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, lorsqu'il a été développé pour étudier les capacités d'une personne à faire tourner mentalement des objets. En 1971, Roger Shepard et Jacqueline Metzler furent parmi les premiers à étudier objectivement la rotation mentale en présentant plusieurs paires d'objets 3D, cubiques ou asymétriquement alignés, puis en mesurant 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. C'était 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

Rotation 2D

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

Administration du Test de Rotation Mentale 2D ou 3D

La tâche de rotation mentale dans Labvanced peut être réalisée par :

1. Administration du test en ligne (pour des études à distance) pour lequel le lien URL de l'étude peut facilement être partagé avec les participants, ou
2. Localement sans connexion Internet à l'aide de notre application de bureau
3. Les chercheurs peuvent importer la tâche dans leur éditeur de conception et configurer l'expérience sans avoir à coder. Découvrez les tests de rotation mentale dans Labvanced ici, cliquez simplement sur le bouton « participer » pour l'essayer ou « importer » pour le télécharger sur 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 telles que notre suivi oculaire basé sur webcam peuvent également être incluses pour 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

Lorsqu'on associe deux images identiques, les processus cognitifs suivants sont impliqués dans le test de rotation mentale :

1. Prétraitement perceptif
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 une tâche de rotation mentale (Kaltner, S., & Jansen, P., 2014).

Mesures et Données du Test de Rotation Mentale

• Précision / Taux d'erreur : la précision globale ou les erreurs effectuées tout au long de la tâche.
• Disparité angulaire : fait référence à l'angle particulier que le stimulus présente par rapport au stimulus référent.
• Temps non décisionnel : le temps pris par d'autres processus au-delà de la prise de décision, tels que le codage des stimuli et l'exécution des réponses motrices.
• Taux de dérive : le temps nécessaire pour accumuler des informations.
• Séparation des frontières : la distance entre deux réponses distinctes. Cette valeur devient plus large lorsque l'exactitude est priorisée par rapport à la rapidité, ainsi que lorsque l'angle de rotation augmente.
• 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 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 inclut le ratio du nombre de courses (RC ratio) qui est calculé en divisant le nombre moyen de fixations dans les réponses incorrectes par celui des réponses correctes (Suzuki et al., 2018).

Confounds Possibles à Considérer

Certains confounds doivent être pris en compte lors des étapes de conception expérimentale et d'analyse des données, tels que :

• Différences de sexe : Pour les tâches de rotation mentale 2D et 3D, les hommes ont un avantage cognitif (Collins, D. W., & Kimura, D., 1997). Cette constatation a été soutenue par une étude de métasynthèse avec un échantillon de plus de 12 millions de participants concluant qu’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 : Liée au point ci-dessus, une autre étude a révélé que les différences prononcées de sexe / genre dans la tâche de rotation mentale peuvent être médiées 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 le confound du sexe, la latéralité joue également un rôle dans la performance en rotation mentale. Il a été démontré 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, voici les utilisations les plus courantes des scores obtenus à partir des tests de rotation mentale :

1. Description des compétences spatiales des participants : quantifier un aspect des compétences spatiales et du raisonnement.
2. Comparaison de la cognition au sein des groupes : quantifier et comparer les processus cognitifs liés au MRT entre deux groupes, comme les participants dyslexiques par rapport aux contrôles.
3. Résultat de traitement : lorsque l'accent principal est mis sur 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 se fait généralement avec des cubes classiques ou des formes 2D, cependant, il existe des variations qui apparaissent dans la recherche et 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, mais révèlent beaucoup sur les compétences et capacités spatiales. Voici quelques exemples d'applications et d'expériences.

Psychologie du développement et de l'éducation

• Développement des capacités spatiales : Des tâches de rotation mentale sont administrées dans des expériences de psychologie du développement afin de comprendre comment les compétences de cognition spatiale évoluent avec l'âge. Un exemple de cela est une étude qui a comparé la performance sur 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 effectuer cette tâche au-dessus du niveau de chance (Krüger, M., 2018).
• Amélioration de la performance mathématique par la rotation mentale : Une autre étude a montré comment une intervention de formation en ligne d'une semaine avec un entraînement spatial de rotation mentale pour des enfants de 6 et 7 ans se traduit par des problèmes arithmétiques canoniques. Ce groupe, comparé à un groupe témoin qui a reçu une formation en alphabétisation, a montré une performance améliorée sur certains problèmes arithmétiques, ce qui pourrait être dû à l'amélioration de la capacité de visualisation et/ou à l'augmentation de la capacité de la 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 capacités visuospatiales améliorées. Cela a été soutenu par des tests cognitifs qui incluent des tâches de rotation mentale où ce groupe performe plus rapidement. L'avantage cognitif est particulièrement défini pour les formes 3D de haute complexité, par opposition aux stimuli simples ou 2D. Les tendances actuelles de recherche explorent les corrélats neuraux de cette performance et ont trouvé un fonctionnement occipital et pariétal accru chez les autistes ayant de telles forces visuospatiales (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 non décisionnel et la séparation des limites pour mieux comprendre la cognition des participants atteints de TDAH dans des tâches telles que le test de rotation mentale. Ces expériences ont montré que la mauvaise performance des participants atteints de TDAH dans l'expérience de rotation mentale est due à un taux d'accumulation de preuves lent et à la relative inflexibilité pour l'ajustement de la séparation des limites (Feldman, J. S., & Huang-Pollock, C., 2021).
• Dyslexie : Des tests de rotation mentale, y compris la rotation 2D et la rotation de formes 2D, sont souvent administrés aux patients dyslexiques. 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'incapacité à supprimer la symétrie lorsque le matériel graphémique est présenté, ne pouvant ainsi pas décider si une lettre est miroir ou non en raison de la cartographie ambiguë entre les représentations graphemes et phonèmes. Ainsi, en raison de la nature de la tâche, les rotations mentales ayant trait à la symétrie et à la rotation sont des tests pertinents qui peuvent être administrés aux dyslexiques. Comparés aux contrôles / lecteurs normals, les enfants dyslexiques démontrent un plus grand effet de rotation mentale compte tenu de leurs temps de réaction plus lents. (Kaltner, S., & Jansen, P., 2014).
• Maladie de Parkinson : La maladie de Parkinson est un trouble neurodégénératif où les compétences motrices et cognitives déclinent avec la progression de la maladie. Ces patients ont montré une performance diminuée à la tâche de rotation mentale. Récemment, des efforts ont été déployés 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 atteints de la maladie d'Alzheimer démontrent des temps de réaction plus longs et une précision inférieure dans des tâches de rotation mentale par rapport aux personnes âgées en bonne santé. Les chercheurs ont également montré que la tâche de rotation mentale, combinée au suivi oculaire, peut être utilisée comme un outil de dépistage pour les patients atteints de la maladie d'Alzheimer ou d'un léger déficit cognitif (MCI) (Suzuki et al., 2018).

L'utilisation de la TRM en psychologie clinique n'est pas limitée à ce qui précède. Elle a été utilisée pour étudier les capacités spatiales dans un large éventail de populations cliniques, telles que les patients avec des lésions cérébrales traumatiques (TBI) ou la maladie de Huntington.

Psychologie cognitive

• Études sur la population générale : La tâche de rotation mentale a été utilisée dans de nombreux types d'études qui ont la psychologie cognitive pour cœur. Ces expériences sont menées avec des participants sains et neurotypiques afin de comprendre les capacités cognitives spatiales. Une telle étude, menée 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 du temps. Les résultats ont montré que la capacité spatiale plus élevée et l'apprentissage chronologique conduisent à une meilleure mémoire (Otenen, E., & Kanero, J., 2022).
• Langue des signes : Un sujet fascinant, car langage et cognition se chevauchent dynamiquement, pour les tâches de rotation mentale se situe 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 basket-ball avec une nouvelle tâche de TRM : Dans une étude récente, des joueurs de basket-ball 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 différentes actions de basket-ball qui étaient tournées ou mises en miroir. Les résultats ont montré qu'il y avait un effet de sexe et un effet d'expertise. Les participants masculins ont résolu plus d'éléments et la performance était meilleure pour les joueurs plus experts. Cette étude ouvre la voie à un matériel de stimuli spécifique à un soutien (Weigelt, M. & Memmert, D., 2020).

Conclusion

La tâche de rotation mentale a beaucoup de prise dans la recherche et est utilisée par des 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 majorité 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/de genre dans la rotation mentale. Learning & Memory, 29(9), 312-320.

2. Cheung, C. N., Sung, J. Y., & Lourenco, S. F. (2020). La formation à la rotation mentale se traduit-elle par des gains en compétence mathématique ? Évaluation d'une intervention visuospatiale 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 en deux dimensions. Behavioral neuroscience, 111(4), 845.

4. Feldman, J. S., & Huang-Pollock, C. (2021). Un nouvel angle sur 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 préférence manuelle 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 ont résolu 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 manifestée. 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. Dans Proceedings of the Annual Meeting of the Cognitive Science Society (Vol. 44, No. 44).

10. Razzaque. J., et al. (2024). Aborder la physiopathologie des déficits de la tâche de rotation mentale (TRM) dans la maladie de Parkinson en utilisant l'IRMf - Définition de repères (P8-3.018). Neurology (Vol. 102., No.17).

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

12. Suzuki, A., Shinozaki, J., Yazawa, S., Ueki, Y., Matsukawa, N., Shimohama, S., & Nagamine, T. (2018). Établir un nouveau système de dépistage pour le léger déficit cognitif et la maladie d'Alzheimer avec des tâches de rotation mentale qui évaluent la fonction visuospatiale. 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 neuraux différentiels sous-jacents aux processus de rotation mentale dans deux profils cognitifs distincts chez l'autisme. NeuroImage: Clinical, 36, 103221.

14. Titze, C., Heil, M., & Jansen, P. (2008). Les différences de genre dans le test de rotations mentales (TRM) 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 en trois dimensions. Perceptual and motor skills, 47(2), 599-604.

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

17. Zell, E., Krizan, Z., & Teeter, S. R. (2015). Évaluation des similitudes et des différences de genre par l'utilisation de la métasynthèse. American psychologist, 70(1), 10.