본 연구의 목적은 사람들이 언어과제와 공간지각과제을 수행하는 동안 활성화되는 뇌 영역의 차이를 규명하는 것이다. 428명의 대학생을 대상으로 집단 심리실험을 수행하여, fMRI 연구를 위한 실험참여자로 17명의 오른손잡이 여대생을 선정하였다. 17명 중 8명은 언어능력은 뛰어나지만 공간지각능력이 떨어지고, 나머지 9명은 언어능력은 빈약하지만, 공간지각능력이 우수한 사람들이었다. fMRI 실험에 사용된 패러다임에는 언어과제와 공간지각과제가 각각 8block으로 구성되었으며, 각 block은 동일한 과제 3문항을 포함하였다. fMRI 이미징은 1.5T Siemens Vision Scanner로 수집되었으며, Single-shot EPI 기법으로 (TR/TE : 3840/40ms, flip angle : 90, FOV : 220, 64x64 matrix) 이미지를 스캔하였다. 자료분석은 SPM-99 소프트웨어를 사용하였다. 감산(subtraction)분석결과, 언어능력이 뛰어난 집단에서는 양측 대상회(bilateral cingulate gyri)와 좌측 상두정엽 (left superior parietal lobe)이 더 많이 활성화되었고, 언어능력이 떨어지는 집단에서는 양측 전두엽 (both frontal lobes)이 더 많이 활성화되었다. 공간지각능력이 떨어지는 집단에서는 우측 시상 (right thalamus)과 좌측 측-후두엽 (left temporooccipital)이 더 많이 활성화되었다. 언어능력이나 공간지각능력이 우수한 집단에서는 공통적으로 대상회 (cingulate gyri)가 활성화되었다.
안구의 운동은 시각 환경에서의 진행중인 정보처리와 관련된 지각적, 인지적 과정을 밀접히 반영하는 중요한 지표로서, 특히 공간 지각과의 상관은 비교적 명확히 확립되어 있다. 본 연구는 공간지각에 관여하는 안구운동의 특성을 파악하여, 공간지각을 반영하는 안구운동 지표를 개발한다는 목표 아래, 피험자가 느끼는 공간의 확장과 축소의 특성을 이중도약과제(double-step paraeigm)를 사용하여 관찰한 것이다. 이중도약과제는 도약(saccadic)안구운동의 오차를 유발시키는 실험기법으로, 두개의 시각자극을 하나씩 연속적으로 보여주되, 두번째 자극은 안구운동이 일어나는 도중에 제시하는 것으로서, 인위적으로 왜곡된 공간에 대한 피험자의 공간적응을 관찰하는데 사용되었다. 이 과제는 다시 자극의 이차도약 방향에 따라 축소감 조건과 확장감 조건으로 나뉘었고, 머리운동의 역할을 판별하기 위해 머리를 고정한 조건과 머리를 자유롭게한 조건으로 분류되었다. 그 결과 머리가 고정된 상태에서는 축소감 조건에 대한 적응이 확장감 조건에서보다 더 빨리 일어나고, 그 적응후의 시선이동의 변화량에서도 축소감 조건이 더 크게 나타났다. 또한 머리를 자유롭게 할 공간 지각의 정확성이 증가하며, 축소감과 확장감 경험속도의 차이가 약 49.2%까지 해소되었으나, 여전히 축소감의 경험이 더 잘 일어났다.
본 연구는 상황인식의 첫 번째 단계인 지각, 특히 운전상황과 관련한 대부분의 정보를 획득하는 공간지각 능력과 상황인식의 다음 단계인 이해와 예측 사이의 관계를 검토하였다. 실제 도로상황을 편집한 동영상으로 구성된 실험 재료를 이용해 재인과 예측 능력을 측정하였으며, 이 두 가지 요소들을 통합하는 과제로 운전 시뮬레이터를 조작하면서 간단한 숫자 배열 규칙에 따라 결과를 계산(예측)하는 과제를 사용하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 운전-관련 상황에서 오퍼레이터의 공간지각 능력이 우수할수록 실제 도로상황 재인과제 수행의 민감도가 높았다. 둘째, 공간지각 능력이 좋을수록 실제 도로상황 예측과제에서의 예측률이 높았다. 마지막으로 공간지각능력이 우수할수록 이해와 예측을 통합적으로 요구되는 숫자-계산 과제에서의 수행이 우수하였다. 본 연구 결과, 운전자 상황인식 능력의 측정방법으로 공간지각능력 검사의 활용을 제안할 수 있으며, 비교적 간단한 절차인 계산검사를 통해 상황인식의 이해와 예측을 통합적으로 살펴볼 수 있음을 시사한다.
수많은 공간지각 연구 결과, Euclidean 3-D 구조는 양안 입체시, 움직임, 입체시와 움직임의 결합, 또는 여러 광학 정보의 결합으로도 복구될 수 없다는 사실이 밝혀졌다. 그러나 인간은 이러한 부정확한 공간지각에도 불구하고 특정 과제를 수행하는 데는 어려움이 전혀 없다. 우리는 인공지능과 컴퓨터 비전에 인간의 기술과 능력을 적용해 왔지만 이러한 기계들은 여전히 인간의 능력보다 훨씬 뒤떨어져 있다. 따라서 우리는 인간이 공간의 깊이를 어떻게 지각하는지, 과제를 수행하기 위해 어떠한 정보들을 사용하여 3차원 공간을 정확하게 지각하는지 이해해야 한다. 이 논문의 목적은 미래에 더욱 발전된 인공지능 로봇에 인간의 능력을 적용하기 위해 공간지각 문헌을 검토하는 것이다.
본 연구의 목적은 초등과학영재 학생들의 공간지각능력과 과제집착력을 향상시킬 수 있는 천문분야의 프로그램을 개발하고 적용하여 효과를 알아보는 것이다. 연구의 대상은 B 대학교 영재원 부설의 초등과학영재반 심화과정 학생 22명을 대상으로 하였다. 초등학교 과학영재반의 학생을 대상으로 공간지각능력과 과제 집착력을 향상시키기 위해서 총 12차시의 교육학습 프로그램을 개발하여 적용하였고, 실험처치의 사전과 사후에서 각각 공간지각능력 검사와 과제집착력 검사를 실시하였다. 이에 대한 연구의 결과는 양적분석으로 해석하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 천문분야 수업이 초등과학영재 학생들의 공간지각능력 향상에 긍정적인 효과가 있었다. 둘째, 천문분야 수업이 초등과학영재 학생들의 과제집착력 향상에 긍정적인 효과가 있었다. 셋째, 초등과학영재 학생들의 천문분야 수업이 과제집착력 향상보다 공간지각능력 향상에 더 효과가 있었다. 초등과학영재학생들의 선발은 지능, 창의성, 과제집착력이 우수한 학생들을 선발하였으므로 보다 나은 잠재된 영재성을 발현시키기 위해서는 개인별교육프로그램(IEP)를 개발하고 적용하는 것이다. 또한 영재교육에서 보다 심층적인 영재성을 발현시키기 위해서는 개인별 영재의 특성을 발현할 수 있는 프로그램의 개발에 관심을 가져야 할 것이다.
본 연구는 혼잣말이 유아들의 인지적 과정에 중요한 역할을 한다는 비고츠키의 이론을 검증하는데 그 목적이 있다. 비고츠키의 혼잣말에 관한 이론을 확인하고자 하는 선행연구들은 일관된 결과를 보이지 못해 왔다. 이에 본 연구에서는 두 가지 과제해결조건, 즉 혼잣말을 억제하는 경우와 혼잣말을 격려하는 조건하에서 두 종류의 과제를 수행할 경우, 유아들의 혼잣말의 발생 빈도와 과제수행력은 어떠한 양상으로 나타나는지를 알아봄으로써 혼잣말의 인지적 기능을 확인하고자 한다. 30명의 5세 유아들을 대상으로 하여 이루어진 본 연구의 결과는 다음과 같았다. 유아들이 자발적으로 사용하는 혼잣말은 혼잣말이 적극 격려되는 조건일 때 그리고 언어적 과제유형보다는 공간-지각적 과제유형에서 더 높은 빈도로 관찰되었으며 높게 나타난 혼잣말은 공간-지각적 과제의 수행력에 긍정적인 영향을 보였다. 이는 비고츠키의 주장대로, 유아들의 혼잣말에 인지적 자기조절 기능이 있음을 지지하는 결과로 해석된다.
주의가 주어진 위치에 발현되는 공간적 주의는 주의 착점으로부터 거리가 멀어질수록 점진적으로 감소한다. 이에 근거하여 지각과 단기 기억 수준에 작용하는 시각적 주의의 공간적 패턴을 조사하였다. 실험 1에서는 시야의 한 지점에 사전 단서(pre-cue)를 제시한 후 시각적 차폐를 동반한 표적 자극을 변별하는 지각적 처리 과제(perception-intensive task)와 차폐 자극이 없이 단서 위치의 항목을 기억해야 하는 기억 처리 과제(memory-intensiv, task)가 사용되었다. 지각 과제에서 표적 변별 정확도는 주의 착점에서 가장 높았고 인접한 위치에 제시된 표적일 경우 단서 위치로부터 거리가 멀어질수록 점진적으로 저하되었다. 반면에 기억 과제에서는 단서 위치에 제시된 기억 항목만이 정확히 재인되었으며 인접한 항목들에 대한 기억 재인은 우연 수준에 머물렀다. 실험 2는 지각 처리 과제에서도 객체(object) 수준의 공간적 주의가 작용함을 보여주어 기억 과제에서 관찰된 객체 중심적 주의 효과가 경우에 따라서는 지각적 처리 과정에서도 발현될 수 있음을 보여주었다. 이 결과는 선별적 주의 효과는 위치 중심적 모형의 예견에만 국한되지 않고 요구되는 정보 처리 수준의 공간적 특성에 따라 위치 중심적 또는 객체 중심적으로 융통성 있게 작용함을 시사한다.
본 연구에서는 일반 공기 중의 산소 농도 (21%) 환경에 비해 외부에서 고 농도 (30%)의 산소 공급이 공간 지각 능력에 어떠한 변화를 유발하는지 관찰하고자 한다. 8명의 남자 대학생 (평균 23.5세)을 뇌기능 연구의 실험 참여자로 선정하였고. 21%와 30% 산소 농도를 각각 8L/min의 양으로 일정하게 공급할 수 있는 장치를 개발하였다. 공간 지각 능력 측정을 위해 20 문항을 포함하는 두 개의 문제지를 제작하였고, 과제 수행 결과로부터 정답률을 산출하였다. 실험 패러다임은 30%의 산소 농도에서 과제를 수행하는 회기와 21%의 산소 농도에서 과제를 수행하는 회기로 각각 이루어져 있다. 각 회기는 네개의 black으로 구성되고, 각 block은 통제 과제 8문항. 공간지각 과제 5문항을 포함한다. 3T MRI기기를 사용하였고, single-shot EPI 방법으로 뇌기능 영상을 획득하였다. 산소 농도 21%에 비해 30% 상태에서 양측 후두엽 영역, 양측 상두정엽, 양측 하두정엽, 양측 쐐기앞소엽, 양측 중심후이랑 등의 두정엽 영역, 그리고 양측 중간전두이랑, 양측 하전두이랑, 양측 내측전두이랑 양측 상전두이랑, 양측 대상회 등의 전두엽 영역의 활성화가 증가하였고, 과제 수행 결과에서도 산소 농도 21%에 비해 30% 상패에서 정답률이 증가였다. 본 연구의 결과로부터 외부에서의 고농도의 산소 공급이 공간 지각 능력 증가에 긍정적인 영향을 미친다는 결론을 도출할 수 있다.
단어 정체확인 과정을 요구하지 않고 기억 과제와 무관한 단어의 지각적 특질에만 근거하여 공간적 주의를 할당하도록 하는 경우, 이러한 공간적 주의의 차이가 단어의 암묵기억에 미치는 영향을 두 개의 실험을 통하여 알아보았다. 실험 1에서는 독특한 색을 가진 표적자극의색을 판단하는 시각 탐색 과제를, 실험 2에서는 단서가 주어진 위치에 제시된 단어자극의 색을 판별하도록 하는 초점 주의 과제를 실시한후, 단어완성검사를 통하여 암묵기억을 측정하였다. 두 실험 결과, 방해자극뿐 아니라 표적자극에 대해서도 유의미한 점화효과가 관찰되지 않았다. 이는 기억 과제와 무관한 지각적 특질에 주의를 주는 것만으로는 단어에 대한 암묵기억 표상을 형성하기 어려우며, 단어에 대한 암묵기억 표상을 형성하기 위해서는 자극의 부호화 과정에서 단어 정채 확인 과정이 필요함을 시사한다.
산소는 인간의 신체 및 정신 활동에 필수적인 물질이며, 특히 뇌 기능에 중요한 역할을 수행한다. 본 연구에서는 일반 공기 중의 산소 농도(21%) 환경에 비해 외부에서 고 농도(30%)의 산소 공급이 인지 능력 중 특히 공간 지각 능력에 어떠한 변화를 유발하는지 관찰하고자 한다. 8명의 남자 대학생(평균 23.5세)을 본 연구의 실험 참여자로 선정하였다. 21%와 30% 산소 농도를 각각 8L/min의 양으로 일정하게 공급할 수 있는 장치를 개발하여, 마스크를 통하여 실험 참여자에게 전달하였다. 공간 지각 능력 측정으로 위해 각각 20문항을 포함하는 두 개의 문제지를 제작하였고, 과제 수행 결과로부터 정답률과 평균 반응 시간을 산출하였다. 평균 정답률은 21%와 30% 산소 농도에서 각각 50.63 $\pm$ 8.63과 62.50 $\pm$ 9.64 이었고, 두 농도간의 통계적 유의차가 발생하였다. 평균 반응 시간의 21%와 30% 산소 농도에서 각각 6.60 $\pm$ 0.77〔sec〕이었고, 두 농도간의 통계적 유의차가 발생하지 않았다. 본 연구 결과로부터 외부에서의 고농도의 산소 공급이 공간 지각 능력 증가에 긍정적인 영향을 미친다는 결론을 도출할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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