Reversal of causal agent-patient relationship between two moving objects induced by a speed change at the point of separation

Abstract

Ever since Michotte’s (1946/1963) seminal work, previous research on causal perception has primarily investigated billiard-ball-collision-like events, especially concentrating on the effects of kinematic patterns occurring after contact between two rigid bodies. However, the present study reports causal perception phenomenon interconnected with the perception of material property of an object by introducing a novel separation event, the animation sequence of which is as follows: A thick line rooted in a stationary rectangle elongates horizontally to the right, as a disc connected to the right end of it also moves to the right. In the middle of the sequence, the line and the disc separate. Then the line returns to its initial length, and the disc continues to move to the right and comes to a halt. This ambiguous motion could be seen as either “a stick pushed a ball to move” or “a ball pulled a rubber band to be stretched and broken” depending on the speed profiles of two objects. These two causal impressions are closely related to the contrasting physical properties of the line (elastic vs. rigid). Therefore, in Experiment 1-2, the perceptual interpretations of causal relationship between two objects and material property of the line are examined by systematically manipulating their speed profiles before and after separation. In Experiment 1, pre-separation speed profiles and post-separation speed profiles of the disc were manipulated. The results revealed that the event was dominantly interpreted as pushing with the line seen as rigid object in pre-separation acceleration. Conversely, it was interpreted as pulling with the line seen as elastic one in pre-separation deceleration, the tendency of which was greater as post-separation deceleration of the disc was rapid. In Experiment 2, pre-separation speed profiles and post-separation speed profiles of the line’s contraction were manipulated. The results showed a similar trend to Experiment 1 under pre-separation speed profiles, and as the speed at which the increased length of the line returns to its initial one was rapid, the motion was interpreted as elastic object being pulled. While the prior results suggest that the speed profiles of the objects can influence the perceptual interpretations of causality and material property of the object, they are based on direct and subjective measures. To exclude an alternative explanation that the results are due to cognitive judgments rather than perceptual experiences, Experiment 3 conducted a ‘pause’ detection task which served as an indirect and implicit measure to discriminate whether the line motion temporarily stopped immediately after separation. The results showed higher sensitivity in detecting the pause under pull-dominant response condition compared to under push-dominant response condition in Experiment 1-2. These results can be explained by the fact that the presence of the pause is incompatible with the perceived elastic force of the line occurring at the moment of the separation. Therefore, it indicates that two causal impressions in the separation event are perceptual phenomena. The present study suggests that in a novel type of event that has not been explored in previous research, (a) subtle manipulations of kinematic features can alter the causal agent-patient relationship and the perception of their material properties, and (b) these results indicate that the visual system is reliably tuned with the physical regularities of various types of dynamic-kinematic mappings, beyond launching event. ;인과성은 사건을 이해하는 데 있어 핵심적이다. 인과성은 때로는 인지적 추론에 의해 도출되지만, 특정한 물리적 사건에서는 지각적 과정을 통해 직접적으로 경험된다고 알려져 있다. Michotte(1946)의 충돌 패러다임 연구 이후로, 인과성 지각에 대한 많은 선행연구들은 움직이던 한 물체가 정지된 다른 물체와 접촉 후 벌어지는 운동 정보의 효과를 주로 다루어 왔다. 이와 달리, 본 연구는 접촉 상태로 함께 움직이던 두 물체 (원과 선분)가 ‘분리’되는 사건을 통해, 물체의 물질적 속성 지각을 수반하는 인과 지각 양상을 살펴보았다. 사건 구성은 다음과 같다. 원은 화면 왼쪽에서 중앙으로 이동하고, 선분은 양 끝점이 화면 왼쪽에 위치한 직사각형의 오른편과 원에 각각 고정된 채 원의 이동에 따라 길이가 늘어난다. 원이 화면 중앙에 도달하면 선과 분리가 일어나, 원은 진행 방향으로 더 이동하다가 서서히 멈추고, 선은 길이가 감소하여 원래 길이로 되돌아온다. 이 움직임 자극은 분리 전후 두 물체의 속도에 따라 “막대가 공을 밀어냈다”, 또는 “공이 고무줄을 잡아당기다 끊어졌다”는 두 방식의 인과 관계로 지각 가능하였다. 앞선 두 인과 사건은 선의 상반된 물질적 속성 지각 (탄성 있는 vs. 단단한)과 밀접하게 관련되어 있다. 따라서, 실험 1과 2에서 분리 전후 물체의 속도를 체계적으로 조작하여, 사건의 인과 관계 및 선의 물질적 속성 지각 양상을 각각 살펴보았다. 실험 1에서는 분리 전 속도와 분리 후 원의 속도가 조작되었다. 실험 결과, 분리 전 가속 조건에서 사건의 인과가 밀침으로, 감속 조건에서 당김으로 판단되는 경향이 우세했다. 이와 일관적으로, 분리 전 가속 조건에서 선을 단단한 물체로, 감속 조건에서 탄성 있는 물체로 판단하는 경향이 우세했다. 또한 분리 후 원이 빠르게 감속할수록 선이 탄성 있는 물체로, 움직임은 당김 사건으로 판단되었다. 실험 2는 분리 전 속도와 분리 후 선이 원래 길이로 되돌아가는 속도를 조작하였다. 연구 결과, 분리 전 속도 조건은 실험 1과 유사한 경향성이 관찰되었으며, 분리 후 선이 줄어드는 속도가 빠르게 감속할수록 선을 탄성체로, 사건을 당김 사건으로 판단하였다. 실험 1과 2의 결과는 물체의 속도 변화에 따라 물체의 인과 관계가 달라질 수 있으며, 이는 선의 물질적 속성에 대한 지각 양상과 맞물려 있음을 시사한다. 그러나 두 실험 모두 직접적이고 주관적 측정치를 사용하였기 때문에, 참가자들이 지각경험 대신 인지적 판단에 따라 응답하였을 가능성을 배제할 수 없었다. 따라서 실험 3에서는 두 물체의 분리 직후 선이 일시적으로 멈추는 조건을 추가하여, 선의 일시정지 유무를 판단하는 ‘정지 탐지 과제’를 실시하였다. 실험 결과, 앞선 실험에서 밀침 반응이 우세했던 자극 조건에 비해 당김 반응이 우세했던 조건에서 정지 탐지 민감도가 높았다. 이 결과는, 선의 일시정지가 잡아당겨진 고무줄이 끊어지는 순간 지각되는 탄성력과 양립할 수 없기 때문에 더 쉽게 탐지된 것으로 해석 가능하며, 분리 사건에서 관찰된 두 인과적 인상이 지각적 처리를 반영하는 현상임을 지지한다. 본 연구의 시사점은 다음과 같다. 선행 연구에서 좀처럼 시도되지 않았던 새로운 유형의 자극을 바탕으로 (1) 낮은 단계의 운동학적 속성 변화가 두 물체의 인과적 주체-객체 관계 및 물질적 속성 지각을 변화시킬 수 있음을 확인하였으며, (2) 이 결과는 시각 체계가 충돌 효과와 같은 단순한 사건 뿐만 아니라 다양한 사건 유형의 물리적 규칙성에 신뢰롭게 맞물려 있음을 시사한다.