1. La prima era volta ad indagare la possibilità di matching di tipo percettivo, in cui la relazione stabilita tra i due elementi compo- nenti ogni stimolo era identità o diversità (same o different). Nelle prove di tipo same compariva come campione (SS) un insieme di due figure uguali tra loro; come primo stimolo di confronto un’im- magine realizzata da altre due icone uguali tra loro ma differenti dagli elementi dello stimolo campione (S+) e come secondo cam- pione un insieme di figure tra loro diverse (S-) (Fig. 1). Nella prova di tipo different, al contrario, due stimoli (SS e S+) mantenevano al loro interno la relazione di diversità tra gli elementi compo- nenti, il terzo stimolo (S-), invece, era legato dalla relazione same. Aumentando la variabilità delle disposizioni spaziali nello stimolo, al fine di studiarne l’influenza all’interno del mapping analogico percettivo, le icone potevano essere presentate allineate o non alli- neate tra di loro rispetto al piano orizzontale.
Figura 1: A sinistra esempio di prova “different”, a sinistra esempio di prova “same”. Lo stimolo SS rappresenta il campione, S+ rappresenta la risposta corretta, S- la risposta errata.
2. La seconda prevedeva invece l’utilizzo di analogie di tipo seman- tico, in cui la relazione stabilita tra i due elementi componenti ogni stimolo era derivazione o funzione. Nelle prove di tipo derivazione lo stimolo campione (SS) e lo stimolo di comparazione positivo, cioè la risposta corretta (S+) mantenevano un relazione deriva-da tra i due elementi componenti; il terzo stimolo invece presentava al suo interno una relazione funzionale, di similarità fisica o di as- sociazione in natura. Nella prova di tipo funzionale, viceversa, gli stimoli SS e S+ erano legati da una uguale funzione e al terzo sti- molo era associata invece una funzione di tipo differente, nessuna funzione o un’associazione di utilizzo. Si è scelto di presentare, invece, per equilibrio di condizioni, gli stimoli concettuali attra- verso una relazione strandard o invertita.
Tuttavia la correttezza della prova veniva stabilita dalla relazione di identità o diversità nel primo caso e di derivazione o funzione nel se- condo. Le condizioni di allineamento e di disposizione degli stimoli sono servite a valutare il grado di indecisione che esse avrebbero potuto ap- portare ad una scelta. Le prove sono state equamente distribuite tra la sor- gente e le condizioni di funzionamento e sono stati mescolati in modo ca- suale all'interno di ogni sessione. Per contrastare eventuali effetti dovuti al set-up sperimentale, i partecipanti erano semi-casualmente divisi in due gruppi: il primo gruppo ha ricevuto il P-RMTS seguito dal S-RMTS, mentre il secondo gruppo ha ricevuto la prova in ordine inverso.
Procedura
L’inizio della prova sperimentale era preceduto da una fase di adde- stramento: innanzitutto veniva mostrata una schermata con gli obiettivi e le regole da seguire per svolgere correttamente la prova. Seguiva a questa una fase di prova (costituita da 5 trial) in cui era possibile familia- rizzare con lo strumento e con la disposizione degli stimoli. Si procedeva dunque sottoponendo prove di tipo percettivo o concettuale e, dopo una breve pausa, si passava alle prove del tipo rimanente. Anche la seconda fase era preceduta da una schermata nella quale veniva chiarito che il compito rimaneva quello di scegliere tra i due stimoli di comparazione quello che si ritenesse analogo al campione, ciò che differiva era la tipo- logia di immagini (in bianco e nero o a colori). All’inizio di ogni prova sperimentale gli stimoli di comparazione (S+, S-) comparivano in alto, (uno a destra e uno a sinistra dello schermo). Non appena il soggetto rite- neva di averli esaminati abbastanza cliccava sul pulsante START, posto al centro, in basso dello schermo e appariva lo stimolo campione in posi- zione centrale rispetto a quelli di comparazione. Il soggetto allora aveva 2500 ms per fornire una risposta. La posizione di S+ e di S- era determi- nata dal sistema in maniera casuale ad ogni prova, con il solo vincolo di far apparire la risposta corretta a destra tante volte quanto compariva a sinistra. La necessità di cliccare su START per permettere al campione di manifestarsi deriva dallo strumento utilizzato: il software infatti dal momento in cui si premeva sul pulsante START si posizionava automa- ticamente in basso, al centro dello schermo e iniziava a registrare i tempi di reazione e la traiettoria seguita dal mouse fino al momento in cui il soggetto forniva la risposta, cioè cliccava su uno dei due stimoli di com- parazione. Una volta eseguita la scelta, tutti gli stimoli scomparivano dallo schermo: una scelta corretta era immediatamente seguita da una nuova prova, una scelta errata era seguita da una croce rossa, al centro dello schermo, atta ad indicare al soggetto la dovuta revisione della rela- zione impiegata nel dare la risposta. Passati i 2500 ms, se il soggetto non fosse riuscito a rispondere in tempo, compariva una scritta di TIME OUT e si procedeva automaticamente alla prova successiva.
Partecipanti
Il campione preso in esame è composto da 32 adulti di età com- presa tra i 18 e i 55 anni, destrimani, uomini e donne, con una età
media di 37 anni, con una visione normale o corretta secondo gli stan- dard. Al fine di mantenere le condizioni sperimentali quanto più possi- bile invariate, i soggetti venivano posizionati ad una distanza di circa 70 cm dallo schermo, in un clima silenzioso. I partecipanti non ave- vano familiarità con lo strumento e con eventuali argomenti correlati l’oggetto di indagine.
Apparato
Il test sperimentale, presentato su un computer HP Envy 4 di 14 pollici, si serviva del sofware Mousetracker (Freeman 2010) usato sia per la presentazione degli stimoli che per la registrazione delle risposte del soggetto. Ѐ stato inoltre utilizzato un mouse meccanico HP per tutti i soggetti.
Utilizzando il software MouseTracker, abbiamo registrato, in ma- niera continua, le risposte attraverso il movimento della mano durante il compito di Perceptual Relational Matching To Sample task (P- RMTS) e di Semantic Relational Matching To Sample task (S-RMTS) per osservare gli effetti dell’attrazione della traiettoria del mouse du- rante il processo dimappatura. Questa tecnica permette di studiare le dinamiche di scelta tra più ipotesi concorrenti e può rivelare la tra- sformazione graduata e l’incertezza sottostante il compito. Permette infatti di valutare l'incertezza dei partecipanti durante l'esperimento, in termini di area sotto la curva (AUC) e di deviazione massima (MD), e di integrare questi risultati con la misurazione dei tempi di reazione (RT) e l’accuratezza delle risposte.
Stimoli
Il set di stimoli includeva 270 doppi stimoli (formati cioè da due icone). Di questi, la metà consisteva di icone in bianco e nero, pre- sentate nella fase Perceptual Relational Matching To Sample Task (P- RMTS); l'altra metà era costituita da icone colorate presenti nella fase Semantic Relational Matching To Sample Task (S-RMTS) dell'espe- rimento. Il set del P-RMTS faceva parte del set di stimoli utilizzati su scimmie cappuccino di Truppa e colleghi (2011). Ogni set di stimoli è stato presentato su uno sfondo nero di misura 320x266 pixel e sono stati realizzati utilizzando Microsoft PowerPoint e convertiti in bitmap prima della presentazione sullo schermo del computer.
Analisi dei dati
Il software impiegato (MouseTracker) permette di visualizzare le traiettorie e i tempi di risposta, consentendone la comparazione. Poiché MouseTracker è in grado di registrare la posizione del mouse circa 70 volte al secondo (70 Hz), a seconda delle risorse del com- puter, vengono fornite tre informazioni in uscita: tempo grezzo (quanti millisecondi sono trascorsi), la coordinata x del mouse (in pixel), e la coordinata y del mouse (in pixel).
Sono stati eseguiti diversi passaggi (adattati da studi precedenti che hanno fatto uso di software MouseTracker) per permettere il confronto tra le traiettorie registrate durante l'esecuzione del test. In primo luogo, le traiettorie sono state riadattate in uno spazio standard di coordinate. L'angolo superiore sinistro dello schermo corrisponde alla '' 1, 1.5 '' e l'angolo in basso a destra a '' 1, 0 ''. Nel nostro disegno a due-scelte, il mouse ha lasciato la posizione di partenza (in basso a centro) con co- ordinate ''0, 0''. Poi la durata dei movimenti delle traiettorie sono state normalizzate dal ricampionamento del vettore tempo in 101 time-step mediante l’interpolazione lineare per consentire una media su più prove.
In aggiunta ai valori del tempo di risposta (RT), sono stati utilizzati l’area sotto la curva (AUC) e i valori della deviazione massima (MD). Entrambi i valori sono indici di come la traiettoria è stata attratta dalla risposta non selezionata (vedi Freeman 2010 per una discussione completa) e, quindi, dell’indecisione dei soggetti. Per AUC e MD, MouseTracker prima calcola una traiettoria di risposta idealizzata (una linea retta tra il punto iniziale e il punto finale di ogni traiettoria), l’MD di una traiettoria viene quindi calcolata come la massima deviazione perpendicolare tra la traiettoria reale e la sua traiettoria idealizzata per ogni time-step. Pertanto, più il valore dell'MD è alto, più la traiettoria ha deviato verso la risposta non selezionata. L'AUC di una traiettoria viene calcolata come l'area geometrica tra la traiettoria effettiva e la traiettoria idealizzata (linea retta). Le risposte che superano il termine di 2500 ms, che hanno rappresentato il 5,97% dei dati totali, sono stati scartati dall'analisi. Le risposte errate (cioè le risposte in cui il soggetto ha selezionato lo stimolo inappropriato), che rappresentano il 26,25% dei dati totali, sono stati analizzati separatamente. Così, il 32,22% delle risposte sono state scartate dalle analisi di seguito ripor- tate. Ѐ stata impiegata la statistica parametrica per confrontare i valori
del RT, dell'AUC e dell’MD tra tutte le condizioni sperimentali. La significatività statistica è stata fissata a p ≤ 0,05.
Fig. 2: Diagramma dello spazio di coordinate standard e del calcolo dell’at- trazione tra le due alternative: la deviazione massima (MD) e l’aria sotto la curva (AUC).
Risultati
I risultati mostrano che la precisione dei partecipanti è significati- vamente più alta nelle prove percettive rispetto alle prove semantiche. Si evidenzia una differenza significativa nei tempi di reazione tra le condizioni semantiche e percettive (F1 = 197,6, Pr <.001); l’ana- lisi post-hoc ha rivelato che i soggetti hanno risposto molto più ve- locemente nelle prove percettive (percettivi: 1395 concettuali: 1630). Nella condizione percettiva, si evidenzia una differenza significativa tra le condizioni same e different (F1 = 7,668, p <.001): l’analisi post-hoc ha rivelato che i soggetti hanno risposto significativamente più velocemente alle prove nella condizione same (same: 1392.028 different 1323,859), mentre nessuna significatività è stata trovata tra le condizioni allineati e non allineati.
Il risultato secondo cui i partecipanti hanno ricevuto punteggi mi- gliori nella prova percettiva rispetto alla prova semantica emerge da tutti i parametri presi in considerazione: i valori del numero di errori e i
tempi di reazione sono molto significativi (per la RT valore F = 197,6, Pr <.001, per l'AUC valore F = 6,292, Pr <.05; per l'MD valore F = .05). Nello studio semantico, invece, si segnalano due significatività: anche se l’RT non ha mostrato risultati significativi, l’MD e l’AUC sono significativi per le condizioni invertiti e non invertiti. In partico- lare, i valori più alti sono registrati per la condizione invertiti (per MD valore F = 3.922, Pr <.05; per AUC valore F = 6.255, Pr <.05).
Per quanto riguarda l’analisi sugli errori invece ci sono stati gradi di significatività quasi per tutti i parametri.
Si sono inoltre effettuate delle analisi individuali sul numero delle risposte dei soggetti e sui singoli trial. Le analisi sui singoli soggetti hanno avuto lo scopo di esaminare se le risposte errate di ogni sog- getto superassero una soglia critica (stabilita dalla tabella del test bi- nomiale). In tal caso la prova del soggetto deve considerarsi nulla e l’ipotesi sottesa potrebbe essere che il soggetto in questione non abbia capito il compito assegnatogli. Le analisi sui singoli trial hanno invece stabilito (Fig.3) quanti soggetti abbiano fornito uno risposta sbagliata al medesimo trial. In questo caso, se il risultato supera un soglia, l’i- potesi più plausibile è che il trial fosse troppo complicato: potrebbe essere stato differente rispetto agli altri, con una relazione difficile da comprendere, percettivamente poco chiaro e così via.
Fig. 3: Tabella dei valori ottenuti dalle analisi sui singoli trial: l’asse x rappre- senta la prova, l’asse y il numero di errori.
Discussione
In accordo con le ipotesi iniziali, l’utilizzo del software Mousetracker ha permesso di visualizzare online, il reclutamento delle risorse cognitive necessarie alla risoluzione di un compito di ra- gionamento analogico. All’aumentare della complessità del compito (condizione percettiva vs. semantica), si è verificato un aumento del tempo necessario a fornire una risposta corretta e una maggiore inde- cisione nelle traiettorie registrate.
Si può quindi sostenere senz’altro che le prove di tipo semantico sono state affrontate con maggiore difficoltà delle prove di tipo percettivo. I risultati ottenuti sulle prove percettive potrebbero indicare che per tale compito sono rilevanti informazioni sugli oggetti (identici o diversi) ma non sulla loro disposizione nello spazio (in accordo con Gentner 2001).
Si rileva inoltre che il campione che ha affrontato il compito per- cettivo prima di quello semantico ha ottenuto risultati migliori (in
termini di numero di risposte corrette) rispetto a chi ha affrontato il compito semantico per primo.
Inoltre, è emersa un’interessante differenza all’interno della con- dizione percettiva (sotto-condizione same vs. diffferent): in accordo con la letteratura si sostiene che l’organizzazione dell’informazione visiva presente in tali prove abbia facilitato la risoluzione del compito, permettendo la riduzione dei tempi di reazione.
All’interno del compito semantico non si può escludere però che alcune prove, in particolar modo di tipo funzione potessero far sorgere ambiguità. Infatti le analisi individuali hanno mostrato che un numero non esiguo di partecipanti, hanno fornito risposte errate sugli stessi trial. Tuttavia i trial sono stati costruiti inserendo diversi gradi di com- plessità (seppure non in maniera eccessiva) derivanti dall’astrattezza delle relazioni, e i risultati confermano tali intenzioni. Allora si po- trebbe senz’altro, in un futuro, cercare di indagare la difficoltà emersa nella costruzione del mapping analogico di alto livello e capirne il grado di difficoltà delle relazioni costruite al suo interno partendo dai trial in cui si sono ottenuti i risultati inferiori.
Bibliografia
Freeman J. B., Ambady N. (2010), MouseTracker: Software for studying
real-time mental processing using a computer mouse-tracking method, in
«Behavior Research Methods», 42 (1), 226-241.
French R. M. (2002), The computational modeling of analogy-making, in «Trends in Cognitive Sciences», 6(5), 200-205.
Gentner D., Holyoak K. J., Kokinov B. (2001), The Analogical Mind:
Perspectives from Cognitive Science, MIT Press, Cambridge.
Hofstadter D. (2001), Analogy as the core of cognition, in Gentner D., Holyoak K., Kokinov B. (eds.), The analogical mind: Perspectives from cognitive
science, Cambridge, MIT Press, 2001, 499-538.
Holyoak K. J. (2012), Analogy and relational reasoning, in Holyoak K. J., Morrison R.G., The oxford handbook of thinking and reasoning, Oxford University Press, New York, 234-259.
Medin D.L., Goldstone R.L., Gentner D. (1993), Respects for similarity, in «Psychological Review», 100, 254-278.
making in children: Cognitive load and executive functions, in «Journal of
Experimental Child Psychology», 106(1), 1-19.
Truppa, V., Piano Mortari, E., Garofoli, D., Privitera S. Visalberghi, E. (2011),
Same/different concept learning by capuchin monkeys in matching- to-sample tasks, in «PloS ONE», 6(8): e23809, doi:10.1371/journal.
pone.0035932.
Yu Z., Wang F., Wang D. Bastin M. (2012), Beyond Reaction Times:
Incorporating Mouse-Tracking Measures into the Implicit Association Test to Examine its Underlying Process, in «Social Cognition», 30(3), 289-306.