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 contexte 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 furent parmi les premiers à étudier objectivement la rotation mentale en présentant plusieurs paires d'objets 3D, cubiques ou alignés asymétriquement, 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. Il s'agissait d'un test de 20 items 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 correspondent aux rotations. Dans l'image ci-dessus, les stimuli référents correspondent au premier et au troisième stimuli. Ci-dessous, d'autres exemples 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 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. L'administration du test en ligne (pour des études à distance) pour laquelle 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 conception 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 le télécharger sur votre compte afin de l'utiliser comme base de votre expérience :
   • Tâche de Rotation Mentale 2D
   • Cubes de Rotation Mentale
4. De plus, des fonctionnalités avancées comme notre suivi oculaire basé sur une webcam peuvent également être incluses pour 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, 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 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 au cours 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 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 vitesse, ainsi que lorsque l'angle de rotation est augmenté.
• Temps de réaction : le temps nécessaire pour sélectionner une réponse.
• Durée du regard / fixations : si le suivi oculaire est employé, alors des métriques pertinentes comme la durée du 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 les données de suivi oculaire dans le contexte de la tâche de rotation mentale comprend le ratio de compte de course (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).

Confondants Possibles à Considérer

Certains confondants 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 découverte a été soutenue par une étude de métasynthèse avec un échantillon de plus de 12 millions de participants concluant que, en ce qui concerne le test de rotation mentale, les hommes présentent la plus grande différence cognitive de sexe 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 autre étude a révélé que les différences prononcées entre sexes/genres 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 confondant du sexe, la latéralité joue également un rôle dans la performance de 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

Étant donné que les objectifs d'études 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 à MRT entre deux groupes, tels que les participants dyslexiques par rapport aux contrôles.
3. Résultat du traitement : lorsqu'un focus principal 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 les cubes classiques ou des formes 2D, cependant, il existe certaines variations qui apparaissent dans la recherche et qui méritent d'être mentionnées :

• Différents stimuli visuels : 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 (shapes 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 décider rapidement 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 psychologique 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 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 de 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-delà du niveau de chance (Krüger, M., 2018).
• Rotation Mentale améliorant la performance mathématique : Une autre étude a montré comment une intervention de formation en ligne d'une semaine avec une formation spatiale 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 une formation en littéracie, a montré une performance améliorée sur certains problèmes arithmétiques qui pourrait être due à une amélioration de la capacité de visualisation et/ou à une 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 avec 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 des formes 3D de haute complexité, par opposition à des stimuli simples ou 2D. Les tendances de recherche actuelles explorent les corrélats neuraux de telles performances et ont trouvé un fonctionnement occipital et pariétal accru chez des 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 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 faible taux d'accumulation de preuves et à la relative inflexibilité 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 formes 2D, sont souvent administrés à des 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'échec à supprimer la symétrie lorsque le matériel grapémique est présenté, ne pouvant donc pas décider si une lettre est miroir ou non en raison du mapping ambigu entre les représentations grapémiques et phonémiques. Ainsi, en raison de la nature de la tâche, les rotations mentales liées au miroir et à la rotation sont des tests pertinents qui peuvent être administrés aux dyslexiques. Comparé aux contrôles / lecteurs normaux, les enfants dyslexiques démontrent 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 les compétences motrices et cognitives déclinent au fur et à mesure de la progression de la maladie. Ces patients se sont vus attribuer des performances diminuées au test de rotation mentale. Des efforts récents ont été faits pour utiliser la tâche de rotation mentale comme un outil 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 présentent 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 avec le 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 n'est pas limitée uniquement à ce qui précède. Il a été utilisé pour étudier les capacités spatiales dans un large éventail de populations cliniques, telles que des patients ayant subi un traumatisme crânien (TBI) ou la maladie de Huntington.

Psychologie Cognitive

• Études auprès de la population générale : La tâche de rotation mentale a été utilisée dans de nombreux types d'études qui ont 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, menée dans Labvanced, a utilisé la tâche de rotation mentale (en conjonction avec d'autres tâches) afin d'évaluer l'influence de l'aptitude spatiale sur la représentation temporelle. Les résultats ont montré que des aptitudes spatiales plus élevées et un apprentissage chronologique entraînent 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 MRT : 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 différents jeux de basket-ball qui ont été tournés ou miroités. Les résultats ont montré 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 du matériel stimulant spécifique au 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 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). La formation à la rotation mentale se transfère-t-elle à des gains de 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 entre sexes sur une tâche de rotation mentale bidimensionnelle. Behavioral neuroscience, 111(4), 845.

4. Feldman, J. S., & Huang-Pollock, C. (2021). Un nouveau regard 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 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 l'aptitude spatiale sur la représentation du temps. 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 des références (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 des troubles cognitifs légers et la maladie d'Alzheimer avec des tâches de rotation mentale évaluant 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 dans l'autisme. NeuroImage: Clinical, 36, 103221.

14. Titze, C., Heil, M., & Jansen, P. (2008). Les différences de sexe dans le Test des 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 à l'aide de la méta-synthèse. American psychologist, 70(1), 10.