La Tâche de Rotation Mentale

Le Test de Rotation Mentale est une tâche puissante dans le domaine de la psychologie cognitive pour étudier le traitement spatial. Lisez la suite pour en savoir plus sur les détails de la tâche de rotation mentale 2D et 3D, son histoire, comment elle peut être réalisée (y compris dans un cadre en ligne), les résultats de recherche puissants qu'elle peut révéler, ainsi que des exemples d'expériences qui ont utilisé cette tâche !

Histoire de la Tâche de Rotation Mentale

Le test de rotation mentale remonte aux années 1970 quand il a été développé pour étudier les capacités des individus à faire pivoter mentalement des objets. En 1971, Roger Shepard et Jacqueline Metzler ont été parmi les premiers à étudier objectivement la rotation mentale en présentant plusieurs paires d'objets 3D, cubiques, ou asymétriquement alignés et en mesurant ensuite le temps de réaction lorsque les participants déterminaient si les objets appariés étaient identiques (Shepard, R. N., & Metzler, J., 1971). En 1978, Steven G. Vandenberg et Allan R. Kuse ont formalisé le Test de Rotations Mentales basé sur la tâche de rotation mentale de Shepard et Metzler de 1971 en présentant des objets 3D à différentes orientations en les faisant pivoter autour d'un axe vertical. Il s'agissait d'un test de 20 éléments et le participant devait comparer quatre figures et sélectionner deux choix qui correspondaient à la figure critère (Vandenberg, S. G., & Kuse, A. R., 1978).

À Propos du Test de Rotation Mentale

Qu'est-ce que la tâche de rotation mentale exige des participants ? C'est en fait assez simple !

L'aperçu général de l'expérience de rotation mentale est le suivant :

1. Le participant se voit présenter un objet critère / cible
2. Le participant doit décider quelles deux options (parmi les quatre présentées) correspondent à l'objet critère / cible

Ainsi, les participants doivent examiner les stimuli référents et choisir quels stimuli sont des rotations correspondantes. Sur l'image ci-dessus, les stimuli référents correspondent au premier et au troisième stimuli. Ci-dessous, voici des exemples supplémentaires de ce à quoi ressemblent les essais dans la tâche de rotation mentale 3D :

Rotation 2D

Dans certaines versions de l'expérience de rotation mentale, la rotation de forme 2D est testée :

Administration du Test de Rotation Mentale 2D ou 3D

La tâche de rotation mentale dans Labvanced peut être effectuée en :

1. Administrant le test en ligne (pour des études à distance) pour lequel le lien d'étude URL peut facilement être partagé avec les participants, ou
2. Localement sans connexion Internet en utilisant notre application de bureau
3. Les chercheurs peuvent importer la tâche dans leur éditeur de design et configurer l'expérience sans avoir à coder. Découvrez les tests de rotation mentale dans Labvanced ici, il vous suffit de cliquer sur le bouton ‘participer’ pour l'essayer ou ‘importer’ pour l'uploader dans votre compte afin de l'utiliser comme base de votre expérience :
   • Tâche de Rotation Mentale 2D - Lettres
   • Rotation Mentale - Corps
4. De plus, des fonctionnalités avancées comme notre suivi oculaire basé sur webcam peuvent également être incluses afin d’ajouter une couche supplémentaire de données physiologiques, en plus des temps de réaction.

Fonctions et Processus Cognitifs

Plusieurs fonctions et processus cognitifs sont révélés par les expériences de rotation mentale, notamment :

• Intelligence
• Organisation
• Raisonnement
• Cognition Spatiale
• Perception Visuelle

Lors de l'appariement de deux images identiques, les processus cognitifs suivants sont impliqués dans le test de rotation mentale :

1. Prétraitement perceptuel
2. Identification / discrimination des stimuli
3. Identification de l'orientation spatiale des stimuli
4. Jugement de la parité
5. Réponse comportementale, c'est-à-dire : sélection / exécution du choix

Ensemble, ces processus permettent à un participant de réussir à compléter une tâche de rotation mentale (Kaltner, S., & Jansen, P., 2014).

Mesure et Données du Test de Rotation Mentale

• Précision / Taux d'erreur : la précision globale ou les erreurs commises tout au long de la tâche.
• Disparité angulaire : fait référence à l'angle particulier que le stimulus a par rapport au stimulus référent.
• Temps de non-décision : la quantité de temps que d'autres processus prennent au-delà de la prise de décision, tel que le codage des stimuli et l'exécution des réponses motrices.
• Taux de dérive : le temps qu'il faut pour accumuler des informations.
• Séparation des limites : la distance entre deux réponses distinctes. Cette valeur devient plus large lorsque la précision est priorisée sur la rapidité, ainsi que lorsque l'angle de rotation est augmenté.
• Temps de réaction : le temps qu'il faut pour sélectionner une réponse.
• Durée de regard / fixations : si le suivi oculaire est utilisé, alors des métriques pertinentes comme la durée de regard et les fixations peuvent également être rapportées comme un moyen de comprendre la stratégie de traitement visuel des participants. Un exemple de résultats rapportés utilisant des données de suivi oculaire dans le contexte de la tâche de rotation mentale comprend le ratio de compte de course (ratio RC) qui est calculé en divisant le nombre moyen de fixations dans les réponses incorrectes par celui dans les réponses correctes (Suzuki et al., 2018).

Confusions Possibles à Considérer

Certaines confusions doivent être prises en compte lors de la conception expérimentale et des étapes d'analyse de données, telles que :

• Différences sexuelles : Pour les tâches de rotation mentale 2D et 3D, les hommes ont un avantage cognitif (Collins, D. W., & Kimura, D., 1997). Cette découverte a été soutenue par une étude de méta-synthèse avec un échantillon de plus de 12 millions de participants concluant que, en ce qui concerne le test de rotation mentale, les hommes montrent la plus grande différence cognitive de sexe dans la littérature psychologique (Zell, E., Krizan, Z., & Teeter, S. R., 2015).
• Anxiété spatiale / confiance en soi : Lié au point ci-dessus, une étude différente a trouvé que les différences prononcées de sexe / genre dans la tâche de rotation mentale peuvent être mediées par l'anxiété spatiale et la confiance en soi, surtout lorsque les exigences de la tâche sont élevées (Arrighi, L., & Hausmann, M. , 2022).
• Latéralité : Bien que moins frappante que la confusion du sexe, la latéralité joue également un rôle dans la performance de rotation mentale. Il a été montré que les droitiers sont plus rapides que les gauchers. De plus, la latéralité joue un rôle dans la facilitation lorsque les images présentées correspondent à la main dominante (Jones et al., 2021).

Utilisations des Scores MRT

Comme les objectifs d'étude peuvent varier, ci-dessous se trouvent les utilisations les plus courantes des scores obtenus à partir des tests de rotation mentale :

1. Description des compétences spatiales des participants : pour quantifier un aspect des compétences spatiales et du raisonnement.
2. Comparaison de la cognition au sein des groupes : pour quantifier et comparer les processus cognitifs liés au MRT entre deux groupes, tels que les participants dyslexiques par rapport aux témoins.
3. Résultat de traitement : où le principal objectif est l'effet du traitement et de l'intervention, le MRT peut être utilisé comme mesure pour quantifier des changements spécifiques liés au traitement cognitif spatial.

Variations du Test de Rotation Mentale

La tâche de rotation mentale est généralement réalisée avec des cubes classiques ou des formes 2D, cependant, il existe certaines variations qui apparaissent dans la recherche qui valent la peine d'être mentionnées :

• Stimuli visuels différents : Au lieu de cubes, il est également courant de voir d'autres types de stimuli visuels présentés et tournés dans des expériences de rotation mentale, tels que : lettres, animaux, visages, formes colorées, et pseudo-lettres (formes qui ressemblent à des lettres mais ne le sont pas) (Kaltner, S., & Jansen, P., 2014).
• cMRT : Dans les études chronométriques de rotation mentale (cMRT), deux stimuli sont présentés (au lieu de 4) avec des différences dans la disparité angulaire. Le participant doit rapidement décider si les deux images présentées sont identiques ou non. (Titze, C., Heil, M., & Jansen, P., 2008)

Exemples de Test de Rotation Mentale : Applications & Expériences

Les tâches de rotation mentale sont populaires dans la recherche en psychologie car elles sont faciles à mettre en œuvre tout en révélant beaucoup sur les compétences et capacités spatiales. Ci-dessous se trouvent quelques exemples d'applications et d'expériences.

Psychologie Développementale & Éducative

• Développement des compétences spatiales : Les tâches de rotation mentale sont administrées dans des expériences de psychologie développementale afin de comprendre comment les compétences en cognition spatiale évoluent avec l'âge. Un exemple de cela est une étude qui a comparé la performance à la tâche de rotation mentale entre des enfants de 3 ans, 4 ans et 5 ans et a montré que les enfants de 3 ans peuvent commencer à réaliser cette tâche au-dessus du niveau de chance (Krüger, M., 2018).
• Rotation Mentale améliorant la performance mathématique : Une étude différente a montré comment une intervention de formation en ligne d'une semaine axée sur la rotation mentale pour des enfants de 6 et 7 ans se traduit par des problèmes arithmétiques canoniques. Ce groupe, par rapport à un groupe témoin qui a reçu une formation en littératie, a montré une meilleure performance sur certains problèmes arithmétiques, ce qui pourrait être dû à une amélioration de la capacité de visualisation et/ou à une augmentation de la capacité de mémoire de travail visuospatiale (Cheung, C.N., Sung, J.Y., & Lourenco, S.F., 2019).

Psychologie Clinique

• Autisme : Un certain sous-groupe d'autistes a été trouvé pour posséder des compétences visuo-spatiales améliorées. Cela a été soutenu par des tests cognitifs incluant des tâches de rotation mentale où ce groupe performe plus rapidement. L’avantage cognitif est particulièrement défini pour des formes 3D de haute complexité, par opposition à des stimuli simples ou 2D. Les tendances de recherche actuelles explorent les corrélats neuronaux de cette performance et ont trouvé un meilleur fonctionnement occipital et pariétal chez les autistes qui possèdent de telles forces visuo-spatiales (Thérien, V.D., et al., 2022).
• TDAH : Des modèles de diffusion ont été développés pour utiliser des valeurs telles que le taux de dérive, le temps de non-décision et la séparation des limites afin de mieux comprendre la cognition des participants TDAH dans des tâches telles que le test de rotation mentale. De telles expériences ont montré que la mauvaise performance des participants TDAH dans l'expérience de rotation mentale est due à un taux d'accumulation d'évidence lent et à la relative rigidité pour l'ajustement de la séparation des limites (Feldman, J. S., & Huang-Pollock, C., 2021).
• Dyslexie : Les tests de rotation mentale, y compris la rotation 2D et la rotation de forme 2D, sont souvent administrés aux patients atteints de dyslexie. Selon le modèle de déficit de coordination fonctionnelle (FCD), les dyslexiques ne peuvent pas décider si les lettres sont miroir ou non en raison de l'échec à supprimer la symétrie lorsque du matériel graphémique est présenté, donc ils ne peuvent pas décider si une lettre est miroir ou non en raison de la correspondance ambiguë entre les représentations graphèmes et phonèmes. Ainsi, en raison de la nature de la tâche, les rotations mentales qui ont à voir avec le miroir et la rotation sont des tests pertinents qui peuvent être administrés aux dyslexiques. Comparés aux témoins / lecteurs normaux, les enfants dyslexiques montrent un effet de rotation mentale plus important étant donné leurs temps de réaction plus lents. (Kaltner, S., & Jansen, P., 2014).
• Maladie de Parkinson : La maladie de Parkinson est un trouble neurodégénératif où à la fois les compétences motrices et cognitives déclinent avec la progression de la maladie. Ces patients ont été trouvés pour avoir une performance diminuée sur la tâche de rotation mentale. Des efforts récents ont été faits pour utiliser la tâche de rotation mentale comme un outil de biomarqueur cognitif pour la maladie de Parkinson à début précoce sans preuve de déficit cognitif léger (Razzaque et al., 2024).
• Maladie d'Alzheimer : Les patients d'Alzheimer démontrent des temps de réaction plus longs et une précision plus faible dans les tâches de rotation mentale par rapport aux adultes âgés en bonne santé. Les chercheurs ont également montré que la tâche de rotation mentale, combinée au suivi oculaire, peut être utilisée comme outil de dépistage pour les patients atteints de la maladie d'Alzheimer ou de troubles cognitifs légers (MCI) (Suzuki et al., 2018).

L'utilisation du MRT en psychologie clinique ne se limite pas à cela. Il a été utilisé pour étudier les capacités spatiales dans une large gamme de populations cliniques, telles que les patients souffrant de TCC ou de la maladie de Huntington.

Psychologie Cognitive

• Études de la population générale : La tâche de rotation mentale a été utilisée dans de nombreux types d'études ayant la psychologie cognitive comme cœur. Ces expériences sont menées avec des participants sains et neurotypiques afin de comprendre les capacités cognitives spatiales. Une telle étude, réalisée dans Labvanced, a utilisé la tâche de rotation mentale (en conjonction avec d'autres tâches) afin d’évaluer l'influence de la capacité spatiale sur la représentation temporelle. Les résultats ont montré qu'une meilleure capacité spatiale et un apprentissage chronologique conduisent à une meilleure mémoire (Otenen, E., & Kanero, J., 2022).
• Langue des signes : Un sujet fascinant, car la langue et la cognition se chevauchent dynamiquement, pour les tâches de rotation mentale réside dans le contexte de l'étude de la langue des signes. Une telle étude a démontré qu'il existe une relation positive entre les utilisateurs de la langue des signes et les capacités de rotation mentale (Kubicek, E., & Quandt, L.C., 2020).

Psychologie du Sport

Le domaine de la recherche sur le sport et l'exercice utilise de plus en plus la tâche de rotation mentale ces dernières années et a atteint de nombreuses conclusions fascinantes car la coordination motrice a le potentiel d'influencer la performance.

• Joueurs de basketball avec un nouveau test MRT : Dans une étude récente, des joueurs de basketball novices et experts ont été soumis à un nouveau test de rotation mentale. Au lieu des cubes 3D classiques comme stimuli, les participants ont vu six actions de basketball différentes qui étaient tournées ou retournées. Les résultats ont montré qu'il y avait un effet de sexe et un effet d'expertise. Les participants masculins ont résolu plus d'items et la performance était meilleure pour les joueurs plus experts. Cette étude ouvre la voie à un matériel de stimulus spécifiquement adapté au soutien (Weigelt, M. & Memmert, D., 2020).

Conclusion

La tâche de rotation mentale est solide dans la recherche et est utilisée par les psychologues dans divers domaines. La tâche de rotation mentale peut être administrée en ligne ou en personne et est couramment utilisée pour évaluer la cognition spatiale. Il existe de nombreuses variations de la tâche de rotation mentale, mais la plupart des expériences utilisent des stimuli de cubes 3D ou 2D.

Références

1. Arrighi, L., & Hausmann, M. (2022). L'anxiété spatiale et la confiance en soi médiatisent les différences de sexe / genre dans la rotation mentale. Learning & Memory, 29(9), 312-320.

2. Cheung, C. N., Sung, J. Y., & Lourenco, S. F. (2020). L'entraînement à la rotation mentale se traduit-il par des gains en compétence mathématique ? Évaluation d'une intervention visuo-spatiale à domicile. Psychological Research, 84(7), 2000-2017.

3. Collins, D. W., & Kimura, D. (1997). Une grande différence de sexe sur une tâche de rotation mentale bidimensionnelle. Behavioral neuroscience, 111(4), 845.

4. Feldman, J. S., & Huang-Pollock, C. (2021). Une nouvelle approche de la cognition spatiale dans le TDAH : Une décomposition du modèle de diffusion de la rotation mentale. Journal of the international neuropsychological society, 27(5), 472-483.

5. Jones, H. G., Braithwaite, F. A., Edwards, L. M., Causby, R. S., Conson, M., & Stanton, T. R. (2021). L'effet de la latéralité sur la rotation mentale des mains : une revue systématique et une méta-analyse. Psychological Research, 85, 2829-2881.

6. Kaltner, S., & Jansen, P. (2014). Rotation mentale et performance motrice chez les enfants avec dyslexie développementale. Research in developmental disabilities, 35(3), 741-754.

7. Kubicek, E., & Quandt, L. C. (2021). Une relation positive entre la compréhension de la langue des signes et les capacités de rotation mentale. The Journal of Deaf Studies and Deaf Education, 26(1), 1-12.

8. Krüger, M. (2018). Les enfants de trois ans résolvent une tâche de rotation mentale au-dessus du niveau de chance, mais aucune relation linéaire concernant le temps de réaction et la disparité angulaire ne s'est présentée. Frontiers in Psychology, 9, 328248.

9. Otenen, E., & Kanero, J. (2022). Localiser le passé et le futur : l'influence de la capacité spatiale sur la représentation temporelle. In Proceedings of the Annual Meeting of the Cognitive Science Society (Vol. 44, No. 44).

10. Razzaque. J., et al. (2024). Aborder la pathophysiologie des déficits de la Tâche de Rotation Mentale (MRT) dans la maladie de Parkinson en utilisant l'IRMf—Définition des repères (P8-3.018). Neurology (Vol. 102., No.17).

11. Shepard, R. N., & Metzler, J. (1971). Rotation mentale d'objets tridimensionnels. Science, 171(3972), 701-703.

12. Suzuki, A., Shinozaki, J., Yazawa, S., Ueki, Y., Matsukawa, N., Shimohama, S., & Nagamine, T. (2018). Établissement d'un nouveau système de dépistage pour les troubles cognitifs légers et la maladie d'Alzheimer avec des tâches de rotation mentale évaluant la fonction visuo-spatiale. Journal of Alzheimer's disease, 61(4), 1653-1665.

13. Thérien, V. D., Degré-Pelletier, J., Barbeau, E. B., Samson, F., & Soulières, I. (2022). Corrélats neuronaux différenciés sous-jacents aux processus de rotation mentale dans deux profils cognitifs distincts dans l'autisme. NeuroImage: Clinical, 36, 103221.

14. Titze, C., Heil, M., & Jansen, P. (2008). Les différences de genre dans le Test de Rotations Mentales (MRT) ne sont pas dues à la complexité de la tâche. Journal of Individual Differences, 29(3), 130-133.

15. Vandenberg, S. G., & Kuse, A. R. (1978). Rotations mentales, un test de groupe de visualisation spatiale tridimensionnelle. Perceptual and motor skills, 47(2), 599-604.

16. Weigelt, M., & Memmert, D. (2021). La capacité de rotation mentale des joueurs de basketball experts : identification des jeux sur le terrain. Research Quarterly for Exercise and Sport, 92(1), 137-145.

17. Zell, E., Krizan, Z., & Teeter, S. R. (2015). Évaluation des similarités et différences de genre en utilisant la méta-synthèse. American psychologist, 70(1), 10.