Onko se kuitenkin vanhempien vika? – hahmotustaitojen perinnöllisyydestä

Kaksostutkimuksia hahmottamisen taidoista on tehty jo iso nippu. Siksi King kumppaneineen (2019) keräsi ne kasaan ja katsoi, miltä tutkimusten mukaan tilanne tällä hetkellä näyttää. Ennen kuin iskemme hampaamme varsinaiseen tutkimukseen, on hyvä kerrata, mitä ihmettä nämä kaksostutkimukset oikein ovat. Silventoinen ja Kaprio (2008) ovatkin koonneet selkeän suomenkielisen kuvauksen siitä, mistä tässä tutkimusmenetelmässä oikeastaan on kyse. Sitä suosittelemme kaikille mainioksi johdannoksi syvällisempään aiheeseen perehtymiseen. Tässä aiheesta vain lyhyt makupala ja varsin rumasti yksinkertaistaen.

Jo muinaiset roomalaiset, näin ainakin kuvittelisin, olivat havainneet, että toisilleen sukua olevat ihmiset ovat samanlaisempia keskenään kuin täysin ventovieraat. Siinä on osittain taustalla se, että geenit ohjaavat jossain määrin kehitystämme, ja sukulaiset kantavat enemmän samanlaisuutta geeneissään kuin keskenään tuikituntemattomat. Tästä jälkimmäisestä roomalaisilla ei vielä ollut hajuakaan. 

Koska kahden henkilön perintötekijöiden samanlaisuutta tai erilaisuutta ei yleensä tiedetä, on otettava tutkimuksen kohteeksi joukko, joista se tiedetään, eli kaksoset. Identtiset kaksoset ovat lähtökohtaisesti perimältään samanlaisia ja ei-identtiset vain osittain. Nyt tätä eroa perintötekijöiden samanlaisuudessa voidaan hyödyntää selvitettäessä, kuinka paljon samanlaisempia identtiset kaksoset ovat keskenään verrattuna ei-identtisiin jossain ominaisuudessa. Jotta perinnöllisyyden merkitystä voitaisiin tutkia, täytyy tässä ilmiössä olla mahdollisimman paljon vaihtelua yksilöiden välillä. Se, että ihmiselle kasvaa pää, on täysin perinnöllistä, mutta koska pää kasvaa sekä identtisille että ei-identtisille kaksosille, eikä vaihtelua ole, niin laskennallisesti kaksosia vertailemalla pään kasvamisen periytyvyysaste on nolla. Identtisten ja ei-identtisten välillä ei tässä ollut eroa. Kaksostutkimuksilla voidaan siis tutkia vain sellaisia asioita, joissa ihmiset eroavat toisistaan.

Hahmottamisen taidoissa on ihmisten välillä suuria eroja. Siksi se on hyvä kohde tarkastella periytyvyyttä kaksostutkimusten avulla. Mitataan avaruudellisten taitojen vaihtelua kaksospopulaatiossa ja lasketaan kuinka paljon samanlaisempia identtiset kaksoset ovat verrattuna ei-identtisiin. Haasteen tulkinnalle tässä tekevät ympäristötekijät. Jos lapset ovat kasvaneet samassa perheessä, he myös jakavat paljolti samoja ympäristötekijöitä, jotka myös voivat tehdä heidät samankaltaisemmiksi toisilleen verrattuna toisissa perheissä eläneisiin. Tätä kutsutaan samaksi tai jaetuksi ympäristöksi. Erottava tai ei-jaettu ympäristö kuvastaa taasen yksilöllisempiä kokemuksia tai erilaisissa ympäristöissä kasvamista. Vaikeaksi asian tekee se, että perheympäristö voi olla samalla jaettu ympäristötekijä, jos se muokkaa sisarukset samankaltaisiksi, mutta sisarukset voivat myös kokea perheensä eri tavalla, jolloin se kuuluu osana erottavaan ympäristöön (ks. Silvennoinen ja Kaprio, 2008). Erilaisia monimuuttujaisia laskennallisia malleja, joilla näitä perinnöllisten, yhteisten ja erottelevien ympäristötekijöiden osuuksia voidaan arvioida, on kehitetty kohta 30 vuotta.

Periytyvyysasteen käsitettä ei voi soveltaa yksilöön, joten suoraan on aika vaikea ruveta vanhempiaan kohtalostaan syyttämään. Esimerkiksi lihavuus on ilmiö, jolla tiedetään olevan korkea periytyvyysaste, mutta se ei tarkoita sitä, että geenit tekevät jostakin ihmisestä lihavan. Lihavaksi tulee, kun syö enemmän kuin kuluttaa. Aineenvaihdunta tuo tähän vain pientä vaihtelua, miten herkästi se lihapiirakan rasva siirtyy renkaaksi vyötärölle. Tässä tapauksessa lihavuuden perinnöllisyyden roolia voidaan tutkia vain, kun tutkimme isoa joukkoa ihmisiä, joilla on samanlaiset ruokailutottumukset. Ei yksilöitä.

Ympäristöllä on myös muita isompia vaikutuksia fyysisten ja psyykkisten piirteiden kehitykseen. Suomalaiset olivat aiemmin ruotsalaisia selvästi lyhyempiä. Siitä olisi voinut vetää helposti johtopäätöksen, että pituuseron taustalla oli geneettisiä tekijöitä. Suomalaiset ovat pitkäselkäistä, mutta lyhytjalkaista itä-balttilaista heimoa, kun taas ruotsalaiset pitkäjalkaisia läntistä blondikansaa. Muttapa mutta, Suomi oli ennen köyhä maa, varsinkin Ruotsiin verrattuna. Kun erot talousluvuissa tasottuivat, hävisi myös pituusero. Ja samalla geneettiset selitykset. Perintötekijöiden tarkastelussa on siis olennaista, että lähtöjoukko tulee varsin samanlaisesta taustaympäristöstä. Kansojen välisiä eroja selittävät yleensä ihan muut tekijät kuin geenit.

King (ym., 2019) keräsi yhteen kaksostutkimukset, joissa oli verrattu identtisten ja ei-identtisten kaksosten erilaisuusastetta hahmottamisen taidoissa. Meta-analyysin avulla voidaan tarkastella sitä, missä määrin samaa asiaa selvittäneet eri tutkimukset tuottavat samanlaisia tuloksia ja millainen arvio syntyy, kun lasketaan eri tutkimuksista yhteinen tulos. Hahmottamisella näissä tutkimuksissa tarkoitetaan suoriutumista erilaisissa kaksi- ja kolmiulotteisten objektien tarkastelutehtävissä. Niissä esitetään esineitä tai kuvioita eri näkökulmista, ja koehenkilön tulee sanoa, ovatko objektit samoja ei erilaisia. Tehtävä edellyttää sitä, että koehenkilön tulee pystyä mielessään kääntämään esinettä ymmärtääkseen, miltä se näyttää eri asennossa. Myös mentaaliseksi rotaatioksi tätä suoritusta kutsutaan. Toisena tehtävänä tarkasteltiin kuvio-päättelytehtävässä suoriutumista. 

Hahmottamisen taidot näyttäytyivät meta-analyysissä varsin vahvasti periytyvinä taitoina (61% vaihtelusta tulee selitetyksi perintötekijöillä). Erottavalla ympäristöllä oli myös iso selitysaste (vajaa puolet). Miesten ja naisten välillä on mentaalisen rotaation taidossa toistuvasti todettu eroja miesten hyväksi. Sen sijaan periytyvyysasteessa ja ympäristötekijöiden vaikutuksissa ei sukupuolieroja havaittu. Eri tehtävätyyppien välillä ei myöskään löytynyt eroja periytyvyysasteessa. Merkittävin eroavaisuus periytyvyysasteen ja ympäristötekijöiden vaikutuksissa löytyi ainoastaan ei-jaetun ympäristön merkityksen vähenemisessä ja peritytyvyysasteen kasvussa ihmisten ikääntyessä. Vanhimmassa ikäryhmässä perityvyvyysaste oli jo 81%. Tämä on aika tavallinen löydös perinnöllisyystutkimuksissa. Mitä vanhemmaksi tulemme, sitä samanlaisemmaksi perimältään samanlaisemmat muuttuvat – taidoissaan ja ominaisuuksissaan. Erottavan ympäristön vaikutus vähenee iän ja kokemusmaailman karttuessa. Näin silloin kun ympäristö noin ylipäätään on kohtuullisen samanlainen.

Niin, saatoimmeko siis kiittää tai syyttää hahmottamisen taidoistamme ja taitamattomuuksistamme vanhempiamme, jotka meille geeninsä antoivat? Kyllä, mutta vasta siinä vaiheessa, kun heidät olemme jo hautaan saattaneet, joten maksanneeko tuo vaivaa. Lohdullista tässä on, että lastemme kohdalla ketju jatkuu samalla tavoin. Yhtä vähän voimme syyttää vanhempiamme ylimääräisistä makkaroista vyötäröllämme. Se kannattaa pitää mielessä seuraavan kerran, kun jääkaapin oven avaamme: kaikki ei johdu siitä, että olen perinyt tavanomaista hitaamman aineenvaihdunnan tai kyltymättömän nälkägeenin. Voin syödä vähemmän, liikkua enemmän tai katsoa, löytyisikö Hahku-tietopalvelun sivuilta hyviä vinkkejä hahmotustaitojeni harjoittamiseen.

Viittaukset

King, M. J., Katz, D. P., Thompson, L. A., & Macnamara, B. N. (2019). Genetic and environmental influences on spatial reasoning: A meta-analysis of twin studies. Intelligence, 73, 65-77.

Silventoinen, K., & Kaprio, J. (2008). Kaksos-ja perhetutkimukset geneettisten ja ympäristötekijöiden vaikutuksen arvioimisessa. Sosiaalilääketieteellinen aikakauslehti, 45(3).

Avaruus on yksiulotteinen

Malanchini ja kumppanit (2019) ottivat härän tähtikuviota sarvista ja päättivät selvittää, voitaisiinko perinnöllisyystutkimuksen avulla selvittää, millaisiin taitoalueisiin avaruudellista hahmottamista voitaisiin jaotella. Tutkimus on laajin tähänastisista.

Kokonaisuudessaan yli 2500 joukolle kaksosia, joita on seurattu 7-vuotiaasta, teetettiin 6 uutta pelillistä navigoinnin (suunnistaminen, reitin löytäminen) tehtävää 19-22 -vuotiaana ja nämä tulokset yhdistettiin aiempiin 16 hahmottamisen tehtävään. 
Kuusi uutta navigointitehtävää muodostivat yhden taitofaktorin. Siis tätä taitoa ei voitu jakaa useammaksi eri taitoalueeksi. Se näyttäytyi varsin vahvasti perinnöllisenä taitona: 64% taitovaihtelusta voitiin selittää perintötekijöillä. 

Kun pakettiin lisättiin 16 hahmottamisen tehtävää, niin niistä muodostui kolme avaruudellisen hahmottamisen taitoaluetta: 
1. Suunnistaminen/navigointi (suuntien ja karttojen hahmottaminen)
2. Objektin käsittely (muun muassa objektien mielessä kääntäminen, mentaalinen rotaatio, hahmon tunnistus, kokoaminen)
3. Spatiaalinen visualisaatio (spatiaalisten mielikuvien käyttö, eri perspektiivien ymmärtäminen)

Olennaisin palanen tutkimuksessa tulee siitä, että nämä kolme taitoaluetta korreloivat erittäin vahvasti keskenään muodostaen yhden spatiaalisten taitojen pääfaktorin, joka näyttäisi olevan vahvasti perinnöllinen (84%). Tästä perinnöllisyydestä iso osa (45%) oli riippumatonta yleisestä kykytasosta. Aiemmin tästä yleisestä kykytekijästä käytettiin älykkyyden käsitettä, mutta siitä on enimmäkseen luovuttu.

Tutkimuksen merkittävin anti on siinä, että näyttäisi vahvasti siltä, että avaruudellisen hahmottamisen taitojen hermoverkon kehityksen taustalla olisi yksi yleisempi spatiaalisten taitojen geneettinen mekanismi. Se ei tarkoita, että taustalla olisi yksi geeni, vaan sitä, että osataitojen kehityksessä on vahvaa päällekkäisyyttä ja toisiinsa liittyneisyyttä sekä hermostollisella että toiminnan tasolla. Erilaisten avaruudellisen hahmottamisen tehtävien ratkaisemisessa käytämme siis paljolti samoja hahmottamisen prosesseja ja aivotoimintoja tehtävästä riippumatta.

Avaruudellisten taitojen osittainen riippumattomuus muusta yleisestä kyvykkyydestä korostaa sitä, että miettiessämme ihmisten taitoja, taitopuutteita ja taitojen harjoittamista, hahmottamista on syytä tarkastella erikseen. Se on oma taitoalueensa ja voi olla haasteellinen, vaikka muutoin kyvykkyys suoriutua erilaisista tehtävistä ja toiminnoista olisikin varsin mainio.

Vahva perinnöllisyys ei tarkoita, etteikö taitoja voisi harjoittaa ja kehittää. Perinnöllisyysefekti tarkoittaa, että kun laitetaan kaikki samalle viivalle, niin lopputulos määräytyy paljolti sen perusteella, millaiset geenit on sattunut saamaan. Yksilöt ovat taitotasollaan hyvin paljon keskenään samankaltaisempia kun perintötekijöissä on samankaltaisuutta verrattuna niihin, joiden perimä on erilaisempaa. Tämä on kaksostutkimuksen logiikka.

Mutta taitojen tasoa se ei suoraan määrää. Harjoittelulla kaikki parantavat suoritustaan. Perintötekijöiltään suotuisammassa asemassa olevat kehittyvät ehkä vain hieman helpommin ja ehkä hieman enemmän. Yksilötasolla harjoitus ratkaisee, miten taidot kehittyvät siitä, missä ne kullakin hetkellä ovat.

Viittaukset

Malanchini, M., Rimfeld, K., Shakeshaft, N. G., McMillan, A., Schofield, K. L., Rodic, M., … & Plomin, R. (2019). Evidence for a unitary structure of spatial cognition beyond general intelligence. bioRxiv, 693275.

Opettaja: Älä vaihda kampausta tai vaatteita! Ja muista hymyillä!

Siis ainakin ensimmäisen kouluviikon aikana. Toki vaatteita voi vaihtaa, mutta mielellään samaan väriin ja tyyliin. Miksi? Koska koululaisten pitää oppia tunnistamaan sinut.

Kasvot ovat mielenkiintoinen visuaalinen ärsyke. Ne kertovat todella paljon. Ne kertovat sukupuolestasi, iästäsi, identiteetistäsi. Sen perusteella sinut tunnistetaan ja erotetaan muista ihmisistä, eikä siinä vielä kaikki. Kasvoilla kerrotaan ja niistä koitetaan lukea, mitä toinen ajattelee tai tuntee.

Mitä tiedämme kasvojen tunnistamisesta? Tutkimusta on paljon. Tässä muutama tutkimusfakta viime vuosien ajalta, joita kannattaa pitää mielessä, kun aamulla kasvojansa kohentaa ja tukkaansa kampaa.

Kasvot käsitellään kokonaisuutena. Kasvot koostuvat osista (silmät, nenä, suu), mutta näiden osien muodostama kokonaisuus on se, joka käsitellään. Siten kasvot muodostavat oman erityisen havaintokategorian (Tanaka & Simonyi, 2016), joka on osittain eroteltavissa muista visuaalisista havaintoprosesseista.

Kasvojen tunnistamisen taidoissa on merkittäviä yksilöllisiä eroja. Mielenkiintoista tässä on, että kasvojen tunnistamisen taito näyttäisi olevan vahvasti perinnöllistä, mutta erot kasvojen tunnistamisen taidoissa eivät näyttäsi olevan kovinkaan merkittävästi yhteydessä yleiseen älykkyyteen tai muihin kognitiivisiin taitoihin (Wilmer, 2017).

Kuva: Esimerkkejä Ekman-Friesen Pictures of Facial Affect -testistä.

Kasvojen tunnistamiseen vaikuttaa kokemus tietynlaisista kasvoista. Erottelutaito harjaantuu. Siksi ei ole yllättävää, että on helpompaa erottaa omaan ikäryhmään, sukupuoleen ja etniseen taustaan kuuluvia kuin muita (Mukudi, & Hills, 2019). Kasvojen tunnistustaidoissa nähdään myös iän mukana tuomaa kehitystä, sen ollessa parhaimmillaan 30–40 vuoden iässä (Wilmer, 2017).

Kaikissa tutkituissa kulttuureissa on todettu kuusi perustunneilmaisua, jotka ovat kasvojen ilmeistä eroteltavissa: ilo, suru, pelko, hämmästys, inho ja viha. Ei kuitenkaan ole niin, että pienillä lapsilla näiden kaikkien kuuden erottelu olisi jo syntymästä kehittynyt (Lawrence ym., 2015).

Lawrence kumppaneideen (2015) tarkasteli 6–16 -vuotiaiden tunneilmeiden erottelukykyä. Kun iloiset ja surulliset kasvot tunnistivat lähes kaikki, eikä vihassakaan ollut havaittavissa merkittäviä ikäeroja, niin pelko, inho ja hämmästys olivat tässä ikähaitarissa kaikki selkeästi kehittyviä taitoja. Esimerkiksi koulunaloitusiässä nämä tunnisti oikein vain noin puolet lapsista. Kaikkien tunteiden kohdalla näyttäytyi pieni ero tyttöjen hyväksi.

Mistä siis otsikon ohje? Kun koulu alkaa, niin lasten maailmaan tulee paljon uusia kasvoja. Lapsille vanhempien ikäryhmien kasvojen tunnistaminen on haastavampaa. Tunnistamista helpottaa, kun sen mukana kulkee muita tunnistamista tukevia elementtejä: kampaus, tietyn väriset vaatteet tai muut toisista opettajista selkeästi erottavissa olevat merkit, tunnisteet tai piirteet. Kannattaa olla yksilöllinen!

Ja hymyillä kannattaa. Sen tunteen tunnistavat kasvoistasi lähes kaikki lapset. Sillä välität tietoa, että vaikka lapset olisivat hämmentyneitä kaikista uusista ihmisistä koulussa, niin se on oikeasti aika kiva paikka.

Mainiota luettavaa:

Lawrence, K., Campbell, R., & Skuse, D. (2015). Age, gender, and puberty influence the development of facial emotion recognition. Frontiers in psychology, 6, 761.

Mukudi, P. B., & Hills, P. J. (2019). The combined influence of the own-age,-gender, and-ethnicity biases on face recognition. Acta psychologica, 194, 1-6.

Tanaka, J. W., & Simonyi, D. (2016). The “parts and wholes” of face recognition: A review of the literature. The Quarterly Journal of Experimental Psychology, 69(10), 1876-1889.

Wilmer, J. B. (2017). Individual differences in face recognition: A decade of discovery. Current Directions in Psychological Science, 26(3), 225-230.

Sukupuolierot avaruudellisissa taidoissa

Sanotaan, että miehet ovat Marsista ja naiset Venuksesta. Jos näin on, niin miksi. Sukupuolierot jaksavat kiinnostaa niin kansalaisia kuin tutkijoitakin. Kaksi tuoretta ja perinpohjaista analyysiä luovat lisää valoa tähän pimeyteen.

Sukupuolten välillä on suuresta samankaltaisuudestaan huolimatta myös eroja. Yksi järjestelmällisimmistä havainnoista on ero spatiaalisissa taidoissa miesten ja naisten välillä. Spatiaalisilla taidoilla on väliä esimerkiksi ammatinvalinnassa, kuten tämän jutun oheiskuviostakin voi havaita. Erilaisilla spatiaalisilla taidoilla varustetut nuoret päätyvät erilaisille ammattialoille (Wai, ym., 2009).

Miehet ovat tutkimuksesta toiseen olleet hieman parempia spatiaalisissa taidoissa. Lauer kumppaneineen (2019) tarttui tähän havaintoon ja kävi läpi kaiken mitä on tutkittu selvittääkseen, minkä ikäisenä tämä ero syntyy. Tulos: Ero on havaittavissa jo pikkulapsilla vähäisessä määrin ja kasvaa murrosikään mennessä kohtalaiseksi, mutta tästä se ero ei sitten enää lisäännykään.

Yhtenä mahdollisena selittäjänä tähän eroon on pidetty aivojen epäsymmetrisyyttä. Miehillä aivopuoliskot ovat keskimäärin vähemmän symmetrisiä kuin naisilla. Oletus on ollut, että isompi oikea aivopuolisko (tai pienempi vasen) miehillä voisi selittää eroa miesten paremmuudelle spatiaalisissa ja naisten paremmuudelle kielellisen sujuvuuden taidoissa. Hirstein kumppaneineen (2019) keräsi kokoon sen mitä asiasta on tutkittu viimeisen 40 vuoden aikana. Hyvä ajatus, mutta tulokset eivät tukeneet oletusta näiden asioiden välisestä yhteydestä. Aivopuoliskojen epäsymmetrisyyden aste ei näyttäisi liittyvän spatiaalisiin taitoihin. Sukupuolierot spatiaalisissa taidoissa ja aivopuoliskojen epäsymmetrisyydessä ovat olemassa, mutta eivät selitä toisiaan, vaan ovat riippumattomia ilmiöitä. Selitystä on edelleen haettava muualta.

Levine ja kumppanit (2016) kokosivat erinomaiseen katsaukseensa yhteen kaikkea mahdollista tietoa aiheesta. Selittäviä tekijöitä näyttäisi olevan useita. Spatiaalisten taitojen taustalla on perintötekijöitä, mutta pääosa taitojen kehitykseen vaikuttavista tekijöistä näyttäisi tulevan ympäristöstä. Se, miten kulttuuri ohjaa taitojen harjoittamiseen, on merkittävässä roolissa.

Mielenkiintoista on se, että taitoja voidaan varsin mainiosti kehittää. Tässäkin näyttäisi olevan sukupuolieroja. Miehet ja naiset, pojat ja tytöt, edistyvät harjoittelulla yhtä paljon, mutta kehityksen tahti näyttäytyy erilaisena. Pojat edistyvät aluksi nopeammin kuin tytöt, mutta tasaisemmalla tahdilla kehittyvät tytöt edistyvät lopulta yhtä paljon, riippumatta lähtötasosta.

Viitteet

Hirnstein, M., Hugdahl, K., & Hausmann, M. (2019). Cognitive sex differences and hemispheric asymmetry: A critical review of 40 years of research. Laterality: Asymmetries of Body, Brain and Cognition, 24(2), 204-252.

Lauer, J. E., Yhang, E., & Lourenco, S. F. (2019). The development of gender differences in spatial reasoning: A meta-analytic review. Psychological Bulletin.

Levine, S. C., Foley, A., Lourenco, S., Ehrlich, S., & Ratliff, K. (2016). Sex differences in spatial cognition: advancing the conversation. Wiley Interdisciplinary Reviews: Cognitive Science, 7(2), 127–155.

Wai, J., Lubinski, D., & Benbow, C. P. (2009). Spatial ability for STEM domains: Aligning over 50 years of cumulative psychological knowledge solidifies its importance. Journal of Educational Psychology, 101(4), 817.

Visuaalinen etsintä ja vaaralliset tilanteet

Tavallisimmin törmäämme visuaalisen etsinnän tilanteisiin (tunnistaminen ja löytäminen häiriötekijöiden seasta), kun etsiskelemme jotain: avaimia ruokapöydältä, tiettyä ilmoitusta lehden sivuilta, tuotetta kaupan hyllystä tai lähtevän junan laituria sähköiseltä ilmoitustaululta. Näiden arkisten tilanteiden lisäksi on myös tilanteita, joissa visuaalisen etsinnän taidot voivat pelastaa henkiä. Tutustumme näihin visuaalisen tunnistamisen kysymyksiin vaaratilanteissa kahden hyvin erilaisiin tilanteisiin liittyvien tutkimusten avulla.

Esimerkki 1: jalankulkijan huomaaminen autolla ajaessa

Kokemattomat autoilijat ovat iso riski liikenteessä. Heidän kykynsä arvioida riskitilanteita, hidastaa nopeuttaan ja huomioida ympäröiviä kanssaliikkujia on heikompi kuin kokeneilla kuljettajilla. Yksi paikka, missä tällaisia tilanteita voisi harjoitella turvallisesti, on ajosimulaattori. Martín-de los Reyes kumppaneineen (2019) kävi läpi koko tutkimuskirjallisuuden löytääkseen tietoa siitä, parantaako ajosimulaattoriharjoittelu aloittelijoiden taitoja. Tulos oli pettymys. Laadukkaita tutkimuksia aiheesta ei löytynyt.

Siksikin Ābelen ja kumppaneiden (2019) uusi ajosimulaattoriharjoittelututkimus tulee suureen tarpeeseen. Tutkimuksessa analysoitiin haastattelujen ja silmänliikemittausten avulla ajosimulaattoriharjoittelun vaikutuksia ajokäyttäytymiseen. Simulaattoriharjoittelu vähensi aloittelevien kuljettajien uskoa omiin kykyihin tunnistaa riskitilanteita, minkä tutkijat tulkitsivat positiiviseksi muutokseksi. Liikenteessä kun varovaisuus lisää kanssakulkijoiden turvallisuutta. Silmänliikeanalyysit osoittivat ajosimulaatioharjoittelun ohjaavan myös parempaan riskitilanteiden tunnistamiseen.

Esimerkki 2: IED:n tunnistamisen taitojen harjoittaminen (IED, Improvised Explosive Device, tienvarsipommi)

Cornes ja kollegat (2019) kuvasivat prosessia, missä pyrittiin kehittämään sotilaiden taitoa tunnistaa IED maastossa. IED-iskut olivat merkittävässä roolissa Englannin armeijan miehistötappioissa kuolleina ja loukkaantuneina sekä Afganistanissa että Irakin sodassa. Tutkimushankkeen tarkoituksena oli kehittää sotilaiden taitoja tunnistaa maastosta IED-sijainteja.

Huolimatta teknisistä apuvälineistä ihmissilmä on edelleen paras väline tunnistaa IED ympäristöstä. Hyvät taidot IED:n tunnistamiseen pelastavat henkiä. Simulaatioharjoittelu auttaa tiettyyn pisteeseen, mutta kenttäharjoittelu tuottaa parempaa tulosta. IED:n tunnistaminen ei ole helppoa, koska ne on tarkoituksellisesti yritetty yleensä piilottaa. Siksi erilaisten ympäristövihjeiden, kuten äskettäin kaivetun ja tasoitetun maan, huomaaminen näyttelee tärkeää roolia tunnistusprosessissa.

Yksilölliset erot harjoittelun jälkeenkin ovat tässä taidossa suuria. Siksi armeijalla on intressi löytää niitä yksilöllisiä piirteitä, jotka selittäisivät, miksi joku on tässä parempi kuin joku toinen. Se auttaa löytämään parhaat henkilöt tekemään tätä työtä. Muun muassa hyvät kasvojen tunnistamisen ja erottelun taidot näyttäisivät korreloivan tämän taidon kanssa. Samoin hyvä työmuisti näyttäisi liittyvän tähän, mutta työmuistiharjoittelu ei parantanut IED-löytämistaitoja. Sen sijaan tietokonepelien pelaamisella tai huippu-urheiluun kehitetyillä havaintotarkkaavuuden ja -nopeuden tietokoneharjoitteilla havaittiin olevan positiivinen yhteys tunnistustaitojen kehitykseen.

Huolimatta hyvin erilaisista tilanteista, yhteistä esimerkeillemme on, että molemmissa ympäristövihjeiden avulla tunnistetaan kohteista piirteitä, jotka viittaavat mahdolliseen vaaraan. Vaaratilanteiden todenmukaisten simulaatioiden avulla näitä tunnistustaitoja voidaan kehittää. Alustavia ja erittäin mielenkiintoisia uusia avauksia on saatu tutkimuksista, joissa myös tilanteisiin liittymättömillä kognitiivisilla harjoitteilla voitaisiin jossain määrin kehittää näitä taitoja. Yksilölliset erot tunnistustaidoissa ovat merkittävät ja itsetietoisuus omien havaintokykyjen rajallisuudesta tuo tarvittavaa varovaisuutta toimintaan.

Viitteet

Cornes, K. R., Boardman, M., Ford, C., & Smith, S. (2019). Adopting a multidisciplinary approach to maximising performance during military visual search tasks. Journal of the Royal Army Medical Corps, 165(2), 120-123.

Martín-de los Reyes, L. M., Jiménez-Mejías, E., Martínez-Ruiz, V., Moreno-Roldán, E., Molina-Soberanes, D., & Lardelli-Claret, P. (2019). Efficacy of training with driving simulators in improving safety in young novice or learner drivers: A systematic review. Transportation Research Part F: Traffic Psychology and Behaviour, 62, 58-65.

Ābele, L., Haustein, S., Martinussen, L. M., & Møller, M. (2019). Improving drivers’ hazard perception in pedestrian-related situations based on a short simulator-based intervention. Transportation Research Part F: Traffic Psychology and Behaviour, 62, 1-10.

Futista vai tanssia? Harrastus vaikuttaa, miten mentaalisen rotaation taidot toimivat

Kuva artikkelin esimerkkimateriaalista

Mentaalisella rotaatiolla tarkoitetaan kykyä kääntää mielessään kohteita. Tutkimuksissa käytetään usein ärsykkeinä kuvaparia, joissa on joko samat kuvat eri asennoissa tai peilikuvat. Tehtävänä on tunnistaa, onko kyseessä sama vai peilikuva. Tehtävän juoni on siinä, että toinen kuvista on käännetty eri asentoon. Tiedämme, että mitä enemmän kuvaa on käännetty, sitä kauemmin päätöksenteko kestää, koska joudumme mielessämme “kääntämään” ne samaan asentoon. (ks. kuva artikkelin esimerkkimateriaalista). Päätöksentekoaika pitenee, mitä enemmän toista kuvaa joutuu mielessään kääntämään.

Pietsch kumppaneineen (2019) tutki aktiivijalkapallon tai tanssin harrastajatyttöjä (13–18 -vuotiaita) mentaalisen rotaation tehtävässä.

Tehtävässä piti päättää, onko kuvan kahdella henkilöllä sama vai eri käsi kohotettuna. Toinen kuvista oli käännetty eri asentoon kahdeksassa eri astekulmassa.

Tutkijoiden oletus oli, että harrastus kehittää tietynlaisiin mentaalisen rotaation tilanteisiin. Jalkapalloilijat ovat usein kasvokkain vastustajan kanssa tilanteissa, joissa suunnilla on merkitys, ja näissä tilanteissa heidän on toimittava nopeasti. Siksi he arvelivat, että jalkapalloilijat olisivat nopeampia tehtävässä, missä pitää päättää kasvot eteenpäin olevasta kuvasta henkilöiden asennon samansuuntaisuus.

Tanssijat sen sijaan näkevät ohjaajansa tai kanssatanssijat harjoituksissa yleensä selkäpuolelta. Nopeus ei tässä ole olennainen, mutta liikkeen samansuuntaisuus on, jolloin heillä saattaisi olla etulyöntiasema selkäpuolelta katsottujen kuvien oikeellisuudessa.

Oliko harrastuksella väliä? Kuten aiemmissakin tutkimuksissa, mitä enemmän toista kuvaa oli käännetty, sitä kauemmin päätöksenteko kesti. Näin riippumatta harrastuksesta. Päätöksenteon kesto oli suorassa suhteessa astekulmaan.

Jalkapalloilijat olivat toden totta keskimäärin lähes sekunnin kolmanneksen nopeampia kasvot eteenpäin esityissä kuvatehtävissä. Selkäkuvissa ei ollut nopeuseroja.

Oikeellisuudessa tulos oli päinvastainen. Tanssijoilla oli enemmän oikeita vastauksia selkäkuviin kuin jalkapalloilijoilla. Kasvokuvien oikeellisuudessa ei ollut eroja. Tutkijoiden ennakko-oletukset siis varmentuivat.

Liikuntaharrastus on erinomainen keino harjoitella hahmottamista. Harrastamisen muodolla ja sillä, millaisiin hahmottamistilanteisiin siinä joutuu, on vaikutusta siihen, millaiset hahmottamistaidot kehittyvät.

Suosittelemme kaikille monipuolista liikuntaharrastamista. Lajivalinnoissa kannattaa miettiä myös sitä, millainen laji tuntuu hahmottamisen kannalta haastavimmalta. Usein se helpoimmalta tuntuva ei ole paras ratkaisu, koska haasteellisissa tilanteissa taidot kehittyvät eniten.

Viitteet

Pietsch, S., Jansen, P., & Lehmann, J. (2019). The choice of sports affects mental rotation performance in adolescents. Frontiers in neuroscience, 13, 224.

Jos ensin harjoittelee laskua 5+7–7 , niin 16+47–45 muuttuu helpommaksi –kokeellinen tutkimus aikuisilla

Vanha suomalainen sananlasku sanoo, että Nokia -connecting people, disconnecting families (Nokia yhdistää ihmiset, erottaa perheet). Myös matematiikassa nokialaisuus voi olla valttia. Yhdistämällä ja erottamalla lukuja eri tavoin voi päässälaskemisesta tehdä paljon helpompaa ja sujuvampaa.

Assosiatiivisuus eli liitännäisyys on monelle koulumatematiikasta tuttu, mutta helposti unohtuva sääntö. Koska yhteen- ja vähennyslasku ovat toisiinsa liittyviä, niin niissä lukuja voidaan siirrellä ja yhdistellä vapaasti “(3+2)+1=(1+2)+3” tai 5+2–5=2+(5–5). Samalla tavoin kerto- ja jakolasku muodostavat toiminnallisen parin.

Kun aikuisilla päässälaskutaito on ajan saatossa päässyt rapistumaan tai se ei koskaan ole kehittynytkään sujuvaksi, tuppaamme laskemaan suoraan muistista vasemmalta oikealle, emmekä helposti huomaa, että sama lasku olisi voinut olla paljon helpompi suorittaa liitännäisyyttä hyödyntäen. Otetaan vaikka esimerkiksi lasku ‘4+7+6’ ja vertaa sitä sitä laskuun ‘6+4+7’. Kumpi on mielestäsi helpompi laskea vasemmalta oikealle?

Eaves kumppaneineen (2019) teki kolme pientä kokeilua aikuisilla tavoitteenaan houkutella aikuisia huomaamaan liitännäisyyden hyödyntämisen edut. Koehenkilöinä oli yliopisto-opiskelijoita.

Kokeiden asetelma oli yksinkertainen. He laittoivat osan koehenkilöistä laskemaan ensin laskuja muodossa ‘8+5–5’ ja osan ‘5+8-5’, eli samoja laskuja, mutta ensimmäisessä liitännäisyys löytyy selkeästi oikealta puolelta laskua ja jälkimmäisessä se on molemmilla puolilla. Heidän ajatuksensa oli ainoastaan houkutella laskijaa kiinnittämään huomiota laskun oikeaan laitaan ennen laskemisen aloittamista. Näin liitännäisyyden mahdollisuus olisi helpompi huomata, eikä laskemista aloitettaisi suoraan mekaanisesti vasemmalta.

Sen jälkeen kun ‘a+b–b’ -muotoisia laskuja oli esitetty 20, esitettiin koehenkilöille 20 uutta laskua (esim. 33+9–5). Ne koehenkilöistä, joita oli houkuteltu katsomaan laskun loppuosaa hyödynsivät tätä strategiaa selkeästi enemmän eli laskivat useammin 33+(9–5)=33+4=37.

Kolmannessa kokeessaan he lisäsivät uuden elementin analyyseihinsä. Osassa tehtävistä yksinkertaisesta liitännäisyyden hyödyntämisestä on ilmeistä etua (esim. ’23+29–27’), kun taas joissain tehtävissä se ei välttämättä tuota samanlaista hyötyä (esim. ’16+36–27’). Myös tässä kokeessa a+b–b -harjoittelu tuotti vaikutuksen. Sitä ensin harjoitelleet osasivat poimia paremmin laskut, joissa liitännäisyyden hyödyntämisestä oli apua.

Tutkimusten mukaan liitännäisyyslakia hyödynnetään laskemisessa vähemmän kuin esimerkiksi kommutatiivisuutta (a+b=b+a) tai käänteisyyttä (a–b=c, jolloin b+c=a). Arjen tilanteissa, joissa pitää laskea useampia lukuja yhteen tai vähentää, liitännäisyys on kuitenkin mitä mainioin apuväline. Sen käytön oppimista tukee harjoittelu, jossa tarkkaavuus ohjataan suoraan huomioimaan sen käyttömahdollisuus.

Viitteet

Eaves, J., Attridge, N., & Gilmore, C. (2019). Increasing the use of conceptually-derived strategies in arithmetic: using inversion problems to promote the use of associativity shortcuts. Learning and Instruction, 61, 84-98.

Eksymisherkkyyden tutkimusta ilman pelkoa eksymisestä

Erityisesti dementia-tutkimukseen erikoistunut saksalainen tutkimusryhmä on kehittänyt virtuaaliseen todellisuuteen perustuvaa peliä “Sea Hero Quest”, jonka avulla pyritään analysoimaan koehenkilön taitoja löytää oikea reitti, tai paremminkin, auttaa tunnistamaan sellaiset henkilöt, joille reitinlöytäminen on haasteellista. Yksi tällainen riskiryhmä on dementiapotilaat, mutta luotettavia välineitä arvioida ympäristössä navigoinnin taitoja tarvitaan myös muiden hahmotustaidoiltaan heikompien ryhmien arvioinnissa.

Koska taitojen arviointi luonnollisessa ympäristössä on hyvin vaikea toteuttaa systemaattisesti, virtuaalitodellisuus tarjoaa yhden mahdollisuuden: kaikki koehenkilöt navigoivat samassa ympräristössä, jolloin tuloksia voidaan verrata luotettavammin toisiinsa.

Mutta vastaavatko virtuaalipelin maailmassa ja todellisessa ympäristössä navigointi toisiaan?

Nyt uudessa tutkimuksessaan Coutrot kumppaneineen (2019) selvittivät, onko pelisuoriutumisen ja todellisen ympäristössä navigoimisen välillä yhteys. Kuusikymmentä tervettä 18-35 -vuotiasta sai tehtäväkseen pelata peliä ja seuraavaksi suunnistaa luonnollisessa kaupunkiympäristössä (Lontoo ja Pariisi).

Miehet suoriutuivat molemmissa ympäristöissä navigointitehtävistä naisia paremmin, mutta ero oli pienempi luonnollisessa ympäristössä.

Pelissä navigoinnin ja luonnollisessa ympäristössä navigoinnin välillä oli selkeä yhteys (korrelaatio r=.46–.57). Tulos on varsin lupaava, mutta osa tehtävistä ei ennustanut kunnolla todellisen elämän navigointia.

Peli vaatii siis vielä kehittämistä, mutta virtuaaliteknologian hintojen romahdus tuo pian tämänkin välineistön yhdeksi uudeksi ja turvalliseksi navigoinnin arvioinnin keinoksi jokaiseen kuntoutuslaitokseen ja klinikalle.

Tutkimusta on kuitenkin tehtävä vielä melkoisesti. Yksi mielenkiintoinen kysymys liittyy lapsiin ja kehitykseen: miten virtuaaliympäristössä tapahtuva navigointi kehittyy ja onko näillä taidoilla yhteyttä taitojen kehitykseen luonnollisessa ympäristössä? Kuinka paljon peliharjoittelu voi tukea taitojen kehitystä? Voidaanko tämä siirtää myös kuntoutuksen välineeksi? Nämä ovat mielenkiintoisia kysymyksiä, joihin tutkijat eri puolin maailmaa tällä hetkellä etsivät vastauksia.

Pelin toimintaidea on esitetty oheisessa youtube-videossa: https://www.youtube.com/watch?v=CcM6Yu9d4pM

Viitteet

Coutrot A, Schmidt S, Coutrot L, Pittman J, Hong L, Wiener JM, et al. (2019) Virtual navigation tested on a mobile app is predictive of real-world wayfinding navigation performance. PLoS ONE 14(3): e0213272.

Mitä kautta kulkee tie miehen sydämeen? Vakavasta aiheesta hieman kevyemmin.

Mikä mielenkiintoisempaa, mentaalisen rotaation harjoittelu anatomiaopintojen yhteydessä näyttäisi parantavan opintosuorituksia. Anatomia on kuin kolmiulotteinen palapeli, jonka hahmottamisen hallinta paranee sitä harjoittelemalla.

Tuoreessa meta-analyysissaan Langois kumppaneineen (2019) kävi läpi mitä tiedämme lääketieteen opiskelijoiden anatomian oppimisen ja visuo-spatiaalisten taitojen välisistä yhteyksistä. Yhteys on erittäin vahva: kyky hahmottaa mielessään esineitä erilaisista suunnista ja ihmisen anatomian ymmärtämisen taidot korreloivat erittäin vahvasti toistensa kanssa.

Voimmeko tästä siis vetää sellaisen johtopäätöksen, että jos kirurgi saapuu myöhästyneenä sydänleikkausta suorittamaan ja selittää syyksi sen, että oli eksynyt sairaalan käytävillä salia etsiessään, niin potilaalla on syytä huoleen? Ehkei ihan näin suoraan, mutta sen johtopäätöksen voimme luonnollisesti tehdä, että tie miehen sydämeen löytyy parhaiten hyvien visuo-spatiaalisten hahmotustaitojen avulla. Ja niitä taitoja voi harjoitella menestyksekkäästi.

Viitteet

Langlois, J., Bellemare, C., Toulouse, J., & Wells, G. A. (2019). Spatial abilities training in anatomy education: A systematic review. Anatomical sciences education.