心理旋转 :
早在20世纪30年代，心理旋转任务就被心理测量学家用以评定人们的空间智能。直到1971年，“心理旋转”这一概念才由美国心理学家R.N.谢帕德明确提出，并开展了对心理旋转信息加工机制的实质性研究。其中具有代表性的是心理旋转实验。这项研究由美国心理学家L.A.库柏和谢帕德于1973年实施，实验采用减法反应时的逻辑，以非对称性的字母或数字（如J、G、R、2、5、7等）为实验材料，根据正、反以及刺激的不同倾斜度，构成12种情况（图1）。由于刺激在垂直或水平方向都不对称，所以它的正、反也不同。
图1 正、反12种刺激
实验中，被试的任务是不管倾斜度如何，判断R字母的正或反并做按键反应。实验包括3个刺激变量，分别为“提示”“提示方式”和“提示顺序”。“提示”变量的两个水平为“有提示”和“无提示”，“提示方式”变量的两个水平为“单项提示”和“双项提示”，“提示顺序”变量的两个水平为“先后提示”和“同时提示”。组合刺激材料的“正”“反”因素和3个变量，共形成5种实验条件（图2）：①完全没有提示。在测验前2秒钟所呈现的是空白信号，并持续2秒钟。②提示正或反。在测验前2秒钟所呈现的是正或反的提示信号，并持续2秒钟。③提示倾斜度。在测验前2秒钟用不同指向的箭头提示倾斜度数，并持续2秒钟。④分别提示正、反和倾斜度。用两个信号分别提示刺激的正、反和倾斜度数，其中倾斜度数的提示时间有距测验100毫秒、400毫秒、700毫秒和1000毫秒4种不同的情况。⑤同时提示正、反和倾斜度。在测验前用两个信号同时提示刺激的正、反和倾斜度数，并持续2秒钟。
图2 正120°刺激示例
实验结果见图3。无论实验中是否提供提示信息，被试都会进行心理旋转，其所需要的时间随着刺激呈现角度偏离正位的度数而增加，且呈线性关系。这一结果证实了心理旋转现象的存在及其可操作的特性。
图3 刺激倾斜度对反应时的影响
心理旋转实验不仅证实了表象的客观存在，其中对减数法反应时逻辑的应用和印证也确定了人们可以通过实验的方法探索刺激与反应之间“黑箱”中信息加工过程的可能性。随着认知神经科学研究思潮的兴起，心理旋转的神经机制也得到进一步的探究。研究发现，大脑顶叶、枕叶、额叶、皮质运动区在心理旋转过程中都发挥了重要的功能。这些研究对于帮助人们了解空间认知加工过程的特点，进而优化人类空间加工认知能力的实践都具有重要的理论意义和应用价值。