoặc trong các điều kiện không chuyển đổi (Thị giác→Thị giác hoặc Xúc giác→Xúc giác) hoặc trong các điều kiện chuyển đổi (Thị giác→Xúc giác hoặc Xúc giác→Thị giác). Trong cả hai phiên tác vụ, chúng tôi đã quan sát thấy sự khác biệt trong phản ứng MR với đầu vào thị giác và xúc giác, cũng như sự khó khăn trong việc chuyển giao học biết. Trong các điều kiện không chuyển đổi, người tham gia đã thể hiện những cải thiện đáng kể trong tất cả các thước đo phụ thuộc. Tuy nhiên, trong các điều kiện chuyển đổi, chúng tôi chỉ quan sát thấy những cải thiện đáng kể trong tốc độ phản ứng với đầu vào xúc giác (RTs, giao điểm, độ dốc: Thị giác→Xúc giác) và sự cải thiện gần đạt được ý nghĩa trong độ chính xác phản ứng với đầu vào thị giác (Xúc giác→Thị giác). Phân tích độ phù hợp của mô hình (của tác động góc xoay lên RTs) cũng cho thấy cách học với đầu vào xúc giác và hình ảnh có đặc điểm khác nhau. Trong "Phiên 1", RTs phù hợp tương tự tốt với các góc xoay, cho cả hai loại phản ứng cảm nhận. Tuy nhiên, trong "Phiên 2", các đường xu hướng trong phân tích điều chỉnh đã thay đổi một cách rõ rệt, trong các điều kiện chuyển đổi và không chuyển đổi xúc giác. Những kết quả này gợi ý rằng MR với các đối tượng 3D không nhất thiết là một quá trình tương đương về cảm nhận. Đặc biệt (và sự khởi động lại) trong các chiến lược khám phá (tức là sự đánh đổi giữa tốc độ và độ chính xác) có thể là yếu tố chính ảnh hưởng đến những kết quả này—và không phải là sự khác biệt MR tự nó.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Amedi A, Malach R, Hendler T, Peled S, Zohary E (2001) Visuo-haptic object-related activation in the ventral visual pathway. Nat Neurosci 4:324–330 Ballesteros S, Reales JM, Manga D (1999) Implicit and explicit memory for familiar and novel objects presented to touch. Psichotema 11:785–800 Barquero B, Logie RH (1999) Imagery constraints on quantitative and qualitative aspects of mental synthesis. Eur J Cogn Psychol 11:315–333 Behrmann M, Ewell C (2003) Expertise in tactile pattern recognition. Psychol Sci 14:480–486 Berryman LJ, Yau JM, Hsiao SS (2006) Representation of object size in the somatosensory system. J Neurophysiol 96:27–39 Bethell-Fox CE, Shepard RN (1988) Mental rotation: effects of stimulus complexity and familiarity. J Exp Psychol Hum 14:12–23 Biederman I (1987) Recognition-by-components: a theory of human image understanding. Psychol Rev 94:115–117 Caissie AF (2013) Etude des transferts intermodaux lors de tâche de rotation mentale. Presses Académiques Francophones, Saarbrücken Caissie A, Vigneau F, Bors D (2009) What does the mental rotation test measure? An analysis of item difficulty and item characteristics. Op Psychol J 2:94–102 Carpenter PA, Eisenberg P (1978) Mental rotation and the frame of reference in blind and sighted individuals. Percept Psychophys 23:117–124 Cohen DJ, Blair C (1998) Mental rotation and temporal contingencies. J Exp Anal Behav 70:203–214 Cohen MS, Kosslyn SM, Breiter HC, DiGirolamo GJ (1996) Changes in cortical activity during mental rotation: a mapping study using functional MRI. Brain J Neurol 119:89–100 Cooper L (1975) Mental rotation of random two-dimensional shapes. Cogn Psychol 7:20–43 Corballis MC, McMaster H (1996) The roles of stimulus-response compatibility and mental rotation in mirror-image and left-right decisions. Can J Exp Psychol 50:397–401 Dalecki M, Hoffmann U, Bock O (2012) Mental rotation of letters, body parts and complex scenes: separate or common mechanisms? Hum Mov Sci 31:1151–1160 Dellantonio A, Spagnolo F (1990) Mental rotation of tactual stimuli. Acta Psychol 73:245–257 Dror IE, Kosslyn SM (1994) Mental imagery and aging. Psychol Aging 9:90–102 Dror I, Ivey C, Rogus C (1997) Visual mental rotation of possible and impossible objects. Psychon Bull Rev 4:242–247 Easton RD, Greene AJ, Srinivas K (1997) Transfer between vision and haptics: memory for 2-D patterns and 3-D objects. Psychon Bull Rev 4:403–410 Farah MJ (1988) Is visual imagery really visual? Overlooked evidence from neuropsychology. Psychol Rev 95:307–317 Farah MJ, Hammond KM, Levine DN, Calvanio R (1988) Visual and spatial mental imagery: dissociable systems of representation. Cogn Psychol 20:439–462 Finke RA, Shepard RN (1986) Visual functions of mental imagery. In: Boff KR, Kaufman L, Thomas JP (eds) Handbook of perception and human performance. Wiley-Interscience, New York, pp 37–55 Garbin CP (1988) Visual-haptic perceptual nonequivalence for shape information and its impact upon cross-modal performance. J Exp Psychol Hum 14:547–553 Garbin CP (1990) Visual-touch perceptual equivalence for shape information in children and adults. Percept Psychophys 48:271–279 Garbin CP, Bernstein IH (1984) Visual and haptic perception of three-dimensional solid forms. Percept Psychophys 36:104–110 Hatwell Y (1983) The effects of previous visual experience on haptic performances of sighted and blind children. In: Horn E (ed) Multimodal convergence in sensory systems. Gustav Fischer Verlag, Stutgart and New York, pp 325–333 Hatwell Y (2000) Les coordinations intermodales chez l’enfant et l’adulte. In Hatwell Y, Streri A, Gentaz E (eds), Toucher pour connaître: psychologie cognitive de la perception tactile manuelle (pp 211–224). Paris: Presses universitaires de France Heil M, Rösler F, Link M, Bajric J (1998) What is improved if a mental rotation task is repeated—the efficiency of memory access, or the speed of a transformation routine? Psychol Res 61:99–106 Hsiao S (2008) Central mechanisms of tactile shape perception. Curr Opin Neurobiol 18:418–424 Hsiao SS, Johnson KO, Twombly IA, DiCarlo JJ (1996) Form processing and attention effects in the somatosensory system. In: Franzen O, Johansson RS, Terenius L (eds) Somesthesis and the Neurobiology of the Somatosensory Cortex. Birkhäuser, Basel, pp 229–247 Hsiao S, Lane J, Fitzgerald P (2002) Representation of orientation in the somatosensory system. Behav Brain Res 135:93–103 James TW, James KH, Humphrey GK, Goodale MA (2006) Do visual and tactile object representations share the same neural substrate? In: Heller MA, Ballesteros S (eds) Touch and blindness: psychology and neuroscience. Lawrence Erlbaum Associates Publishers, Mahwah, pp 139–155 Johnson K (2001) The roles and functions of cutaneous mechanoreceptors. Cur Opin Neurobiol 11:455–461 Just M, Carpenter P (1985) Cognitive coordinate systems: accounts of mental rotation and individual differences in spatial ability. Psychol Rev 92:137–172 Kawamichi H, Kikuchi Y, Ueno S (2007) Spatio-temporal brain activity related to rotation method during a mental rotation task of three-dimensional objects: an MEG study. Neuroimage 37:956–965 Klatzky R, Lederman S, Metzger V (1985) Identifying objects by touch: an expert system. Percept Psychophys 37:299–302 Kosslyn S (1981) The medium and the message in mental imagery: a theory. Psychol Rev 88:46–66 Kosslyn SM, DiGirolamo GJ, Thompson WL, Alpert NM (1998) Mental rotation of objects versus hands: neural mechanisms revealed by positron emission tomography. Psychophysiol 35:151–161 Kosslyn SM, Thompson WL, Ganis G (2006) The case for mental imagery. Oxford University Press, New York Kozhevnikov M, Kosslyn S, Shephard J (2005) Spatial versus object visualizers: a new characterization of visual cognitive style. Mem Cognit 33:710–726 Lackner JR, DiZio P (2005) Vestibular, proprioceptive, and haptic contributions to spatial orientation. Annu Rev Psychol 56:115–147 Lakatos S, Marks L (1999) Haptic form perception: relative salience of local and global features. Percept Psychophys 61:895–908 Lederman S, Klatzky R (1987) Hand movements: a window into haptic object recognition. Cogn Psychol 19:342–368 Liesefeld HR, Zimmer HD (2013) Think spatial: the representation in mental rotation is nonvisual. J Exp Psychol Learn 39:167–182 Liesefeld HR, Fu X, Zimmer HD (2015) Fast and careless or careful and slow? Apparent holistic processing in mental rotation is explained by speed-accuracy trade-offs. J Exp Psychol Learn 41:1140–1151 Logie RH, Helstrup T (1999) Introduction. Eur J Cogn Psychol 11:289–294 Millar S (2006) Processing spatial information from touch and movement: implications from and for neuroscience. In: Heller MA, Ballesteros S (eds) Touch and blindness: psychology and neuroscience. Lawrence Erlbaum Associates Publishers, Mahwah, pp 25–48 Millar S, Al-Attar Z (2002) The Müller-Lyer illusion in touch and vision: implications for multisensory processes. Percept Psychophys 64:353–365 Pascual-Leone A, Hamilton RH (2001) The metamodal organization of the brain. Prog Brain Res 134:427–445 Pont S, Kappers A, Koenderink J (1997) Haptic curvature discrimination at several regions of the hand. Percept Psychophys 59:1225–1240 Prather SC, Sathian K (2002) Mental rotation of tactile stimuli. Cogn Brain Res 14:91–98 Prather SC, Votaw JR, Sathian K (2004) Task-specific recruitment of dorsal and ventral visual areas during tactile perception. Neuropsychologia 42:1079–1087 Provost A, Johnson B, Karayanidis F, Brown S, Heathcote A (2013) Two routes to expertise in mental rotation. Cogn Sci 37:1321–1342 Pylyshyn Z (1979) The rate of “mental rotation” of images: a test of a holistic analogue hypothesis. Mem Cogn 7:19–28 Pylyshyn ZW (2003) Seeing and visualizing: it’s not what you think. MIT Press, Cambridge Reales JM, Ballesteros S (1999) Implicit and explicit memory for visual and haptic objects: cross-modal priming depends on structural descriptions. J Exp Psychol Learn 25:644–663 Revesz G (1950) Psychology and the art of the blind (Trad. H. A. Wolff). Longmans Green, London Rock I, Victor J (1964) Vision and touch: an experimentally created conflict between the two senses. Sci 143:594–596 Röder B, Rösler F, Hennighausen E (1997) Different cortical activation patterns in blind and sighted humans during encoding and transformation of haptic images. Psychophysiol 34:292–307 Roland PE, Gulyás B (1994) Visual imagery and visual representation. Trends Neurosci 17:281–287 Rösler F, Röder B, Heil M, Hennighausen E (1993) Topographic differences of slow event-related brain potentials in blind and sighted adult human participants during haptic mental rotation. Cogn Brain Res 1:145–159 Sathian K (2005) Visual cortical activity during tactile perception in the sighted and the visually deprived. Dev Psychobiol 46:279–286 Sharps MJ, Nunes MA (2002) Gestalt and feature-intensive processing: toward a unified model of human information processing. Curr Psychol Dev Learn Personal Soc 21:68–84 Shepard R, Cooper L (1982) Mental images and their transformations. MIT Press, Cambridge Shepard RN, Metzler J (1971) Mental rotation of three-dimensional objects. Science 171:701–703 Shepard S, Metzler D (1988) Mental rotation: effects of dimensionality of objects and type of task. J Exp Psychol Hum 14:3–11 Smith W, Dror IE (2001) The role of meaning and familiarity in mental transformations. Psychon Bull Rev 8:732–741 Stigler J, Nusbaum H, Chalip L (1988) Developmental changes in speed of processing: central limiting mechanism or skill transfer? Child Dev 59:1144 Streri A (2000) Les coordinations intermodales chez le bébé. In Hatwell Y, Streri A et Gentaz E (eds), Toucher pour connaître: psychologie cognitive de la perception tactile manuelle (pp 193–209). Paris: Presses universitaires de France Tagaris GA, Richter W, Kim SG, Pellizer G, Andersen P, Ugurbil K et al (1998) Functional magnetic resonance imaging of mental rotation and memory scanning: a multidimensional scaling analysis of brain activation patterns. Brain Res Rev 26:106–112 Tarr M, Pinker S (1989) Mental rotation and orientation-dependence in shape recognition. Cogn Psychol 21:233–282 Tippet L (1992) The generation of visual images: a review of neuropsychological research and theory. Psychol Bull 112:415–432 Toussaint L, Caissie A, Blandin Y (2012) Does spatial ability depend on sensory-specific experience? J Cogn Psychol 24(4):387–394 Treisman A, Gormican S (1988) Feature analysis in early vision: evidence from search asymmetries. Psychol Rev 95:15–48 Vandenberg S, Kuse A (1978) Mental rotations, a group test of three-dimensional spatial visualization. Percept Mot Skills 47(2):599–604 Volcic R, Wijntjes MWA, Kappers AML (2009) Haptic mental rotation revisited: multiple reference frame dependence. Acta Psychol 130(3):251–259 Volcic R, Wijntjes MWA, Kool EC, Kappers AML (2010) Cross-modal visuo-haptic mental rotation: comparing objects between senses. Exp Brain Res 203:621–627 Wallace B, Hofelich B (1992) Process generalization and the prediction of performance on mental imagery tasks. Mem Cogn 20:695–704 World Medical Association (2013) World Medical Association Declaration of Helsinki: ethical principles for medical research involving human subjects. JAMA 310:2191–2194 Wraga M, Shephard JM, Church JA, Inati S, Kosslyn SM (2005) Imagined rotations of self versus objects: an fMRI study. Neuropsychologia 43:1351–1361 Zhang M, Weisser VD, Stilla R, Prather SC, Sathian K (2004) Multisensory cortical processing of object shape and its relation to mental imagery. Cogn Affect Behav Neuro 4:251–259