우선 단어산출 기제에 관련된 이중언어의 두 가지 환경에서의 뇌활성화 양상을 fMRI를 이용하여 비교 연구하였고, 이를 확대하여 언어부호전환 사용 수준에서 차이를 보이는 그룹 간 수용언어 조건을 달리하여 외국어 숙련도에 따른 뇌 활성화 수준을 ERP를 이용하여 비교 ...

우선 단어산출 기제에 관련된 이중언어의 두 가지 환경에서의 뇌활성화 양상을 fMRI를 이용하여 비교 연구하였고, 이를 확대하여 언어부호전환 사용 수준에서 차이를 보이는 그룹 간 수용언어 조건을 달리하여 외국어 숙련도에 따른 뇌 활성화 수준을 ERP를 이용하여 비교 검토하였다.
영어를 사용할 수 있으나 공식적인 교육을 통해서 10세를 전후로 배우기 시작한 한국인 피험자가 그림을 보고 그림에 해당되는 이름을 미리 정해진 모국어 혹은 외국어인 영어로 단어 산출 시 관여하는 영역과, 산출언어가 정해지지 않았을 때에 이를 담당하는 영역을 알아보기 위해 시행되었다. 그 결과 실험 1에서는 외국어 단어를 산출할 때 보다 모국어 단어를 산출할 때에 더 많은 활성화 수준을 확인할 수 있었다. 그러나, 활성화되는 뇌 영역에서는 두 조건에서 유사하였다 (left inferior frontal gyrus, BA 44, 45 left free central gyrus BA 6). 모국어 일반 명사에 비해 외래어를 말할 때에는 모국어 산출 때처럼 좌측하전두회(left inferior frontal gyrus)의 활성화가 모국어 수준으로 컸는데, 그 이유는 외래어가 모국어처럼 처리되기 때문으로 추측된다. 실험 2의 결과는 언어를 번갈아 가면서 사용하는 경우에 우반구가 더 많이 관여하는 것을 보여 주었다. 즉, 언어 전환의 조건에서도 단일 언어로 말할 때처럼 유사한 영역이 활성화되나 단일어 산출 때보다 우반구의 활동이 더 활발하다는 것을 보여주었는데, 이는 이중언어 환경에 노출될 때의 부호전환을 담당하는 것으로 해석된다.
한편, 이중언어환경에서의 외국어 숙련도에 따른 언어부호전환 과정 관련 ERP연구에서는, 수용적 대화환경에서의 언어전환 관련 실험을 위해 언어 내 문맥과 언어 간 문맥에서 질의/응답을 통해 적절성을 판단하여 반응하는 과제를 이용하여 EEG 데이터를 획득하였다. 조건은 각 문맥에서 질의-응답 간 예상조건(일치조건)과 일탈조건(불일치조건)을 구성하여 제시하였으며, 이를 통해 언어전환 관련 영역에 관여하는 비목표언어의 억제관련 기제를 확인하고자 하였다. 피실험자는 고숙련과 저숙련의 한국인 대학생 이중언어화자 32명에 대해 그룹 간 설계(between subject design)를 하였으고, 수행과제는 질의-응답 간 의미적절성 판단을 부여하였다. 실험조건 설계는 2 context(모국어, 외국어) x 2 consistency (within, between) x 2 expectedness (congruent, incongruent)로 2 by 2 by 2 삼원 요인설계를 하였다.
모국어문맥에서의 저숙련자와 고숙련자 그룹을 비교하였을 때, 고숙련자 그룹이 저숙련자 그룹에 비해 언어전환 조건에서 N2의 활성화 수준이 더 높게 나타났으나, N400효과는 그룹에 상관없이 언어동일조건에서 발견되었다. 이는 저숙련 및 고숙련 그룹 모두 code-switch가 원활히 이루어지면서 자극 언어 간(언어전환조건) 처리 부담이 크지 않아 나타난 효과로 해석된다. 하지만 처리과정에 대한 양상은 달랐는데, N400성분의 출현시각(latencis)에서 평균 100ms(350ms:450ms)의 차이를 보이는 것으로 확인되었는데, 이는 switching 효과의 여부로 연결되어 해석될 수 있다. 다시 말하면, 적절히 전환된 code간 어휘공유가 일어나 쉬이 처리된 것으로 볼 수 있다는 것이다. 그리고 외국어문맥에서는 고숙련자 및 저숙련자 모두 외국어가 주어지는 환경의 경우, 언어전환 조건에 비해 언어 동일조건에서 N2의 활성화가 모두 크게 나타났지만 고숙련자에서 더 크게, 넓게 나타났으며, N400효과 역시 동일 및 전환조건에 상관없이 불일치 조건에서 활성화의 수준이 높았다. 하지만 N400성분의 잠복기에서는 차이를 보였는데, 고숙련자 그룹에서 더 빨리 출현되었다. 이는 영어 모국어 화자가 아닌 경우, 외국어 능숙도에 상관없이 언어전환 과정보다는 외국어 질의-응답이 갖는 부담이 더 큰 것으로 보인다. 한편, 언어 전환조건의 경우, 모국어로의 응답이 처리부담을 경감시킨 것으로 해석할 수 있으며, N400의 차별적인 효과는 저숙련자에 비해 code 전환 메카니즘의 강한 작동으로 의미해석의 처리가 빨라졌다고 볼 수 있다.
결론적으로 영어능숙도에 따라 언어부호 전환(code switching)에서의 피험자특성과 제시조건 특성 그리고 억제시스템의 개입특성을 확인할 수 있었다.

The central concern in the first fMRI study is to confirm the activation areas involved in switching condition as well as within-language condition. In this current experiment, we used Event-related fMRI to find the brain area of the processing engend ...

The central concern in the first fMRI study is to confirm the activation areas involved in switching condition as well as within-language condition. In this current experiment, we used Event-related fMRI to find the brain area of the processing engendered when a subject encounters unexpected switch from one language to another. To the end we compared the picture naming not fixed code-switching to the results produced by fixed one-language condition.
As in other studies we also showed that picture naming result in activation in frontal cortex which extended to precentral gyrus basically including left inferior frontal gyrus as well as right homologue with a smaller area. Particularly in case of producing borrowed noun from English similar pattern of activation was also observed in the naming of native noun with one-language condition. Lastly we can elucidate new region of interest (ROI) in the right middle frontal gyrus related (only) with unexpected language switching, suggesting that right hemisphere activation are more involved when given a condition of language switching than of one-language. In other words, unexpected switching between language is more difficult to alternate code including access to meaning than are the expected lexical items.
Another experiment investigating the relationship between performance of code switching and proficiency of high and low in bilingual behavior resulted in the following observations using ERP experiment.
Firstly, when compared high-proficient(HP) low-proficient(LP) bilingual performance in native language question environment, the activation level of N2 indexing code switching between the two languages was observed highly in HP group than in LP group only in language switching(between-language) condition. Another effect of N400 can be shown in any group only in language non-switching(within language) condition. This N400 effect suggests that all group conducted semantic acceptability task well in native language question environment without a burden of language switching regardless of high or low performance. Only the latencies of N400 are faster in HP than in LP group by about 100ms, which can be interpreted facilitation of given task in this experiment as the effect of proficiency level.
In the other hand, in the context of foreign language question, although the effect of N2 was more activated in language non-switching condition at all group, HP showed higher and broader than LP group. N400 effects were observed in incongruous condition in any language switching or non-switching condition with a faster activation in HP. These results suggests non-switching condition loads much burden of processing within a pair of foreign question and foreign answer irrespectively of high or low proficiency. Despite of similar performance, differential N400 effect in latencies also suggests high level of activation of N2 expedites the speed of semantic interpretation.

The present study aims first at revealing neural activation related to word naming and to decision task about question-answer acceptibility in native or foreign language using fMRI and ERP method, secondly at investigating the differences in word nami ...

The present study aims first at revealing neural activation related to word naming and to decision task about question-answer acceptibility in native or foreign language using fMRI and ERP method, secondly at investigating the differences in word naming during switching or non-switching condition at fMRI study, and the differences between neural activations according to level of code switching specified in English proficiency at bilinguals.
In the first fMRI stuy, neural substrate underlying within- or between-language object naming was investigated by using event-related fMRI. The first purpose of this study is to compare neural activation areas relevant to naming process in native and foreign language. The next goal is to find the cerebral areas involved only in alternating language switching between native and foreign language condition. There were two naming tasks, one responding in a given language and another requiring response not fixed in using what kind of language. First of all, both naming tasks all activated the left inferior frontal gyrus (LIFG). However the differences in naming between the native and foreign languages was reflected in the activation amount of the LIFG : more activation in naming the native language than the foreign language. Especially, naming of the borrowed noun from English showed the similar area and size in activation suggesting that the process of borrowed noun resembles that of native common noun naming. Secondly, the language switching between the native and foreign language newly activated the right middle frontal gyrus as well as the left frontal areas. The right middle frontal gyrus engagement in switching conditions was obviously confirmed when comparing the switching condition to the one-language condition. Such results in right hemisphere activation can be regarded as beging code-switching processing and possibly as meta-cognition controlling language index at a subconscious level.
In the second study, we investigated the differences between neural activations according to level of code switching specified in English proficiency at bilinguals using ERP(event-related potentials). Firstly, when compared high-proficient(HP) low-proficient(LP) bilingual performance in native language question environment, the activation level of N2 indexing code switching between the two languages was observed highly in HP group than in LP group only in language switching(between-language) condition. Another effect of N400 can be shown in any group only in language non-switching(within language) condition. This N400 effect suggests that all group conducted semantic acceptability task well in native language question environment without a burden of language switching regardless of high or low performance. Only the latencies of N400 are faster in HP than in LP group by about 100ms, which can be interpreted facilitation of given task in this experiment as the effect of proficiency level.
In the other hand, in the context of foreign language question, although the effect of N2 was more activated in language non-switching condition at all group, HP showed higher and broader than LP group. N400 effects were observed in incongruous condition in any language switching or non-switching condition with a faster activation in HP. These results suggests non-switching condition loads much burden of processing within a pair of foreign question and foreign answer irrespectively of high or low proficiency. Despite of similar performance, differential N400 effect in latencies also suggests high level of activation of N2 expedites the speed of semantic interpretation.

단어산출 기제에 관련된 이중언어의 두 가지 환경에서의 뇌활성화 양상을 fMRI를 이용하여 비교 연구에서는 한국인 일반 피험자가 그림을 보고 그림에 해당되는 이름을 미리 정해진 모국어 혹은 외국어인 영어로 단어 산출 시 관여하는 영역과, 이와는 달리 산출언어가 ...

단어산출 기제에 관련된 이중언어의 두 가지 환경에서의 뇌활성화 양상을 fMRI를 이용하여 비교 연구에서는 한국인 일반 피험자가 그림을 보고 그림에 해당되는 이름을 미리 정해진 모국어 혹은 외국어인 영어로 단어 산출 시 관여하는 영역과, 이와는 달리 산출언어가 정해지지 않았을 때에 이를 담당하는 영역을 알아보기 위해 시행되었다. 그 결과 실험 1에서는 외국어 단어를 산출할 때 보다 모국어 단어를 산출할 때에 더 많은 활성화 수준을 확인할 수 있었다. 그러나, 활성화되는 뇌 영역에서는 두 조건에서 유사하였다 (left inferior frontal gyrus, BA 44, 45 left free central gyrus BA 6). 모국어 일반 명사에 비해 외래어를 말할 때에는 모국어 산출 때처럼 좌측하전두회(left inferior frontal gyrus)의 활성화가 모국어 수준으로 컸는데, 그 이유는 외래어가 모국어처럼 처리되기 때문으로 추측된다. 실험 2의 결과는 언어를 번갈아 가면서 사용하는 경우에 우반구가 더 많이 관여하는 것을 보여 주었다. 즉, 언어 전환의 조건에서도 단일 언어로 말할 때처럼 유사한 영역이 활성화되나 단일어 산출 때보다 우반구의 활동이 더 활발하다는 것을 보여주었는데, 이는 이중언어 환경에 노출될 때의 부호전환을 담당하는 것으로 해석된다.
그리고, 언어부호전환 사용 수준에서 차이를 보이는 그룹 간 수용언어 조건을 달리하여 외국어 숙련도에 따른 뇌 활성화 수준을 ERP를 이용하여 비교 연구에서는 모국어문맥의 언어동일조건과 언어전환조건을 고숙련자와 저숙련자로 나누어 분석하였는데, 고숙련자 그룹이 저숙련자 그룹에 비해 언어전환 조건에서 N2의 활성화 수준이 더 높게 나타났으나, N400효과는 그룹에 상관없이 언어동일조건에서 발견되었다. 이는 저숙련 및 고숙련 그룹 모두 code-switch가 원활히 이루어지면서 자극 언어 간(언어전환조건) 처리 부담이 크지 않아 나타난 효과로 해석된다. 하지만 처리과정에 대한 양상은 달랐는데, N400성분의 출현시각(latencis)에서 평균 100ms(350ms:450ms)의 차이를 보이는 것으로 확인되었는데, 이는 switching 효과의 여부로 연결되어 해석될 수 있다. 다시 말하면, 적절히 전환된 code간 어휘공유가 일어나 쉬이 처리된 것으로 볼 수 있다는 것이다.
한편, 외국어문맥에서의 언어동일조건과 언어전환 조건의 경우에서는, 고숙련자 및 저숙련자 모두 외국어가 주어지는 환경의 경우, 언어전환 조건에 비해 언어 동일조건에서 N2의 활성화가 모두 크게 나타났지만 고숙련자에서 더 크게, 넓게 나타났으며, N400효과 역시 동일 및 전환조건에 상관없이 불일치 조건에서 활성화의 수준이 높았다. 하지만 N400성분의 잠복기에서는 차이를 보였는데, 고숙련자 그룹에서 더 빨리 출현되었다. 이는 영어 모국어 화자가 아닌 경우, 외국어 능숙도에 상관없이 언어전환 과정보다는 외국어 질의-응답이 갖는 부담이 더 큰 것으로 보인다. 한편, 언어 전환조건의 경우, 모국어로의 응답이 처리부담을 경감시킨 것으로 해석할 수 있으며, N400의 차별적인 효과는 저숙련자에 비해 code 전환 메카니즘의 강한 작동으로 의미해석의 처리가 빨라졌다고 볼 수 있다.
이와 같은 연구결과는 언어전환 과정에서 일어나는 메카니즘과 활성화 영역을 토대로 이중언어교육시 집중선택의 요소를 선별할 수 있는 조건을 제시해 주며, 아울러 이중언어 실어증을 비롯한 언어장애에 대한 결함요소 평가시 유용한 지표를 제공할 수 있을 것으로 사료된다.