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 apprendre davantage 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 puissantes découvertes de recherche 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 ont été 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 correspondaient (Shepard, R. N., & Metzler, J., 1971). En 1978, Steven G. Vandenberg et Allan R. Kuse ont formalisé le Test de Rotations Mentales en s'appuyant sur la tâche de rotation mentale de Shepard et Metzler de 1971 en présentant des objets 3D à différentes orientations en les faisant tourner 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 correspondant à la figure critère (Vandenberg, S. G., & Kuse, A. R., 1978).

À propos du Test de Rotation Mentale

Que nécessite la tâche de rotation mentale des participants ? C'est en fait assez simple !

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

1. Le participant est présenté avec 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 forme 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 lesquelles le lien URL de l'étude 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 conception et configurer l'expérience sans avoir à coder. Consultez 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 afin d'ajouter une couche supplémentaire de données physiologiques, en plus des temps de réaction.

Fonctions Cognitives et Processus

Plusieurs fonctions cognitives et processus sont révélés par les expériences de rotation mentale, y compris :

• Intelligence
• Organisation
• Raisonnement
• Cognition spatiale
• Perception visuelle

Lorsqu'il s'agit d'apparier 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 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 réalisées tout au long de la tâche.
• Disparité angulaire : fait référence à l'angle particulier que le stimulus a par rapport au stimulus référent.
• Temps non décisionnel : le temps que d'autres processus prennent au-delà de la prise de décision, tels que l'encodage du stimulus et l'exécution de 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 par rapport à la vitesse, 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 employé, 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 inclut le ratio de 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).

Confusions Possibles à Considérer

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

• Différences entre les sexes : 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 méta-synthèse avec un échantillon de plus de 12 millions de participants concluant que, lorsqu'il s'agit du test de rotation mentale, les hommes montrent la plus grande différence cognitive entre les sexes dans la littérature psychologique (Zell, E., Krizan, Z., & Teeter, S. R., 2015).
• Anxiété spatiale / confiance en soi : En lien avec le point ci-dessus, une étude différente a trouvé que les prononcées différences entre les sexes 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 la confusion du sexe, la latéralité joue également un rôle dans les performances 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, voici 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 de groupes : pour quantifier et comparer les processus cognitifs liés au MRT entre deux groupes, comme des participants dyslexiques par rapport aux témoins.
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 une 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 les cubes classiques ou les formes 2D, cependant, il existe quelques 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 (plutôt que 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 tests de rotation mentale : Applications et 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. Voici quelques exemples d'applications et d'expériences.

Psychologie Développementale et Éducative

• Développement des capacités spatiales : Les tâches de rotation mentale sont administrées dans des expériences de psychologie développementale 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 au test de rotation mentale entre des enfants de 3 ans, 4 ans et 5 ans, montrant que les enfants de 3 ans peuvent commencer à exécuter cette tâche au-dessus du niveau de chance (Krüger, M., 2018).
• La rotation mentale améliorant la performance mathématique : Une autre étude a montré comment une intervention d'entraînement en ligne d'une semaine avec un entraînement spatial de rotation mentale pour des enfants de 6 et 7 ans se transfère à des problèmes arithmétiques canoniques. Ce groupe, comparé à un groupe de contrôle ayant reçu un entraînement à la littératie, 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 possédant des capacités visuospatiales 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 les formes 3D de haute complexité, par opposition aux stimuli simples ou 2D. Les tendances de recherche actuelles explorent les corrélats neuronaux d'une telle performance et ont trouvé un fonctionnement occipital et pariétal accru chez les autistes qui possèdent 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 frontières 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 lent d'accumulation des preuves et à l'inflexibilité relative pour l'ajustement de la séparation des frontières (Feldman, J. S., & Huang-Pollock, C., 2021).
• Dyslexie : Les tests de rotation mentale, incluant la rotation 2D et la rotation de formes 2D, sont souvent administrés aux patients dyslexiques. Selon le modèle de défaillance de coordination fonctionnelle (FCD), les dyslexiques ne peuvent pas décider si les lettres sont miroitées ou non en raison de l'incapacité à supprimer la symétrie lorsque le matériel graphemique est présenté, ne pouvant donc pas décider si une lettre est miroitée 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 au miroir et à la rotation sont des tests pertinents pouvant être administrés aux dyslexiques. Comparés aux contrôles / lecteurs normaux, les enfants dyslexiques montrent 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 été trouvés avec une performance diminuée sur la tâche de rotation mentale. Des efforts récents ont été réalisés pour utiliser la tâche de rotation mentale comme 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 montrent 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. Des chercheurs ont également montré que la tâche de rotation mentale, combinée à un suivi oculaire, peut être utilisée comme outil de dépistage pour les patients atteints de la maladie d'Alzheimer ou de déclin cognitif léger (MCI) (Suzuki et al., 2018).

L'utilisation de la MRT en psychologie clinique n'est pas limité à ce qui précède. Elle a été utilisée pour étudier les capacités spatiales dans une large gamme de populations cliniques, comme les patients atteints 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 qui ont la psychologie cognitive pour noyau. 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) pour évaluer l'influence de la capacité spatiale sur la représentation du temps. Les résultats ont montré que des capacités spatiales plus élevées et un apprentissage chronologique conduisent à une meilleure mémoire (Otenen, E., & Kanero, J., 2022).
• Langue des signes : Un sujet fascinant, car le langage et la cognition se chevauchent de manière dynamique, pour les tâches de rotation mentale réside dans le contexte d'étude de la langue des signes. Une 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 une nouvelle tâche de 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 jeux de basketball différents qui étaient tournés ou miroités. Les résultats étaient tels 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 du matériel de stimulus spécifique au soutien (Weigelt, M. & Memmert, D., 2020).

Conclusion

La tâche de rotation mentale a un bon ancrage 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 en 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 transfère-t-il à des gains dans la 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 bidimensionnelle. Behavioral neuroscience, 111(4), 845.

4. Feldman, J. S., & Huang-Pollock, C. (2021). Un nouveau point de vue 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 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 atteints de 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 le décalage 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 à l'aide de l'IRMf - Définir les 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). Établir un nouveau système de dépistage pour le déclin cognitif léger 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 neuronaux différentiels 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 similitudes et différences de genre en utilisant la méta-synthèse. American psychologist, 70(1), 10.