Constructing skilled images

When experts construct mental images, they do not rely only on perceptual features; they also access domain-specific knowledge and skills in long-term memory, which enables them to exceed the capacity limitations of the short-term working memory system. The central question of the present dissertation was whether the facilitating effect of long-term memory knowledge on working memory imagery tasks is primarily based on perceptual chunking or whether it relies on higher-level conceptual knowledge. Three domains of expertise were studied: chess, music, and taxi driving. The effects of skill level, stimulus surface features, and the stimulus structure on incremental construction of mental images were investigated. A method was developed to capture the chunking mechanisms that experts use in constructing images: chess pieces, street names, and visual notes were presented in a piecemeal fashion for later recall. Over 150 experts and non-experts participated in a total of 13 experiments, as reported in five publications. The results showed skill effects in all of the studied domains when experts performed memory and problem solving tasks that required mental imagery. Furthermore, only experts' construction of mental images benefited from meaningful stimuli. Manipulation of the stimulus surface features, such as replacing chess pieces with dots, did not significantly affect experts' performance in the imagery tasks. In contrast, the structure of the stimuli had a significant effect on experts' performance in every task domain. For example, taxi drivers recalled more street names from lists that formed a spatially continuous route than from alphabetically organised lists. The results suggest that the mechanisms of conceptual chunking rather than automatic perceptual pattern matching underlie expert performance, even though the tasks of the present studies required perception-like mental representations. The results show that experts are able to construct skilled images that surpass working memory capacity, and that their images are conceptually organised and interpreted rather than merely depictive.

Mielikuvat ovat muistiedustuksia, jotka sisältävät havaintotietoa. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin eksperttien mielikuvien rakentumista työmuistissa, joka on tämänhetkistä tietoa ylläpitävä rajoitettu muistijärjestelmä. Tutkimuskysymyksenä oli, onko aiemmin opitun tiedon hyödyntäminen työmuistia kuormittavissa mielikuvatehtävissä automaattista hahmojen tunnistamista vai onko kyse mielikuvien muotoutumisesta aiemmin opitun tiedon avulla. Taitotason, ärsykkeiden havaintopiirteiden ja ärsykkeiden rakenteen vaikutusta muisti- ja ongelmaratkaisutehtävissä suoriutumiseen tutkittiin shakinpelaajilla, taksinkuljettajilla ja muusikoilla. Tutkimusta varten kehitettiin menetelmä, jonka avulla voidaan tutkia muistikuvan muotoutumisen mekanismeja. Koehenkilöille esitettiin yksi kerrallaan shakkipelin siirtoja, peliaseman nappuloita, kadun nimiä tai visuaalisia nuotteja ja heidän tehtävänään oli muistaa esitetty materiaali kuvittelemalla kokonaisuus, joka siitä muodostuu. Väitöskirja perustuu viiteen osajulkaisuun, joissa raportoituihin 13 kokeeseen osallistui yli 150 eritasoista henkilöä. Tulokset osoittivat, että kaikilla tutkituilla aloilla ekspertit suoriutuivat muita paremmin muisti- ja ongelmanratkaisutehtävissä. Jos tehtävässä käytetyn materiaalin rakennetta muutettiin siten, ettei se vastannut tavanomaista jäsennystä, eksperttien suoriutuminen heikkeni joka tehtäväalalla. Esimerkiksi jos taksinkuljettajille esitettiin kadun nimet aakkosjärjestyksessä sen sijaan, että nimet olisi esitetty reitin mukaisessa järjestyksessä, muistaminen heikkeni. Jos ärsykkeiden havaintopiirteitä muutettiin, eksperttien suoriutuminen ei juuri heikentynyt. Esimerkiksi shakkinappuloiden korvaaminen mustilla pisteillä ei juuri vaikuttanut shakkimestarien suoriutumiseen. Tutkimus osoittaa, että laajoja ja komplekseja näkö- ja kuulomielikuvia, jotka ylittävät työmuistin rajoitukset, voidaan muodostaa vain, jos pystytään hyödyntämään säilömuistitietoa. Eksperttien omaan alaan liittyvän poikkeuksellisen hyvän muistamisen ja ongelmanratkaisun taustalla ei ole vain tuttujen hahmojen automaattinen tunnistaminen, vaan hitaampi ja tietoisempi prosessi, jossa mielikuva muotoutuu työmuistissa aiemmin opitun tiedon avulla. Eksperttien muistikuvat eivät kuitenkaan ole tarkkoja kuvia vaan tulkittuja muistiedustuksia, joissa tehtävän kannalta epäolennaiset piirteet ovat sumentuneet ja olennaiset piirteet korostuneet.