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문제 정의
- 이와 같이 ERP를 이용한 측정방법은 상황인식에 대한 역동적이고 객관적인 데이터를 얻는데 도움을 줄 뿐만 아니라[23], 상황인식에 대한 이해를 넓히는데 일조를 한다. 따라서 본 연구에서는 ERP를 사용하여 구체 및 비구체적인 상황인식에 대한 정보가 의사결정과 같은 정보처리에 어떤 영향을 미치는 지를 연구하고자 한다. 본 연구의 가설은 비구체적인 상황인식 처치 집단이 구체적인 정보 제공 집단보다 잠재기는 길어지고 진폭은 더 클 것으로 예상된다.
가설 설정
- 따라서 본 연구에서는 ERP를 사용하여 구체 및 비구체적인 상황인식에 대한 정보가 의사결정과 같은 정보처리에 어떤 영향을 미치는 지를 연구하고자 한다. 본 연구의 가설은 비구체적인 상황인식 처치 집단이 구체적인 정보 제공 집단보다 잠재기는 길어지고 진폭은 더 클 것으로 예상된다. 이러한 가설은 김진구와 박상범[10]등이 페널티킥 막기 상황인식 연구에서 암시적 상황인식 집단이 명시적 상황인식 집단보다 P300의 잠재기는 더 길고 진폭은 더 컸다는 연구결과에 근거하였다.
- 진폭 분석에서는 비구체적 상황인식 및 구체적 상황인식 집단이 통제집단보다 P300의 진폭이 높게 나타나 본 연구의 가설이 기각되었다. 비구체적인 정보를 제공했을 때와 구체적인 정보를 제공했을 때 두 집단 간에 차이가 없다는 것은 비구체적인 상황인식만으로도 대뇌 정보처리에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다는 뜻으로 해석할 수 있다.
제안 방법
- ERP 파형을 분석하기 위해 일반적으로 사용되는 10Hz이하 저역통과 필터(low-pass filter)를 사용하여 여과시켰으며, 또한 랠리 후 영상의 정지 시점에서부터 1초간 시간 매김(time-locked)을 하여 전체 파형에 대한 평균화 작업을 실시하였다.
- 처치가 끝난 후 측정을 위해 피험자를 소음이 차단된 실험실에서 편안한 의자에 앉히고 머리 둘레를 잰 다음 EEG 측정을 위해 EM1 모자(electro-cap) 를 씌웠다. EM1 모자에 부착된 전극에 Ag/Cl 젤을 삽입한 뒤 전극의 저항을 5kΩ (Glass 측정기 모델 EZMSAB) 이하가 되도록 설정하였다. 하드웨어적으로 0.
- 실험 자극은 2003 전미여자대학선수권 대회 장면을 실험 목적에 맞게 동영상(테니스 시합 장면)으로 만들어 사용하였다. 각각의 조건은 단식수비, 단식공격, 그리고 복식수비로 30개씩의 동영상으로 구성 되었으며, 각 영상은 독립된 시합장면이었다. 과제는 피험자로부터 2m 거리에 설치된 스크린(1.
- 예를 들면, 공격자가 좌측에서 리턴 할 때 주로 사용하는 동작 또는 방향을 동영상을 통해 보여주는 것이다. 그러나 피험자에게 랠리 상황에 대해 아주 구체적인 정보를 제공하지는 않고 전체경기 흐름을 파악한 뒤 대처하는데 초점을 맞추도록 하였다. 상황처치에 걸린 전체 시간은 약 10분이었다.
- 피험자들이 실험실 상황에 익숙해 졌다고 판단되었을 때 동의서에 서명을 하게 한 후 실험취지에 대해 설명하였다. 동의서 작성 후 피험자들에게 약 5분 동안 실험의 구성 및 진행 방법에 대해 숙지시킨 후 각 처치 집단에 맞는 영상을 약 10분간 보게 하였다. 처치가 끝난 후 측정을 위해 피험자를 소음이 차단된 실험실에서 편안한 의자에 앉히고 머리 둘레를 잰 다음 EEG 측정을 위해 EM1 모자(electro-cap) 를 씌웠다.
- 왼쪽 눈 위․아래 부분에 EOG 전극 을 부착하여 눈 깜박임을 측정하였고, 전극 부착은 Jasper(1958)의 10-20 국제규격에 근거를 두었다. 모든 피험자들에게 3번의 연습기회를 준 후 실제 실험에서 90번을 실행하게 하였다. 피험자가 랠리 영상을 보다가 화면이 정지하는 순간 화면에 방향표시(좌, 중, 우)가 나타나면 피험자가 결정한 방향의 버튼을 가능한 빨리 눌렀다.
- 본 연구의 실험설계는 수행에 대한 반응시간과 정확률을 분석하기 위해 각각 집단(3)×조건(3)에 대한 이원분산분석을 실시하였다.
- 비구체적 상황인식 집단의 피험자에게는 실제 실험에서 사용된 테니스 랠리 장면과 비슷한 동영상을 만들어 공격 또는 수비 시 공격자와 수비수가 어떻게 공을 다루는지에 대한 장면 즉 상황판단에 도움이 될 수 있는 정보를 제공하였다. 예를 들면, 공격자가 좌측에서 리턴 할 때 주로 사용하는 동작 또는 방향을 동영상을 통해 보여주는 것이다.
- 5 포인트에 해당되는 자를 대상자로 선정하였다. 선발된 피험자들은 (1) 비구체적 상황인식 정보 집단, (2) 구체적 상황인식 정보 집단, (3) 통제 집단에 각 12명씩 무작위로 배치되었다.
- 약 10분간 윔블던 대회의 역사에 대한 정보를 제공하였다.
- EM1 모자에 부착된 전극에 Ag/Cl 젤을 삽입한 뒤 전극의 저항을 5kΩ (Glass 측정기 모델 EZMSAB) 이하가 되도록 설정하였다. 하드웨어적으로 0.01-100Hz 로 대역통과 필터(band-pass filter)를 사용하였으며, 샘플링은 256Hz로 설정하여 T3, T4, Fz, Cz, Pz, O1, 그리고 O2 영역의 뇌파를 측정하였다. 참조 전극과 그라운드 전극은 각각 왼쪽 귓볼과 Fpz에 부착하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 참여한 피험자는 36명의 남자대학생으로 나이는 21.1세에서 28.6세 사이이며 평균 나이는 25.2세 이다. 피험자 평균 테니스 경력은 4.
- 본 실험에서는 BIOPAC 시스템(MP 100A)을 사용하여 EEG를 측정하였으며, Acqknowledge 7.3 프로그램을 이용해 EEG 데이터를 수집하였다. 실험 자극은 2003 전미여자대학선수권 대회 장면을 실험 목적에 맞게 동영상(테니스 시합 장면)으로 만들어 사용하였다.
- 3 프로그램을 이용해 EEG 데이터를 수집하였다. 실험 자극은 2003 전미여자대학선수권 대회 장면을 실험 목적에 맞게 동영상(테니스 시합 장면)으로 만들어 사용하였다. 각각의 조건은 단식수비, 단식공격, 그리고 복식수비로 30개씩의 동영상으로 구성 되었으며, 각 영상은 독립된 시합장면이었다.
- 2세 이다. 피험자 평균 테니스 경력은 4.1년이었으며 미국 국가테니스등급프로그램(NTRP U.S.A)을 사용(1~7; 초심자에서부터 프로수준)하여 테니스 수준이 일반 동호인 수준인 3에서 4.5 포인트에 해당되는 자를 대상자로 선정하였다. 선발된 피험자들은 (1) 비구체적 상황인식 정보 집단, (2) 구체적 상황인식 정보 집단, (3) 통제 집단에 각 12명씩 무작위로 배치되었다.
데이터처리
- ERP 파형을 분석하기 위해 일반적으로 사용되는 10Hz이하 저역통과 필터(low-pass filter)를 사용하여 여과시켰으며, 또한 랠리 후 영상의 정지 시점에서부터 1초간 시간 매김(time-locked)을 하여 전체 파형에 대한 평균화 작업을 실시하였다. ERP 파 형 분석은 Telescan Ver2.9 프로그램(Laxtha, Korea)을 사용하였다. 평균화(ensemble averaging) 기법은 시각자극과 무관한 백색 잡파(white noise)를 소거하여 ERP의 신호를 얻기 위한 과정이다.
- 그리고 ERP에 대한 P300의 진폭과 잠재기를 분석하기 위해 각각 집단(3)×조건(3)×영역(7)에 대해 삼원분산분석을 실시하였다.
- 집단과 조건 및 영역에 대한 사후 검증은 Tukey's HSD를 사용하였으며, 모든 통계는 α=.05 수준에서 분석하였다.
이론/모형
- 참조 전극과 그라운드 전극은 각각 왼쪽 귓볼과 Fpz에 부착하였다. 왼쪽 눈 위․아래 부분에 EOG 전극 을 부착하여 눈 깜박임을 측정하였고, 전극 부착은 Jasper(1958)의 10-20 국제규격에 근거를 두었다. 모든 피험자들에게 3번의 연습기회를 준 후 실제 실험에서 90번을 실행하게 하였다.
성능/효과
- P300 분석에서는 비구체적 상황인식 및 구체적 상황인식 집단이 통제집단보다 잠재기가 짧은 것으로 나타났다. P300 잠재기는 자극확인과 주의, 불확실성 해결과 같은 인지적 기능과 관련이 있다.
- 각 영역에 대한 P300의 진폭을 분석한 결과, 중전두엽(Fz) > 중심열구(Cz) > 중두정엽(Pz) > 좌측두엽(T3), 우측두엽(T4), 좌후두엽(O1), 그리고 우후두엽(O2) 순으로 진폭이 큰 것으로 나타났다.
- 05)는 나타나지 않았다. 각 집단인 비구체적 상황인식 집단, 구체적 상황 인식 집단 그리고 통제집단의 정확률은 50%, 48% 그리고 51%로 나타났다.
- 구체적 및 비구체적 상황인식 정보를 제공한 후 테니스 수비와 공격에 대한 P300을 분석한 결과 실험 조건 간 잠재기와 진폭에 차이가 있는 것으로 나타났다. 반응시간을 분석한 결과 세 집단 간에 아무런 차이가 나타나지 않았다.
- Chris, Daniel, Levendowski, Gene, Melissa, Kelly & Sven[18] 등이 해군 사령부 시뮬레이션 프로그램을 이용해 상황인식과 관련된 ERP를 실시간 모니터링 하였다. 낮은 수준의 정보와 중간 그리고 높은 수준의 3가지 수행시나리오를 제공한 후 ERP를 측정한 결과, 높은 수준의 시나리오 수행에서 ERP의 진폭이 다른 수준의 시나리오보다 전체적으로 높게 나타났다. 이러한 결과에 대해 연구자들은 주의력이 높을 때 정보에 대한 신경적 유발 신호가 같이 높아지기 때문이라고 주장하였다.
- 따라서 ERP는 주어진 자극에 대해 얼마만큼 주의를 기울였는지의 여부 또는 맥락의 변화가 얼마만큼 일어났는가를 유추하는데 사용될 수 있다[19-20]. 또한 명시적, 암시적 상황인식이 테니스 시합에 미치는 영향을 조사한 연구에서는 추상적이고 무의식적인 정보를 제공 받은 암시적 집단이 명시적 집단보다 P300 잠재기가 짧은 것으로 나타났다. P300의 잠재기는 인지활동이나 정신활동이 처리되는데 걸린 시간 또는 자극의 평가시간(stimulus evaluation time)으로 이용된다[11-20-21].
- 또한, P300의 진폭에서도 테니스 랠리 장면 관찰 후 반응 시 선택에 대한 확신이 높았기 때문에 처치 집단이 통제 집단보다 진폭이 높게 나타났다. 또한 본 연구는 사전에 제공한 상황인식 정보가 대뇌의 정보처리에 직접적인 영향을 미친다는 것을 보여 주었다.
- 본 연구의 결과를 종합해보면, 반응시간 및 정확률에서는 아무런 차이가 나타나지 않았지만, P300의 잠재기에서는 사전에 제시한 정보로 인해 처치 집단이 통제 집단보다 잠재기가 더 짧은 것으로 나타났다. 또한, P300의 진폭에서도 테니스 랠리 장면 관찰 후 반응 시 선택에 대한 확신이 높았기 때문에 처치 집단이 통제 집단보다 진폭이 높게 나타났다. 또한 본 연구는 사전에 제공한 상황인식 정보가 대뇌의 정보처리에 직접적인 영향을 미친다는 것을 보여 주었다.
- 이러한 의미는 테니스 랠리 장면과 같은 스포츠 상황에서 상대방이나 공의 방향과 같은 위치 정보를 지속적으로 추적한 후 다음 동작에 대한 공간적인 위치 정보와 그에 따른 운동 계획, 판단, 의사결정 등이 상호보완적으로 일어나고 있음을 시사하는 것이다. 또한, 본 연구에서 나타난 뇌 활성 패턴을 보면 외부 환경에 대한 관찰 보다는 상대방이나 공의 위치 정보가, 상대방이나 공의 위치 정보 보다는 운동 계획이, 운동 계획보다는 의사결정에 더 많은 작업 부하가 걸린다는 것을 알 수 있다. 이러한 결과로 미루어 볼때, EEG를 이용한 ERP는 상황인식을 연구하는데 유용한 도구가 될 수 있다.
- 05). 반응시간은 비구체적 상황인식, 구체적 상황인식 그리고 통제집단에서 각각 738 msec, 715 msec 그리고 715 msec인 것으로 나타났다.
- P300 잠재기는 자극확인과 주의, 불확실성 해결과 같은 인지적 기능과 관련이 있다. 본 연구 결과 통제집단의 잠재기가 비구체적 상황인식 및 구체적 상황인식 집단보다 길게 나타나 가설이 부분적으로 기각되었다. 이러한 결과는 통제집단의 피험자들이 과제를 수행하기 전 처치 집단의 피험자들보다 상황에 대한 불확실성이 높았거나 의사결정 지연 현상이 있었다는 것을 의미한다.
- 본 연구의 결과를 종합해보면, 반응시간 및 정확률에서는 아무런 차이가 나타나지 않았지만, P300의 잠재기에서는 사전에 제시한 정보로 인해 처치 집단이 통제 집단보다 잠재기가 더 짧은 것으로 나타났다. 또한, P300의 진폭에서도 테니스 랠리 장면 관찰 후 반응 시 선택에 대한 확신이 높았기 때문에 처치 집단이 통제 집단보다 진폭이 높게 나타났다.
- 조건 분석에서는 단식수비가 단식공격과 복식수비 보다 진폭이 높게 나타났다. 이러한 결과는 단식수비의 경우 상대방의 움직임과 날아오는 공의 방향이 복식수비보다 단조롭기 때문에 상황을 예측하는 것이 쉬워 진폭이 높게 나타난 것으로 판단된다.
- 각 영역에 대한 P300의 진폭을 분석한 결과, 중전두엽(Fz) > 중심열구(Cz) > 중두정엽(Pz) > 좌측두엽(T3), 우측두엽(T4), 좌후두엽(O1), 그리고 우후두엽(O2) 순으로 진폭이 큰 것으로 나타났다. 특히 본 연구에서 사고, 추리, 생각, 및 의사결정을 담당하는 전두엽(Fz) 영역에서 가장 큰 활성(작업부하)이 나타났다. 그리고 운동계획을 담당하는 보조운동영역인 중심구(Cz)가 다른 영역에 비해 높은 활성을 보였다.
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