Zwischen Mythos und Realität

Zwischen Mythos und Realität
Geschlechtsunterschiede in den räumlichen Fähigkeiten
Petra Jansen
Universität Regensburg
Räumliche Fähigkeiten ???
Figuraler Raum
Vista-Raum
Umgebungsraum
Räumliche Fähigkeiten im figuralen Raum?
Visuell-räumliche Fähigkeiten lassen sich nach einer Metaanalyse von
Linn und Petersen in die Faktoren unterteilen:
Räumliche Veranschaulichung
Räumliche Orientierung
Mentale Rotation
Linn, M.C. & Petersen, A.C. (1985). Emergence and characterization of sex differences in spatial ability: A meta-analysis.
Child Development, 56, 1479-1498.
Räumliche Veranschaulichung
Die räumliche Veranschaulichung erfordert die mehrschrittige
Verarbeitung und Manipulation räumlicher Information.
Aufgabe:
„Ein Zelt
ist in diesem Bild versteckt. Die Idee ist hier, das versteckte Zelt zu finden.
Bitte zeige mir das Zelt“
Räumliche Orientierung
Verfahren zur räumlichen Orientierung erfassen, ob ein stabiles
Konzept horizontaler und vertikaler Orientierung vorliegt
Aufgabe:
„Gib den richtigen Wasserstand an, nachdem das obere Wassergefäß gekippt wurde“
Mentale Rotation
Unter mentaler Rotation wird die Fähigkeit verstanden, sich Objekte
im Kopf gedreht vorzustellen.
Aufgabe:
„Sind die beiden Objekte gleich oder gespiegelt???“
MENTALE ROTATION
Mentale Rotation

Chronometrischer mentale Rotationstest
Shepard, R.N. & Metzler, J. (1971). Mental rotation of three-dimensional objects. Science, 171, 701-703.
Mentale Rotation

Psychometrischer mentale Rotationstest
Peters, M., Laeng, B., Latham, K., Jackson, M., Zaiyouna, R., & Richardson, C. (1995). A redrawn Vandenberg and Kuse mental rotations
test: different versions and factors that affect performance. Brain and Cognition, 28, 39-58.
Mentale Rotation - Geschlechtsunterschiede

Psychometrischer mentaler Rotationstest
◦ Konsistente Geschlechtsunterschiede zugunsten der Männer bei Erwachsenen
◦ Unabhängig von der Schwierigkeit des Stimulusmaterials
◦ Ab dem Alter von 10 Jahren konsistent
Mentale Rotation - Geschlechtsunterschiede

Chronometrischer mentaler Rotationstest
◦ Geschlechtsunterschiede sind in chronometrischen Tests nicht konsistent
◦ Es fehlten jedoch bislang Studien, die das im Detail untersuchten.
◦ Geringe Datenlage und geringe Versuchspersonenanzahl in den Studien
Geschlechtsunterschiede:
Chronometrischer mentaler Rotationstest (CMR)
◦ Untersuchung der Geschlechtsunterschiede bei der mentalen
Rotation in den beiden Verarbeitungsstufen: visueller Vergleich
und Rotationsgeschwindigkeit
Jansen-Osmann, P., & Heil, M. (2007). Suitable stimuli to obtain (no) gender differences in the speed of cognitive processes involved in mental
rotation. Brain and Cognition, 64, 217-227.
Geschlechtsunterschiede CMR

Chronometrischer mentaler Rotationstest
Geschlechtsunterschiede CMR und Paper-Pencil

Zusammenfassung
◦ Konsistente Geschlechtsunterschiede im paper-pencil Verfahren
 MRT zeigt dabei den reliabelsten Geschlechtsunterschied
◦ Sehr uneindeutige Geschlechtsunterschiede im chronometrischen
Verfahren
◦ ??? Erklärungen ???
Erklärungen für die Geschlechtsunterschiede
Biologisch
• Hormonell
• Lateralisierung
• Stereotyp
Sozial
Performanz
• Material
• Zeitdruck
Biologische Begründung

Zusammenhang zwischen Testosteron-Level und Mentaler RotationsLeistung
◦ Negativ, Positiv oder gar nicht!

Zusammenhang zwischen Mentaler-Rotationsleistung und
Zyklusphase
◦ Z.B. höhere Leistung in der menstrualen Phase als in der midlutealen Phase

Prenataler Hormonaustausch?
Hausmann, M., Schoofs, D., Rosenthal, H.E & Jordan, K. (2009). Interactive effects of sex hormones and gender stereotypes on cognitive
sex differences - A psychobiosocial approach Psychoneuroendocrinology, 34, 389-401.
Hausmann, M., Slabbekoorn, D., Van Goozen, S. H. M., Cohen-Kettenis, P. T. & Güntürkün, O. 2000. Sex hormones affect spatial abilities
during the menstrual cycle. Behavioral Neuroscience ,114,1245-1250.
Biologische Begründung
100 Frauen mit Zwillingsbrüdern, 100 Frauen mit Zwillingsschwestern,
100 Frauen mit Brüdern, 100 Frauen mit Schwestern lösten den MRT.
Heil, M, Kavsek, M., Rolke, B., Beste, C., & Jansen, P. (under review). Mental rotation in female fraternal twins.Evidence for intra-uterine
hormone transfer?
Soziale Begründung

Stereotyp
◦ Untersuchung der positiven und negativen Stereotypen auf die Leistung
von Frauen und Männern in einem Mentalen Rotationstest
 Positives Stereotyp der Frauen führte zu einer schlechteren Leistung
der Männer
 Negatives Stereotyp führte zu einer schlechteren Leistung der Frauen
Wraga, M., Helt, M., Jacobs, E., Sullivan, K. (2007). Neural basis of stereotype-induced shifts in women‘s mental rotation performance.
Social cognition Affective Neuroscience, 2, 12-19.
Performanzfaktoren

Zeitdruck
◦ Unterschiedliche Befunde: Ohne Zeitlimit reduzieren sich die
Geschlechtsunterschiede vs Zeit spielt keine Rolle

Stimulusmaterial
◦ Bei komplexeren Reizen ist der Geschlechtsunterschied größer ?
Peters, M. (2005). Sex differences and the factor of time in solving Vandenberg and Kuse mental rotation problems. Brain and Cognition,
57, 176-184.
MENTALE ROTATION
UND GEHIRN
Messung der Gehirnaktivität

Bildgebende Verfahren:
 MRT, FMRT, CT und PET
 EEG
Mentale Rotation und Gehirn
Parietallappen
(EEG): Aktivität im
Parietallappen ist bei Frauen
eher links- und bilateral,
bei Männern eher
rechtslateral.
(fMRT): Frauen nutzen bei
der mentalen Rotation auch
noch andere Areale.
Roberts, N.E., & Bell, M.A. (2000). Sex difference on a mental rotation task: Variations in electroencephalogram hemispheric activation between
children and college students. Developmental Neuropsychology, 17, 199-223.
Mentale Rotation und Gehirn
24 Vps zwischen 19-36 Jahren, 14 Frauen und 10 Männer
Lösung verschiedener mentaler Rotationsaufgaben
Jordan, K., Wustenberg, T., Heinze, H. J., Peters, M., & Jancke, L. (2002). Women and men exhibit different cortical activation patterns during
mental rotation tasks. Neuropsychologia, 40, 2397-2408.
Mentale Rotation und Gehirn
Ergebnisse (Verhaltensebene):
Mentale Rotation und Gehirn
Ergebnisse (neuronale Ebene):
Frauen
Männer
EEG und mentale Rotation im Kindesalter

Chronometrischer mentaler Rotationstest

104 Kinder, im Alter von 5/6 Jahren

Reize: Tiere

Messung der EEG-Aktivität

Ergebnisse:
Keine Unterschiede in der Reaktionszeit zwischen Jungen
und Mädchen.
Hahn, N., Jansen, P., & Heil, M. (2010). Preschooler’s mental rotation: Sex differences in hemispheric asymmetry. Journal of Cognitive
Neuroscience, 22, 1244-1250.
EEG und mentale Rotation im Kindesalter
EEG und mentale Rotation im Kindesalter

Chronometrischer mentaler Rotationstest

88 Kinder, im Alter von 5/6 Jahren

Reize: Buchstaben

Messung der EEG-Aktivität

Ergebnisse:
Keine Unterschiede in der Reaktionszeit zwischen Jungen
und Mädchen.
Hahn, N., Jansen, P., & Heil, M. (in press). Preschooler’s mental rotation of letters: Sex differences in hemispheric asymmetry.
Cognitive Neuroscience.
EEG und mentale Rotation im Kindesalter
left
right
Mental rotation effect [µV]
6
5
4
3
2
1
0
girls
boys
OBJEKT-GEDÄCHTNIS
Objektgedächtnis
Aufgabe: Memorieren der Objekte und ihrer Position in einer bestimmten Zeit
Objektgedächtnis
Aufgabe: Markierung der Objekte, die getauscht wurden.
Silverman, I., & Eals, M. (1992). Sex differences in spatial abilities: Evolutionary theory and data. In J.H.Barkow, L. Cosmides, &
J. Tooby (Eds.), The Adapted Mind (pp.533-549). New York: Oxford.
Objektgedächtnis
ERGEBNIS:
Frauen schneiden besser ab. Sie konnten sich an mehr Objekte erinnern, und
auch mehr an die Lokalisation der Objekte.
ABER:
Verändert man die Aufgabe so, dass alle Objekte gleich waren und nur die
Positionen verändert werden müssen, dann zeigt sich ein deutlicher Vorteil
für die Männer.
Objektgedächtnis und Gehirn
Objektgedächtnis
Verarbeitung des a) Objektes, b) der räumlichen Position und c) Verknüpfung der Position mit
dem Objekt.
Postma , A. , Kessels , R.P.C. , & Van Asselen , M . ( 2008 ). How the brain remembers and forgets where things are:
The neurocognition of object location memory. Neuroscience and Biobehavioral Reviews, 32, 1339-1345.
ORIENTIEREN UND
NAVIGIEREN IM
UMGEBUNGSRAUM
Räumliche Fähigkeiten im Umgebungsraum?
Räumliche Fähigkeiten im Umgebungsraum?


Navigationsfähigkeit:
 Fähigkeit, einen Weg zu finden
 Strategien, die benutzt werden
Räumliches Wissen
 Landmarkenwissen
 Routenwissen
 Überblickswissen
Räumliche Fähigkeiten im Umgebungsraum?

Geschlechtsunterschiede

Männer brauchen weniger Zeit und machen weniger Fehler, in
einer virtuellen Umgebung den Weg zu finden.

Frauen können sich allgemein besser an Landmarken erinnern.

Männer zeigen einen Vorteil in dem Erwerb des sog.
Überblickswissen nicht aber in dem Erwerb des
Routenwissens
Räumliche Fähigkeiten im Umgebungsraum und Gehirn
Hippocampus:
… as a cognitive map
O’Keefe, J.& Nadel, L. (1978.). The hippocampus as a cognitive map. Oxford: Oxford University Press.
Räumliche Fähigkeiten im Umgebungsraum und Gehirn Geschlechtsunterschiede


12 Frauen und 12 Männer navigierten durch ein virtuelles Labyrinth
VPs sollten den Weg durch das Labyrinth finden.
Grön, G, Wunderlich, A.P., Spitzer, M, Tomczak, R., & Riepe, M,W. (2000).Brain activation during human navigation: gender-different neural
networks as substrate of performance. Nature Neuroscience ,3,404-408.
Räumliche Fähigkeiten im Umgebungsraum und Gehirn Geschlechtsunterschiede

F-MRT Scan
Zusammenfassung

Geschlechtsunterschiede in den räumlichen
Fähigkeiten zeigen sich sowohl auf der Verhaltens- und
Gehirnebene:

Abhängig von:

Der Art der räumlichen Fähigkeiten

Art des Testmaterials
LASSEN SICH DIE
GESCHLECHTSUNTERSCHIEDE REDUZIEREN?
Computerspiele?




20 Studierende, 6 Männer und 14 Frauen
Vor und nachher: Mentaler Rotationstest
EG: 10h 3D-Computerspiel „Medal of Honour: Pacific Assault“ ;
KG: 10h „Balance“
Feng, J., Spence, I., & Pratt, J. (2007). Playing an Action Video Game Reduces Gender Difference in Spatial Cognition. Psychological Science,
18(10), 850-855.
Computerspiele?
Sport?
Jansen, P., Titze, C., & Heil, M. (2009). The influence of juggling on mental rotation performance. International Journal of Sport Psychology,
40, 351-359.
Sport?

Jongliergruppe
verbessert sich im
räumlichen Test
mehr.
Sport?
Sport?
GESCHLECHTSUNTERSCHIEDE
IN DEN RÄUMLICHEN
FÄHIGKEITEN?
KONSEQUENZ FÜR DEN ALLTAG?
Können Frauen wirklich schlecht einparken?
60 Vps zwischen, 30 Frauen und 35 Männer
Parkmanöver
Wolf, C.C, Ocklenburg, S, Oren, B., Becker, C., Hofstätter, A., Bös, C., Popken, M, Thorstensen, T, & Güntürkün O. (2010). Sex differences in
parking are affected by biological and social factors. Psychological Research, 74, 429-435.
Können Frauen wirklich schlecht einparken?
60 Vps zwischen, 30 Frauen und 35 Männer
Bezogen auf die Gesamtstichprobe von Fahrern
mit und ohne Erfahrung korrelierte Genauigkeit
und Schnelligkeit beim Einparken nicht mit der
mentalen Rotationsfähigkeit, aber mit der
Selbsteinschätzung.
Vielen Dank für‘s Zuhören!