Rotación mental
Shepard &Metzler (1971) introdujo el concepto de rotación mental en la ciencia cognitiva con lo que se ha convertido en uno de los experimentos más conocidos en este campo. Esta fama puede deberse, en parte, a que el experimento está asociado a un conjunto de imágenes gráficas memorables (por ejemplo, la figura 1), algunas de las cuales llegaron a la portada del número de Science donde se publicó por primera vez. Sin embargo, también es un experimento notablemente elegante, que produjo algunos resultados sorprendentemente claros. Los resultados parecían refutar directamente la doctrina conductista, todavía muy extendida entre los psicólogos de la época, de que los procesos de pensamiento dependen exclusivamente del lenguaje. Al sugerir que las representaciones analógicas tienen un papel importante en el pensamiento, los resultados también plantearon dificultades prima facie (aunque no necesariamente insuperables) para el modelo informático (digital) de la mente que se encontraba en el corazón del nuevo campo emergente de la ciencia cognitiva (Block, 1983a).
Figura 1
Algunos de los pares de figuras de estímulo utilizados por Shepard & Metzler (1971).
A- Objetos idénticos que se diferencian por una rotación en el plano de la página
B – Objetos idénticos que se diferencian por una rotación en profundidad
C – Objetos de imagen especular (también rotados en profundidad)
Shepard & Metzler presentó a sus sujetos pares de dibujos de conjuntos tridimensionales y asimétricos de cubos, como se muestra en la figura 1 A, B y C. En cada par, el dibujo de la derecha mostraba un conjunto idéntico al de la izquierda, pero girado respecto a la posición original en una determinada cantidad, o bien mostraba un conjunto que no sólo estaba girado, sino que era la imagen especular del de la izquierda (figura 1 C). La tarea experimental consistía en decir, lo más rápidamente posible (pulsando un botón), si los dos objetos representados eran de hecho idénticos (excepto por la rotación), o eran imágenes especulares. La hipótesis de Shepard era que la tarea se llevaría a cabo formando una imagen mental tridimensional de uno de los objetos representados, y rotando toda esta imagen, en la imaginación, para ver si podía ponerse en correspondencia con la otra imagen. Los resultados experimentales apoyaron claramente esta idea, ya que se comprobó que, para cada sujeto, el tiempo empleado en confirmar que ambos objetos de un par eran, de hecho, idénticos, aumentaba en proporción directa a la diferencia angular de rotación entre ellos. Era como si los sujetos rotaran su imagen mental a un ritmo constante (aunque éste pudiera ser diferente para cada sujeto), de modo que cuanto más lejos tuvieran que ir para hacer corresponder su imagen con la de referencia, más tiempo les llevaría. En el interrogatorio posterior al experimento, la mayoría de los sujetos confirmaron que, efectivamente, era así como creían haber realizado la tarea. (Curiosamente, no había diferencia si la rotación era en el plano de la página o en profundidad).
A pesar de la elegancia de este experimento y de los resultados claros (bonitos gráficos lineales del tiempo de reacción en función del ángulo de rotación), la interpretación de Shepard como evidencia de procesos irreductiblemente analógicos e intrínsecamente espaciales en el pensamiento, y de lo que él llamó un «isomorfismo de segundo orden» entre la imagen y el objeto (Shepard, 1975, 1978b, 1981, 1984), ciertamente no quedó sin cuestionar. Algunos investigadores cuestionaron la afirmación de Shepard de que sus resultados muestran que las imágenes se rotan como un todo, en lugar de que sus partes se comparen de forma fragmentaria (Hochberg & Gellman, 1977; Pylyshyn, 1979a; Yuille, 1983). De forma más radical, algunos han dudado de que la tarea de rotación implique realmente imágenes (Marks, 1999). Después de todo, a diferencia de los experimentos con mnemotecnia de imágenes, a los sujetos nunca se les dijo explícitamente que usaran imágenes al realizar la tarea de comparación, y son concebibles explicaciones alternativas del resultado (es decir, la relación lineal entre el tiempo de reacción y el ángulo de rotación). Por ejemplo, Just & Carpenter (1976; Carpenter & Just, 1978), que realizó un seguimiento de los movimientos oculares de los sujetos mientras realizaban una versión de la tarea de Shepard & Metzler, argumentó que el aumento lineal del tiempo de reacción no surgía de la rotación interna de una imagen, sino de la necesidad de realizar más movimientos oculares entre las dos imágenes (con el fin de comparar sus características) cuanto más rotadas estuvieran una respecto a la otra. En la cultura iconofóbica que aún prevalecía en la psicología a principios de los años 70, esta interpretación «sin imágenes» de los resultados seguía siendo una opción muy viva. Por supuesto, significaba que había que descartar cualquier afirmación de los sujetos de haber formado y girado imágenes mentales, pero el conductismo había enseñado hace tiempo a los psicólogos a dar muy poca importancia a este tipo de datos subjetivos e introspectivos.
Sin embargo, los argumentos a favor de la rotación mental no se basan únicamente en este célebre experimento. Shepard y sus estudiantes (especialmente Lynn Cooper) pudieron demostrar posteriormente la rotación mental y otros efectos relacionados en un buen número de diseños experimentales diferentes (véase Shepard & Cooper et al., 1982), en su mayoría diseñados para bloquear las interpretaciones alternativas de los resultados que evitarían la necesidad de postular imágenes giratorias. La mayoría de estos otros experimentos no implicaban la comparación de dos imágenes visibles simultáneamente, por lo que no dejaban margen para el tipo de explicación del movimiento ocular que había sugerido Just & Carpenter. Por ejemplo, Cooper & Shepard (1973) presentó a sus sujetos una letra del alfabeto girada fuera de su orientación normal, vertical, y les pidió, de nuevo, que indicaran si la letra estaba en su forma normal o en su imagen especular (al revés) (véase la figura 2). La explicación implícita es que los sujetos rotan su imagen de la letra no vertical que se les muestra a su orientación vertical canónica, con el fin de compararla con su memoria de cómo se vería normalmente la letra.
Figura 2
Estímulos de letras rotadas del tipo utilizado por Cooper & Shepard (1973).
Cooper (por ejemplo, 1975, 1976) también realizó varios experimentos sobre la rotación mental de polígonos irregulares complejos, como los de la figura 3, y algunos de estos trabajos dependían de que se dijera explícitamente a los sujetos que formaran y rotaran imágenes mentales de los polígonos (cuya forma habían memorizado previamente). Una vez más, se encontró una dependencia lineal del tiempo de reacción con respecto al ángulo, lo que sugiere una rotación suave y regular de una imagen. Una de las ventajas de las instrucciones explícitas de imaginería utilizadas en estos experimentos es que establece un vínculo más explícito entre los resultados medidos y la imaginería como experiencia consciente bajo control voluntario. Por otro lado, se abre la posibilidad real de que los resultados se expliquen como el resultado de la «demanda experimental» (esencialmente, los sujetos intentan deliberadamente producir los resultados que creen que los experimentadores quieren, independientemente de los procesos cognitivos subyacentes reales implicados – véase el Suplemento: El problema de las características de la demanda en los experimentos con imágenes). Esto es bien conocido por los psicólogos como un problema muy real en muchas áreas de la investigación psicológica experimental (Orne, 1962), y se ha demostrado que es particularmente problemático en la investigación de imágenes de este tipo (Intons-Peterson, 1983). Sin embargo, cuando estos experimentos de Cooper se toman junto con los otros experimentos de rotación que no utilizaron instrucciones explícitas de imágenes, y dieron poco pie para que la demanda experimental influyera en los resultados (por ejemplo, Shepard & Metzler, 1971; Shepard & Cooper, 1973) (y otros experimentos que no se discuten aquí: véase Shepard & Cooper et al., 1982) hacen un poderoso argumento a favor de la realidad y la solidez del fenómeno de la rotación mental.
Figura 3
Ejemplos de polígonos irregulares utilizados en experimentos de rotación mental por Cooper (1975, 1976).
Los experimentos de rotación mental del diseño original de Shepard & Metzler (1971) (o variantes del mismo), son casi únicos entre los experimentos de imaginería en el sentido de que no dependen ni de los informes verbales de los sujetos, ni de las instrucciones verbales explícitas para utilizar la imaginería en la realización de la tarea experimental. Por lo tanto, pueden adaptarse para su uso con sujetos animales, lo que plantea la posibilidad de proporcionar pruebas directas de la presencia de imágenes en animales no humanos. Sin embargo, los resultados de los intentos de hacer esto, tanto con aves (palomas) como con varias especies de monos, han sido, como mínimo, mixtos y en gran medida decepcionantes (Hollard & Delius, 1982; Rilling &Neiworth, 1987, 1991; Georgopoulos et al., 1989; Hopkinset al., 1993; Vauclair et al., 1993; Delius &Hollard, 1995; Köhler et al., 2005; Burmann et al., 2005; Nekovarova et al., 2013). Sorprendentemente, la evidencia más plausible de que cualquier animal puede utilizar la estrategia de rotación mental, y por lo tanto probablemente experimentar imágenes, proviene del trabajo con leones marinos (Mauck & Dehnhardt, 1997; Stich et al.,2003).
Por otra parte, el efecto no parece depender específicamente de las imágenes visuales: se ha demostrado en sujetos humanos con ceguera congénita (Marmor & Zaback, 1976; Carpenter &Eisenberg, 1978), que generalmente se cree que no experimentan imágenes visualesmentales, por lo que presumiblemente están rotando imágenes hápticas o cinestésicas. También se han estudiado las capacidades de rotación mental en bebés (Örnkloo & von Hofsten, 2007), en personas mayores (Dror etal., 2005) y en personas con problemas neurológicos (Courboiset al., 2004; Hinnell & Virji-Babul, 2004), y se han investigado las diferencias en su rendimiento relacionadas con la edad, el sexo e incluso la orientación sexual (por ejemplo, Richardson, 1994; Terlecki &Newcombe, 2005; Levin et al., 2005; Quaiser-Pohl etal,. 2006; Maylor et al., 2007; Joanisse etal., 2008). Además, el concepto de rotación mental se ha aplicado a cuestiones prácticas que van desde la mejora de la técnica quirúrgica (Conrad et al., 2006) hasta la comprensión y el tratamiento de la dislexia (Russeler et al., 2005).
Sigue habiendo controversia sobre los mecanismos subyacentes de la rotación mental (como de la imaginería en general), pero recientemente se han investigado mediante varias técnicas neurocientíficas, como las mediciones del movimiento ocular (de’Sperati, 2003), el registro directo de electrodos implantados en el cerebro (Georgopoulos et al.,1989), imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI) (por ejemplo, Cohenet al., 1996; Richter et al., 2000; Creem et al., 2001; Koshino et al., 2005; O’Boyle et al., 2005), EEG (Prime & Jolicoeur, 2010) y estimulación magnética transcraneal (Ganis et al., 2000). Algunas de estas investigaciones se han centrado en la «imaginería motora» (Jeannerod, 1994) más que en la imaginería visual. De hecho, se ha sugerido que los procesos motores y las áreas motoras del cerebro pueden estar implicados en la rotación mental de forma bastante general (Kosslyn, 1994; Wexler, Kosslyn &Berthoz, 1998; Wohlschläger, 2001; Tomasino et al.,2005; Amorim et al., 2006; Eisenegger et al., 2007; pero véase Flusberg &Boroditsky, 2011).