spatial reasoning in tenejapan mayans...spatial reasoning in tenejapan mayans peggy li* linda...

28
Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans Peggy Li * Linda Abarbanell Harvard University Anna Papafragou University of Delaware Lila Gleitman University of Pennsylvania * Correspondence can be sent to P. Li ([email protected]) or L. Abarbanell ([email protected]), Laboratory for Developmental Studies, Harvard University, 25 Francis Ave, Cambridge, MA 02138, USA.

Upload: others

Post on 20-Mar-2020

7 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans...Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans Peggy Li* Linda Abarbanell Harvard University Anna Papafragou University of Delaware Lila Gleitman University

Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans 

Peggy Li* Linda Abarbanell Harvard University 

 Anna Papafragou 

University of Delaware  

Lila Gleitman University of Pennsylvania 

       

       

* Correspondence can be sent to P. Li ([email protected]) or L. Abarbanell ([email protected]), Laboratory for Developmental Studies, Harvard University, 25 Francis Ave, Cambridge, MA 02138, USA. 

Page 2: Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans...Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans Peggy Li* Linda Abarbanell Harvard University Anna Papafragou University of Delaware Lila Gleitman University

2

Acknowledgments  We wish to thank Randy Gallistel, Susan Carey, and Anna Shusterman for their input.  Special  thanks go  to  the community of Tenejapa, Chiapas, especially Alfonso Lopez Santiz and family, CELALI and the Casa de Cultura, Tenejapa, Chiapas.  This research was  supported  by  the MBB  Faculty  Initiative  Fellowship  and  a  FLAS  Fellowship sponsored by the David Rockefeller Center for Latin American Studies at Harvard to Linda  Abarbanell,  and  NRSA  Postdoctoral  Fellowships  from  NIH  to  Peggy  Li (#F32HD043532) and Anna Papafragou  (#F32MH06020). 

Page 3: Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans...Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans Peggy Li* Linda Abarbanell Harvard University Anna Papafragou University of Delaware Lila Gleitman University

3

ABSTRACT  Language communities differ  in their stock of reference frames (coordinate systems to 

reference  locations  and directions). English  typically uses  egocentrically‐defined  axes 

(“left‐right”).  Other  languages  like  Tseltal  Mayan  lack  such  a  system  but  use 

geocentrically‐defined  axes  (ʺnorth‐southʺ).    It  has  recently  been  argued  that  the 

availability of frames of reference in language determines the availability or salience of 

the  corresponding  spatial  concepts.  In  a  series  of  experiments,  we  explored  this 

hypothesis by asking whether the absence of an egocentric frame of reference in Tseltal 

affects Tseltal speakers’ ability to reason  in terms of  left and right. In tasks comparing 

Tseltal  speakers’  ability  to  solve  spatial  problems  requiring  an  egocentric  frame  of 

reference  to  ones  requiring  a  geocentric  frame  of  reference,  we  found  that  Tseltal 

speakers  could  easily  solve  the  egocentric  problems,  and  that  performance  on  these 

tasks was generally more  robust  than performance on geocentric  tasks. These  results 

offer evidence against current versions of linguistic relativity.  

  

Page 4: Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans...Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans Peggy Li* Linda Abarbanell Harvard University Anna Papafragou University of Delaware Lila Gleitman University

4

 

Do  speakers of different  languages  come  to perceive and  conceptualize  the world 

differently? For the  last half of  the past century, the  linguistic relativity hypothesis was 

viewed as untenable by many (e.g., Heider & Oliver, 1972; Pinker, 1994). More recently, 

the hypothesis has returned  to  the  forefront of debates  in cognitive science and many 

commentators  now  endorse  stronger  or  weaker  versions  of  it  (see  the  essays  in 

Gumperz & Levinson, 1996; Bowerman & Levinson, 2001; Gentner & Goldin‐Meadow, 

2005; cf. also Whorf, 1956 for the original formulation of the hypothesis, and Gleitman & 

Papafragou, 2005 for a critical review). 

  Perhaps  the best‐known  candidate  for  linguistic  relativity  is  the domain of  spatial 

relations,  which  has  been  the  focus  of  extensive  and  influential  experimental 

investigations (Brown & Levinson, 1992, 1993a, b; Levinson, 1996, 2003; Levinson, Kita, 

Haun  &  Rasch,  2002;  Majid,  Bowerman,  Kita,  Haun,  &  Levinson,  2004;  Pederson, 

Danziger,  Wilkins,  Levinson,  Kita,  &  Senft,  1998).  These  studies  start  with  the 

observation  that  there  is  considerable  cross‐linguistic  variation  in  linguistic 

communities’  choices  of  spatial  frames  of  reference.  For  example,  English  typically 

makes use of an  egocentric, body‐defined  coordinate  system  to  reference  locations of 

objects  (“The  cup  is  to  the  left  of  the  bowl”)  or  to  give  directions  (“Turn  right”). 

However, many  languages make  little or no use of  such a  spatial  frame of  reference. 

One such language is Tseltal, an indigenous Mayan language spoken in the community 

Page 5: Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans...Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans Peggy Li* Linda Abarbanell Harvard University Anna Papafragou University of Delaware Lila Gleitman University

5

of  Tenejapa  and  other  parts  of  the  Highland  region  of  Chiapas, Mexico.  Although 

Tseltal  has words  for  ‘left’  (xin)  and  ‘right’  (wa’el),  they  are  extremely  infrequent  in 

speech.   Because of  their  infrequent use, not every adult Tseltal  speaker knows  these 

two  terms. Moreover,  the words are restricted  in use:  they define body parts.   Brown 

and  Levinson  (2001)  reported  that most  informants  use  xin  and wa’el  exclusively  in 

nominal compounds with arm and leg terms, and not for any other body parts.  These 

body part words also do not extend to regions outside the body.  Corroborating Brown 

and Levinson (2001), Abarbanell (Jan., 2007) tested Tseltal speakers’ comprehension of 

xin and wa’el.   About 69% of the speakers she sampled correctly identified the xin and 

wa’el  sides of  their body  at  above  chance  criterion when given body part  commands 

(e.g., “Raise your left arm.”).  Furthermore, of those who were above chance, only 64% 

understood unconventional, but grammatical  commands  extending  the  terms beyond 

the scope of body (e.g., “Point to the left box”).1   

In place  of  egocentric  coordinates, Tenejapans utilize  a  system  of  terms  (alan  and 

ajk’ol)  based  on  the  overall  inclination  of  the  terrain  (“downhill”  and  “uphill”)  they 

inhabit. For instance, rather than saying “Pass me the cup to the left”, Tenejapans would 

request the cup “to the uphill”. These geocentrically‐defined terms are used even when 

1 Note that the failure to interpret the unconventional commands despite knowing xin and wa’el as body terms does not necessarily show that left‐right concepts are difficult to grasp, and that such relationship did not occur to the listeners.  Alternatively, since there were no established conventions in the language, the  listeners might  not  know who’s  left  or  right  (e.g.,  the  experimenter’s  or  the  listeners) was meant despite the fact that one box sat to the right and one to the  left of the listener.  Further studies, such as the present ones, are necessary to establish whether such concepts are indeed difficult for Tseltal speakers. 

Page 6: Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans...Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans Peggy Li* Linda Abarbanell Harvard University Anna Papafragou University of Delaware Lila Gleitman University

6

one  is on  flat  terrain  to  reference general directions which  roughly  correspond  to  the 

north‐south axis. Moreover, they are used in descriptions of small‐scale arrays such as 

the arrangement of  items on tabletops for which English speakers prefer left and right. 

Directions  on  the  horizontal,  orthogonal  to  the  uphill‐downhill  axis,  are  referred  to 

equally as ta jejch (‘crosshill’). 2 

  These striking cross‐linguistic differences  in spatial encoding have been associated 

with  corresponding differences  in  spatial  concepts  in  speakers of different  languages. 

For  instance,  Tseltal‐speaking  Tenejapans  have  been  credited  with  the  ability  to 

accurately  track  geographical  locations  and  directions  regardless  of  egocentric 

displacement  (what  is  known  as  “dead  reckoning”  in  other  species).  Levinson  et  al. 

(2002) cite the case of a woman who was taken to an unfamiliar town and, in a strange 

house at night, asked her husband whether the hot water tap was the uphill (southern) 

or the downhill (northern) one on the sink. According to another report, a Tenejapan was 

blindfolded, spun around over 20 times in a darkened house and, “still blindfolded and 

dizzy”,  pointed  in  the  correct  direction  of  batz’il  alan,  or  “true  downhill”  (Brown & 

Levinson, 1993b). Conversely,  left/right asymmetries are claimed  to be “systematically 

downgraded” in Tenejapan cognition (Levinson, 2003).  

2 A  terminological  note:  reference  frames  in  the world’s  languages  have  often  been  described  in  the literature in terms of a tripartite distinction between relative, intrinsic, and absolute (Levinson, 1996). This set  of  terminology  is  highly  controversial  (Newcombe  &  Huttenlocher,  2000; Watson,  Pickering,  & Branigan,  2006).   For present purposes, we  adopt  the  terms  “egocentric” vs.  “geocentric”.  For  further discussion  of  these  various  terminologies,  see Gallistel  (1999), Gleitman, Li, Abarbanell, Gallistel,  and Papafragou (in prep), and Shusterman & Li (under review).  

Page 7: Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans...Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans Peggy Li* Linda Abarbanell Harvard University Anna Papafragou University of Delaware Lila Gleitman University

7

More pertinently for present purposes, Tseltal‐speaking Tenejapans were compared 

to  speakers  of  Dutch  (a  language  with  left/right  terms  like  English)  on  a  series  of 

nonlinguistic spatial tasks. The tasks made use of the properties of different coordinate 

systems which dissociate under rotation. For example, participants were first shown a 

spatial array on a table (e.g., a card with a red dot to the left/north of a blue dot). They 

then  turned 180°  to  face a second  table where  they were asked  to  identify  the “same” 

array from a range of alternatives. Crucially, after turning, there are two equally correct 

solutions, depending on one’s reference frame. One can either mentally rotate the array 

along with one’s body, preserving its left‐right (egocentric) orientation, or translate the 

array  with  respect  to  the  environment,  maintaining  its  north‐south  (geocentric) 

orientation. In such tasks, Dutch speakers overwhelmingly prefer egocentric responses, 

while  Tseltal  speakers  primarily  produce  geocentric  responses.  Similar  preferences 

surface  in  tasks  that ask participants  to  recreate  the motion path of an agent moving 

along  a  maze  after  having  themselves  rotated  180°.  This  fairly  strong  correlation 

between spatial language and spatial reasoning has led Levinson and colleagues to the 

conclusion  that  language shapes one’s underlying preferences  for representing spatial 

relations.  

   These results have raised considerable discussion and their interpretation has been 

greatly debated (see Li & Gleitman, 2002; Levinson et al., 2002). One issue left open by 

this  previous  set  of  experiments  concerns  the  scope  and  actual  limitations  of  Tseltal 

Page 8: Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans...Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans Peggy Li* Linda Abarbanell Harvard University Anna Papafragou University of Delaware Lila Gleitman University

8

speakers’  spatial  reasoning  skills.  Notice  that  the  experimental  evidence  for  this 

population’s reasoning style is mostly based on their preference for geocentric solutions 

to  ambiguous  rotation  tasks where participants were  asked  to  reproduce  the  “same” 

spatial array or path. These tasks have at least two correct solutions (one geocentric, the 

other  egocentric),  so participants  need  to  guess  the  experimenter’s  intent  as  to what 

counts as  the “same”  in order  to solve  the  task.  It  is possible  that,  in  interpreting  the 

open‐ended  experimental  instructions,  participants  consult  the  way  their  language 

community  customarily  speaks  about  or  responds  to  inquiries  about  locations  and 

directions  (see Li & Gleitman,  2002).  In Tseltal, where  geocentric  vocabulary  is used 

even  for  small‐scale  (e.g.,  tabletop)  arrays,  spatial  identity  is  taken  to  preserve 

geocentric coordinates. Similarly, in Dutch or English, where left and right are typically 

used for tabletop space, the “same” is taken to preserve this egocentric alignment.  

This raises the question of what would happen if the spatial task is no longer open‐

ended and there is a correct solution.  Would Tseltal speakers still be influenced by the 

way their language community customarily speaks in solving such a task? If language 

restructures nonlinguistic  cognition  in  the manner  suggested by Levinson  (2003)  and 

colleagues,  the  effect  of  language  will  remain  even  when  task  directions  are  clear: 

Tseltal  speakers  should  find  it  easier  to  solve  tasks  requiring  a  geocentric  versus  an 

egocentric  response.  In  addition, Tseltal  speakers  should  face difficulties  if  forced  to 

solve spatial tasks requiring the use of left‐right coordinates.   But if Tenejapans are able 

Page 9: Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans...Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans Peggy Li* Linda Abarbanell Harvard University Anna Papafragou University of Delaware Lila Gleitman University

9

to  switch  easily  and  flexibly  to  an  egocentric  perspective  when  task  demands  are 

unambiguous and favor egocentric solutions, the claim that spatial reasoning is driven 

by the linguistic encoding of space becomes less plausible. 

To  test  these predictions, we conducted a series of  three experiments which  tested 

Tseltal speakers’ spatial reasoning skills. Our experiments were unambiguous versions 

of  the classic  rotation experiments  reported above  (i.e.,  they had correct solutions).  In 

each  experiment  there  were  two  matched  conditions  that  varied  in  whether  the 

geocentric or the egocentric frame of reference was required to correctly solve the task. 

The egocentric condition alone informs us of Tenejapans’ ability to reason about left and 

right.  A  comparison  of  the  two  conditions  allows  us  to  assess  Tenejapans’  relative 

difficulty in reasoning egocentrically vs. geocentrically.    

Experiment 1 

Participants

Twenty‐six  Tseltal‐speaking  adults  (mean  age  =  35,  SD  =  16.31)  were  recruited 

through Casa de Cultura  in Tenejapa.3  The participants were  tested  individually  in a 

quiet and  furnished  room  that had a  large window with a view  to  the outside. Each 

3 Our previous research (Gleitman, Li, Abarbanell, Gallistell, & Papafragou, in prep.; Abarbanell, Jan., 2007) verified that this population used predominantly geocentric linguistic frames of reference. Using the director-matcher task described in Pederson et al. (1998), 8 pairs of directors and matchers never used any “left” or “right” type terms in discussing spatial arrangements. We also elicited linguistic descriptions from the current twenty-six participants after their participation in both Experiments 1 and 2. Specifically, the experimenter used a ball to traverse a path through a maze and then asked the participant to describe the path. The paths were the same ones that the participants saw and recreated during the test trials of Experiment 2. None of the participants, including those in the egocentric condition, used the left-right terms to describe the paths. As expected, they predominantly made use of landmarks and geocentric terms in describing the paths.

Page 10: Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans...Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans Peggy Li* Linda Abarbanell Harvard University Anna Papafragou University of Delaware Lila Gleitman University

10

participant was paid 50 pesos  for his/her  time.   Our subjects were mostly unschooled 

and illiterate and knew little or no Spanish. 

Stimuli  

Two sets of twelve identical (6 in. x 6 in.) cards, each with two same‐design dots on 

it  (see Figure 1a), were constructed. For one  set,  the  two dots varied  in  size.   For  the 

other set, the two dots varied in color. 

Procedure  

This task was adapted from Brown and Levinson’s (1993a) “chips tasks”. The basic 

paradigm involved memorizing the orientation of two dots on a card (e.g., the green dot 

is  left/south of  the yellow dot) and  then selecting  the “same” card  from  four  identical 

cards rotated at 0°, 90°, 180°, and 270° (see Figure 1b). 

 

(a) (b)

Figure 1. Stimuli set used in Exp. 1. 

(a) (b)

Figure 1. Stimuli set used in Exp. 1. 

Page 11: Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans...Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans Peggy Li* Linda Abarbanell Harvard University Anna Papafragou University of Delaware Lila Gleitman University

11

  Similar  to  the  original  Brown  and  Levinson’s  chips  task,  a  familiarization  phase 

preceded  test  trials.    The  experimenter  first  displayed  four  identical  but  distinctly 

oriented cards in a row.  The participant was then asked to make another row with four 

more identical cards beneath the first row so that the new cards matched in orientation 

to  the  first  row.  The  experimenter  demonstrated  once with  the  new  cards  and  then 

asked  the  participants  to  do  the  same.    Correction,  although  rarely  necessary, was 

provided  for  the mis‐oriented  cards. Next,  the participant was  introduced  to  the  task 

with  two practice  trials: given a stimulus card,  the participant had  to  find  the “same” 

card among  four  identical but differently oriented  cards.   As practice,  the participant 

made  the  selection  with  the  stimulus  card  in  full  view.    The  familiarization  then 

continued  with  4  memory  trials  for  which  the  participants  memorized  the  dot 

orientations. The stimulus card was placed inside a 6”x6” square box and presented to 

the  participant.    Once  the  participant  memorized  the  orientation  of  the  card,  the 

experimenter  then  closed  the box  and  laid out  the other  four  identical  cards  in  their 

distinct orientations  for  the participant  to select  the “same” card.   After selection,  the 

box was opened  to provide  feedback.   The practice and memory  trials  involved only 

one table, with the participants always facing in a single direction.  

  The test trials involved two identically oriented tables at two ends of the room. The 

participants stood between the two tables, close to and facing the first table. The tables 

were oriented such that the participant’s left‐right was aligned with the uphill‐downhill 

Page 12: Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans...Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans Peggy Li* Linda Abarbanell Harvard University Anna Papafragou University of Delaware Lila Gleitman University

12

(north‐south) axis, just as in Brown and Levinson (1993a)’s studies. Before the test trials, 

participants were given 2  rotation  training  trials  to practice  turning and  learn how  to 

hold the box: Participants memorized the two dots on a card placed  inside the square 

box  while  facing  the  first  table.  The  box  with  the  card  inside  was  carried  by  the 

participant to the second table; there the box was closed and participants had to identify 

the  “same”  card  from  four  distinctly  oriented  identical  cards.  Participants  were 

*Note: For rotation training trials, the box is kept open until    Table 2.  For test trials (as depicted here), the box is closed at Table 1.

Egocentric condition:Participant picks up box and rotates 180°. As a result, the box is rotated 180° and translated to Table 2.

Geocentric condition:Participant rotates 180° and then picks up box. As a  result, the box is not rotated and is only translated to Table 2.

Table 1 Table 2

Table 1 Table 2

Figure 2. Egocentric and Geocentric conditions of the chips recognition task (Exp. 1).  The top and bottom panels depict how the box is carried by the participant from Table 1 to Table 2. 

*Note: For rotation training trials, the box is kept open until    Table 2.  For test trials (as depicted here), the box is closed at Table 1.

Egocentric condition:Participant picks up box and rotates 180°. As a result, the box is rotated 180° and translated to Table 2.

Geocentric condition:Participant rotates 180° and then picks up box. As a  result, the box is not rotated and is only translated to Table 2.

Table 1 Table 2

Table 1 Table 2*Note: For rotation training trials, the box is kept open until    Table 2.  For test trials (as depicted here), the box is closed at Table 1.

Egocentric condition:Participant picks up box and rotates 180°. As a result, the box is rotated 180° and translated to Table 2.

Geocentric condition:Participant rotates 180° and then picks up box. As a  result, the box is not rotated and is only translated to Table 2.

Table 1 Table 2

Table 1 Table 2

Egocentric condition:Participant picks up box and rotates 180°. As a result, the box is rotated 180° and translated to Table 2.

Geocentric condition:Participant rotates 180° and then picks up box. As a  result, the box is not rotated and is only translated to Table 2.

Table 1 Table 2

Table 1 Table 2

Figure 2. Egocentric and Geocentric conditions of the chips recognition task (Exp. 1).  The top and bottom panels depict how the box is carried by the participant from Table 1 to Table 2. 

Page 13: Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans...Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans Peggy Li* Linda Abarbanell Harvard University Anna Papafragou University of Delaware Lila Gleitman University

13

randomly assigned to either an Egocentric or a Geocentric condition. In the Egocentric 

condition,  they held  the box containing  the card as  they  rotated  so  that  the card also 

rotated  180o.  In  the Geocentric  condition,  the  box with  the  card was  carried  by  the 

participant  such  that  it did not  rotate,  even  though  the participant  turned  around  to 

walk  to  the  second  table  (Figure  2).  This manipulation was  expected  to  encourage 

Egocentric vs. Geocentric solutions to the task. Participants were then given 8 test trials, 

where  the same rotation procedure was  followed but the box containing  the card was 

closed before rotation. After selecting the “same” card at Table 2, the box was opened to 

provide feedback. In test trials, the orientation of the dots (left‐right/north‐south or up‐

down/east‐west)  was  fully  counterbalanced,  as  was  the  choice  of  card  set  used 

(variation in size/color of the dots). 

Results and Discussion 

Figure 3 plots the results for the familiarization and test phases.  The Geocentric and 

Egocentric groups were comparable on  the  familiarization  trials.   For  the  two practice 

trials, the two groups did not differ in correctly identifying the “same” card among four 

as  the  stimulus  card  (73%  correct  for  the  Geocentric  group  vs.  77%  correct  for  the 

Egocentric group,  t(24) =  .27, p =  .79).   The  two groups were  comparable on  the  four 

memory  trials  (88%  correct  for Geocentric  group  vs.  83%  correct  for  the  Egocentric 

group, t(24)=.62, p = .55). The memory trials served not only as familiarization, but also 

as  a  check  to  see  if  the participants  in  the Geocentric  and Egocentric  conditions had 

Page 14: Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans...Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans Peggy Li* Linda Abarbanell Harvard University Anna Papafragou University of Delaware Lila Gleitman University

14

comparable  memory  capacity.    Finally,  the  two  groups  also  did  not  differ  for  the 

rotation  training  trials  (62%  correct  for  Geocentric  vs.  77%  for  Egocentric  group, 

t(24)=1.24, p = .22).  

  The percent  correct  for  the  test  trials was  submitted  to a 2  (Condition: Egocentric, 

Geocentric) x 2 (Orientation: Left‐right/north‐south, Up‐down/east‐west) x 2 (Card Set: 

Size, Color) ANOVA, with Condition as a between‐subject factor.   The results yielded 

no main effects or interactions (p > .15).  Most importantly, the non‐significant effect of 

Condition  (F(1,  24)=1.38,  p  =  .25)  indicated  that  the  Geocentric  group  (74%  correct) 

performed no better  than  the Egocentric group  (85% correct).   Both groups were well 

above chance.4  

4 We also  included 4 “leave card”  trials at  the end of each session where participants did not carry  the card to the second table. These trials also yielded no significant main effects or interactions: success rate in the Geocentric condition (77%) was no different from the Egocentric condition (75%). 

85%77%

83% 77%74%62%73%

88%

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%

Practice Memory RotationTraining

Test

Familiarization Phase Test Phase

% Correct

Egocentric (n=13)

Geocentric (n=13)

Chance

Figure 3. Results for the chips recognition task (Exp. 1). 

85%77%

83% 77%74%62%73%

88%

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%

Practice Memory RotationTraining

Test

Familiarization Phase Test Phase

% Correct

Egocentric (n=13)

Geocentric (n=13)

Chance

85%77%

83% 77%74%62%73%

88%

0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%

Practice Memory RotationTraining

Test

Familiarization Phase Test Phase

% Correct

Egocentric (n=13)

Geocentric (n=13)

Chance

Figure 3. Results for the chips recognition task (Exp. 1). 

Page 15: Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans...Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans Peggy Li* Linda Abarbanell Harvard University Anna Papafragou University of Delaware Lila Gleitman University

15

     One might argue that Tenejapans in the Egocentric condition could have succeeded 

in the task by initially adopting their preferred geocentric encoding (i.e, “The green dot 

is south of the yellow dot”) and then “flipping” their responses (“Now the green dot is 

north of the yellow dot”). But if this two‐step process had occurred, it would have had a 

cost: Tenejapans  could  be making more  errors  in  the Egocentric  than  the Geocentric 

condition as a result of the extra “flipping” step. However, we find no evidence for such 

difficulty in the pattern of results.  

Tseltal speakers’ success on both conditions demonstrates that they can keep track of 

and memorize  the  relationship  between  the  card  dots  not  only with  respect  to  the 

environment, but with  respect  to  themselves. This  finding offers evidence against  the 

possibility that the lexico‐semantic gap in encoding left‐right relations in Tseltal creates 

a  conceptual  gap  in  Tseltal  speakers’  spatial  reasoning. We went  on  to  test  Tseltal 

speakers’  spatial  reasoning  in  a  more  complex  task  (Experiment  2),  since  task 

complexity has been claimed  to  increase reliance on culturally/linguistically dominant 

frames of reference (see Levinson et al, 2002). 

Experiment 2 

Participants  

The  same  26  Tseltal  speakers  from  Experiment  1  participated  in  this  task. 

Participants were assigned to the same condition as in Experiment 1. For example, the 

Egocentric condition participants in Experiment 1 were again assigned to the Egocentric 

Page 16: Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans...Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans Peggy Li* Linda Abarbanell Harvard University Anna Papafragou University of Delaware Lila Gleitman University

16

condition in Experiment 2.5  

 

Stimuli  

For  the  test  phase,  a  10  in.  x  10  in.  evenly‐gridded  square maze  (Figure  4a) was 

constructed  and  laminated.    A  small  ball  was  used  during  the  experiment  to 

demonstrate a path movement starting from the center of the maze. Test paths consisted 

of 1, 2 or 3 legs (Figure 4b). We also constructed a simpler 7 in. x 7 in. square maze for 

the familiarization phase, which was used to demonstrate only 1‐leg paths (Figure 4c).  

Each maze had a cardboard maze cover. 

Procedure  

This  task  is adapted  from Brown and Levinson  (1993a)’s maze  task. For each  trial, 

participants memorized a path  traversed by a ball held by  the experimenter and  then  5 We replicated our first two experiments in a more rural community (El Retiro) located more than three hours walking distance from the municipal center in an area not easily accessibly by road. There were no significant differences in performance across the two groups. 

Figure 4.Mazes used in the maze task (Exp. 2). Panel (a) depicts the 10”x10” complex maze used in test trials.  Panel (b) shows sample test paths. Panel (c) depicts the 7”x7” simple maze used in training trials. 

1‐Leg

2‐Legs

3‐Legs

(a) (b) (c)

Figure 4.Mazes used in the maze task (Exp. 2). Panel (a) depicts the 10”x10” complex maze used in test trials.  Panel (b) shows sample test paths. Panel (c) depicts the 7”x7” simple maze used in training trials. 

1‐Leg

2‐Legs

3‐Legs

1‐Leg

2‐Legs

3‐Legs

1‐Leg

2‐Legs

3‐Legs

(a) (b) (c)

Page 17: Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans...Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans Peggy Li* Linda Abarbanell Harvard University Anna Papafragou University of Delaware Lila Gleitman University

17

recreated the path.  A 6‐trial familiarization phase using the simple maze preceded the 

test trials.  At the first table, the experimenter demonstrated a straight‐path originating 

from the maze center.  Participants were then instructed to hold the maze according to 

condition  (Egocentric or Geocentric) and walk  to  the second  table  to recreate  the path 

on the maze.  In the Egocentric condition, the maze was held by the participants as they 

rotated so that it also rotated 180° and carried over to the second table. In the Geocentric 

condition, the covered maze was carried to the second table but not rotated itself, even 

though  participants  rotated.  After  4  such  familiarization  trials,  a  maze  cover  was 

introduced. The maze  cover was decorated with  a  complex pattern  of  lines  to  block 

visual  imagery  or  visual  tracing  of  the path  on  the maze while  the maze was  being 

carried.  Two more familiarization trials with the participant carrying the covered maze 

to the second table ensued.  The familiarization included at least one path in each of the 

four  directions  (up/east,  down/west,  left/north,  right/south).  The  experimenter 

demonstrated the correct path in case of errors.  

  The  test phase  involved  the  same  rotation procedure  but with  the more  complex 

maze  (Figure  3)  and  a maze  cover. Each participant was  given  10  test  trials  (2  1‐leg 

paths, 4 2‐leg paths, and 4 3‐leg paths).6   

6 We also administered 10 “leave maze” trials at the end of this study for which participants were told to continue doing the same thing but leave the maze at Table 1 and recreate the path on an identical maze at Table 2. Performance was degraded  in these trials (percentage correct were respectively 76%, 79%, 60% for the 1‐, 2‐, and ‐3 Legs of the Egocentric condition; 76%, 60%, and 31% for the Geocentric condition), but the same pattern of main effects and interaction held. 

Page 18: Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans...Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans Peggy Li* Linda Abarbanell Harvard University Anna Papafragou University of Delaware Lila Gleitman University

18

Results and Discussion 

The familiarization trials reconfirmed the comparability of the Geocentric group and 

Egocentric group in memory capacity and understanding of the task for simple straight‐

paths  on  the  simple maze  (92%  correct  for Geocentric  group  vs.  97%  correct  for  the 

Egocentric group, t(24)=1.5, p = .16).    

Turning to test trials (Figure 5), we present the results  in terms of path complexity 

(number of  legs). A  trial was  counted  as  correct  if  the participant  retraced  the  entire 

path correctly. As the Figure indicates, Tseltal speakers’ performance on the Egocentric 

condition clearly surpassed  the Geocentric condition as  the number of  legs  in  the  test 

paths  increased.  A  3  (Leg Number:  1,  2,  3)  x  2  (Condition:  Geocentric,  Egocentric) 

ANOVA  using  percent  correct  as  the  dependent measure  revealed  a main  effect  of 

Condition (F(1, 24)=24.7, p < .001), reaffirming that the Egocentric condition was easier 

Figure 5. Results of the test trials of the maze task (Exp. 2). 

Egocentric (n=13)

Geocentric (n=13)

0102030405060708090100

1‐Leg 2‐Legs 3‐Legs

% Trials Correct

100%92%

96%60%

80%35%

Figure 5. Results of the test trials of the maze task (Exp. 2). 

Egocentric (n=13)

Geocentric (n=13)

0102030405060708090100

1‐Leg 2‐Legs 3‐Legs

% Trials Correct

100%92%

96%60%

80%35%

Egocentric (n=13)

Geocentric (n=13)

Egocentric (n=13)

Geocentric (n=13)

0102030405060708090100

1‐Leg 2‐Legs 3‐Legs

% Trials Correct

100%92%

96%60%

80%35%

0102030405060708090100

1‐Leg 2‐Legs 3‐Legs

% Trials Correct

100%92%

96%60%

80%35%

Page 19: Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans...Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans Peggy Li* Linda Abarbanell Harvard University Anna Papafragou University of Delaware Lila Gleitman University

19

than  the Geocentric  condition. There was an effect of Leg Number  (F(1, 24)=64.7, p < 

.001), with 1‐leg being easier than 2‐legs (p < .001) and 2‐legs being easier than 3‐legs (p 

<  .001).  Lastly,  the  Leg  Number  x  Condition  interaction  was  also  significant  (F(1, 

24)=14.7, p < .001), suggesting that, as the number of legs increased, so did the difference 

between Geocentric and Egocentric conditions. 

  Once again these results demonstrate that Tseltal speakers are capable of reasoning 

egocentrically, ruling out strong versions of linguistic relativity. Even more stunningly, 

they  show  that  geocentric  reasoning  can  be  harder  than  egocentric  reasoning  for  a 

group of speakers whose language predominantly encodes directions and location with 

geocentric  terms:  this  outcome  is  inconsistent  with  weaker  versions  of  linguistic 

relativity  which  claim  that  linguistic  encoding  preferences  make  certain  spatial 

reasoning patterns more accessible or salient than others. 

Experiment 3 

In  this  experiment, we  compared  egocentric with  geocentric  reasoning  in  Tseltal 

speakers  in a  task  that required  the use of spatial  frames  in retrieving hidden objects. 

The task was designed such that left‐right encoding could be used to successfully locate 

the hidden object in the Egocentric condition. Similarly, only geocentric encoding could 

successfully retrieve the hidden object in the Geocentric condition.   

Page 20: Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans...Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans Peggy Li* Linda Abarbanell Harvard University Anna Papafragou University of Delaware Lila Gleitman University

20

 

Participants  

Twenty‐four  Tseltal‐speaking  adults  (mean  age  =  45.6;  SD=20)  who  had  not 

participated  in  the  previous  experiments  were  recruited  from  the  same  Tenejapa 

population. They were tested individually in the same room as previous experiments. 

Stimuli  

In the Egocentric condition, we used a swivel chair with spokes to the left and right 

on which two identical boxes were attached. In the Geocentric condition, the same chair 

was used but  the spokes and boxes were  removed and  the boxes were placed on  the 

floor to the left and right of the chair (see Figure 6).   

Procedure  

Each participant was tested on both the Egocentric and Geocentric condition, with 8 

trials per condition. Order for the two conditions was blocked and counterbalanced. For 

the task, participants sat on a swivel chair with two boxes, one to each (left/right) side of 

Figure 6. Swivel chair set‐up (Exp. 3).

Egocentric Geocentric

Figure 6. Swivel chair set‐up (Exp. 3).

Egocentric GeocentricEgocentric GeocentricGeocentric

Page 21: Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans...Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans Peggy Li* Linda Abarbanell Harvard University Anna Papafragou University of Delaware Lila Gleitman University

21

a chair. In the Egocentric condition, the boxes rotated with the chair and participant.  In 

the Geocentric condition, the boxes remained stationary (on the floor) while the subject 

was rotated. On each  trial,  the experimenter  indicated  in which box she was going  to 

hide  the  coin.    The  initial  position  of  the  chair  faced  east  for  each  trial  so  that  the 

left/right sides corresponded to north/south.  Then the participant was blindfolded and 

spun  slowly  360°  plus  an  additional  90°,  180°,  270°,  or  360°.  The  blindfold  was 

subsequently removed and the participant was asked to point to the coin’s location on a 

single  try.  The  final  positioning  of  the  chair  was  randomized  with  two  trials  per 

position for each condition. 

Results and Discussion 

The percentage correct  (i.e., retrieval of  the coin on  the  first  try)  for  the Egocentric 

Condition (92.3%) was surprisingly higher than the Geocentric Condition (80.0%; paired 

t(23)=2.82,p=.01). Since this was a within‐subjects design, this result shows that the same 

person  typically  found  the Egocentric condition easier  than  the Geocentric condition. 7 

There was no a priori reason to expect poorer performance on the Geocentric condition 

relative  to  the Egocentric condition. Tenejapans could have easily encoded  the correct 

box in the Geocentric condition (“The one to the south/The one next to the table”) and 

as a result performed correctly.   In fact, given the anecdote from Brown and Levinson 

7 We replicated the effect with another group of Tenejapans (n=24, Ego: 94.4% vs. Geo: 76.2%)  in which we provided increased incentive to respond correctly on both types of trials by letting them exchange the coins retrieved on the first try for actual currency. 

Page 22: Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans...Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans Peggy Li* Linda Abarbanell Harvard University Anna Papafragou University of Delaware Lila Gleitman University

22

(1993b,  p.  52)  in which  a  Tenejapan  spun  around  20  times was  able  to  point  in  the 

agreed direction while still dizzy and blindfolded, we expected at‐ceiling performance 

from  our non‐blindfolded, non‐dizzy participants. Nonetheless,  our  finding  supports 

the  conclusion  from  Experiment  2:  egocentric  reasoning  seems  to  be  easier  than 

geocentric reasoning regardless of the language one speaks.  

General Discussion 

Previous cross‐linguistic studies on speakers’ spatial reasoning skills (e.g., Pederson 

et  al.,  1998;  Majid  et  al.,  2002)  have  raised  considerable  discussion  and  their 

interpretation has been greatly debated (see Li & Gleitman, 2002; Levinson et al., 2002).  

An  issue,  left open by  these previous  studies  for which  the  current  studies began  to 

address,  pertains  to  the  scope  and  actual  limitations  of  Tseltal  speakers’  spatial 

reasoning  skills.   Our  studies  show  that Tseltal  speakers  are  capable  of  reasoning  in 

terms  of  left/right  concepts  despite  the  lack  of  corresponding  words  for  spatial 

coordinate  systems  in  their  language. This  conclusion goes against  strong versions of 

linguistic  relativity, according  to which  lexical gaps may plausibly  lead  to conceptual 

gaps (cf. Dehaene, Izard, Pica & Spelke, 2006 for a related demonstration of geometric 

reasoning  in  populations without  geometric  vocabulary).  Perhaps more  surprisingly, 

our  results also  show  that  the dominance of geocentric  terms  in  the Tseltal  linguistic 

spatial  system  does  not  create  an  advantage  for  geocentric  over  egocentric  spatial 

reasoning: depending on  task demands, Tseltal  speakers  can  flexibly  switch between 

Page 23: Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans...Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans Peggy Li* Linda Abarbanell Harvard University Anna Papafragou University of Delaware Lila Gleitman University

23

the two systems.   Furthermore, they are often better able to reason egocentrically than 

geocentrically, especially when confronted with more complex reasoning tasks (see also 

Niraula, Mishra, & Dasen, 2004). This speaks against certain weaker relativistic views, 

according  to which  linguistic preferences  for  encoding  spatial  relations make  certain 

spatial systems more salient or accessible than others (Levinson, 2003; Majid et al., 2004; 

Pederson et al., 1998).  

These  findings are even more striking given  that our methods made only minimal 

and subtle changes  to  the battery of rotation  tasks which have been used by previous 

researchers to support linguistic relativity. There is no evidence that our tasks trained or 

taught participants  to behave  in a way  that  they were unaccustomed  to. Our practice 

sets where  the  logic of  the  task was demonstrated were quite short: moreover, during 

these practice trials, participants quickly caught on to the task demands and provided 

appropriate responses. 

In  sum, even  though unexpected on previous  theoretical and empirical  relativistic 

claims  in  the  literature,  the  conclusion  that  Tenejapan Mayans  are  flexible  in  their 

spatial  reasoning  is  not  so  surprising.    After  all,  multiple  frames  of  reference  are 

necessary  to  represent where  things  are  in  everyday  life,  and  several  creatures  from 

birds  to  the  lowly bee have been know  to make use of  these different spatial systems 

(Gallistel, 2002a, b). These observations, together with the experimental results reported 

above, can best be explained by assuming that the linguistic encoding of spatial frames 

Page 24: Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans...Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans Peggy Li* Linda Abarbanell Harvard University Anna Papafragou University of Delaware Lila Gleitman University

24

of reference underrepresents people’s ability to think about where objects are located or 

how they move in space. 

Page 25: Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans...Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans Peggy Li* Linda Abarbanell Harvard University Anna Papafragou University of Delaware Lila Gleitman University

25

References 

Abarbanell, L. (Jan., 2007).  Linguistic flexibility in frame of reference use among adult 

Tseltal (Mayan) speakers.  Paper to be presented at the 2007 Annual Meeting of the 

Linguistic Society of America, Anaheim, CA. 

Bowerman, M., & Levinson, S. C. (2001). Language acquisition and conceptual development. 

Cambridge: Cambridge University Press. 

Brown,  P.,  &  Levinson,  S.  (1992).    ‘Left’  and  ‘Right’  in  Tenejapa:  Investigating  a 

Linguistic  Conceptual  Gap.    Zeitschrift  fur  Phonetik,  Sprachwissenschaft  und 

Kommunikationsforschung 45(6), 590‐611. 

Brown,  P., &  Levinson,  S. C.  (1993a).    Linguistic  and  nonlinguistic  coding  of  spatial 

arrays: Explorations in Mayan cognition.  Cognitive Anthropology Research Group, Max 

Planck Institute for Psycholinguistics, Working paper no. 24. 

Brown,  P.,  &  Levinson,  S.  C.  (1993b).  ʹUphillʹ  and  ʹdownhillʹ  in  Tzeltal.  Journal  of 

Linguistic Anthropology, 3, 46‐74. 

Dehaene, S., Izard, V., Pica, P,. & Spelke, E. S. (2006). Core knowledge of geometry in an 

Amazonian indigene group. Science, 311, 381‐384. 

Gallistel, C. (1999). Coordinate transformations in the genesis of directed action. In Bly, 

B. M. & Rumelhart, D. E. (eds), Cognitive Science Handbook of Perception and Cognition 

(2nd ed), pp 1‐42. 

Page 26: Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans...Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans Peggy Li* Linda Abarbanell Harvard University Anna Papafragou University of Delaware Lila Gleitman University

26

Gallistel, C. R.  (2002a).   Language and  spatial  frames of  reference  in mind and brain.  

Trends in Cognitive Science. 6(8), 321‐322. 

Gallistel, C. R.  (2002b).   Conception,  perception  and  the  control  of  action.   Reply  to 

Majid. Trends in Cognitive Science, 6(12), 504. 

Gentner, D., & Goldin‐Meadow, S. (Eds.) (2003). Language in mind: Advances in the study 

of language and thought. Cambridge, MA: MIT Press. 

Gleitman, L., Li, P., Abarbanell, L., Gallistel, R., & Papafragou, A. (in prep).  On the flip 

side: Spatial memory and language in Tenejapan Mayans. 

Gleitman,  L., &  Papafragou, A.  (2005).  Language  and  thought.  In R. Morrison & K. 

Holyoak  (eds.),  Cambridge  Handbook  of  Thinking  and  Reasoning.  Cambridge: 

Cambridge University Press. 

Gumperz, J. J., & Levinson, S. C. (eds.) (1996). Rethinking Linguistic Relativity. Studies in 

the  Social  and  Cultural  Foundations  of  Language  No.  17.  Cambridge:  Cambridge 

University Press. 

Niraula S., Mishra R. C., & Dasen P. R. (2004). Linguistic Relativity and Spatial Concept 

Development in Nepal, Psychology & Developing Societies, 16, 99‐124. 

Newcombe,  N.,  &  Huttenlocher,  J.  (2000).  Making  space:  The  development  of  spatial 

representation and reasoning. Cambridge: MIT Press. 

Heider, E. R., & Oliver, D. C.  (1972).   The structure of  the color space  in naming and 

memory for two languages. Cognitive Psychology, 3(2), 337‐354. 

Page 27: Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans...Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans Peggy Li* Linda Abarbanell Harvard University Anna Papafragou University of Delaware Lila Gleitman University

27

Levinson, S. C.  (1996).   Frames of reference and Molyneux’s question: Cross‐linguistic 

evidence. In P. Bloom, M. A. Peterson, L. Nadel, & M. F. Garrett (eds.), Language and 

space (pp. 385‐436). Cambridge, MA: MIT Press.     

Levinson, S. C.    (2003). Space in language and cognition: Explorations in cognitive diversity. 

Cambridge: Cambridge University Press. 

Levinson,  S.C.,  Kita,  S.,  Haun,  D.B.M.,  &  Rasch,  B.H.  (2002).  Returning  the  tables: 

Language affects spatial reasoning. Cognition, 84(2), 155‐188. 

Li.,  P.,  &  Gleitman,  L.  (2002).  Turning  the  tables:  language  and  spatial  reasoning.  

Cognition, 83(3), 265‐294. 

Lucy,  John A. and Shweder, Richard A.  (1979) The effect of  incidentalconversation on 

memory for focal colors. American Anthropologist 90, 923‐931. 

Majid,  A.,  Bowerman,  M.,  Kita,  S.,  Haun,  D.,  Levinson,  S.  (2004).    Can  language 

restructure cognition?  The case for space.  Trends in Cognitive Science 8(3), 108‐114. 

Pederson,  E.,  Danziger,  E.,  Wilkins,  D.,  Levinson,  S.,  Kita,  S.,  &  Senft,  G.  (1998). 

Semantic typology and spatial conceptualization, Language, 74(3), 557‐589. 

Pinker, S. (1994). The language instinct. New York: William Morrow & Company.   

Shusterman,  A.,  &  Li,  P.  (under  review).  Frames  of  reference  in  spatial  language 

acquisition. 

Page 28: Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans...Spatial Reasoning in Tenejapan Mayans Peggy Li* Linda Abarbanell Harvard University Anna Papafragou University of Delaware Lila Gleitman University

28

Watson, M. E., Pickering, M. J., & Branigan, H. P. (2006). An empirical investigation into 

spatial  reference  frame  taxonomy using dialogue. Proceedings of  the 26th Annual 

Conference of the Cognitive Science Society. 

Whorf, B. L. (1956).  Language, thought and reality: Selected writings of Benjamin Lee Whorf. 

Cambridge, MA: MIT Press.