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Rotación mental

Problema de ejemplo basado en la "Tarea de rotación mental" de Shepard y Metzlar: ¿son estas dos formas tridimensionales idénticas cuando se giran?

La rotación mental es la capacidad de rotar representaciones mentales de objetos bidimensionales y tridimensionales , ya que está relacionada con la representación visual de dicha rotación dentro de la mente humana. [1] Existe una relación entre las áreas del cerebro asociadas con la percepción y la rotación mental. También podría haber una relación entre la tasa cognitiva de procesamiento espacial, la inteligencia general y la rotación mental. [2] [3] [4]

La rotación mental puede describirse como el movimiento de objetos por parte del cerebro para ayudar a comprender qué son y dónde pertenecen. La rotación mental se ha estudiado para intentar averiguar cómo la mente reconoce los objetos de su entorno. Los investigadores generalmente llaman a estos objetos estímulos . La rotación mental es una función cognitiva que permite a la persona averiguar cuál es el objeto alterado.

La rotación mental se puede separar en las siguientes etapas cognitivas : [2]

  1. Crea una imagen mental de un objeto desde todas las direcciones (imaginando dónde continúa recto y dónde gira).
  2. Gire el objeto mentalmente hasta que se pueda hacer una comparación (orientando el estímulo hacia otra figura).
  3. Haz la comparación.
  4. Decide si los objetos son iguales o no.
  5. Informar la decisión (se registra el tiempo de reacción cuando se tira de una palanca o se presiona un botón).

Evaluación

Originalmente desarrollado en 1978 por Vandenberg y Kuse [5] basado en la investigación de Shepard y Metzler (1971), [1] un Test de Rotación Mental (MRT) consiste en que un participante compare dos objetos 3D (o letras ), a menudo rotados en algún eje, y establezca si son la misma imagen o si son imágenes especulares ( enantiomorfos ). [1] Comúnmente, el test tendrá pares de imágenes cada una rotada un número específico de grados (por ejemplo, 0°, 60°, 120° o 180°). Un número determinado de pares se dividirá entre ser la misma imagen rotada, mientras que otros están reflejados. El investigador juzga al participante en qué tan precisa y rápidamente puede distinguir entre los pares reflejados y no reflejados. [6]

Investigaciones destacadas

Shepard y Metzler (1971)

Roger Shepard y Jacqueline Metzler (1971) fueron algunos de los primeros en investigar el fenómeno. [7] Su experimento probó específicamente la rotación mental en objetos tridimensionales. A cada sujeto se le presentaron múltiples pares de objetos tridimensionales, asimétricos, en forma de cubo o de línea. El experimento fue diseñado para medir cuánto tiempo le tomaría a cada sujeto determinar si el par de objetos era efectivamente el mismo objeto o dos objetos diferentes. Su investigación mostró que el tiempo de reacción de los participantes para decidir si el par de elementos coincidía o no era linealmente proporcional al ángulo de rotación desde la posición original. Es decir, cuanto más se ha rotado un objeto desde el original, más tiempo le toma al individuo determinar si las dos imágenes son del mismo objeto o enantiomorfos. [8]

Vandenberg y Kuse (1978)

En 1978, Steven G. Vandenberg y Allan R. Kuse desarrollaron el Mental Rotations Test (MRT) para evaluar las habilidades de rotación mental, basado en el estudio original de Shepard y Metzler (1971). El Mental Rotations Test se construyó utilizando dibujos en tinta china. Cada estímulo era una imagen bidimensional de un objeto tridimensional dibujado por una computadora. Luego, la imagen se mostraba en un osciloscopio. Luego, cada imagen se mostraba en diferentes orientaciones rotadas alrededor del eje vertical. El test original contenía 20 ítems, que exigían la comparación de cuatro figuras con una figura de criterio, de las cuales dos eran correctas. Siguiendo las ideas básicas del experimento de Shepard y Metzler, este estudio encontró una diferencia significativa en las puntuaciones de rotación mental entre hombres y mujeres, siendo los hombres los que obtuvieron mejores resultados. Las correlaciones con otras medidas mostraron una fuerte asociación con las pruebas de visualización espacial y ninguna asociación con la capacidad verbal. [9] [10]

Neuropsicología

En el año 2000 se llevó a cabo un estudio para averiguar qué parte del cerebro se activa durante la rotación mental. Siete voluntarios (cuatro hombres y tres mujeres) de edades comprendidas entre veintinueve y sesenta y seis años participaron en este experimento. Para el estudio, se mostraron a los sujetos ocho caracteres cuatro veces cada uno (dos veces en orientación normal y dos veces invertidas) y los sujetos tuvieron que decidir si el carácter estaba en su configuración normal o si era la imagen reflejada. Durante esta tarea, se realizó una tomografía por emisión de positrones que reveló una activación en el lóbulo parietal posterior derecho. [11]

Los estudios de resonancia magnética funcional (fMRI)  de la activación cerebral durante la rotación mental revelan un aumento constante de la activación del lóbulo parietal, específicamente del surco interparietal , que depende de la dificultad de la tarea. En general, cuanto mayor sea el ángulo de rotación, mayor será la actividad cerebral asociada con la tarea. Esta mayor activación cerebral se acompaña de tiempos más largos para completar la tarea de rotación y mayores tasas de error. Los investigadores han argumentado que el aumento de la activación cerebral, el aumento del tiempo y el aumento de las tasas de error indican que la dificultad de la tarea es proporcional al ángulo de rotación. [12] [13]

Un estudio de 2006 observó que las siguientes áreas cerebrales se activaban durante la rotación mental en comparación con el valor inicial: giro temporal medial bilateral, giro occipital medial izquierdo, giro occipital superior bilateral, lóbulo parietal superior bilateral y giro occipital inferior izquierdo durante la tarea de rotación. [14]

Desarrollo

Un estudio de 2008 sugirió que las diferencias pueden ocurrir en etapas tempranas del desarrollo. El experimento se realizó en bebés de 3 a 4 meses utilizando una tarea de rotación mental en 2D. Utilizaron un aparato de preferencia que consiste en observar durante cuánto tiempo el bebé mira el estímulo. Comenzaron familiarizando a los participantes con el número "1" y sus rotaciones. Luego les mostraron una imagen de un "1" girado y su imagen reflejada. Parece que las diferencias de género pueden aparecer en etapas tempranas del desarrollo, ya que el estudio mostró que los hombres son más sensibles a la imagen reflejada. Según el estudio, esto puede significar que los hombres y las mujeres procesan la rotación mental de manera diferente incluso cuando son bebés. [15] Apoyando la presencia de tales diferencias en etapas tempranas del desarrollo, otros estudios han encontrado que las diferencias de género en las pruebas de rotación mental eran visibles en todos los grupos de edad, incluidos los niños pequeños. Curiosamente, estas diferencias surgieron mucho más tarde para otras categorías de pruebas espaciales. [16]

En 2020, Advances in Child Development and Behavior publicó una revisión que examinó las habilidades de rotación mental durante el desarrollo muy temprano. [17] Los autores concluyeron que la capacidad de rotar mentalmente objetos se puede detectar en bebés de tan solo 3 meses de edad. Además, los procesos de rotación mental en la infancia probablemente permanezcan estables con el tiempo hasta la edad adulta. Otras variables que parecen influir en el desempeño de rotación mental de los bebés incluyen la actividad motora, la complejidad del estímulo, los niveles hormonales y las actitudes de los padres [18].

Factores que afectan el rendimiento

Rotación en profundidad 90 grados
Rotación en el plano de la imagen 90 grados

Color

Los objetos físicos que la gente imagina rotando en la vida cotidiana tienen muchas propiedades, como texturas, formas y colores. Se realizó un estudio en la Universidad de California en Santa Bárbara para probar específicamente hasta qué punto la información visual, como el color, se representa durante la rotación mental. Este estudio utilizó varios métodos, como estudios de tiempo de reacción, análisis de protocolo verbal y seguimiento ocular. En los experimentos iniciales de tiempo de reacción, aquellos con poca capacidad de rotación se vieron afectados por los colores de la imagen, mientras que aquellos con buena capacidad de rotación no. En general, aquellos con poca capacidad fueron más rápidos y más precisos al identificar imágenes que tenían colores uniformes. El análisis de protocolo verbal mostró que los sujetos con baja capacidad espacial mencionaron el color en sus tareas de rotación mental con más frecuencia que los participantes con alta capacidad espacial. Una cosa que se puede demostrar a través de este experimento es que aquellos con mayor capacidad de rotación tendrán menos probabilidades de representar el color en su rotación mental. Los rotadores pobres tendrán más probabilidades de representar el color en su rotación mental utilizando estrategias fragmentadas (Khooshabeh y Hegarty, 2008).

Habilidades atléticas, musicales y artísticas.

Se han llevado a cabo investigaciones sobre cómo el atletismo y la capacidad artística afectan la rotación mental. Pietsch, S. y Jansen, P. (2012) demostraron que las personas que eran deportistas o músicos tenían tiempos de reacción más rápidos que las personas que no lo eran. Probaron esto dividiendo a personas de 18 años o más en tres grupos. Los grupos estaban formados por estudiantes de música, estudiantes de deportes y estudiantes de educación. Se descubrió que los estudiantes que se centraban en los deportes o la música lo hacían mucho mejor que los que se especializaban en educación. Además, se descubrió que los deportistas y los estudiantes de educación masculinos en el experimento eran más rápidos que las mujeres respectivamente, pero los músicos masculinos y femeninos no mostraron diferencias significativas en el tiempo de reacción.

Un estudio de 2007 confirmó los resultados de que los músicos tienen un mejor desempeño en tareas de rotación mental que los no músicos. En particular, el desempeño en tareas de rotación mental de los músicos de orquesta mostró niveles de aptitud significativamente más altos que la línea de base de la población. [19]

Moreau, D., Clerc, et al. (2012) también investigaron si los deportistas tenían mayor conciencia espacial que los no deportistas. Este experimento se llevó a cabo con estudiantes universitarios y se les realizó una prueba de rotación mental antes de cualquier entrenamiento deportivo y luego nuevamente después. Los participantes fueron entrenados en dos deportes diferentes para ver si esto ayudaría a su conciencia espacial. Se descubrió que los participantes obtuvieron mejores resultados en la prueba de rotación mental después de haber entrenado en los deportes que antes del entrenamiento. Este experimento llevó a la investigación a la conclusión de que si las personas pudieran encontrar formas de entrenar sus habilidades de rotación mental podrían desempeñarse mejor en actividades de alto contexto con mayor facilidad.

Los investigadores estudiaron la diferencia en la capacidad de rotación mental entre gimnastas, balonmano y jugadores de fútbol con rotaciones tanto en profundidad como en el plano. Los resultados sugirieron que los atletas eran mejores en la realización de tareas de rotación mental que estaban más estrechamente relacionadas con su deporte de especialización. [20]

Existe una correlación entre la rotación mental y la capacidad motora en los niños, y esta conexión es especialmente fuerte en los niños de 7 a 8 años. El estudio demostró que existe una superposición considerable entre el razonamiento espacial y la capacidad atlética, incluso entre los niños pequeños. [21]

Se realizó una prueba de rotación mental (MRT) en gimnastas, deportistas de orientación, corredores y no deportistas. Los resultados mostraron que los no deportistas fueron superados ampliamente por los gimnastas y los deportistas de orientación, pero no por los corredores. Los gimnastas (atletas egocéntricos) no superaron a los deportistas de orientación (atletas alocéntricos). [22] El egocéntrico indica la comprensión de la posición del propio cuerpo en relación con los objetos en el espacio, y el alocéntrico indica la comprensión de la relación de múltiples objetos en el espacio independientemente de la perspectiva propia.

Un estudio investigó el efecto de la rotación mental en la estabilidad postural. Los participantes realizaron una tarea de rotación mental (MR) que involucraba estímulos con los pies, estímulos con las manos o estímulos no corporales (un automóvil) y luego tuvieron que mantener el equilibrio sobre un pie. Los resultados sugirieron que las tareas de rotación mental que involucraban estímulos con los pies eran más efectivas para mejorar el equilibrio que los estímulos con las manos o el automóvil, incluso después de 60 minutos. [23]

Contrariamente a lo que se podría esperar, los estudios previos que examinaron si los artistas son superiores en la rotación mental han sido contradictorios, y un estudio reciente corrobora los resultados nulos. Se ha teorizado que los artistas son expertos en reconocer, crear y activar estímulos visuales, pero no necesariamente en manipularlos. [24]

Un estudio de 2018 examinó el efecto de estudiar varias materias dentro de la educación superior en la capacidad de rotación mental. [25] Los investigadores descubrieron que los estudiantes de arquitectura se desempeñaron significativamente mejor que los estudiantes de arte, quienes se desempeñaron significativamente mejor que los estudiantes de psicología y negocios, teniendo en cuenta el género y otras diferencias demográficas. Estos hallazgos tienen sentido intuitivamente, dado que los estudiantes de arquitectura están muy familiarizados con la manipulación de la orientación de las estructuras en el espacio.

Sexo

Tras el estudio de Vandenberg y Kuse, las investigaciones posteriores intentaron evaluar la presencia de diferencias de género en la capacidad de rotación mental. Durante las primeras dos décadas posteriores a la investigación, el tema se abordó en diferentes metanálisis con resultados no concluyentes. Sin embargo, Voyer et al. realizaron una revisión exhaustiva en 1995, que mostró que las diferencias de género eran confiables y más pronunciadas en tareas específicas, lo que indica que el sexo afecta los procesos que subyacen al rendimiento en las pruebas de memoria espacial. De manera análoga a otros tipos de tareas de razonamiento espacial, los hombres tendían a superar a las mujeres por un margen estadísticamente significativo [16] en la literatura sobre memoria espacial.

Como se mencionó anteriormente, muchos estudios han demostrado que existe una diferencia entre el desempeño masculino y femenino en tareas de rotación mental. Para conocer más sobre esta diferencia, se estudió la activación cerebral durante una tarea de rotación mental. En 2012, se realizó un estudio [26] en el que se pidió a hombres y mujeres que ejecutaran una tarea de rotación mental, y se registró su actividad cerebral con una fMRI. Los investigadores encontraron una diferencia en la activación cerebral: los hombres presentaron una actividad más fuerte en el área del cerebro utilizada en una tarea de rotación mental.

Además, las diferencias relacionadas con el sexo en las habilidades de rotación mental pueden reflejar diferencias evolutivas. Los hombres asumieron el papel de cazar y buscar comida, lo que requiere un mayor grado de procesamiento visual-espacial que la crianza de los hijos y las tareas domésticas que realizaban las mujeres. Biológicamente, los hombres reciben una mayor exposición fetal a los andrógenos que las mujeres, y retienen estos niveles relativamente más altos durante la vida. Esta diferencia juega un papel importante en el dimorfismo sexual humano y puede ser un factor causal en las diferencias observadas con respecto a la rotación mental. Curiosamente, las mujeres con hiperplasia suprarrenal congénita (CAH), que están expuestas a niveles más altos de andrógeno fetal que las mujeres de control, tienden a tener un mejor desempeño en la MRT que las mujeres con cantidades normales de exposición fetal a andrógenos. [27] Además, el papel significativo de la variación hormonal entre los sexos fue respaldado por un estudio de 2004, que reveló que el nivel de testosterona (un andrógeno principal) en hombres jóvenes estaba correlacionado negativamente con el número de errores y el tiempo de respuesta en la MRT. [28] Por lo tanto, los niveles más altos de testosterona probablemente contribuyen a un mejor desempeño.

Otro estudio de 2015 se centró en las mujeres y sus habilidades en una tarea de rotación mental y una tarea de reconocimiento de emociones . En este experimento indujeron un sentimiento o una situación en la que las mujeres se sienten más poderosas o menos poderosas. Pudieron concluir que las mujeres en una situación de poder son mejores en una tarea de rotación mental (pero menos eficientes en una tarea de reconocimiento de emociones) que otras mujeres. [29] Curiosamente, los tipos de estrategias cognitivas que emplean típicamente hombres y mujeres pueden ser un factor contribuyente. La literatura ha establecido que los hombres generalmente prefieren estrategias holísticas, mientras que las mujeres prefieren estrategias analítico-verbales y se centran en partes específicas de todo el rompecabezas. Las mujeres también tienden a actuar de manera más conservadora, sacrificando tiempo para verificar dos veces los elementos incorrectos con más frecuencia que los hombres. En consecuencia, las mujeres requieren más tiempo para ejecutar su técnica al completar tareas como la MRT. Para determinar el alcance de la significación de esta variable, Hirnstein et al. (2009) crearon una MRT modificada en la que el número de figuras coincidentes podía variar entre cero y cuatro, lo que, en comparación con la MRT original, favorecía la estrategia empleada con más frecuencia por las mujeres. La investigación descubrió que las diferencias de género se redujeron un poco, pero los hombres seguían superando a las mujeres. [30]

En la misma línea, un estudio de 2021 arrojó resultados intrigantes en un intento de discernir los mecanismos detrás de la disparidad de género establecida. Los investigadores plantearon la hipótesis de que las características de la tarea, no solo las diferencias anatómicas o sociales, podrían explicar la ventaja de los hombres en la rotación mental. En particular, los objetos que se iban a rotar se cambiaron de las típicas formas geométricas o esféricas a objetos estereotipados masculinos o femeninos, como un tractor y un cochecito, respectivamente. Los resultados revelaron diferencias de género significativas solo cuando se utilizaron objetos estereotipados masculinos como material de rotación. Cuando se utilizó material de rotación estereotipado femenino, hombres y mujeres obtuvieron el mismo rendimiento. Este hallazgo puede explicar las causas subyacentes detrás de los resultados dispares habituales, ya que la capacidad masculina para obtener mejores resultados en las pruebas MRT probablemente se debe a la aplicabilidad evolutiva del razonamiento espacial. Los objetos que no son relevantes para los roles de género masculinos históricos y, en consecuencia, generalmente desconocidos para los hombres, son mucho más difíciles de conceptualizar espacialmente para ellos que las formas más familiares. [31] Asimismo, otros estudios recientes sugieren que las diferencias entre la tarea cognitiva de rotación mental son consecuencia del procedimiento y la artificialidad de los estímulos. Un estudio de 2017 aprovechó fotografías y modelos tridimensionales, evaluando múltiples enfoques y estímulos. Los resultados muestran que cambiar los estímulos puede eliminar cualquier ventaja masculina encontrada en la prueba de Vandenberg y Kuse (1978). [32]

El estudio de las diferencias entre los cerebros masculino y femenino puede tener aplicaciones interesantes. Por ejemplo, podría ayudar a comprender los trastornos del espectro autista . Una de las teorías sobre el autismo es la del EMB ( cerebro masculino extremo ). Esta teoría considera que las personas autistas tienen un "cerebro masculino extremo". En un estudio [33] de 2015, los investigadores confirmaron que existe una diferencia entre hombres y mujeres en la tarea de rotación mental (al estudiar a personas sin autismo): los hombres tienen más éxito. Luego destacaron el hecho de que las personas autistas no tienen este "rendimiento masculino" en una tarea de rotación mental. Concluyen su estudio diciendo que "las personas autistas no tienen una versión extrema de un perfil cognitivo masculino como propone la teoría del EMB". [33]

Orientaciones de investigación actuales y futuras

Gran parte de las líneas de investigación actuales y futuras se centran en ampliar lo establecido por la literatura y en investigar las causas subyacentes de los resultados anteriores. Los estudios futuros considerarán factores adicionales que podrían influir en la capacidad de realizar la RM, incluidos los datos demográficos, las distintas aptitudes, la personalidad, los perfiles psicológicos raros o anormales, entre otros. Muchos estudios actuales y futuros están y seguirán examinando las formas en que ciertas anomalías cerebrales, incluidas muchas de las causadas por lesiones traumáticas, afectan la capacidad de una persona para realizar la rotación mental. Hay algunas pruebas de que lo que parece ser una rotación mental en profundidad es en realidad una respuesta a las propiedades de las imágenes planas. [34] [35]

Puede haber relaciones entre el movimiento corporal competente y la velocidad con la que los individuos pueden realizar la rotación mental. Los investigadores encontraron que los niños que entrenaron con tareas de rotación mental habían mejorado sus habilidades estratégicas después de practicar. [36] Las personas usan muchas estrategias diferentes para completar tareas; los psicólogos estudiarán a los participantes que usan habilidades cognitivas específicas para comparar la competencia y los tiempos de reacción. [37] Otros continuarán examinando las diferencias en la competencia de la rotación mental en función de los objetos que se rotan. [38] La identificación de los participantes con el objeto podría obstaculizar o ayudar a sus habilidades de rotación mental en diferentes géneros y edades para apoyar la afirmación anterior de que los hombres tienen tiempos de reacción más rápidos. [26] [39] [40] Los psicólogos continuarán probando similitudes entre la rotación mental y la rotación física, examinando la diferencia en los tiempos de reacción y la relevancia para las implicaciones ambientales. [41]

Véase también

Notas

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Referencias

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