Frontiers in Psychology

Einführung

Mentale Rotation ist ein Spezialfall einer analogen mentalen Transformation (Shepard und Metzler, 1971). Den Teilnehmern werden zwei Bilder vorgelegt, die entweder dasselbe Objekt aus verschiedenen Perspektiven oder ein Objekt und sein Spiegelbild, wiederum aus verschiedenen Perspektiven, darstellen. Die Zeit, die die Teilnehmer benötigen, um zu entscheiden, ob sie das gleiche oder das umgekehrte Objekt sehen, entspricht dem Winkelunterschied zwischen den abgebildeten Objekten. Größere Winkeldisparitäten führen zu längeren Reaktionszeiten (RTs). Dies führt in der Regel zu einer linearen Beziehung zwischen Winkelunterschied und RT. Die akzeptierte Erklärung für dieses Phänomen ist, dass eine analoge mentale Transformation stattfindet: Die Teilnehmer drehen ihre Darstellung des einen Objekts um den kürzesten Weg, bis sie mit dem anderen übereinstimmt. Dies dauert umso länger, je mehr Drehung erforderlich ist.

Diese analogen mentalen Transformationen sind möglicherweise eine angeborene menschliche Eigenschaft. Daher ist es nicht überraschend, dass die Fähigkeit von Säuglingen, zwischen Objekten und ihren Spiegelbildern zu unterscheiden, als mentale Rotation interpretiert wird (z. B. Moore und Johnson, 2008; Quinn und Liben, 2008; Schwarzer et al., 2013). In der Regel folgen Paradigmen zur mentalen Rotation bei Kleinkindern demselben Aufbau (siehe Mash et al., 2008): Säuglinge werden an ein geometrisches Objekt gewöhnt, das sich hin und her dreht. Dann werden sie entweder mit demselben Objekt oder seinem Spiegelbild konfrontiert, beides aus einer neuen Perspektive, die sich ebenfalls dreht. Da Säuglinge dazu neigen, sich zu disituieren, wenn ihnen das Spiegelbild präsentiert wird, nicht aber, wenn ihnen das gleiche Objekt präsentiert wird, wird gefolgert, dass sie den Unterschied erkennen.

Die frühe Kompetenz von Säuglingen steht im Gegensatz zu den Leistungen von Kleinkindern und sogar Kindergartenkindern bei mentalen Rotationsaufgaben. Im Allgemeinen versagen 3-Jährige bei Standardaufgaben zur mentalen Rotation vollständig und nur eine Minderheit der 4-Jährigen zeigt Anzeichen für mentale Rotation, während 5-Jährige Aufgaben zur mentalen Rotation auf Gruppenniveau (d. h., die mittlere Leistung liegt über dem Zufall) zuverlässig lösen (z. B. Estes, 1998; siehe Frick et al., 2014, für einen Überblick; aber siehe Marmor, 1977, für mentale Rotation bei 4-Jährigen). In einer kürzlich durchgeführten Studie baten Frick et al. (2013) die Teilnehmer zu entscheiden, in welches von zwei Löchern ein Puzzleteil passen würde. Die Löcher waren spiegelbildlich zueinander und die Puzzleteile wurden in unterschiedlichen Drehungen präsentiert. Während 5-Jährige diese Aufgabe auf Gruppenebene besser als der Zufall lösen konnten, gelang dies 4-Jährigen nicht.

Solche Diskrepanzen zwischen der Kompetenz von Säuglingen und der wahrgenommenen Inkompetenz von Kindern sind nicht ungewöhnlich. Während Säuglinge beispielsweise auf versteckte Objekte schließen, wenn diese ein ansonsten physikalisch unmögliches Ereignis erklären würden (Baillargeon, 2004), gelingt dies 3-Jährigen und sogar älteren Kindern nicht (Krist et al., 2016). Ähnliche Diskrepanzen finden sich nicht nur in der intuitiven Physik, sondern auch in der sozialen Kognition (siehe Bian und Baillargeon, 2017). Es mag unplausibel erscheinen, dass Kleinkinder und ältere Kinder bei Aufgaben, die Kompetenzen erfordern, über die Kleinkinder bereits verfügen, sehr schlecht abschneiden. Eine bekannte Erklärung für dieses Phänomen ist eine repräsentative Umschreibung, die frühere Kompetenzen umgestaltet oder unzugänglich macht (siehe Carey, 2009). Darüber hinaus werden diese Diskrepanzen häufig auf unterschiedliche Aufgabenanforderungen zurückgeführt (siehe Keen, 2003; z. B. Aschersleben et al., 2013). Diesem Ansatz zufolge scheitern Kinder nicht, weil ihnen die (aus theoretischer Sicht) kritische Kompetenz fehlt, sondern weil sie mit den Anforderungen, die sich aus anderen Aspekten der Aufgaben ergeben, überfordert sind. Über die Anforderungen bei den mentalen Rotationsaufgaben für Kleinkinder können wir nur spekulieren. Es scheint, dass die Teilnehmer eine Repräsentation des gezeigten Objekts während der Gewöhnung benötigen, die mindestens bis zum Beginn der Testphase anhält. Findet zudem eine analoge mentale Transformation der Objekte statt, könnte diese durch die gezeigte Rotation extern unterstützt werden (vgl. timing-responsive representations, Schwartz und Holton, 2000; vgl. Krüger und Krist, 2017).

Es gibt empirische Hinweise, dass beim mentalen Rotationsparadigma die Aufgabenanforderungen eine entscheidende Rolle spielen könnten. In einer aktuellen Studie wurden Kinder im Alter von 3 bis 6 Jahren mit einer vereinfachten mentalen Rotationsaufgabe mit reduzierten Aufgabenanforderungen getestet (Krüger et al., 2014). Es zeigte sich, dass auch die getesteten 3-Jährigen in der Lage waren, diese Aufgabe zu lösen. Wie bei der klassischen mentalen Rotation wurden zwei Objekte präsentiert – ein aufrechtes und ein gedrehtes. Allerdings gab es weder Spiegelbilder noch mussten die Kinder entscheiden, ob die Objekte gleich oder verschieden waren. Stattdessen wurden sie gebeten, das gedrehte Objekt in eine aufrechte Position zu bringen, indem sie es auf dem kürzesten Weg drehten. Es wurde gemessen, wie viel Zeit die Kinder benötigten, um die manuelle Drehung zu beginnen (RT), da eine mentale Transformation zur Bestimmung des kürzesten Weges vor der manuellen Drehung vorausgesetzt wurde. Es zeigte sich, dass Kinder aller getesteten Altersgruppen diese Aufgabe auf Gruppenebene zuverlässig lösen konnten (d. h. den kürzesten Weg finden). Etwa die Hälfte der 3-Jährigen lag auf individueller Ebene über dem Zufall. Da die RTs zudem linear mit der Winkeldisparität zwischen den präsentierten Objekten anstiegen, wurde gefolgert, dass die Teilnehmer analoge mentale Transformationen zur Lösung dieser Aufgabe nutzten.

Natürlich wurden in diesem Paradigma (Krüger et al., 2014) die Aufgabenanforderungen reduziert: Den Teilnehmern blieb die Notwendigkeit erspart, zwei Objekte gleichzeitig darzustellen, um sie zu vergleichen. Und sie mussten weder eine Entscheidung treffen, ob die Objekte identisch waren, noch mussten sie diese Entscheidung ausdrücken. Bei dieser reduzierten Aufgabe musste die mentale Repräsentation nicht weiter aufrechterhalten werden, sobald der kürzeste Weg durch die analoge mentale Transformation festgelegt worden war. Man könnte argumentieren, dass hohe Aufgabenanforderungen einer der Gründe sind, warum jüngere Kinder an klassischen mentalen Rotationsaufgaben scheitern (siehe Frick et al., 2014).

Es ist noch erstaunlicher, dass die Fähigkeit, zwischen einem Objekt und seinem Spiegelbild zu unterscheiden, eine Leistung ist, die Säuglinge zu vollbringen scheinen (z.B. Mash et al., 2008). Ziel der vorliegenden Studie war es daher, zu prüfen, ob dies auch 3-Jährige können. Dies würde die Lücke zwischen Säuglingen und Kindergartenkindern weiter schließen, indem dieser entscheidende Aspekt der mentalen Rotation der Säuglinge in die Aufgabe der 3-Jährigen einbezogen wird.

Der Test für die 3-Jährigen wurde so nah wie möglich am ursprünglichen mentalen Rotationstest (Shepard und Metzler, 1971) konzipiert. Es gab nur zwei Zugeständnisse: (1) Anstelle von Quasi-3D-Stimuli wurden 2D-Stimuli verwendet (was seit Marmor, 1975, für die Prüfung der mentalen Rotation bei Kindern üblich ist). (2) Anstelle von zwei Stimuli wurden drei Stimuli präsentiert: ein großes zentrales Bild und zwei kleinere Vergleichsbilder. Die Teilnehmer mussten entscheiden, welches der kleineren Bilder mit dem zentralen Bild übereinstimmt. Solche Konfigurationen wurden schon früher verwendet, um Erwachsene (z.B. Wohlschläger und Wohlschläger, 1998) und Kinder (z.B. Krüger und Krist, 2009) zu testen.

Die Aufgabenanforderungen waren genau dieselben wie in anderen Studien mit älteren Kindern. Das Neue an der aktuellen Studie war, die Aufgabenanforderungen nicht direkt durch eine Vereinfachung der Aufgabe zu reduzieren, sondern indirekt, indem die Automatisierung der basalen Prozesse durch Training gefördert wurde (siehe Paas et al., 2004). Um die mentale Rotation bei sehr jungen Kindern zu testen, wurde zuvor ein umfangreiches Training durchgeführt – entweder durch das Üben der Aufgabe selbst oder durch das Kennenlernen des Stimulusmaterials durch manuelle Exploration etc. (z. B. Frick et al., 2013). Für die vorliegende Studie wurde davon ausgegangen, dass ein effektives Training die Automatisierung ermöglichen muss und im Gegenzug Zeit zur Konsolidierung benötigt wird (z.B. Wilhelm et al., 2012). Daher wurden mehrere Trainingseinheiten an verschiedenen Tagen durchgeführt (siehe auch Marmor, 1975, 1977). Außerdem erhielten die Kinder während der Trainingssitzungen die Möglichkeit, den zentralen Stimulus manuell mit Hilfe eines Touchscreens zu drehen (siehe auch Krüger et al, 2014) und es wurde eine explizite Bildanweisung gegeben.

Materialien und Methoden

Teilnehmer

Insgesamt wurden 60 3-jährige Kinder für diese Studie rekrutiert, von denen jedoch nur 42 bei allen drei Sitzungen anwesend waren (18 Kinder wurden ausgeschlossen, weil sie nicht oft genug in ihrem Kindergarten erschienen, um an allen drei Sitzungen teilzunehmen). Ein Kind war zum Zeitpunkt der letzten Sitzung älter als 3 Jahre und wurde von der endgültigen Datenanalyse ausgeschlossen. Zwei Kinder waren jünger als 3 Jahre, als die erste Sitzung stattfand, und wurden in die Untersuchung einbezogen. Von den verbleibenden 41 Kindern (Alter bei der ersten Sitzung: M = 40 Monate, SD = 3, min = 35 und max = 45) waren 15 Jungen und 26 Mädchen.

Alle Kinder wurden in einem separaten Raum in ihrem Kindergarten von derselben Versuchsleiterin getestet. Alle Kindergärten befanden sich in Berlin, Deutschland. Alle Eltern wurden über das Ziel und den Ablauf der Studie informiert. Sie hatten die Möglichkeit, um Klärung zu bitten. Die Kinder nahmen mit dem schriftlichen Einverständnis ihrer Eltern an der Studie teil, aber auch nach dem Einverständnis konnten die Kinder die Zusammenarbeit jederzeit aus eigenem Antrieb beenden. Die Teilnahme wurde mit Süßigkeiten und Ausmalbildern belohnt. Für diese Studie war in unserer Einrichtung keine Genehmigung durch eine Ethikkommission erforderlich. Diese Studie wurde in Übereinstimmung mit den ethischen Richtlinien der Deutschen Gesellschaft für Psychologie durchgeführt.

Materialien

Die Teststimuli bestanden aus 12 handgezeichneten und anschließend digitalisierten Bildern von belebten und unbelebten 2D-Objekten (Anhang A) und deren Spiegelbildern. Die Bilder waren asymmetrisch, um den Teilnehmern die Möglichkeit zu geben, zwischen den Bildern und den entsprechenden Spiegelbildern zu unterscheiden. Alle Bilder und ihre Spiegelbilder wurden von ihrer Grundlinie (0°) um 45°, 90°, 135°, 165°, 195°, 225°, 270° und 315° gedreht. Die 165° und 195° wurden anstelle der üblichen 180° gewählt, um einen eindeutigen kürzesten Weg für die Drehung zu bieten.

Alle Stimuli wurden auf einem eTouch TN12T-Notebook (12′′, 1280 Pixel × 800 Pixel) von Clevo Co. mit einem Touchscreen dargestellt. Für die Präsentation und Messung wurde die Software E-Prime verwendet.

Ablauf

Den Teilnehmern wurde immer ein zentrales Bild und zwei kleinere Vergleichsbilder darunter präsentiert (Abbildung 1). Die Aufgabe der Kinder bestand darin, das kleine Bild zu berühren, das dem zentralen Bild entsprach (die Software zeichnete automatisch auf, welches Bild berührt wurde und in welchem Moment dies geschah). Wenn sie das richtige Bild berührten, erschien ein Smiley auf dem Bildschirm und eine angenehme Melodie wurde abgespielt; wenn sie das falsche Bild berührten, erschien ein Stirnrunzeln und eine unangenehme Melodie wurde abgespielt. Jeder Versuch wurde vom Versuchsleiter durch Drücken eines Knopfes ausgelöst. Der Versuchsleiter sorgte dafür, dass die Kinder ihre Hände auf eine Matte vor dem Monitor legten und wartete, bis die Kinder auf den Monitor blickten, bevor er jeden Versuch auslöste. Die RT wurde vom Beginn des Stimulus an gemessen (d. h. wenn die in Abbildung 1 dargestellte Stimuluskonfiguration erschien).

Die Kinder nahmen in der Regel wöchentlich an den Sitzungen teil, mit einer Pause von 7-8 Tagen zwischen den Sitzungen.

Die Details unterschieden sich zwischen den 3 Sitzungen (2 Trainingssitzungen und 1 abschließende Testsitzung) wie unten beschrieben.

Erste Sitzung

Die erste Sitzung war eine Trainingssitzung, die aus 49 Versuchen bestand. Das zentrale Bild war mit einem „Griff“ versehen und drehbar. Der erste Versuch war immer der Fisch und das zentrale Bild drehte sich um 135°. Die Versuchsleiterin demonstrierte, wie das zentrale Bild durch Ziehen des Griffs auf dem Touchscreen manuell gedreht werden konnte. Dann drehte sie den zentralen Fisch in die 0°-Position. Sie erklärte den Teilnehmern, dass in dieser aufrechten Position leicht zu erkennen sei, welches der Vergleichsbilder mit dem zentralen Bild übereinstimme. Danach betrachtete sie beide Vergleichsbilder und berührte das passende Bild. Nach dieser Demonstration folgten 48 Versuche (3 × 8 Rotationen × 2 Lateralitäten) in einer zufälligen Reihenfolge. Die Kinder wurden ermutigt, die Aufgabe selbst zu lösen.1 Der Versuchsleiter beantwortete jedoch alle Fragen der Kinder und wiederholte die Anweisungen, falls erforderlich. Wenn die Kinder aufhörten, die Drehung des zentralen Bildes zu verwenden, um die Aufgabe selbst zu lösen, kommentierte der Versuchsleiter ihre Entscheidung nicht und erzwang auch nicht die Verwendung der manuellen Drehung.

Zweite Sitzung

Die zweite Sitzung bestand aus 68 Versuchen. Wie in der ersten Sitzung war das zentrale Bild mit einem Griff versehen und konnte gedreht werden. Die ersten vier Versuche waren vorgegeben (Huhn bei 45°, Huhn bei 225°, Biene bei 165° und Biene bei 315°). Dann folgten 64 Versuche (4 × 8 Drehungen × 2 Lateralitäten) in zufälliger Reihenfolge. Wieder wurden die Kinder aufgefordert, die Aufgabe zu lösen, wie sie es gelernt hatten. Nach den ersten vier Versuchen wurden die Kinder gebeten, das zentrale Bild nicht mehr manuell zu drehen, sondern sich dies nur noch vorzustellen (Bildvorstellungsinstruktion). Die Benutzung des Griffs war jedoch weiterhin erlaubt. Wie in der ersten Sitzung beantwortete der Versuchsleiter alle Fragen und wiederholte die Anweisungen, falls erforderlich. Wenn die Kinder den Griff weiterhin benutzten, wurden sie ermutigt, ohne ihn auszukommen.

Dritte Sitzung

Die dritte Sitzung bestand aus 64 Versuchen (4 × 8 Rotationen × 2 Lateralitäten), die in einer zufälligen Reihenfolge präsentiert wurden. Keines der Objekte war in den vorangegangenen Sitzungen präsentiert worden. Es gab keinen Griff und das zentrale Bild war nicht drehbar. Bevor die Versuche begannen, wurden die Kinder darüber informiert, dass sie die Aufgabe ohne manuelle Drehung lösen mussten. Der Versuchsleiter beantwortete keine weiteren Fragen.

Ergebnisse

Der Schwerpunkt dieser Studie war, ob die Kinder in der Lage waren, diese mentale Rotationsaufgabe zu lösen. Dies wurde in der dritten Sitzung getestet. Daher beziehen sich alle im Ergebnisteil berichteten Daten auf die dritte Sitzung.

Genauigkeit

Auf Gruppenebene war die Leistung der Kinder besser als der Zufall (M = 38,22 Treffer, SD = 5,45, min = 26, max = 49 und Trefferquote = 59,7 %), t(40) = 7,31, p < 0,001 und dz = 1,16 (siehe Lakens, 2013), was darauf hindeutet, dass die Teilnehmer nicht einfach nur geraten haben (Abbildung 2). Darüber hinaus wurde die Anzahl der Personen gezählt, die gemäß einer Binomialverteilung (p < 0,05) auf individueller Ebene über dem Zufall lagen. Sechzehn Individuen erreichten dieses Kriterium. Diese Ergebnisse zeigen, dass 3-Jährige in der Lage sind, klassische mentale Rotationsaufgaben zu lösen.

Es war kein Unterschied zwischen den Leistungen von Jungen (M = 38,0 Treffer, SD = 5,24, und Trefferquote = 59,4%) und Mädchen (M = 38,35 Treffer, SD = 5,66, und Trefferquote = 59,9%) feststellbar, p > 0,20. Es gab keinen Hinweis darauf, dass sich die Leistung aufgrund der Winkeldisparität, F < 1 (Tabelle 1) oder der vier verschiedenen Teststimuli unterschied, p > 0,20.

Reaktionszeiten

Für die Analyse wurden nur RTs von Versuchen mit korrekten Lösungen berücksichtigt, RTs, die kleiner als 1 SD oder größer als 2 SD als der Gruppenmittelwert waren, wurden ausgeschlossen (ergänzender Anhang B), und RTs, die die gleiche Winkeldisparität für den kürzesten Drehweg aufwiesen, wurden zusammengefasst (z. B., 90° und 270°; siehe Shepard und Metzler, 1971), was zu vier verschiedenen Drehwinkeln führte. Die mittlere RT betrug M = 4196 ms, SD = 1543 (ergänzender Anhang C).

Eine ANOVA mit 4 (Winkel: 45°, 90°, 135° und 165°) × 2 (Geschlecht) wurde berechnet. Es gab keinen Effekt für den Faktor Winkel, F < 1, oder erkennbare Trends – linear oder anderweitig, alle Fs < 1. Auch deskriptiv gab es keinen Hinweis darauf, dass die RTs mit höherer Winkeldisparität länger werden. Es gab keine anderen Effekte oder Interaktionen, alle Fs < 1. Diese Analyse wurde für die 16 Kinder wiederholt, die auf individueller Basis über dem Zufall lagen, mit den gleichen Ergebnissen.

Rotationsrichtung

In der ersten Sitzung benutzten die Kinder den Griff, um den zentralen Stimulus manuell zu drehen. Die Drehrichtung wurde für jeden Versuch aufgezeichnet. Eine zusätzliche Analyse wurde durchgeführt, um zu prüfen, ob die Kinder eine bevorzugte Drehrichtung hatten, die den erwarteten linearen Trend unterdrücken könnte. Daher wurde eine Drehung im Uhrzeigersinn als +1 gezählt, eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn als -1 und keine Drehung als Null. Für die erste Sitzung führte dies zu einer Richtungsbewertung von -48 bis +48. Ein hoher negativer Wert deutete auf eine Tendenz zur Drehung gegen den Uhrzeigersinn hin, ein hoher Wert auf eine Tendenz zur Drehung im Uhrzeigersinn. Es war jedoch keine wesentliche Tendenz für die eine oder andere Drehrichtung erkennbar, M = 2,68, SD = 13,81, min = -29, max = 42, und p > 0,20.

Die relativ große Standardabweichung und das ausgeprägte Maximum und Minimum rechtfertigen jedoch den Gedanken, dass es Personen geben könnte, die eine Richtungspräferenz haben. Diese Personen könnten diese Präferenz in die zweite und dritte Sitzung mitgenommen haben. Daher wurden die drei Teilnehmer mit dem höchsten und die drei Teilnehmer mit dem niedrigsten Richtungswert abgeschnitten und die 4 (Winkel: 45°, 90°, 135° und 165°) × 2 (Geschlecht) ANOVA ohne sie berechnet. Wie zuvor ergab dies keine signifikanten Ergebnisse, alle Fs < 1, was darauf hindeutet, dass ein möglicher linearer Trend nicht auf einzelne Individuen mit einer bevorzugten Drehrichtung zurückzuführen ist.

Diskussion

Einerseits zeigten die 3-Jährigen als Gruppe eine deutlich über dem Zufallsniveau liegende Fähigkeit, eine mentale Rotationsaufgabe zu lösen. Es gab auch eine Reihe von 3-Jährigen, die auf individueller Ebene besser als der Zufall abschnitten. Andererseits gab es keine Anzeichen für den linearen Trend, der für mentale Rotation typisch ist.

Im Vergleich zu Studien mit Kleinkindern sollten diese Ergebnisse nicht überraschen. Wenn wir davon ausgehen, dass Säuglinge zwischen Objekten und ihren Spiegelbildern unterscheiden können, ist es vernünftig zu erwarten, dass dies auch 3-Jährige tun können. Die Leistung von Kleinkindern ist jedoch mit den derzeitigen Gewöhnungsparadigmen schwer zu quantifizieren und lässt sich nicht direkt mit der Leistung der 3-Jährigen in einer klassischen mentalen Rotationsaufgabe vergleichen. Mit den derzeitigen Gewöhnungsparadigmen kann die Leistung nur auf Gruppenebene durch den Vergleich von Blickzeiten beurteilt werden (siehe Mash et al., 2008). Es ist nicht möglich, einzelne überdurchschnittliche Leistungen zuverlässig zu identifizieren oder die Anzahl der korrekt gelösten Versuche zu quantifizieren. Es gibt jedoch Trefferquoten für Kinder, die älter sind als die von uns getesteten. So fanden Frick et al. (2013) in ihrem Puzzle-Paradigma für mentale Rotation heraus, dass 4-Jährige mit einer Trefferquote von 53,8 % unter dem Zufallsniveau und 5-Jährige mit einer Trefferquote von 67,5 % zuverlässig über dem Zufallsniveau lagen, womit die hier getesteten 3-Jährigen mit 59,7 % zwischen diesen Altersgruppen liegen.

Damit stehen unsere aktuellen Ergebnisse im Widerspruch zu neueren Forschungen (siehe Frick et al., 2014), scheinen aber besser zu passen, wenn man sich frühere Forschungen genauer ansieht. Als Pionier in der Forschung zur mentalen Rotation bei Kindern trainierte Marmor (1975, 1977) die Teilnehmer über einen Zeitraum von vier Tagen und stellte fest, dass Vierjährige tatsächlich mentale Rotationsaufgaben lösen konnten. Dieser Befund deutet darauf hin, dass das Scheitern jüngerer Kinder bei mentalen Rotationsaufgaben möglicherweise auf die Anforderungen der Aufgabe zurückzuführen ist und dass diese Situation durch längeres Training behoben werden kann (siehe Keen, 2003).2 Umgekehrt scheint es möglich, dass neuere Forschungen mit Kindern, die mentale Rotationen verwenden, zu voreilig sind (z. B. sind für unsere anderen mentalen Rotationsstudien mit Kindern 20-30 Minuten pro Teilnehmer vorgesehen). Dadurch werden die Fähigkeiten von Kindern unterschätzt.

Besonders bemerkenswert ist jedoch, dass die lineare Beziehung zwischen Winkeldisparität und RTs in unserer aktuellen Studie nicht gefunden wurde. Dies war selbst dann der Fall, wenn man nur die leistungsstarken Teilnehmer betrachtete oder berücksichtigte, dass einige Teilnehmer möglicherweise überwiegend in dieselbe Richtung rotierten, anstatt den kürzesten Weg zu wählen. Es ist unwahrscheinlich, dass dies auf das verwendete mentale Rotationsparadigma (zentrales Bild mit Vergleichsbildern) zurückzuführen ist, da dieses Paradigma bereits mit Erwachsenen und älteren Kindern verwendet wurde und immer einen linearen Trend ergab (z. B. Wohlschläger und Wohlschläger, 1998; Krüger und Krist, 2009). Es könnte sein, dass die Leistung am Rande ihrer Fähigkeiten (siehe Frick et al., 2014) die feineren Details der mentalen Rotationsprozesse von 3-Jährigen verwischt hat. Auch hier ist die bisherige Forschung mit älteren Kindern uneinheitlich. Während Frick et al. (2013) bei 4-Jährigen keinen linearen Zusammenhang zwischen RT und Winkeldisparität feststellen konnten, tat dies Marmor (1977). Bei Kleinkindern erlauben die aktuellen Gewöhnungsparadigmen keine aussagekräftige Messung der RT, da es keinen expliziten Zeitpunkt gibt, an dem Kleinkinder „antworten“ (siehe Mash et al., 2008).

Natürlich wäre ein solcher linearer Trend höchst informativ, da er festgestellt hätte, wie unsere Teilnehmer die Aufgabe gelöst haben, nämlich durch analoge mentale Transformationen (Shepard und Metzler, 1971). Das offensichtliche Fehlen eines solchen Zusammenhangs zwischen RTs und Winkeldisparität wiederum lässt Zweifel an der Annahme aufkommen, dass das, was wir hier bei den 3-Jährigen beobachtet haben, dasselbe ist wie mentale Rotation bei älteren Kindern und Erwachsenen. Es fehlt also ein klarer Hinweis auf die Art und Weise, wie die 3-Jährigen die Aufgabe gelöst haben. Dieses Problem gilt auch für Säuglinge. Dennoch gibt es, wie in der Einleitung beschrieben, Hinweise aus einer anderen Studie, dass 3-Jährige analoge mentale Transformationen verwenden, wenn sie eine andere, vereinfachte mentale Rotationsaufgabe lösen (Krüger et al., 2014). Und es gibt Hinweise darauf, dass Erwachsene die mentalen Rotationsaufgaben von Säuglingen auf ganz ähnliche Weise verarbeiten wie Säuglinge. Heil et al. (2018) fanden bei einer erwachsenen Stichprobe eine hohe Korrelation zwischen der Leistung in einer adaptierten Säuglingsaufgabe (Moore und Johnson, 2008) und der Leistung in einem mentalen Rotationstest (Peters et al., 1995). Daher scheint es denkbar, dass die Teilnehmer in der vorliegenden Aufgabe und auch in den Säuglingsaufgaben analoge mentale Transformationen verwendeten.

Schlussfolgerung

Vor allem der fehlende Nachweis eines linearen Zusammenhangs zwischen Winkeldisparität und RTs macht die Interpretation der vorliegenden Befunde unklar. Prinzipiell sind zwei sehr unterschiedliche Schlussfolgerungen möglich.

Einerseits kann man – in Anlehnung an Lev Vygotsky – argumentieren, dass es mit genügend Training und Geduld möglich ist, Fähigkeiten bei Kindern zu entdecken, die auf den ersten Blick nicht sichtbar sind. Das Phänomen, das wir hier beobachtet haben, ist in der Tat eine mentale Rotation, die auf analogen mentalen Transformationen bei 3-Jährigen beruht. Das Gleiche könnte auch für die Fähigkeit von Kleinkindern gelten, bei vereinfachten mentalen Rotationsaufgaben zwischen einem Objekt und seinem Spiegelbild zu unterscheiden. Die Fähigkeit, analoge mentale Transformationen zu verwenden, ist also von klein auf inhärent, und es besteht kein Unterschied zwischen scheinbar rotierenden Kleinkindern und eindeutig rotierenden 5-Jährigen. Eine solche Interpretation birgt die Gefahr der Überschätzung der kindlichen Kognition.

Andererseits kann man einer strengeren Interpretation folgen – vergleichbar mit dem Ansatz von Jean Piaget. So sind 3-Jährige erst dann in der Lage, klassische mentale Rotationsaufgaben zu lösen, wenn man ihnen gezeigt hat, wie es geht, und selbst dann gab es keine direkten Hinweise darauf, dass analoge mentale Transformationen beteiligt sind. Es bleibt also unklar, wie genau sie es geschafft haben, wesentlich häufiger richtig als falsch zu liegen. Gewöhnungsstudien liefern keine Belege für ein konzeptionelles Verständnis der mentalen Rotation, geschweige denn für analoge mentale Transformationen. Und es ist fraglich, ob es als Kompetenz angesehen werden sollte, ein Objekt länger zu betrachten als ein anderes oder eine Aufgabe besser als der Zufall, aber bei weitem nicht perfekt, auszuführen. Natürlich birgt eine solche Interpretation das Risiko, die kognitiven Fähigkeiten von Kindern zu unterschätzen.

Beiträge des Autors

Der Autor bestätigt, der alleinige Verfasser dieser Arbeit zu sein und hat sie zur Veröffentlichung freigegeben.

Förderung

Diese Forschung wurde durch das Stipendium KR 4504/2-1 der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) unterstützt.

Erklärung zu Interessenkonflikten

Der Autor erklärt, dass die Forschung in Abwesenheit jeglicher kommerzieller oder finanzieller Beziehungen durchgeführt wurde, die als potenzieller Interessenkonflikt ausgelegt werden könnten.

Danksagungen

Ich möchte Christina Seliger für die Unterstützung bei der Erstellung der Stimuli und der Datenerfassung danken.

Ergänzendes Material

Das ergänzende Material zu diesem Artikel ist online zu finden unter: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpsyg.2018.01796/full#supplementary-material

Fußnoten

1. ^In einigen Studien zur mentalen Rotation werden die Teilnehmer gebeten, so schnell und korrekt wie möglich zu antworten. Das war hier nicht der Fall. Nach der Signaldetektionstheorie scheint dies eine paradoxe Forderung zu sein. Erwachsene Probanden interpretieren diese Aufforderung in der Regel so, dass sie ein Gleichgewicht zwischen beiden Optimierungen finden wollen, aber es scheint zweifelhaft, dass kleine Kinder die notwendigen Vergleiche verstehen. Dennoch könnte dies die Ergebnisse – insbesondere die RTs – beeinflussen. In einer vereinfachten mentalen Rotationsaufgabe mit der gleichen Altersgruppe und ohne eine solche Instruktion waren die RTs jedoch typisch für mentale Rotation (Krüger et al., 2014, Exp. 1).
2. ^Es muss jedoch angemerkt werden, dass die Leistung der Kinder nicht unbedingt auf die Anforderungen der Aufgabe zurückzuführen ist. Es könnte genauso gut sein, dass das Training den Kindern geholfen hat, zu verstehen, was die Aufgabe von ihnen verlangt (siehe Marmor, 1975). Auch eine Kombination aus beiden Ansätzen ist möglich.

Appendix A