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연구과제 상세정보

다차원 인지 처리의 향상을 위한 영역 특정적 작업기억 훈련
Domain-specific working memory training for enhancing multidimensional cognitive processes
  • 연구자가 한국연구재단 연구지원시스템에 직접 입력한 정보입니다.
사업명 중견연구자지원사업 [지원년도 신청 요강 보기 지원년도 신청요강 한글파일 지원년도 신청요강 PDF파일 ]
연구과제번호 2015S1A5A2A01015040
선정년도 2015 년
연구기간 3 년 (2015년 05월 01일 ~ 2018년 04월 30일)
연구책임자 김민식
연구수행기관 연세대학교
과제진행현황 종료
과제신청시 연구개요
  • 연구목표
  • 본 연구는 최종적으로 작업기억의 하위구성 요소를 반영한 영역 특정적 작업기억 훈련 패러다임을 확립하고, 새로운 작업기억 훈련이 다차원 인지처리의 효율성에 미치는 영향을 조사해 다차원 인지기능 훈련 모형을 구축하는 데 이론적 배경을 제공하고자 한다.
    이를 달성하기 위해서 1차년도에는 행동 실험을 통해 작업기억의 하위요소들과 다차원 인지처리 간 상호작용을 탐색하고자 한다. 2차년도에는 작업기억의 하위요소들과 다차원 인지처리 간 상호작용을 바탕으로 다차원 인지처리 향상을 위한 영역 특정적 작업기억 훈련 패러다임을 개발하는 것을 목표로 한다. 마지막으로 3차년도에는 기능적 자기공명 영상법을 이용하여 영역 특정적 작업기억 훈련의 신경기제를 규명하고자 한다.
  • 기대효과
  • 본 연구는 인간 인지처리 과정을 과학적으로 연구하는 기초 과학으로서 학문적 발전에 기여하고, 인간을 바탕으로 하는 모든 환경에 장기적인 파급효과를 미칠 것으로 기대된다.
    학문적 측면에서는 작업기억을 중심으로 하는 인간 인지 도식을 확립하고, 의식적·무의식적 인지처리 및 사회인지 각각에 대한 이해 증진에 기여할 것이다. 또한 신경영상학적 방법을 이용함으로써 각 두뇌 영역 간 연결성 및 행동과 두뇌 간 관계를 규명해 두뇌의 작동 방식과 마음의 실체에 대한 단서를 제공할 것으로 기대된다. 응용적 측면에서는 정보의 선택적 활용에 능숙한, 정보화 시대에 적응적인 인지 능력을 함양하고, 개개인의 인지 능력에 따른 맞춤형 인지 기능 항진 프로그램을 개발하는 데 공헌할 것이다. 뿐만 아니라 작업 기억의 결함을 보이는 뇌 손상 환자, 자폐 환자, 노인 등을 위한 새로운 재활 프로그램 구축에 원천지식을 제공하고, 의사 결정에 바탕이 되는 정보처리를 향상시켜 합리적인 의사결정을 도출할 수 있도록 할 것이다.
  • 연구요약
  • 본 연구는 작업기억의 하위 구성요소들과 다차원 인지처리 간의 상호작용을 바탕으로 작업기억 하위 구성요소들의 특성을 반영한 영역 특정적 작업기억 훈련 패러다임을 개발하고, 새로운 작업기억 훈련의 신경기제를 기능적 자기공명 영상법을 이용하여 규명하고자 한다. 작업기억은 인간 정보처리 능력에 핵심적인 역할을 한다. 그러나 기존의 연구에서는 작업기억을 단일한 시스템으로 가정하고 단순히 훈련의 효과만을 측정하여, 작업기억 훈련 기제에 대해 알려진 바가 적고 그 효과에 대한 논란이 지속되는 상황이다.
    따라서 본 연구에서는 먼저 작업기억의 하위요소들과 다차원 인지처리 간 상호작용을 탐색하고자 한다. 구체적으로, 내인성 시각 주의와 외인성 청각 주의 간의 상호작용에서의 작업기억의 역할과 작업기억 내용에 따른 마음이론 과제 수행에 미치는 영향을 연구해 작업기억과 의식적 정보처리, 작업기억과 사회인지 간의 상호작용을 알아볼 것이다. 또한 작업기억의 무의식적 기능 탐색 패러다임을 통해 작업기억과 무의식적 인지처리 간의 상호작용을 규명하고자 한다.
    작업기억과 다차원 인지처리 간의 상호작용에 대한 연구 결과를 바탕으로 다차원 인지처리의 효율성을 위한 영역 특정적 작업기억 훈련 패러다임을 개발할 것이다. 구체적으로 집행기능을 강화한 작업기억 훈련이 인지통제에 미치는 영향과 작업기억의 부하와 훈련이 맥락 특정적 순차 확률 학습에 미치는 영향을 밝히고, 사회적 맥락과 타인에 대한 사회 인지 판단에서의 작업기억의 역할을 규명하고자 한다.
    마지막으로 기능적 자기공명 영상법을 이용해 영역 특정적 작업기억 훈련의 신경 기제를 밝힐 것이다. 구체적으로, 작업기억 훈련을 통해 주의신경망과 기본신경망 간의 상호작용이 강화되는지 여부를 탐색하고, 의식적 작업훈련에 의한 무의식적 작업기억의 신경 기전 변화 양상을 조사하고자 한다. 또한 작업기억의 집행 기능 훈련에 따른 조망 수용 능력과 뇌신경학적 기제 변화를 규명할 것이다.
결과보고시 연구요약문
  • 국문
  • 본 연구는 작업기억의 하위 구성요소들의 특성을 반영한 영역특수성 기반 작업기억 훈련이 다차원 인지처리의 효율성에 미치는 영향을 인지심리학적 행동측정 패러다임과 신경영상학적 기법을 활용하여 알아보고자 하였다. 이를 바탕으로 다차원 인지기능훈련 모형 구축을 위한 이론적인 배경을 제공하는 것이 본 연구의 최종적인 목표였다. 최근 연구들에서 인지기능 훈련을 통해 고위 인지기능이 항진될 수 있으며 행동과 뇌 기능에서의 의미 있는 변화를 이끌 수 있음이 보고되었다. 특히, 인간의 정보처리 능력에 핵심적인 역할을 하는 작업기억에 대한 훈련은 작업기억의 용량을 증가시킬 뿐 아니라 인지통제, 정서 조절, 유동 지능 등의 고위 인지기능들도 향상을 시킨다고 알려져 있다. 하지만, 아직까지 작업기억 능력이 어떻게 향상되는지, 다른 인지 기능으로 어떻게 전이되는지에 대해서는 알려진 바가 극히 적다. 본 연구에서는 먼저 행동실험을 통하여 의식적 정보처리, 무의식적 정보처리, 그리고 사회인지의 각각의 차원에서 작업기억의 하위 구성요소들과의 상호작용을 탐색(1차년도)하였고, 그 연구 결과를 바탕으로 인지처리 향상을 위한 영역 특정적 작업기억 훈련 패러다임을 개발(2차년도)하였으며, 기능적 자기공명 영상법을 이용하여 영역 특정적 작업기억 훈련의 신경 기제를 규명(3차년도)하였다. 본 연구는 인간의 인지처리와 작업기억과의 상호작용을 규명함으로써 전반적인 인간 인지처리에 대한 이해를 더했으며 인간 행동의 근간을 이루는 개별 정신적 작용에 대해 세부적인 이해를 증진시킨 연구이다. 또한 이 연구를 통해, 기능적 자기 공명 영상법을 활용하여 각각의 두뇌 영역의 신경활성화와 영역 간 연결성 변화 및 행동 변화 간의 관계를 규명함으로써 두뇌의 작동 방식, 나아가 마음의 실체에 대한 단서를 얻을 수 있었다. 본 연구는 인간 행동 전반의 기반이 되는 정보처리를 다룬 작업기억에 대한 연구인만큼 학문적 기여뿐만 아니라 인간을 바탕으로 하는 모든 환경에 장기적인 파급 효과가 클 것으로 기대된다. 특히 본 연구는 기억과 학습을 다루었기 때문에 교육 분야에서 활용될 수 있으며, 작업기억 결함을 보이는 뇌 손상 환자, 자폐 환자, 노인 등을 위한 새로운 인지 재활 프로그램을 개발하는 데 밑거름이 될 것이다.
  • 영문
  • The aim of our research focused on how domain-specific working memory training, based on the characteristics of the sub-components and mechanisms of working memory, can affect the efficiency of cognitive processing. We utilized cognitive behavioral methods and paradigms and functional Magnetic Resonance Imaging(fMRI) technique in numerous experiments, and ultimately our goal was to provide theoretical backgrounds for future establishment of multi-faceted cognitive training models. Various recent studies reported that cognitive training can contribute to improved higher-level cognitive functions, and that it can enhance significant amount of change in terms of behavioral and neuronal functions in humans. Specifically, training of working was reported to have improved the memory capacity, cognitive control, emotional regulation, and fluid intelligence. However, little is known about the specific mechanisms to how the working memory is improved and how the transfer of said improvements to other cognitive functions occur. In our current research, we first investigated the interactions between the sub-components of working memory in 3 dimensions – conscious information processing, unconscious information processing, and social cognition – through behavioral experiments (1st year). With our results, we focused on developing the dimension-specific training paradigms (2nd year), and ultimately attempted to verify the neural mechanisms of the observed results with fMRI methods (3rd year). Our research attempted to verify the interaction between human cognitive processing and working memory, contributing to understanding the specificity of the working memory factor in human behavior. Also, by utilizing the fMRI technique, we were able to connect neural activation with the separate dimensions we investigated. We predict that our research will contribute not only to the academic society, but also to all domains that concern human behavior, in that the scope of our studies are related to human information processing. Furthermore, since our research encompasses memory and learning, we expect our work to provide psychological backgrounds for the educational domain, and to the clinical domain concerning rehabilitative measures for patients with brain damage, autism, and senility-related disorders.
연구결과보고서
  • 초록
  • 본 연구는 인간의 다양한 인지 능력을 효율적으로 향상시키기 위하여, 작업기억을 하나의 단일한 시스템으로 가정하고 작업기억 훈련의 효과를 단순하게 검증한 과거 연구들과는 달리, 작업기억의 하위 구성요소들의 특성을 반영한 영역특수성 기반 작업기억 훈련이 다차원 인지처리의 효율성에 미치는 영향을 인지심리학적 행동측정 패러다임과 신경영상학적 기법을 활용하여 알아보고자 하였다. 이를 바탕으로 다차원 인지기능훈련 모형 구축을 위한 이론적인 배경을 제공하는 것이 본 연구의 최종적인 목표였다. 최근 연구들에서 인지기능 훈련을 통해 고위 인지기능이 항진될 수 있으며 행동과 뇌 기능에서의 의미 있는 변화를 이끌 수 있음이 보고되었다. 특히, 인간의 정보처리 능력에 핵심적인 역할을 하는 작업기억에 대한 훈련은 작업기억의 용량을 증가시킬 뿐 아니라 인지통제, 정서 조절, 유동 지능 등의 고위 인지기능들도 향상을 시킨다고 알려져 있다. 하지만, 아직까지 작업기억 능력이 어떻게 향상되는지, 다른 인지 기능으로 어떻게 전이되는지에 대해서는 알려진 바가 극히 적다. 또한, 주의통제 등의 고위 인지기능과 지능에 대한 작업기억 훈련의 전이 효과가 실제로 발생하는지에 대해서는 논란이 지속되고 있다.작업기억 훈련의 전이 효과를 체계적으로 조사하기 위해서는 먼저 작업기억의 하위 구성요소와 여러 인지처리 간의 상호작용을 파악하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 의식적 정보처리, 무의식적 정보처리, 그리고 사회인지의 각각의 차원에서 작업기억의 하위 구성요소들과의 상호작용을 탐색(1차년도 목표)하고, 그 연구 결과를 바탕으로 인지처리 향성을 위한 영역 특정적 작업기억 훈련 패러다임을 개발(2차년도 목표)하고, 기능적 자기공명 영상법을 이용하여 영역 특정적 작업기억 훈련의 신경 기제를 규명(3차년도 목표)하고자 하였다.
  • 연구결과 및 활용방안
  • 본 연구는 인간의 정보처리 과정을 과학적으로 연구한 기초연구로서의 의의를 지닌다. 작업기억을 중심으로 의식적·무의식적 정보처리뿐 아니라 이를 바탕으로 하는 사회인지까지 인간 정보처리 전반을 아우르는 인간 인지 도식 구축에 원천 지식을 제공하는 역할을 하였다. 인지처리와 작업기억과의 상호작용을 규명함으로써 전반적인 인간 인지처리에 대한 이해를 더했으며 인간 행동의 근간을 이루는 개별 정신적 작용-주의, 인지통제, 암묵적 학습 및 사회인지-에 대해 세부적인 이해를 증진시킨 연구이다. 또한 이 연구를 통해, 기능적 자기 공명 영상법을 활용하여 각각의 두뇌 영역의 신경활성화와 영역 간 연결성 변화 및 행동 변화 간의 관계를 규명함으로써 두뇌의 작동 방식, 나아가 마음의 실체에 대한 단서를 얻을 수 있었다.
    본 연구가 인간 행동 전반의 기반이 되는 정보처리를 다룬 작업기억에 대한 연구인만큼 학문적 기여뿐만 아니라 정치, 경제, 문화, 사회 및 산업, 보건 분야 등 인간을 바탕으로 하는 모든 환경에 장기적인 파급 효과가 클 것으로 기대된다. 훈련을 통해 작업기억 능력을 향상하여 정보의 유용성 판단 및 적절한 정보 선택 기술을 증진시킴으로써 정보가 범람하는 정보화 시대에 적응적인 인지 능력을 함양할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 작업기억의 하위요소를 훈련시킴으로써 개개인의 능력을 고려한 맞춤형 훈련 프로그램을 구축할 수 있으며, 이를 통해 산업 현장에서의 학습 및 업무 효율 증가에 기여하는 원천 지식을 제공할 수 있을 것이다. 따라서 인간 의사결정에 바탕이 되는 인지처리 과정 총체를 다룸으로써 의사결정이 바탕이 되는 정치, 경제, 경영, 산업 현장 등에서 효율적이고 합리적인 판단이 합의될 수 있도록 유도할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 본 연구가 기억과 학습을 다루는 만큼 교육 분야에서도 큰 도움이 될 것이라고 예상한다. 연구 결과를 교육 현장에 적용함으로써 정보 활용 능력이 발달한, 정보화 시대에 적응적인 인재를 양성할 수 있을 것이다. 또한 개인별로 필요한 인지기능을 우선적, 효율적으로 향상시킬 맞춤형 교육 프로그램을 도모하여 학습효율 증가를 기대할 수 있다. 또한 수업을 잘 따라가지 못하거나 학습 장애가 있는 아동들의 학습 능력 증진 기술을 위한 원천 지식을 제공할 수 있을 것이다. 마지막으로 본 연구는 작업기억 결함을 보이는 뇌 손상 환자, 자폐 환자, 노인 등에 다차원 인지처리 과정을 고려한 새로운 인지 재활 프로그램을 개발하는데 밑거름이 될 것이다.
  • 색인어
  • 작업기억, 인지처리, 무의식적 정보처리, 시각 주의, 기능적 자기공명 영상법
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