Com "setinha" você está referenciando o atributo de um objeto (object), com os colchetes, você está referenciando a chave da matriz (array). Para alternar a tipagem, você teria que forçar a tipagem ou fazer um "cast":
class Test {
public $valor = 'teste';
}
$objeto = new Test();
$array['valor'] = 'teste';
/* 1. a variável se torna um array $variavelArray['valor']
2. O valor do atributo referenciado passará a ser
tratado como array. */
$variavelArray = (array) $objeto;
/* 1. a variável se torna um objeto $variavelObject->valor
2. O valor do array passa a ser um atributo uma new StdClass; */
$variavelObject = (object) $array;
Aqui tem um exemplo: http://ideone.com/xgkA7x
Em muitos casos, é necessário fazer essa conversão, mas tem gente que faz isso como uma "gambiarra" para solucionar problemas que poderiam ser tratados de uma forma muito mais elegante.