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문제 정의
- 참가자들은 각 스캔이 끝나면 그 결과를 보고하였다. 스캔 동안에는 움직임을 방지하기 위해서 또한 작업기억이 고갈되는 것을 막기 위해 정해진 글자를 보고하지 않도록 하였다.
가설 설정
- 1°의 크기에 제시된 원들 중 일부분만을 처리할 수밖에 없다. 따라서 자극들 간의 억제적 상호작용의 효과는 작을 것이다. 반면, V4의 신경세포는 큰 수용장을 가지기 때문에 제시된 원들 모두를 처리할 수 있고, 따라서 더 큰 억제적 상호작용을 나타내는 것이다.
제안 방법
- 기능 영상의 잡음을 없애기 위해 움직임 보정과 영상 신호의 스캐너의 표류 (drift)에 의한 선형적 반응 추세 제거 과정을 거쳤다. 3 压의 고역 필터(high-pass filter)를 사용하여 시간적 평편화 작업을 수행하였고, 공간적 평편화는 적용하지 않았다. 기능 영상은 3차원 영상에 대응되었고, Talairach 좌표로 변형되었다.
- 억제 지표가 커질수록 자극들 간의 억제적 상호작용이 커짐을 의미한다. fMRI 반응의 평균을 계산하기 위해서 무주의 조건과 주의 조건 모두에서 통계적으로 유의미한 활성화 수준을 가지는 부피소(voxel)만을 고려하였다(임계치: p< .005943). 무주의 조건과 주의 조건 모두에서 통계적으로 유의미한 활성화 수준을 나타내는 부피소만을 포함시키는 것은 동시 제시 조건에서 완전히 억제된 부피 소들을 배제하는 것이라고 볼 수 있다.
- fMRI의 피질 사영 (cortical mapping)과 평편화(flattening) 기술을 사용하여 각 시각영역을 정의하기 위해서, 망막위상지도(retinotopy) 스캐닝이 참가자마다 실시되었다.
- 03。이었다. 각 수행마다 4개의 곱셈인자 (multiplicative factor) 중 하나를 선택하여(0.7, 0.85, 1, 1.15) 모든 4개의 원들에 곱한 후의 크기를 사용하였다. 따라서, 배열 안에 있는 원들의 평균 지름은 1.
- 기능 영상의 잡음을 없애기 위해 움직임 보정과 영상 신호의 스캐너의 표류 (drift)에 의한 선형적 반응 추세 제거 과정을 거쳤다. 3 压의 고역 필터(high-pass filter)를 사용하여 시간적 평편화 작업을 수행하였고, 공간적 평편화는 적용하지 않았다.
- 하나의 스캔을 통해 99개의 volume을 획득했고, 스캔의 지속시간은 198초였다. 더 정확한 뇌 구조의 국재화(localization) 를 위해 T1-MPRAGE 스캔을 사용하였다.
- 모든 분석은 Brain Voyager(Brain Innovation, Maastricht, Netherlands)를 통해 이루어졌다. 기능 영상의 잡음을 없애기 위해 움직임 보정과 영상 신호의 스캐너의 표류 (drift)에 의한 선형적 반응 추세 제거 과정을 거쳤다.
- 스캔을 하기 전에 각 조건에 따른(휴지, 순차 제시, 동시 제시) 글자 세기 과제의 수행율을 측정하였다. 글자 세기 과제의 정확률은 세 가지 조건에 대해 유의미한 차이를 보이지 않았다頒(2, 10) = 1.
- 시야의 극각도(polar angle)에 따라 나타나는 fMRI 반응의 양상은 영역간 다르게 나타난다[1가[18丄 이 원리를 시각 영역 구분에 사용하기 위하여 회전 체커보드를 제시하고 BOU 반응을 측정함으로써 각 피험자들의 망막 위상 지도를 작성할 수 있었다. 응시점(중심와)으로부터 주변시까지의 이심률에 따른 신경 활동은 시간에 따라 이심률이 증가하도록 구성된 깜박이는 원들을 사용하여 측정할 수 있었다.
- 각 조건에 따른 억제 지표를 나타낸다. 우선 초점주의 스캔과 분산주의 스캔을 각각 따로 분석하였다. 초점주의 스캔에서는 참가자들이 원들에 무주의 조건일 때, 억제 지표가 Vl(p) = 3.
- 각 참가자는 총 20 스캔을 수행하였다. 이 중 10 스캔은 초점주의와 주의를 주지 않는 조건 간의 비교를, 다른 10 스캔은 분산주의와 주의를 주지 않는 조건 간의 비교를 위해 수행하였다. 초점주의 스캔 안에는 4개의 실험 블록(초점주의 또는 무주의 조건 X 2개의 제시 모드)이 5개의 휴지(resting) 블록과 교차하며 나왔다.
- 자극들 간의 억제적 상호작용을 정량화하기 위해 감각 억제 지표를 사용하였다 [(Rseq ■ Rsim)/(Rseq+Rsim); R= 주어진 조건의 실험 블록 동안 4초의 hemodynamic delay 후에 얻어진 fMRI 반응의 평균; SEQ는 순차 제시 조건을 SIMe 동시 제시 조건을 의미]. 억제 지표가 커질수록 자극들 간의 억제적 상호작용이 커짐을 의미한다.
- 각 화면은 응시점, 참조원, 그리고 원의 배열(4개의 원)로 이루어졌다. 참조원은 응시점을 중심으로 제시되었고, 원의 배열은 2x2 가상행렬(imaginary matrix)을 이용하여 제시하였다. 가상행렬의 셀(cell) 중 응시 점과 가장 가까운 셀의 중심은 응시점으로부터 대각선 오른쪽 위로 5° 떨어져 있었다.
대상 데이터
- 그들 모두는 정신적, 신경적 병력이 없었고, 참가동의서를 작성 후 실험에 참여하였다. 모두의 나안 혹은 교정시력(비금속 안경을 착용)은 L0이상이었다.
- 모든 자극은 참가자들의 머리 뒤쪽에 있는 스크린에 Macintosh G4 컴퓨터를 통해 제시되었고, 참가자들은 거울을 통해 자극을 보았다. 기능영상은 18개의 관상면 절편(coronal slice)을 사용하여 얻었다{절편 두께: 3 mm, 절편 간 거리: 1 mm, in-plane resolution: 2.5 x 2.5 mm). 표준 T2-weighted echoplanar 영상을 이용하여 모든 기능영상을 획득했다(TR = 2000 ms, TE = 30 ms, flip = 90°).
- 참가자들의 영상 획득을 위해 3.0 Tesla head-dedicated MAGNETOM AUegra 스캐너 (Siemens, Green Hall, Princeton University)를 사용하였다. 모든 자극은 참가자들의 머리 뒤쪽에 있는 스크린에 Macintosh G4 컴퓨터를 통해 제시되었고, 참가자들은 거울을 통해 자극을 보았다.
- 5 mm). 표준 T2-weighted echoplanar 영상을 이용하여 모든 기능영상을 획득했다(TR = 2000 ms, TE = 30 ms, flip = 90°). 하나의 스캔을 통해 99개의 volume을 획득했고, 스캔의 지속시간은 198초였다.
- 표준 T2-weighted echoplanar 영상을 이용하여 모든 기능영상을 획득했다(TR = 2000 ms, TE = 30 ms, flip = 90°). 하나의 스캔을 통해 99개의 volume을 획득했고, 스캔의 지속시간은 198초였다. 더 정확한 뇌 구조의 국재화(localization) 를 위해 T1-MPRAGE 스캔을 사용하였다.
- 한 명의 저자를 포함한 여섯 명의 Princeton University 학생이 참여하였다. 그들 모두는 정신적, 신경적 병력이 없었고, 참가동의서를 작성 후 실험에 참여하였다.
이론/모형
- 모든 자극은 Macintosh G4 컴퓨터상에서 Psychophysics Toolbox를 이용하여 생성되었다[15]. 참가자와 스크린 사이의 거리는 시각도(visual angle)로 약 0.
- 기능 영상은 3차원 영상에 대응되었고, Talairach 좌표로 변형되었다. 최종 기능 영상 자료를 각 조건별로 대비를 정의하여 일반 선형 모델을 사용하여 분석하였다(hemodynamic lag을 보정하기 위해 ganuna-fijnction을 사용하였다).
성능/효과
- 갑작스런 시각 자극의 개시는 주의를 끌고[20], 주의는 시각 자극의 존재 유무를 떠나서 fMRI 반응을 증가시킨다{21}. 따라서, 순차 제시 조건에서의 더 많은 자극의 신속 개시는 더 많은 주의를 끌 것이고, 그 결과 fMRI의 반응이 증가된 것이다. 그러나, Kastner 등[6][19]은 각 조건에서 신속 개시의 차이가 없는 경우에도 억제적 상호작용이 일어난다는 것을 밝힘으로써 신속 개시 수의 차이가 억제적 상호작용의 원인이 아니라는 것을 밝혀냈다.
- 그들은 복측(ventral) 시각 영역을 활성화시키는데 적합한 복잡한 시각 자극을 사용하였다. 본 실험에서 비교적 단순한 원을 자극으로 사용하여 비슷한 결과를 얻었다는 것은 억제적 상호작용이 여러 다른 종류의 자극에도 일어날 수 있는 현상일 가능성을 시사한다.
- 11) 모든 참가자들은 분산주의 스캔의 무주의 조건에서 자극이 동시 제시되었을 때, 초점주의 스캔의 무주의 조건에서 자극이 동시 제시되었을 때보다 더 큰 fMRI 반응을 보였다. 순차 제시 조건에서의 fMRI 반응은 분산주의 스캔과 초점주의 스캔에서 유의미한 차이를 보이지 않았다(P) = 1.588, p = .17). 윌콕슨 부호-순위 검증 (Wilcoxon signed rank test)은 분산주의 스캔의 무주의 조건에서 자극의 동시 제시에 따른 fMRI 반응이 초점주의 스캔의 무주의 조건에서 자극의 동시 제시에 따른 fMRI 반응보다 통계적으로 유의미하게 더 컸음을 보여준다0 = .
- 참가자들이 평균 계산을 위해서 모든 4개의 원들에 분산주의를 주고 있었을 때 각 원들의 신경 반응은 주의에 의한 동일한 상승효과를 받았을 것이다. 원들 간의 신경 반응은 서로 균형을 이루었고, 그 결과 억제적 상호작용에는 변화가 없었던 것이다. 편향경합 모델에 의하면 억제적 상호작용은 각 자극의 활성화 수준에 비례한다.
후속연구
- 345). 무주의조건에서 자극 제시 조건에 따른 fMRI 반응의 차이에 대해서는 후속 연구가 필요하다.
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