Zihinsel rotasyon

Zihinsel rotasyon, iki boyutlu ve üç boyutlu nesnelerin zihinsel temsillerini döndürme yeteneğidir, çünkü insan zihnindeki bu dönüş görsel temsiliyle ilişkilidir. Beynin algılama ve zihinsel rotasyon ile ilişkili alanları arasında bir ilişki vardır. Ayrıca, mekansal işlemenin bilişsel oranı, genel zeka ve zihinsel rotasyon arasında bir ilişki olabilir.

Zihinsel rotasyon, ne olduklarını ve nereye ait olduklarını anlamaya yardımcı olmak için beyin hareket eden nesneler olarak tanımlanabilir. Zihin rotasyonu çalışmasının amacı, zihnin çevresindeki nesneleri nasıl tanıdığını anlamaya çalışmaktır. Araştırmacılar genellikle bu tür nesneleri uyaran olarak adlandırmışlardır. Zihinsel rotasyon, kişinin değiştirilen nesnenin ne olduğunu anlaması için bilişsel bir işlevdir.

Bir zihinsel rotasyon testinde, katılımcı genellikle bazı eksenlerde döndürülen iki 3D nesneyi (veya harfleri ) karşılaştırır ve bunların aynı görüntü mü yoksa ayna görüntüsü mü (enantiyomorf ) olup olmadığını belirtir. Genellikle, test her biri belirli oranda derece cinsinden döndürülmüş (örneğin 0°, 60°, 120° veya 180°) görüntü çiftlerine sahip olacaktır. Belirli sayıdaki görüntü çiftleri aynı görüntünün döndürülmesiyle oluşurken kalanlar ise ayna görüntüsü şeklinde olacak şeklinde ikiye bölünür. Araştırmacı, katılımcıların aynalı ve aynasız görüntü çiftlerini ne kadar doğru ve hızlı bir şekilde ayırt edebileceklerine karar verir.

Roger Shepard ve Jacqueline Metzler (1971) bu olguyu araştıran ilk araştırmacılardır. Deneylerinde, özellikle üç boyutlu nesneler üzerindeki zihinsel rotasyonu test ettiler. Her deneğe üç boyutlu, asimetrik çizgili veya küp şeklindeki nesnelerin çoklu çiftleri sunuldu. Deney, deneklerin, nesne çiftlerinin gerçekten aynı nesne mi yoksa iki farklı nesne mi olduğunu belirlemesinin ne kadar süreceğini ölçmek için tasarlanmıştır. Araştırmaları, katılımcıların, eşleştirilen öğelerin çiftinin orijinal konumdan dönme açısı ile doğrusal olarak orantılı olup olmadığına karar vermeleri için tepki süresinin olduğunu göstermiştir. Yani, bir nesne orijinalinden ne kadar çok döndürülürse, bireyin iki görüntünün aynı nesne mi yoksa ayna görüntüsü mü olduğunu belirlemesi o kadar uzun sürer.

1978 yılında, Steven G. Vandenberg ve Allan R.Kuse, Shepard ve Metzler'in (1971) orijinal çalışmasına dayanarak zihinsel rotasyon yeteneklerini değerlendirmek için bir test geliştirdiler. Zihinsel Rotasyonlar Testi, Hindistan'ın mürekkep çizimleri kullanılarak yapıldı. Her bir uyaran, bilgisayar tarafından çizilen üç boyutlu bir nesnenin iki boyutlu bir görüntüsüydü. Görüntü daha sonra bir osiloskopta görüntülendi. Daha sonrasında her görüntü dikey eksen etrafında döndürülmüş şekilde farklı yönlerden gösterildi. Shepard ve Metzler'in deneyinin temel fikirlerini takiben, bu çalışma erkekler ve kadınlar arasındaki zihinsel rotasyon skorlarında, erkeklerin daha iyi performans göstermesi gibi önemli bir fark buldu. Diğer ölçümlerle korelasyonlar, mekansal görselleştirme testleri ile güçlü bir ilişki gösterdi ve sözel yetenek ile hiçbir ilişki bulunamadı.

1999 yılında, beynin hangi bölümünün zihinsel rotasyon sırasında aktifleştiğini bulmak için bir çalışma yapıldı. Bu deneye dört erkek ve üç kadın olmak üzere yirmi dokuz ile altmış altı yaşları arasındaki yedi gönüllü katıldı. Çalışma sırasında katılımcılara her biri 4 defa olmak üzere sekiz karakter gösterildi (iki kez normal yönde ve iki kez ters çevrilmiş) ve katılımcılar karakterin normal görüntüsünde mi yoksa ayna görüntüsünde mü olduğuna karar vermek zorundaydı. Bu görev sırasında katılımcılara PET taraması yapıldı ve böylece beyinlerinin sağ posterior parietal loblarında aktivasyon saptandı.

Zihinsel dönme sırasında beyin aktivasyonu ile ilgili fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) çalışmaları, parietal lobun, özellikle parietal sulkusun görevin zorluğuna bağlı olarak sürekli artan aktivasyonunu ortaya koymaktadır. Genel olarak, döndürme açısı ne kadar büyük olursa, görevle ilişkili daha fazla beyin aktivitesi olur. Bu artan beyin aktivasyonuyla birlikte, zihinsel döndürme görevini tamamlamak daha uzun sürer ve daha yüksek hata oranı barındırır. Araştırmacılar, artan beyin aktivasyonunun, artan cevap verme süresinin ve artan hata oranlarının, görev zorluğunun dönme açısıyla orantılı bir artış gösterdiğini öne sürmüşlerdir.

İnsanların günlük hayatta döndüğünü hayal ettikleri fiziksel nesneler, dokular, şekiller ve renkler gibi birçok özelliğe sahiptir. California Santa Barbara Üniversitesi'nde, zihinsel rotasyon sırasında renk gibi görsel bilgilerin temsil edilme derecesini özel olarak test etmek için bir çalışma yapıldı. Bu çalışmada reaksiyon süresi çalışmaları, sözel protokol analizi ve göz takibi gibi çeşitli yöntemler kullanıldı. İlk reaksiyon süresi deneylerinde, düşük zihinsel döndürme kabiliyetine sahip olan katılımcılar görüntülerin renginden etkilenirken, iyi zihinsel döndürme kabiliyetine sahip olanlar renkten etkilenmemiştir. Genel olarak, zihinsel döndürme kabiliyeti zayıf olanlar, tutarlı bir şekilde renklendirilmiş olan görüntüleri tanımlama konusunda için daha hızlı ve daha başarılılardı. Sözel protokol analizi ise, düşük mekansal yeteneğe sahip kişilerin, zihinsel rotasyon görevlerinde renklerden, yüksek mekansal yeteneğe sahip katılımcılardan daha sık bahsettiklerini göstermiştir. Bu deney yoluyla varabileceğimiz sonuçlardan biri, daha yüksek zihinsel döndürme kabiliyetine sahip olan bireylerin, zihinsel döndürmelerinde renk temsili kullanma olasılıklarının daha düşük olacağıdır. Zayıf zihinsel döndürme kabiliyetine sahip bireylerin ise zihinsel rotasyonlarında parçalı stratejiler kullanarak renkleri temsil etme olasılıkları daha yüksektir (Khooshabeh ve Hegarty, 2008).

Atletizm ve sanatsal yeteneğin zihinsel rotasyonu nasıl etkilediğine dair araştırmalar da yapılmıştır. Pietsch, S. ve Jansen, P. (2012) sporcu veya müzisyen olan kişilerin olmayan kişilere göre daha hızlı tepki sürelerine sahip olduklarını göstermiştir. Bunu 18 yaş ve üstü insanları üç gruba ayırarak test ettiler. Grup 1'de matematik okuyan öğrenciler, spor öğrencileri ve eğitim öğrencileri vardı. Zihinsel rotasyon testi ile spora odaklanan öğrencilerin matematik veya eğitim branşlarında okuyan öğrencilerde daha iyi performans gösterdikleri bulunmuştur. Ayrıca deneydeki erkek sporcuların kadınlardan daha hızlı olduğu, ancak erkek ve kadın müzisyenlerin reaksiyon süresinde anlamlı bir fark göstermedikleri bulunmuştur.

Moreau, D., Clerc, vd. (2012) ayrıca sporcuların sporcu olmayanlardan mekânsal olarak daha farkında olup olmadıklarını araştırmıştır. Bu deney lisans üniversite öğrencilerini içeriyordu ve onları herhangi bir spor eğitiminden önce ve sonra zihinsel rotasyon testi ile test etti. Katılımcılar, mekansal farkındalıklarına yardımcı olup olamayacaklarını öğrenmek için iki farklı spor dalında eğitim aldılar. Katılımcıların spor antrenmanı yaptıktan sonra zihinsel rotasyon testinde daha iyi yaptıkları tespit edilmiştir. Mekansal farkındalığınızı geliştirmenin yolları vardır. Bu deney, insanlar zihinsel rotasyon becerilerini geliştirmenin yollarını bulabilirlerse, yüksek bağlam faaliyetlerinde daha iyi performans gösterebileceklerini ortaya çıkardı.

Bir çalışmada zihinsel rotasyonun postural stabilite üzerine etkisi araştırıldı. Katılımcılar ayak uyaranlarını, el uyaranlarını ya da vücut dışı uyaranları (bir araba) içeren bir MR (zihinsel rotasyon) görevi gerçekleştirdiler ve daha sonra bir ayak üzerinde dengelerini kurmak zorunda kaldılar. Sonuçlar, ayak uyaranlarını içeren MR görevlerinin, 60 dakika sonra bile dengeyi iyileştirmede el veya araba uyaranlarından daha etkili olduğunu göstermiştir.

Araştırmacılar, jimnastikçiler, hentbol ve futbolcular arasındaki zihinsel rotasyon yeteneğindeki farkı derinlemesine ve düzlemsel rotasyonlarla incelediler. Sonuçlar, sporcuların uzmanlık sporlarıyla daha yakından ilişkili olan zihinsel rotasyon görevlerini yerine getirmede daha iyi olduklarını göstermektedir.

Çocuklarda zihinsel rotasyon ve motor yetenek arasında bir korelasyon vardır ve bu bağlantı özellikle 7-8 yaş arası erkek çocuklarda güçlüdür. Çocukların çok bağlantılı motor ve bilişsel süreçlere sahip oldukları biliniyordu ve çalışma, bu örtüşmenin motor yeteneğinden etkilendiğini gösterdi.

Jimnastikçiler, oryantiriciler, koşucular ve sporcu olmayanlar üzerinde zihinsel rotasyon testi (MRT) yapıldı. Sonuçlar, jimnastikçilerin ve oryantirörlerin sporcu olmayanlardan büyük ölçüde daha iyi performans gösterdiğini, ama koşucuların gösteremediğini ortaya koymuştur. Jimnastikçiler (egosentrik sporcular) oryantirörlerden (allocentric sporcular) daha iyi performans göstermedi.

Farklı çalışmalar zihinsel rotasyon görevlerinde erkek ve kadın arasında bir fark olduğunu göstermiştir. Bu farkı açıklamak için zihinsel rotasyon görevi sırasında beyin aktivasyonu incelenmiştir. 2012 yılında, bilimler veya liberal sanatlar mezunu insanlar üzerinde bir çalışma yapılmıştır . Erkek ve kadınlardan zihinsel rotasyon görevi yapmaları istendi ve beyin aktiviteleri bir fMRI ile kaydedildi. Araştırmacılar beyin aktivasyonunda bir fark buldular: erkekler zihinsel rotasyonunda sırasında kullanılan beyin bölgesinde daha güçlü bir aktivite gösterirler.

2008 yılında yapılan bir araştırma, bu farkın gelişim sırasında erken gerçekleştiğini göstermiştir. Deney, 2 boyutlu zihinsel rotasyon görevi kullanılarak 3-4 aylık bebekler üzerinde yapıldı. Bebeğin uyarana ne kadar süre baktığını gözlemleyen bir tercih cihazı kullandılar. Katılımcılara "1" sayısı ve dönüşleri hakkında bilgi vererek başladılar. Sonra onlara döndürülmüş "1" resmini ve ayna görüntüsünü gösterdiler. Çalışma, erkeklerin ayna görüntüsü ile daha fazla ilgilendiğini göstermiştir. Dişiler, döndürülmüş "1" ve ayna görüntüsü ile eşit derecede ilgilenmektedir. Araştırmaya göre bu, erkeklerin ve kadınların, en azından bebekken, zihinsel rotasyonu farklı şekilde işlediği anlamına gelebilir.

2015'teki bir başka çalışma, zihinsel rotasyon görevinde ve duygu tanıma görevinde kadınlara ve yeteneklerine odaklandı. Bu deneyde, kadınların kendilerini daha güçlü veya daha az güçlü hissettikleri bir duygu ya da durum uyandırdılar. İktidar durumunda olan kadınların zihinsel rotasyon görevinde (ancak duygu tanıma görevinde daha az performans gösteren) diğer kadınlardan daha iyi olduğu sonucuna vardılar.

Erkek ve kadın beyinleri arasındaki farklılıkları incelemek ilginç uygulamalara sahip olabilir. Örneğin, otizm spektrum bozukluklarının anlaşılmasına yardımcı olabilir. Otizmle ilgili teorilerden biri EMB'dir (aşırı erkek beyni ). Bu teori otizmi bir "aşırı erkek beyni" olarak düşünmektedir. 2015 yılında yapılan bir çalışmada araştırmacılar zihinsel rotasyon görevinde (otizmsiz insanları inceleyerek) erkek ve kadın arasında bir fark olduğunu doğruladılar: Erkekler daha başarılı. Daha sonra otistiklerin zihinsel rotasyon görevinde bu "erkek performansına" sahip olmadıklarını vurguladılar. Çalışmalarını “Otistik insanlar EMB teorisinin önerdiği gibi erkek bilişsel profilinin aşırı bir versiyonuna sahip değil” şeklinde sonuçlandırdılar.

Yetkin vücut hareketi ile bireylerin zihinsel rotasyon yapabilme hızı arasında ilişkiler olabilir. Araştırmacılar, zihinsel rotasyon görevleri ile eğitilen çocukların pratik yaptıktan sonra strateji becerilerini geliştirdiğini buldular. Takip çalışmaları, diğer görevler ve beyin üzerindeki etkileri keşfetme girişimleri arasındaki beyindeki farklılıkları karşılaştıracaktır. İnsanlar görevleri tamamlamak için birçok farklı strateji kullanırlar; psikologlar, yetkinlik ve tepki sürelerini karşılaştırmak için belirli bilişsel becerileri kullanan katılımcıları çalışacaklardır. Diğerleri, döndürülen nesnelere göre zihinsel rotasyon yetkinliğindeki farklılıkları incelemeye devam edecektir. Katılımcıların nesne ile özdeşleşmesi, erkeklerin daha hızlı tepki sürelerine sahip olduğu iddiasını desteklemek için cinsiyet ve yaşlardaki zihinsel rotasyon yeteneklerini engelleyebilir veya yardımcı olabilir. Psikologlar, tepki sürelerindeki farklılıkları ve çevresel etkilerle ilgisini inceleyerek zihinsel rotasyon ve fiziksel rotasyon arasındaki benzerlikleri test etmeye devam edecektir.