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Cognitive Psychology

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Rotação Mental

Visão Geral

Fonte: Laboratório de Jonathan Flombaum - Universidade Johns Hopkins

Imagens mentais visuais referem-se à capacidade de evocar imagens nos olhos de alguém. Isso permite que as pessoas processem material visual acima e além das restrições de um ponto de vista atual; por exemplo, uma pessoa poderia imaginar, usando o olho de sua mente, como algo poderia parecer em uma cor diferente, ou como seria se fosse feito de um material diferente ou girado e visto de uma perspectiva diferente. As imagens mentais parecem apoiar comportamentos humanos importantes em muitos contextos. Por exemplo, as pessoas relatam visualizar rotas e mapas ao planejar uma rota ou dar direções. Eles relatam movimentos visualizadores, como balançar um bastão, para se preparar para uma ação real. Eles também relatam a rotação mental de objetos a fim de considerar como um objeto pode caber em um recipiente ou limpar uma barreira.

Este vídeo demonstra como usar o procedimento de rotação mental para investigar imagens mentais visuais.

Procedimento

1. Projeto de estímulo.

Apresente os estímulos para este experimento — letras e números, juntamente com suas imagens espelhadas (Figura 1)— em várias rotações.

Figura 1. Prove estímulos para uma tarefa de rotação mental. As linhas superiores mostram dois caracteres (R e 4) e uma cópia de cada um girado. A linha inferior mostra uma imagem espelhada de cada um (no lado direito de cada par) e uma versão rotativ

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Resultados

Uma maneira comum de gráfico dos resultados é traçar o tempo de resposta de cada personagem em função da rotação do personagem (e sua imagem espelhada; Figura 6).

Figura 6. Resultados da tarefa de rotação mental. Os tempos de resposta são traçados para cada um dos caracteres em função da quantidade de rotação em um determinado teste. Geralme...

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Aplicação e Resumo

Uma das principais aplicações práticas para tarefas de rotação mental é identificar pessoas que são especialmente boas em pensar em espaços físicos. Pense nas habilidades necessárias para ser um bom arquiteto, engenheiro mecânico, um carpinteiro especialista ou soldador. Algumas pessoas são realmente boas em usar imagens mentais para guiar suas ações, e algumas pessoas não são muito boas em tudo, relatando que eles nem sequer vêem fotos nos olhos de sua mente do jeito que a maioria das pessoas fazem. O t...

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TRANSCRIÇÃO

Individuals must rely on visual mental imagery—the ability to conjure images in one’s mind’s eye—to accurately perceive the world and guide actions.

For example, mental imagery is used to visualize a route when planning directions to particular location, or what a house might look like if it were remodeled.

Experimental psychologists can measure a person’s visual mental imagery through the use of a mental rotation paradigm, which involves identifying rotated versions of familiar characters and distinguishing them from rotated versions of their mirror images.

Using the mental rotation procedure, this video will demonstrate how to design stimuli and conduct an experiment, as well as how to analyze and interpret results investigating visual mental imagery.

In this experiment, participants are presented with stimuli and asked to distinguish whether subsequent stimuli are rotations of the original item or of its mirror image.

In this case, the task stimuli consist of letters, such as R and g, as well as numbers, like 4 and 7, all printed in Helvetica Light font.

Two versions of the letters and numbers are produced: the original and a flipped, mirror image. The characters are then manipulated, such that each one is rotated by an increasing increment of 15°, starting at 0° and ending at 180°.

During each trial, participants are presented with one of the four manipulated characters and then asked to decide from two possible choices which one is the rotated version of the original item as quickly and accurately as possible.

Thus, the dependent variable is response time—how long it takes for the participant to make a response.

It is hypothesized that response times will be faster for characters that have little rotation, compared to those that are rotated the most. In other words, the response times are longer the more a character is rotated from its canonical orientation.

To begin the experiment, gather stimuli sheets that have been created for each individual trial. For each trial, note that one of the four non-mirror images is printed at the top, and the two choices are located on the bottom of the page.

Number the back of each page from 1–52, which is called the ‘number tag.’ To randomize the order, shuffle the test pages.

To more easily associate the results with the content of each trial, create a response sheet that includes the trial number, number tag in the order of presentation, response given, and response time.

As the last preparation step, gather a stopwatch and an assistant.

When the participant arrives, explain the instructions to them using a demo page. Note that one of the characters, its mirror image, and a couple of examples of the character at one of the rotations is shown.

Next, place the test pages facedown between the experimenter and the participant.

During each trial, once the assistant starts the timer and says, “Go,” flip over a page for the participant.

When the participant reports a response, stop the timer. Then, record the response time and the answer on the response sheet. Repeat this procedure for all 52 trials.

Once the experiment is complete, create a digital copy of the response sheet, including the number tags in numerical order, responses given, response times, and correct answers.

Mark whether the responses given were correct by entering a 1 in the ‘Answer Correct?’ column or a 0 if incorrect.

For the correct trials, plot the average response times for each character shown as a function of rotation. Note that the response times increase proportionally with the degree of rotation. These results suggest that the brain simulates the physical transformations.

Now that you are familiar with designing a mental rotation experiment, you can apply this approach to answer specific questions about visual mental imagery.

Practically speaking, people who are especially good at visual thinking about physical spaces can be identified through the mental rotation task. Certain individuals are exceptionally good at using mental imagery to guide their actions—like architects and mechanical engineers.

In addition, researchers use functional magnetic resonance imaging to investigate brain regions involved in mental rotation.

When people mentally rotate objects without looking at them, there is an enormous amount of brain activity in the visual cortex in particular, and in regions such as the parietal lobe—brain areas generally thought to be involved in seeing. In other words, the brain systems used to actually see visual stimuli are also used to imagine visual stimuli.

Finally, researchers examine mental rotation in virtual reality to study how mental imagery is involved in navigating through different spatial environments and obstacles.

You’ve just watched JoVE’s introduction to conducting a mental rotation experiment. Now you should have a good understanding of how to design and conduct the experiment, and finally how to analyze and interpret the results.

Thanks for watching!

Tags

Valor vazio emiss o

1. Projeto de estímulo.

Apresente os estímulos para este experimento — letras e números, juntamente com suas imagens espelhadas (Figura 1)— em várias rotações.

Figura 1. Prove estímulos para uma tarefa de rotação mental. As linhas superiores mostram dois caracteres (R e 4) e uma cópia de cada um girado. A linha inferior mostra uma imagem espelhada de cada um (no lado direito de cada par) e uma versão rotativa de cada um, também. A tarefa de rotação mental envolve identificar versões rotativas de caracteres familiares e distingui-los de versões rotativas de suas imagens espelhadas.
Use PowerPoint, Keynote ou um programa semelhante para gerar os estímulos.
Para este experimento, use a letra maiúscula 'R' e a letra minúscula 'g', juntamente com os números '4' e '7'.
No PowerPoint, faça uma cópia de cada um dos quatro caracteres. Use a fonte Helvetica Light para este experimento.
Faça uma segunda cópia de cada personagem e gire-os para produzir uma imagem espelhada de cada um.
Faça 12 cópias de cada um dos quatro personagens e suas imagens espelhadas.
Gire cada uma das 12 cópias por um incremento crescente de 15°. A cópia original de cada um é 0°, a próxima é 15°, depois 30°, e assim por diante, até 180°. Figura de referência 2 para ver o conjunto completo de estímulos utilizados para este experimento.

Figura 2. Um conjunto completo de estímulos para a tarefa de rotação mental. Quatro caracteres (3, R, 4 e g), cada um emparelhado com suas imagens espelhadas e girado em incrementos de 15° entre 0 e 180.
A partir das 13 cópias rotativas de cada estímulo e sua imagem espelhada, geram os estímulos para cada ensaio individual. Um teste consiste em uma das quatro imagens não-espelhadas impressas no topo de uma página. A parte inferior da página inclui essa letra ou número e sua imagem espelhada em uma das 12 rotações (Figuras 3 e 4).
Faça uma página para cada teste do experimento. Cada um dos quatro números/letras tem 13 páginas de teste, então certifique-se de que há 52 páginas no total e imprima-as.
Numerar as costas das páginas 1-52. O número em cada página é a tag numélia. O número com o qual uma página é rotulada não importa. No entanto, ao numerar as páginas, também faça uma chave, uma tabela que relata a natureza do teste em cada página e a resposta correta (esquerda ou direita), para que as respostas possam ser associadas a ensaios individuais posteriormente. Crie a chave para parecer algo como uma planilha do Excel rotulada de "Chave de Rotação Mental"(Tabela 1).

Tag de número	Personagem	Ângulo	Resposta correta
1	3	60	DIREITA
2	g	75	DIREITA
3	g	30	DIREITA
4	g	60	ESQUERDA
5	g	165	DIREITA
6	4	105	ESQUERDA
7	3	15	ESQUERDA
8	3	165	ESQUERDA
9	4	180	ESQUERDA
10	R	15	DIREITA
11	g	180	DIREITA
12	g	45	DIREITA
13	g	105	DIREITA
14	3	45	DIREITA
15	4	15	ESQUERDA
16	R	60	ESQUERDA
17	R	45	ESQUERDA
18	R	150	ESQUERDA
19	g	0	DIREITA
20	R	30	ESQUERDA
21	3	120	ESQUERDA
22	4	90	ESQUERDA
23	R	75	ESQUERDA
24	4	135	DIREITA
25	3	180	ESQUERDA
26	4	45	ESQUERDA
27	R	90	DIREITA
28	4	0	ESQUERDA
29	4	120	ESQUERDA
30	3	135	DIREITA
31	R	135	ESQUERDA
32	3	30	ESQUERDA
33	4	75	ESQUERDA
34	3	105	ESQUERDA
35	3	150	ESQUERDA
36	R	105	DIREITA
37	4	60	DIREITA
38	4	30	ESQUERDA
39	R	120	DIREITA
40	R	180	DIREITA
41	g	135	DIREITA
42	3	0	ESQUERDA
43	3	90	ESQUERDA
44	4	150	DIREITA
45	4	165	ESQUERDA
46	3	75	DIREITA
47	R	165	ESQUERDA
48	g	90	DIREITA
49	g	150	DIREITA
50	g	15	ESQUERDA
51	R	0	DIREITA
52	g	120	DIREITA

Mesa 1. Um exemplo de uma chave que relata a natureza do teste em cada página e a resposta correta (esquerda ou direita).

Figura 3. Uma página de teste de amostra para um teste do experimento de rotação mental. O participante deve informar se o caractere à esquerda ou à direita (abaixo da linha) é o 'R' girado (em oposição à rotação da imagem do espelho).

Figura 4. Uma página de teste de amostra para um teste do experimento de rotação mental. O participante deve informar se o caractere à esquerda ou à direita (abaixo da linha) é o '4' girado (em oposição à rotação de imagem do espelho).

Para associar os resultados ao conteúdo de cada ensaio, é necessário um lugar para registrar os resultados, por isso faça outra planilha com uma coluna para o número do teste, uma coluna para a marca numépria desse ensaio, uma coluna para a resposta dada (direita ou esquerda) e uma coluna pelo tempo que o participante leva para produzir uma resposta. Imprima esta folha de resposta.
Além disso, faça uma página de demonstração para usar para explicar as instruções. Que ele mostre um exemplo de um dos personagens, sua imagem espelhada, e alguns exemplos do personagem em uma das rotações. Rotule-o claramente(Figura 5).

Figura 5. Uma folha de instruções. Esta folha apresenta um dos personagens, sua imagem espelhada, e uma rotação de cada um, a fim de facilitar a explicação do procedimento ao participante.

Além das versões impressas das páginas de teste e demonstração, adquira um cronômetro para o experimento, e também é útil ter um assistente para ajudar com respostas de tempo e gravação.

2. Procedimento.

Use a página de demonstração para explicar as instruções ao participante: "Este experimento investigará sua capacidade de rodar objetos usando imagens visuais. Em cada teste, você será solicitado a decidir qual das duas imagens é uma versão rotativa de um número ou letra familiar. A alternativa será uma rotação de imagem espelhada do mesmo número ou letra. Aqui está um exemplo: o número 3. E aqui está sua imagem espelhada. Em um teste, você verá o original 3, juntamente com algo como os dois exemplos na parte inferior da página, o 3 girado e uma rotação de sua imagem espelho. Você vai dizer "esquerda" ou "direita" para indicar qual você acha que é o original. Você deve responder o mais rápido possível sem sacrificar a precisão. Em outras palavras, responda assim que tiver certeza da resposta, mas não mais cedo."
Embaralhe as 52 páginas de teste para randomizar a ordem. Após embaralhar, digite as etiquetas numésias dos ensaios na ordem em que serão apresentadas na folha de resposta.
Comece a experiência. Coloque a pilha de páginas de frente para baixo entre o experimentador e o participante, as tags numégrafas voltadas para cima.
Que o assistente segure o cronômetro.
Em cada julgamento, o assistente diga, "Vá", quando eles começarem o temporizador. Neste sinal, vire a página para aquele julgamento. Peça ao participante para estudar a página e dizer "direita" ou "esquerda" para indicar qual personagem é a resposta para esse julgamento.
Quando o participante relatar uma resposta, o assistente pare o temporizador. Em seguida, registo o tempo de resposta e a resposta dada na folha de resposta.
Repita este procedimento para todos os 52 ensaios.

3. Análise.

Quando o experimento for feito, analise os dados.
Digite as tags de número manuscrita, respostas e tempos de resposta em uma cópia digital da folha de resposta e salve-a com um novo nome, por exemplo, "Respostas mr 1 participante"(Tabela 2).

Julgamento #	Tag de número	Resposta Dada	Tempo de resposta	Tag de número2	Personagem	Ângulo	Resposta correta	Resposta correta?
4	1	DIREITA	4876	1	3	60	DIREITA	1
38	2	DIREITA	6758	2	g	75	DIREITA	1
40	3	DIREITA	3579	3	g	30	DIREITA	1
26	4	ESQUERDA	8752	4	g	60	ESQUERDA	1
10	5	DIREITA	6494	5	g	165	DIREITA	1
49	6	ESQUERDA	6587	6	4	105	ESQUERDA	1
16	7	ESQUERDA	3434	7	3	15	ESQUERDA	1
45	8	ESQUERDA	9172	8	3	165	ESQUERDA	1
35	9	ESQUERDA	1856	9	4	180	ESQUERDA	1
17	10	DIREITA	6818	10	R	15	DIREITA	1
12	11	DIREITA	4797	11	g	180	DIREITA	1
5	12	DIREITA	5378	12	g	45	DIREITA	1
21	13	DIREITA	3301	13	g	105	DIREITA	1
25	14	DIREITA	1393	14	3	45	DIREITA	1
33	15	ESQUERDA	3937	15	4	15	ESQUERDA	1
42	16	ESQUERDA	5827	16	R	60	ESQUERDA	1
31	17	ESQUERDA	6004	17	R	45	ESQUERDA	1
9	18	ESQUERDA	6174	18	R	150	ESQUERDA	1
46	19	DIREITA	6619	19	g	0	DIREITA	1
3	20	ESQUERDA	2276	20	R	30	ESQUERDA	1
18	21	ESQUERDA	4176	21	3	120	ESQUERDA	1
28	22	ESQUERDA	7819	22	4	90	ESQUERDA	1
24	23	ESQUERDA	7368	23	R	75	ESQUERDA	1
6	24	DIREITA	4984	24	4	135	DIREITA	1
47	25	ESQUERDA	4495	25	3	180	ESQUERDA	1
7	26	ESQUERDA	5476	26	4	45	ESQUERDA	1
50	27	DIREITA	7919	27	R	90	DIREITA	1
27	28	ESQUERDA	7182	28	4	0	ESQUERDA	1
48	29	ESQUERDA	5793	29	4	120	ESQUERDA	1
13	30	DIREITA	8986	30	3	135	DIREITA	1
36	31	ESQUERDA	9457	31	R	135	ESQUERDA	1
11	32	ESQUERDA	7903	32	3	30	ESQUERDA	1
29	33	ESQUERDA	9703	33	4	75	ESQUERDA	1
51	34	ESQUERDA	9565	34	3	105	ESQUERDA	1
1	35	ESQUERDA	9341	35	3	150	ESQUERDA	1
8	36	DIREITA	2849	36	R	105	DIREITA	1
52	37	DIREITA	2355	37	4	60	DIREITA	1
2	38	ESQUERDA	2094	38	4	30	ESQUERDA	1
32	39	DIREITA	7338	39	R	120	DIREITA	1
43	40	DIREITA	5431	40	R	180	DIREITA	1
37	41	DIREITA	2734	41	g	135	DIREITA	1
19	42	ESQUERDA	5978	42	3	0	ESQUERDA	1
14	43	ESQUERDA	3305	43	3	90	ESQUERDA	1
22	44	DIREITA	5273	44	4	150	DIREITA	1
41	45	ESQUERDA	4472	45	4	165	ESQUERDA	1
23	46	DIREITA	2353	46	3	75	DIREITA	1
34	47	ESQUERDA	8211	47	R	165	ESQUERDA	1
20	48	DIREITA	2049	48	g	90	DIREITA	1
44	49	DIREITA	9719	49	g	150	DIREITA	1
39	50	ESQUERDA	9562	50	g	15	ESQUERDA	1
15	51	DIREITA	1282	51	R	0	DIREITA	1
30	52	DIREITA	3548	52	g	120	DIREITA	1

Mesa 2. Um exemplo de uma folha de resposta completa.

Abra a chave de resposta e classifique por tag numé. Corte e cole o conteúdo da tecla de resposta na folha com as respostas do participante, então agora há colunas relatando tanto as respostas quanto os tempos de resposta do participante, quanto os detalhes de cada ensaio.
Adicione mais uma coluna ao final da folha, rotulada de "Resposta Correta?" Compare a resposta dada com a resposta correta em cada linha e digite um 1 na linha correta de resposta se a resposta dada estiver correta ou um 0 se não estiver.
Resumindo os resultados. Média da coluna "Resposta Correta?" para ver a proporção geral de ensaios com respostas corretas. Isso deve ser muito alto ou perfeito para a maioria dos participantes. Média da coluna de tempo de resposta para ter uma noção dos tempos de resposta globais. Essa coluna também pode ser mediada durante a filtragem pela letra no ensaio e/ou na orientação da carta.

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Overview

0:58

Experimental Design

2:16

Running the Experiment

3:45

Representative Results

4:28

Applications

5:35

Summary

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