본 연구에서는 감각인식(perceptual awareness)과 관련된 의식을 주제로 하여, 감각인식에 관련된 뇌신경기제를 조작하는 실험적 개입을 시도하여 그 결과를 관찰하고, 그 철학적 함축을 알아보고자 하였다. [1] 과제 맥락에 따른 색과 운동 정보처리 속도
연구 배경: ...

본 연구에서는 감각인식(perceptual awareness)과 관련된 의식을 주제로 하여, 감각인식에 관련된 뇌신경기제를 조작하는 실험적 개입을 시도하여 그 결과를 관찰하고, 그 철학적 함축을 알아보고자 하였다. [1] 과제 맥락에 따른 색과 운동 정보처리 속도
연구 배경: 본 3차년도에는 전년도에 얻어진 행동실험을 기반으로 경두개자기자극 (transcranial magnetic stimulation, TMS) 실험을 수행하였다. TMS를 좌우 두정엽 국소부위에 가하면서, 자극 순서 판단과제 수행에 대한 영향을 측정하였다. 이 때 감각인식의 내성적 보고와 행동적 보고, 즉, 자극 탐지 반사 반응시간의 변화 등을 비교하여 일부 시각실인증 환자에서 관찰되는 바와 같이, 물리적 자극과 시각-운동(visuo-motor behavior)을 위한 심리적 판단 사이의 괴리를 유도할 수 있었다.
실험결과: 우측 후두정엽에 TMS를 시행하게 되면 자극순서 판단과제에서 좌측 시각 자극이 우측 시작 자극 보다 약 20 - 30ms 일찍 제시되었음에도 두 자극이 동시에 제시된 것처럼 판단하였다. 반면 좌측 후두정엽에 TMS를 시행했을 때는 이러한 효과를 관찰하지 못했다. 이는 우측 후두정엽의 TMS 교란이 대측 자극의 처리에 지연을 야기했음을 시사한다. 또한 이러한 효과는 시자극 제시 후 50 - 100ms에 TMS를 시행했을 때 가장 효과적인 것으로 관찰되었다. 따라서 우측 후두정엽은 대측 자극이 제시된 후 약 50 - 100ms 동안 대측 자극의 처리에 관여함을 시사한다.
논의: 우측 후두정엽은 공간적 주의와 많은 관련은 가지고 있는 것으로 제안되어져 왔다. 우측 후두정엽이 손상되면 대측 시야에 대한 편측무시(neglect) 증상이나 다중 표적에 대한 의식적 지각에 장애를 갖는 소거(extinction) 증상 등이 야기되는 것으로 알려져 있다. 또한 우측 후두정엽은 망막에서부터 시작되는 M경로의 마지막 단계에 해당되며 표적의 탐지와 행동적 선택을 연결하는 영역으로도 알려져 있다. 본 실험에서 시행된 시간순서 판단과제은 행동적 요인에 영향을 받는 반응시간 과제와 달리 순수한 지각적 처리 시간을 추정할 수 있도록 한다. 또한 탐지된 자극들 간의 비교를 통해서만 제시된 자극들의 시간순서를 판단할 수 있으므로 탐지 과제에 비해 보다 의식적이고 명시적인 표상(explicit represenation)을 요구하는 과제라 할 수 있다. 편측 무시 환자에게 시간순서판단과제를 시행하면 손상 대측에 제시된 자극의 처리가 약 200ms 정도 지연되는 것으로 보고되었으며 이는 본 실험의 결과와 부합하는 것이다. 또한 우측 후두정엽에 반복적 TMS(rTMS)를 시행하면 정상인에게서도 소거증상이 야기되는 것으로 알려져 있다. 그러나 본 연구에서와 같은 단일 펄스 TMS(single pulse TMS)를 시행했을 때는 이러한 효과를 관찰하지 못했다. 본 실험에서도 단지 대측 시야에 제시된 자극의 탐지가 약 20 - 30ms 동안 지연되는 효과를 가져왔고 의식적 지각은 영향 받지 않았다. 그러나 rTMS 연구 결과와 본 실험의 결과는 후두정엽에서의 시자극 처리의 계속적 지연과 의식적 표상 형성의 실패가 인과적으로 관련될 가능성을 시사한다.

[2] 감각 정보 처리와 의식적 보고가능성의 관계
본 연구에서는 간질 환자의 Wada 검사중, 좌우반구 각각의 마취시에 한자, 한글 판독과 그림 명명검사(naming test)를 실행하여 각각 반구에서의 기능을 연구하였으며 이후 같은 환자중 일부를 대상으로 기능성 자기공명 영상을 한자, 한글과 기타 다른 여러 모델의 시각 자극과 비교하였다. 이를 통해, 와다검사를 수행하는 동안 여러 가지 신경심리학적 검사를 실시할 수 있는 체계를 마련하였다.
본 3차년도에는 1차년도에 정립된 실험방법을 동원하여 필요한 피험자수를 도달하기 위하여 2차년도부터 시작된 실험을 지속적으로 수행하였고, 동일한 결과를 획득하였다. 즉, 읽기 과제에서 한자는 우뇌반구를 더 활용하는 듯이 보이며 fMRI 결과상 후두엽 내측의 활성화가 일관되게 관찰되었다. 이는 우측반구가 언어적인 보고기능을 가지지 않는 것이 확인된 피험자에서 우측반뇌가 인지기능 수행에 직접적 영향을 끼친다는 것을 보여주는 것으로 해석할 수 있으며, 의식과 독립적인 인지기능 수행이 가능함을 보여주는 결과이다.

This project aiming at examining neural substrates underlying perceptual awareness consists of two components.
[1] Comparison of processing speed betwen color and motion stimuli
Based on results of previous years of the current project, we conduct ...

This project aiming at examining neural substrates underlying perceptual awareness consists of two components.
[1] Comparison of processing speed betwen color and motion stimuli
Based on results of previous years of the current project, we conducted transcranial magnetic stimulation (TMS) experiments to investigate whether temporary perturbation of the posterior parietal cortices (PPC) may interfere with perceptual judgement of temporal order of visual stimuli. The task briefly is to determine which of the two visual square, appearing on both hemi-field, precedes the other. The stimulus onset asynchrony (SOA) varied from -100 ms to 100 ms, with positive values indicating the stimulus on the right side appeared first. The timing of TMS application was also varied from 50 ms to 200 ms after the onset of the first stimulus. TMS induced a delaying effect on the processing of the contralateral stimuli in a manner specific to the stimulation site and stimulation timing: TMS on the posterior parietal cortex in the right hemisphere, given at 50 ms and 100 ms after the onset of the right stimuli, delayed the point of subjective simultaneity (PSS) by about 30 ms. That is, subjects reported the stimuli as simultaneous, when the right stimulus actually preceded the left stimulus. This result suggests that the right PPC is involved not only in spatial attention, but also in rapidly processing the visual stimuli presented on the contralateral hemi-field. This is consistent with the clinical observations that a damage to the region leads to a neglect or delayed perception of visual stimuli on the contralateral hemifield.

[2] Perceptual processing and reportability
Epilepsy patients undergoing the Wada test were examined whether anesthesia of either hemisphere interferes with reading Hangul, Hanja, or picture naming. We also compared the results with activation patterns obtained using functional MRI in each patient. Dissociation was observed in reading Hangul and Hanja in that inactivation of the dominant hemisphere always interfered with Hangul reading, but not with Hanja reading. fMRI results also showed that reading Hanja involves posterior parts of the brain, specifically basal surface of the occipital cortex, while reading Hangul involves left inferior parietal cortex. These results considered together suggest that perceptual processes of various stimuli are carried out in different networks of the cortex, and that the processes can proceed without direct involvement of neural mechanisms responsible for reporting the processed results.

본 연구에서는 감각인식(perceptual awareness)과 관련된 의식을 주제로 하여, 감각인식에 관련된 뇌신경기제를 조작하는 실험적 개입을 시도하여 그 결과를 관찰하고, 그 철학적 함축을 알아보고자 하였다.
[1] 과제 맥락에 따른 색과 운동 정보처리 속도
연구 배경: ...

본 연구에서는 감각인식(perceptual awareness)과 관련된 의식을 주제로 하여, 감각인식에 관련된 뇌신경기제를 조작하는 실험적 개입을 시도하여 그 결과를 관찰하고, 그 철학적 함축을 알아보고자 하였다.
[1] 과제 맥락에 따른 색과 운동 정보처리 속도
연구 배경: 본 3차년도에는 전년도에 얻어진 행동실험을 기반으로 경두개자기자극 (transcranial magnetic stimulation, TMS) 실험을 수행하였다. TMS를 좌우 두정엽국소부위에 가하면서, 자극 순서 판단과제 수행에 대한 영향을 측정하였다. 이 때 감각인식의 내성적 보고와 행동적 보고, 즉, 자극 탐지 반사 반응시간의 변화 등을 비교하여 일부 시각실인증 환자에서 관찰되는 바와 같은 물리적 자극과 시각-운동(visuo-motor behavior)을 위한 심리적 판단 사이의 괴리를 유도할 수 있었다.
실험결과: 우측 후두정엽에 TMS를 시행하게 되면 자극순서 판단과제에서 좌측 시각 자극이 우측 시작 자극 보다 약 20 - 30ms 일찍 제시되었음에도 두 자극이 동시에 제시된 것처럼 판단하였다. 반면 좌측 후두정엽에 TMS를 시행했을 때는 이러한 효과를 관찰하지 못했다. 이는 우측 후두정엽의 TMS 교란이 대측 자극의 처리에 지연을 야기했음을 시사한다. 또한 이러한 효과는 시자극 제시 후 50 - 100ms에 TMS를 시행했을 때 가장 효과적인 것으로 관찰되었다. 따라서 우측 후두정엽은 대측 자극이 제시된 후 약 50 - 100ms 동안 대측 자극의 처리에 관여함을 시사한다.
논의: 우측 후두정엽은 공간적 주의와 많은 관련은 가지고 있는 것으로 제안되어져 왔다. 우측 후두정엽이 손상되면 대측 시야에 대한 편측무시(neglect) 증상이나 다중 표적에 대한 의식적 지각에 장애를 갖는 소거(extinction) 증상 등이 야기되는 것으로 알려져 있다. 또한 우측 후두정엽은 망막에서부터 시작되는 M경로의 마지막 단계에 해당되며 표적의 탐지와 행동적 선택을 연결하는 영역으로도 알려져 있다.
본 실험에서 시행된 시간순서판단과제은 행동적 요인에 영향을 받는 반응시간 과제와 달리 순수한 지각적 처리 시간을 추정할 수 있도록 한다. 또한 탐지된 자극들 간의 비교를 통해서만 제시된 자극들의 시간순서를 판단할 수 있으므로 탐지 과제에 비해 보다 의식적이고 명시적인 표상(explicit represenation)을 요구하는 과제라 할 수 있다. 편측 무시 환자에게 시간순서판단과제를 시행하면 손상 대측에 제시된 자극의 처리가 약 200ms 정도 지연되는 것으로 보고되었으며 이는 본 실험의 결과와 부합하는 것이다. 또한 우측 후두정엽에 반복적 TMS(rTMS)를 시행하면 정상인에게서도 소거증상이 야기되는 것으로 알려져 있다. 그러나 본 연구에서와 같은 단일 펄스 TMS(single pulse TMS)를 시행했을 때는 이러한 효과를 관찰하지 못했다. 본 실험에서도 단지 대측 시야에 제시된 자극의 탐지가 약 20 - 30ms 동안 지연되는 효과를 가져왔고 의식적 지각은 영향 받지 않았다. 그러나 rTMS 연구 결과와 본 실험의 결과는 후두정엽에서의 시자극 처리의 계속적 지연과 의식적 표상 형성의 실패가 인과적으로 관련될 가능성을 시사한다.

[2] 감각 정보 처리와 의식적 보고가능성의 관계
본 연구에서는 간질 환자의 Wada 검사중, 좌우반구 각각의 마취시에 한자, 한글 판독과 그림 명명검사(naming test)를 실행하여 각각 반구에서의 기능을 연구하였으며 이후 같은 환자중 일부를 대상으로 기능성 자기공명 영상을 한자, 한글과 기타 다른 여러 모델의 시각 자극과 비교하였다. 이를 통해, 와다검사를 수행하는 동안 여러 가지 신경심리학적 검사를 실시할 수 있는 체계를 마련하였다.
본 3차년도에는 1차년도에 정립된 실험방법을 동원하여 필요한 피험자수를 도달하기 위하여 2차년도부터 시작된 실험을 지속적으로 수행하였고, 동일한 결과를 획득하였다. 즉, 읽기 과제에서 한자는 우뇌반구를 더 활용하는 듯이 보이며 fMRI 결과상 후두엽 내측의 활성화가 일관되게 관찰되었다. 이는 우측반구가 언어적인 보고기능을 가지지 않는 것이 확인된 피험자에서 우측반뇌가 인지기능 수행에 직접적 영향을 끼친다는 것을 보여주는 것으로 해석할 수 있으며, 의식과 독립적인 인지기능 수행이 가능함을 보여주는 결과이다.

[1] 과제 맥락에 따른 색과 운동 정보처리 속도
연구결과: 우측 후두정엽에 TMS를 시행하게 되면 자극순서 판단과제에서 좌측 시각 자극이 우측 시작 자극 보다 약 20 - 30ms 일찍 제시되었음에도 두 자극이 동시에 제시된 것처럼 판단하였다. 반면 좌측 후두정엽에 TMS ...

[1] 과제 맥락에 따른 색과 운동 정보처리 속도
연구결과: 우측 후두정엽에 TMS를 시행하게 되면 자극순서 판단과제에서 좌측 시각 자극이 우측 시작 자극 보다 약 20 - 30ms 일찍 제시되었음에도 두 자극이 동시에 제시된 것처럼 판단하였다. 반면 좌측 후두정엽에 TMS를 시행했을 때는 이러한 효과를 관찰하지 못했다. 이는 우측 후두정엽의 TMS 교란이 대측 자극의 처리에 지연을 야기했음을 시사한다. 또한 이러한 효과는 시자극 제시 후 50 - 100ms에 TMS를 시행했을 때 가장 효과적인 것으로 관찰되었다. 따라서 우측 후두정엽은 대측 자극이 제시된 후 약 50 - 100ms 동안 대측 자극의 처리에 관여함을 시사한다.
활용방안: 본 실험에서 시행된 시간순서판단과제은 행동적 요인에 영향을 받는 반응시간 과제와 달리 순수한 지각적 처리 시간을 추정할 수 있도록 한다. 또한 탐지된 자극들 간의 비교를 통해서만 제시된 자극들의 시간순서를 판단할 수 있으므로 탐지 과제에 비해 보다 의식적이고 명시적인 표상(explicit represenation)을 요구하는 과제라 할 수 있다. 편측 무시 환자에게 시간순서판단과제를 시행하면 손상 대측에 제시된 자극의 처리가 약 200ms 정도 지연되는 것으로 보고되었으며 이는 본 실험의 결과와 부합하는 것이다. 또한 우측 후두정엽에 반복적 TMS(rTMS)를 시행하면 정상인에게서도 소거증상이 야기되는 것으로 알려져 있다. 그러나 본 연구에서와 같은 단일 펄스 TMS(single pulse TMS)를 시행했을 때는 이러한 효과를 관찰하지 못했다. 본 실험에서도 단지 대측 시야에 제시된 자극의 탐지가 약 20 - 30ms 동안 지연되는 효과를 가져왔고 의식적 지각은 영향 받지 않았다. 그러나 rTMS 연구 결과와 본 실험의 결과는 후두정엽에서의 시자극 처리의 계속적 지연과 의식적 표상 형성의 실패가 인과적으로 관련될 가능성을 시사한다.

[2] 감각 정보 처리와 의식적 보고가능성의 관계
연구결과: 아직 연구결과의 종합적 결론은 도출하지 않았으나 아래와 같은 몇 가지 잠정적 결론을 내릴 수 있었다. 첫째, 와다 검사 결과를 볼 때, 한자와 한글 읽기의 좌우반구 우위성에서 차이가 드러났다. 즉, 한자읽기에서는 우측반구(언어 비우위 반구)의 중요성이 한글읽기보다 더 크다. 둘째, 언어비우위반구가 한자읽기에 중요한 이유는 아마도 글자 획수로 대표되는 바와 같이 한자의 글자 형태가 더 복잡하기 때문인 것으로 보인다. 셋째, 와다검사 결과와 fMRI 결과를 종합하여 판단하면 한글읽기에는 좌측 측두엽의 외측 부위가, 한자읽기에는 좌측 측두엽의 내측 부위가 연관되어 있는 것으로 생각된다.
활용방안: 이 연구의 결과, 비우성반구가 한자의 읽기에서 특정한 경우에는 읽기의 본질적인 역할을 한다는 것과, 같은 문자체계라도 필요에 따라 여러 부위가 다르게 활성화 되는 것을 밝혀 낼 수 있었는데, 이후 연구에서는 언어적 반응성을 주로 분석한 지금까지의 연구를 기억 등록, 기억 인출 등의 인지과정에 대한 분석으로 연결시켜 좌우 반구가 의식현상에서 차지하는 역할에 대한 연구로 이어가야 할 것이다.