Ментальні образи (Теорія обробки інформації): когнітивні процеси та застосування

Ментальні образи є центральними для вивчення довготривалої пам'яті (LTM) (Matlin, 2009). У цьому уроці розглядається, як інформація представлена в образах, та індивідуальні відмінності у здатності використовувати образне мислення.

Ментальна візуалізація відноситься до ментальних представлень візуальних/просторових знань, включаючи фізичні властивості представлених об'єктів або подій. Візуальні стимули, на які звертається увага, коротко зберігаються в автентичній (правдивій) формі в сенсорному регістрі, а потім передаються в РО. Представлення в РО, здається, зберігає деякі фізичні атрибути стимулу, який воно представляє (Gagné, Yekovich, & Yekovich, 1993). Образи є аналоговими представленнями, які є подібними, але не ідентичними їхнім референтам (Shepard, 1978).

Візуалізація цінувалася ще з часів стародавніх греків. Платон вважав, що думки та сприйняття закарбовуються в розумі як блок воску і запам'ятовуються до тих пір, поки існують образи (Paivio, 1970). Сімонід, грецький поет, вірив, що образи є асоціативними посередниками. Він розробив метод локусів як засіб для запам'ятовування. У цьому методі інформація, яку потрібно запам'ятати, поєднується з місцями у знайомому середовищі.

Ментальна візуалізація також вплинула на відкриття. Шепард (1978) описав уявний експеримент Ейнштейна (нім. Gedankenexperiment), який ознаменував початок релятивістського переформулювання електромагнітної теорії. Ейнштейн уявив себе, що подорожує з променем світла (186 000 миль на секунду), і те, що він бачив, не відповідало ані світлу, ані чомусь, описаному рівняннями Максвелла в класичній електромагнітній теорії. Ейнштейн повідомляв, що зазвичай думав образами і лише відтворював свої думки словами та математичними рівняннями після того, як візуально концептуалізував ситуацію. Німецький хімік Кекуле, імовірно, побачив уві сні структуру бензолу, а Вотсон і Крік, очевидно, використовували ментальне обертання, щоб зламати генетичний код.

На відміну від образів, пропозиції є дискретними представленнями значення, які не нагадують свої референти за структурою. Вираз “Нью-Йорк” більше не нагадує фактичне місто, ніж практично будь-які три слова, вибрані навмання зі словника. Образ Нью-Йорка, що містить хмарочоси, магазини, людей і трафік, більше схожий за структурою на свій референт. Той самий контраст очевидний і для подій. Порівняйте речення “Чорний пес побіг через галявину” з образом цієї сцени.

Ментальна візуалізація є суперечливою темою (Matlin, 2009). Центральним питанням є те, наскільки ментальні образи схожі на реальні зображення: чи містять вони ті самі деталі, що й зображення, чи це розмиті зображення, що відображають лише основні моменти? Візуальний патерн стимулу сприймається, коли його особливості пов'язані з представленням у ДПП. Це означає, що образи можуть бути лише настільки чіткими, наскільки чіткими є представлення в ДПП (Pylyshyn, 1973). Оскільки ментальні образи є продуктами людського сприйняття, вони, ймовірно, є неповними представленнями стимулів.

Підтримка ідеї про те, що люди використовують візуалізацію для представлення просторових знань, надходить з досліджень, де учасникам показували пари двовимірних зображень, кожне з яких зображувало тривимірний об'єкт (Cooper & Shepard, 1973; Shepard & Cooper, 1983). Завдання полягало в тому, щоб визначити, чи зображують два зображення в кожній парі один і той самий об'єкт. Стратегія розв'язання полягала в ментальному обертанні одного об'єкта в кожній парі, поки він не збігався з іншим об'єктом, або поки людина не вирішувала, що жодне обертання не дасть ідентичного об'єкта. Час реакції був прямою функцією кількості необхідних ментальних обертань. Хоча ці та інші дані свідчать про те, що люди використовують образи для представлення знань, вони безпосередньо не стосуються питання про те, наскільки тісно образи відповідають фактичним об'єктам.

Оскільки студенти використовують візуалізацію для представлення просторових і візуальних знань, візуалізація має відношення до навчального контенту, що включає конкретні об'єкти. Під час вивчення розділу про різні типи гірських порід (гори, плато, хребти) інструктор може показувати зображення різних формацій і просити студентів уявити їх. У геометрії візуалізація може бути використана при роботі з ментальними обертаннями. Ілюстрації покращують навчання студентів за текстами (Carney & Levin, 2002; див. Застосування 'Використання візуалізації в класі' для отримання додаткових прикладів).

Докази показують, що люди також використовують візуалізацію, щоб думати про абстрактні виміри. Керст і Говард (1977) попросили студентів порівняти пари автомобілів, країн і тварин за конкретним виміром розміру і за відповідним абстрактним виміром (наприклад, вартість, військова міць, лютість). Абстрактні і конкретні виміри дали схожі результати: чим більше схожими ставали предмети, тим більше збільшувався час реакції. Наприклад, при порівнянні розміру порівняти рись і слона легше, ніж порівняти носорога і бегемота. Як учасники уявляли абстрактні виміри або чи взагалі використовували візуалізацію, неясно. Можливо, вони представляли абстрактні виміри з точки зору пропозицій, наприклад, порівнюючи Сполучені Штати і Ямайку за військовою міццю, використовуючи пропозицію “(Сполучені) Штати (мають) більше військової могутності (ніж) Ямайка”. Карти знань, які є наочними представленнями пов'язаних ідей, допомагають студентам у навчанні (O’Donnell, Dansereau, & Hall, 2002).

Багато дослідників погоджуються з тим, що образи використовуються в РП, але не погоджуються, чи зберігаються вони в ДТП (Kosslyn & Pomerantz, 1977; Pylyshyn, 1973). Теорія подвійного кодування безпосередньо розглядає це питання (Clark & Paivio, 1991; Paivio, 1971, 1978, 1986). ДТП має два способи представлення знань: вербальна система, що включає знання, виражені мовою, та образотворча система, що зберігає візуальну та просторову інформацію. Ці системи взаємопов'язані—вербальний код може бути перетворений на образотворчий код і навпаки—але існують важливі відмінності. Вербальна система підходить для абстрактної інформації, тоді як образотворча система використовується для представлення конкретних об'єктів або подій.

Експерименти Шепарда підтверджують корисність образів і пропонують непряму підтримку теорії подвійного кодування. Інші підтверджуючі докази надходять з досліджень, які показують, що при згадуванні списків конкретних і абстрактних слів люди згадують конкретні слова краще, ніж абстрактні (Terry, 2009). Пояснення цього fiндінгу теорією подвійного кодування полягає в тому, що конкретні слова можуть бути закодовані вербально та візуально, тоді як абстрактні слова зазвичай кодуються лише вербально. При згадуванні люди використовують обидві системи пам'яті для конкретних слів, але лише вербальну систему для абстрактних слів. Інші дослідження образних мнемонічних медіаторів підтримують теорію подвійного кодування.

На противагу цьому, унітарна теорія постулює, що вся інформація представлена в ДТП у вербальних кодах (пропозиціях). Образи в РП реконструюються з вербальних кодів ДТП. Непряму підтримку цього поняття надають Mandler і Johnson (1976) та Mandler і Ritchey (1977). Як і з вербальним матеріалом, люди використовують схеми під час отримання візуальної інформації. Вони краще запам'ятовують сцени, коли елементи знаходяться у типовому шаблоні; пам'ять гірша, коли елементи дезорганізовані. Змістовна організація та розробка інформації в схеми покращує пам'ять про сцени так само, як і для вербального матеріалу. Цей fiндінг свідчить про дію загального процесу незалежно від форми представленої інформації.

Не дивлячись на ці дебати, використання конкретних матеріалів і зображень покращує пам'ять (Terry, 2009). Такі навчальні інструменти, як маніпулятиви, аудіовізуальні засоби та комп'ютерна графіка, полегшують навчання. Хоча конкретні пристрої, безсумнівно, важливіші для маленьких дітей, оскільки їм не вистачає когнітивних можливостей мислити абстрактно, студенти будь-якого віку отримують fiт від інформації, представленої в кількох режимах.

Ступінь, до якого люди фактично використовують образи для запам'ятовування інформації, залежить від когнітивного розвитку. Косслін (1980) припустив, що діти більш схильні використовувати образи для запам'ятовування та відтворення інформації, ніж дорослі, які більше покладаються на пропозиційне представлення. Косслін давав дітям і дорослим твердження, такі як: «У кота є кігті» та «У щура є хутро». Завдання полягало у визначенні точності тверджень. Косслін міркував, що дорослі можуть відповідати швидше, оскільки вони можуть отримати доступ до пропозиційної інформації з ДТП, тоді як дітям доведеться відтворювати образ тварини та сканувати його. Щоб контролювати кращу обробку інформації дорослими загалом, деяких дорослих попросили сканувати зображення тварини, тоді як іншим було дозволено використовувати будь-яку стратегію.

Дорослі повільніше реагували, коли їм давали інструкції щодо образів, ніж коли їм було дозволено вибирати стратегію, але у дітей не було виявлено жодної різниці. Ці результати свідчать про те, що діти використовують образи, навіть коли їм дозволено робити інакше, але вони не розглядають питання про те, чи не можуть діти використовувати пропозиційну інформацію (через когнітивні обмеження), чи можуть, але не хочуть цього робити, оскільки вважають образи ефективнішими.

Використання образів також залежить від ефективності виконання компонентних процесів. Очевидно, задіяні два типи. Один набір процесів допомагає активувати збережені спогади про частини образів. Інший набір служить для розташування частин у належній конфігурації. Ці процеси можуть бути локалізовані в різних частинах мозку. Індивідуальні відмінності в образах можуть виникати через те, що люди відрізняються тим, наскільки ефективно відбувається ця подвійна обробка (Косслін, 1988).

Використання образів людьми будь-якого віку залежить від того, що потрібно уявити. Конкретні об'єкти легше уявити, ніж абстракції. Іншим фактором, який впливає на використання образів, є здатність людини їх застосовувати. Ейдетична пам'ять, або фотографічна пам'ять (Leask, Haber, & Haber, 1969), насправді не схожа на фотографію; останню розглядають як ціле, тоді як ейдетична пам'ять виникає частинами. Люди повідомляють, що зображення з'являється і зникає сегментами, а не відразу.

Ейдетична пам'ять частіше зустрічається у дітей, ніж у дорослих (Gray & Gummerman, 1975), але навіть серед дітей вона зустрічається рідко (близько 5%). Ейдетична пам'ять може бути втрачена з розвитком, можливо, тому, що пропозиційне представлення замінює образне мислення. Також можливо, що дорослі зберігають здатність формувати чіткі образи, але не роблять цього регулярно, оскільки їхні пропозиційні системи можуть представляти більше інформації. Подібно до того, як пам'ять можна покращити, здатність формувати образи можна розвинути, але більшість дорослих не працюють над тим, щоб загострити свої образи.