Rotationen in der räumlichen Vorstellung Von Lynn A. Cooper und Roger N. Shepard, Heidelberg 1986 --------------------------------------------------------------------------------- Seminar : Visuelle Wahrnehmung Dozent : Kai Hamburger Referentin : Sabrina Kastaun

Überblick Was ist Denken? Erste Versuchsreihe (Shepard 1971) Experimentserie (Cooper) 1.Experiment 2.Experiment 3.Experiment Zusammenfassung Ausblick 14.11.2018

Was ist Denken? Gedanken können z.B. sprachlich oder visuell gefasst sein Entzogen sich bisher allen experimentellen und quantitativen Analysen Kann das Gehirn physikalische Prozesse nachvollziehen und denselben physikalischen Prozessen wie in der Außenwelt unterwerfen? 14.11.2018

Was ist Denken? Lynn Cooper beobachtete zufällig einen Hund, wie er seinen Kopf drehte, um mit einem großen Stock in der Schnauze, durch ein schmales Loch im Zaun zu springen Könnt Ihr diese Szene gedanklich nachspielen um Euch zu verdeutlichen, wie der Hund mit Stock durch den Zaun kommt? Oder wie Ihr einen großen Gegenstand, z.B. Tisch durch eine Tür bewegen könnt? 14.11.2018

Was ist Denken? Wenn ja, dann ist dies ein Beispiel dafür, dass sowohl Menschen und Tiere, denn der Hund drehte vor dem Zaun seinen Kopf, beim Denken und Handeln ihr räumliches Vorstellungsvermögen nutzen Die Fähigkeit Gegenstände im Gehirn abzubilden, bzw. uns ihre Bewegungen im Raum vorzustellen, ermöglicht uns Handlungen zu planen und Folgen vorherzusehen im Alltag, beim abstrakten Denken 14.11.2018

Was ist Denken? Lynn Cooper und Roger Shepard entwickelten Experimente, mit denen sich diese bestimmte Art des Denkens  anschauliche räumliche Umformungen untersuchen lässt Sie wollten bei ihren Experimenten so vorgehen, dass die Forderungen der Behavioristen, nach objektiven und quantitativen Ergebnissen dabei erfüllt war 14.11.2018

1.Versuchsreihe (Shepard 1971) Prozesse der räumlichen Vorstellung Objektiv  Jede Reaktion die VP auf einen Reiz zeigte (objektiv richtig oder falsch) Quantitativ  Zu messende Größe war die Zeit, die eine VP bis zur Reaktion benötigte 14.11.2018

1.Versuchsreihe (Shepard 1971) Die Aufgabe: Bestand aus perspektivischen Zeichnungen rotierter 3D Objekte VP schauten während des Versuches durch Tachistoskop 14.11.2018

1.Versuchsreihe (Shepard 1971) Die Aufgabe: VL setzte jeweils ein Bildpaar ein und beleuchtete es Bildpaar Gleiche / ungleiche und gegeneinander rotierte Paare VP musste möglichst schnell angeben ob Bildpaar gleich / ungleich  Zeitmessung 14.11.2018

1.Versuchsreihe (Shepard 1971) Zwei dieser Zeichnungen mussten verglichen werden Nach Aussagen der VP‘s, mussten sie ein Objekt im Geiste drehen, um es in die gleiche Position des Gegenstückes zu bringen. Dann erst konnten sie Raumrichtung und Länge der Anteile zu prüfen 14.11.2018

1.Versuchsreihe (Shepard 1971) 14.11.2018

1.Versuchsreihe (Shepard 1971) Reaktionszeit der Probanden nahm proportional zur Winkeldifferenz zu Bei größt möglichem Drehwinkel von 180° , Reaktion nach durchschnittlich 3,4 Sek. Gemessen 4,4 Sek. abzüglich 1 Sek. die zum Vergleich zweier gleich orientierter Objekte nötig ist Reaktionszeit für in Bildebene rotierter Objekte nicht größer als bei Figuren die in der Tiefe rotiert waren 14.11.2018

1.Versuchsreihe (Shepard 1971) Aus linearem Zusammenhang zwischen Reaktion und Winkeldifferenz kam Shepard zu dem Schluss, dass Objekte zum Vergleich mental gedreht werden Um ca. 53° pro Sekunde Bei keiner anderen denkbaren Vergleichmethode wäre RZ proportional zur WD Z.B. Codierung 2R2O2L1 Zeit für Codierung zwar abhängig vom Objekt, Gesamtzeit für zwei Objekte muss aber nicht proportional zur Winkeldifferenz ansteigen 14.11.2018

Vergleich von realer und mentaler Rotation Hypothese: Mentale Drehvorgänge stellen eine innere Simulation realer physikalischer Rotationen dar Dafür mussten Shepard&Cooper nachweisen, dass mentale Verarbeitungsstufen ähnliche Zwischenstadien durchlaufen, wie die physikalische Drehung eines Gegenstandes 14.11.2018

Experimentserie (Cooper) 1.Experiment Überprüfung ob VP‘s bei Einzelreizen mit denselben fortschreitenden Drehungen reagieren, wie bei Bildpaar-Versuch Versuchsvorbereitung: Probanden mussten lernen, acht verschiedene Vielecke (2D) und ihre dazugehörigen Spiegelbilder zu unterscheiden Nach der Vorbereitungszeit begann der eigentliche Versuch 14.11.2018

Experimentserie (Cooper) 1.Experiment 14.11.2018

Experimentserie (Cooper) 1.Experiment VP wurde ein bekanntes Vieleck in einer unbekannten Orientierung präsentiert Mussten entscheiden ob sie Spiegelbild oder Standardversion sahen 14.11.2018

Experimentserie (Cooper) 1.Experiment Ergebnis: Wieder waren Reaktionszeiten linear abhängig von Winkeldifferenzen Differenzen bezogen sich auf zuvor erlernte Positionen, nicht auf die Winkellage einer gleichzeitig zu sehenden zweiten Position Offenbar mussten VP‘s das Testvieleck in bekannte Position drehen, um Entscheidung zu treffen 14.11.2018

Experimentserie (Cooper) 1.Experiment Stimmte die Figur überein Sofortige Reaktion Keine ÜbereinstimmungCa. 60 Millisek.verlängerte Reaktion um die Figur als Spiegelbild zu erkennen Anscheinend verglichen die Probanden die Testfigur als erstes mit der erinnerten Standardversion Die mittlere Drehgeschwindigkeit von 450° pro Sek. war weit größer als die bei den Bildpaaren (53°) Wahrscheinlich weil sich VP nur auf nacheinander dargebotene Einzelreize konzentrieren mussten 14.11.2018

Experimentserie (Cooper) 1.Experiment Somit hatten Cooper&Shepard nachgewiesen, dass das Zuordnen der Einzelreize denselben mentalen Bewegungen unterliegt, wie der Vergleich der Bildpaare Nun weitere Untersuchung der Hypothese, dass mentale Rotation einer realen Rotation analog ist Dafür wurde der Versuch abgewandelt 14.11.2018

Experimentserie (Cooper) 2.Experiment VP sahen erst Umrisse der bekannten Stnd. Vielecke Pfeil gab in die zu drehende Richtung an War mentale Rotation beendetKnopf drücken Testvieleck erschien nun in neuer Position VP musste entscheiden ob Stnd.Version oder Spiegelbild 14.11.2018

Experimentserie (Cooper) 2.Experiment 14.11.2018

Experimentserie (Cooper) 2.Experiment Ergebnis: Vorbereitungszeit nahm linear mit Drehwinkel zu Reaktionszeit auf Testfigur (untere Linie) war konstant kurz,durchschnittlich unter ½ Sekunde Anscheinend bereitete die mentale Rotation die Probanden darauf vor eine Testfigur richtig beurteilen zu können Rotationsgeschwindigkeit der Vorbereitungsphase war vergleichbar mit Einzelreizversuchen370° pro Sek. 14.11.2018

Experimentserie (Cooper) In allen bisherigen Experimenten ging es um bereits vollendete Vorstellungsvorgänge Um zu beweisen, dass die bis dahin ablaufenden Verarbeitungsstufen wirklich analog zu physikalischen Rotationen sind, mussten Cooper&Shepard zeigen, dass mentale Operationen dieselben Zwischenstadien durchlaufen Ein weiteres Experiment sollte diese Hypothese belegen 14.11.2018

Experimentserie (Cooper) 3.Experiment Probanden waren bereits mit Test und Testvieleck vertraut Bekamen ein leeres,kreisförmiges Feld durch Tachistoskop präsentiert Darin Vorstellung eines vom VL festgelegten Vieleckes und Rotation in normaler Geschwindigkeit Zu einem unbestimmten Zeitpunkt erschien das entsprechende Vieleck oder sein Spiegelbild VP mussten möglichst schnell seine Form zuordnen 14.11.2018

Experimentserie (Cooper) 3.Experiment Rotationsgeschwindigkeiten der VP‘s aus früheren Tests bekannt 1.Hälfte der Testserwartungsangepasste Reize (Testfigur wurde analog zu den mentalen Drehungen der VP‘s dargeboten) 2.Hälfte der Testserwartungsabweichende Reize (Testfigur wich bewusst von den Drehungen der VP‘s ab) Cooper&Shepard gingen davon aus, dass VP‘s auf alle erw.angepassten Reize gleich schnell reagieren Unabhängig davon wie stark diese rotiert waren 14.11.2018

Experimentserie (Cooper) 3.Experiment Ergebnis: Reaktionszeiten bei erw.angepassten Reize von ca. 1 Sekunde bestätigten Hypothese Wichen die dargebotenen Testfiguren von der erwarteten Orientierung ab Linearer Anstieg der RZ zur Winkeldifferenz Offensichtlich mussten sich die VP korrigierende Drehungen vorstellen 14.11.2018

Experimentserie (Cooper) 3.Experiment Die Zeit dafür war proportional dem Winkel der Abweichung Hypothese erhärtet, dass kurze RZ auf erw.angepasste Reize, auf Übereinstimmung zwischen Vorstellung und Testbild beruhen Korrekturzeiten zeigten,dass auch geübte VP eine Testfigur nicht ohne vorherige Drehung zuordnen konnten 14.11.2018

Zusammenfassung Objektiver Nachweis eines geistigen Prozesses,der die Drehbewegungen realer Gegenstände in der Vorstellung nachvollzieht Erhalt exakter,reproduzierbarer Daten 2 grundlegende Ergebnisse: Linearer Zusammenhang zwischen Reaktionszeit und Winkeldifferenz Konstant kurze RZ,wenn man einer VP, die sich eine kontinuierlich drehende Testfigur vorstellt, ein vermutlich genauso orientiertes bildliches Pendant zeigt 14.11.2018

Ausblick Noch sind viele Fragen offen und neurophysiologische Grundlagen unbekannt Sind die Rotationsstufen auch im mathematischen Sinne kontinuierlich? Wie detailliert sind die Vorstellungen realer Objekte? Cooper&Shepard wiesen wohl nach, dass sich in unseren Raumvorstellungen physikalische und geometrische Gesetze der Außenwelt widerspiegeln Wahrscheinlich wurden diese im Laufe der Evolution in unser Wahrnehmungssystem übernommen 14.11.2018

Für Eure Aufmerksamkeit Vielen Dank Für Eure Aufmerksamkeit

Fragen??? Auf welcher Vermutung beruht Cooper&Shepards Hypothese bzw. beruhen ihre Experimente Welche zwei grundlegenden Ergebnisse wiesen Cooper&Shepard objektiv nach? 14.11.2018