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문제 정의
- 결국 이론적 맥락에서는 P300 CIT에서 목표자극과 나머지 자극에 각각 다른 반응을 하는 경우에 비하여 목표자극에만 반응을 하는 경우에 관련자극과 무관련 자극 간의 P300 진폭 차이가 감소할 수도 있고 증가할 수도 있으며, 변화하지 않을 수도 있다. 본 연구의 목적은 실험실 연구를 통하여 관련자극과 무관련자극에 대한 반응여부가 두 자극의 P300 진폭과 P300 CIT의 정확도에 미치는 영향을 파악하는 것이다.
가설 설정
- 이 실험은 실험참가자가 교통사고 후에 피해 보상금을 많이 받기 위하여 허위로 기억상실을 주장하는 상황을 가정합니다. 실험참가자께서는 본인의 이름조차 기억나지 않는다고 주장해야 합니다.
제안 방법
- 본 연구는 Lee et al.(2013)의 연구를 보완하는 성격을 가지므로 이들의 연구에서 사용한 것과 동일한 자기참조적 정보를 이용한 P300 CIT를 실시하였다. 6개의 이름을 실험자극으로 사용하였다.
- 5(Cedrus Corporation, San Fedro, CA,USA)를 이용하여 제시하였으며, 뇌파는 Grass Model 12 Neurodata Acquisition System(Grass Instruments,Quincy, MA, USA)를 사용하여 증폭 및 대역여과시켰다. MP150 A/D 변환기(Biopac Systems, Goleta,CA, USA)를 이용하여 200 Hz의 표본율로 A/D 변환하였으며, AcqKnowledge v4.1(Biopac Systems Inc.,Santa Barbara, CA, USA)을 이용하여 뇌파를 기록하였다. 뇌파는 0.
- 조사대상자에게는 목표자극이 제시되면 특정버튼(예; 마우스 왼쪽 버튼)을 누르고 다른 자극이 제시되면 다른 버튼(예; 마우스 오른쪽 버튼)을 누르도록 지시한다. 검사가 끝난 후에 관련자극과 무관련자극에 대한 사건관련전위(event-related potential: ERP)를 산출하고, 각 자극에 대한 P300 진폭을 비교한다. 관련자극에 대한 P300 진폭이 무관련자극에 대한 P300 진폭보다 통계적으로 유의하게 더 크다면, 조사대상자가 관련자극을 알아본다고 판단한다.
- 자극은 선행연구에 따라 300 ms 동안 제시하였으며 자극간 제시간 격은 3000 ms였다. 검사자극은 실험참가자로부터 1m 앞에 놓여 있는 LCD 모니터에 흰색 바탕에 검은색 글씨로 제시하였다. 글자의 높이는 1.
- 국제 10-20 체계에 따라 Fz, Cz, Pz에 전극을 부착하였으며, 양쪽 귓불에 기준전극을, 이마에 접지전극은 부착하였다. 왼쪽 눈의 위와 아래에 전극을 부착하여 안전도(electrooculogram)를 측정하였다.
- 만약 특별한 의미를 가진 이름이 있다면 다른 이름으로 바꾸어 4개의 무관련자극이 모두 특별한 의미가 없는 이름으로 구성되도록 하였다. 그런 다음 두피에 뇌파측정을 위한 전극을 붙인 후 아래와 같은 지시문을 읽어주고 P300 CIT를 실시하였다. 지시문은 Lee et al.
- 실험참가자에게 미리 준비한 무관련자극 이름 4개를 보여주고 특별한 의미를 가진 이름이 있는지 물어보았다. 만약 특별한 의미를 가진 이름이 있다면 다른 이름으로 바꾸어 4개의 무관련자극이 모두 특별한 의미가 없는 이름으로 구성되도록 하였다. 그런 다음 두피에 뇌파측정을 위한 전극을 붙인 후 아래와 같은 지시문을 읽어주고 P300 CIT를 실시하였다.
- (2009)은 속이려는 의도가 P300CIT의 정확도에 미치는 영향을 검증하기 위하여 두 집단의 참가자들에게 자기참조적인 정보(즉, 실험참가자의 이름)를 이용한 P300 CIT를 실시하였다. 모든 참가자들에게 P300 CIT 동안 목표자극이 제시되면 마우스 오른쪽 버튼을 누르고, 다른 자극이 제시되면 마우스 왼쪽 버튼을 누르도록 지시하였다. 그러나 속이려는 의도를 조작한 집단의 참가자들에게는 관련 자극과 무관련자극이 제시되었을 때 마우스 왼쪽 버튼을 누르는 것은 ‘나는 이 자극을 모른다’는 것을 의미한다고 알려주었으며, 다른 집단의 참가자들에게는 ‘이 자극은 목표자극이 아니다’는 것을 의미한다고 알려주었다.
- 실험이 끝난 후, 안전도를 이용하여 눈 깜박임에 의한 뇌파의 변형을 교정하였으며(Semlitsch, Anderer, Schuster,& Presslich, 1986), 뇌파를 자극제시 전 100 ms를 포함하여 총 1500 ms 구간으로 나누어 분석하였다. 목표자극과 관련자극, 무관련자극 각각에 대하여 자극제시 시점을 기준으로 각 시행의 뇌파들을 평균하여 ERP를 산출하였다.
- 5 cm였다. 반응은 컴퓨터 마우스로 하도록 하였으며, 마우스를 양손으로 잡고서 왼손 엄지로 왼쪽 버튼을 누르고 오른손 엄지로 오른쪽 버튼을 누르도록 하였다. 일반응조건과 양반응 조건에서 마우스 버튼 반응에 대한 지시는 아래와 같았다.
- 본 연구에서는 자극 간 제시간격이 3000 ms인P300 CIT에서 목표자극과 나머지 자극을 변별하여 목표자극에만 버튼 반응을 하는 일반응 조건과 목표 자극과 나머지 자극에 서로 다른 반응을 하는 양반응조건 간에 P300 진폭이 달라지는지 검증하였으며, 거짓말 탐지의 정확도가 서로 다른지 확인하였다
- 선행연구들에 따라서 각 실험조건별로 두 번의 부트스트랩 크기차이분석을 실시하였다(Lefebvre,Marchand, Smith, & Connolly, 2009).
- 실험이 끝난 후, 안전도를 이용하여 눈 깜박임에 의한 뇌파의 변형을 교정하였으며(Semlitsch, Anderer, Schuster,& Presslich, 1986), 뇌파를 자극제시 전 100 ms를 포함하여 총 1500 ms 구간으로 나누어 분석하였다.
- 실험참가자 개인별로 부트스트랩 절차를 이용한 P300 크기차이검증을 실시하였으며, Table 3에 개인별 검증 결과가 제시되어 있다. 관련자극의 P300 진폭과 무관련자극들 중 가장 큰 P300 진폭을 비교하는 경우에 일반응 조건의 정확탐지율은 71%(14명중 10명)였으며, 양반응 조건의 정확탐지율은 57%(14명 중 8명)였다.
- 실험참가자에게 미리 준비한 무관련자극 이름 4개를 보여주고 특별한 의미를 가진 이름이 있는지 물어보았다. 만약 특별한 의미를 가진 이름이 있다면 다른 이름으로 바꾸어 4개의 무관련자극이 모두 특별한 의미가 없는 이름으로 구성되도록 하였다.
- 그 중 하나는 실험참가자의 이름이었으며, 실험참가자의 이름은 관련자극으로 사용되었다. 실험참가자에게 특별한 의미를 가지지 않는 이름 4개를 무관련자극으로 사용하였다. 또 다른 이름 하나를 목표자극으로 사용하였다.
- 안전도 측정을 위한 전극을 대각선으로 배치하여 수직 안구운동과 수평 안구운동을 모두 측정하도록 하였다(Rosenfeld, Soskins, Bosh, & Ryan, 2004).
- 국제 10-20 체계에 따라 Fz, Cz, Pz에 전극을 부착하였으며, 양쪽 귓불에 기준전극을, 이마에 접지전극은 부착하였다. 왼쪽 눈의 위와 아래에 전극을 부착하여 안전도(electrooculogram)를 측정하였다. 안전도 측정을 위한 전극을 대각선으로 배치하여 수직 안구운동과 수평 안구운동을 모두 측정하도록 하였다(Rosenfeld, Soskins, Bosh, & Ryan, 2004).
- 일반응 조건과 양반응 조건을 각각 두 번씩 실시하였으며, 각 조건을 실시하는 순서는 실험참가자별로역균형화하였다.
- 일반응 조건과 양반응 조건의 P300 CIT에서 목표 자극 1개, 관련자극 1개, 무관련자극 4개를 섞어서무선적으로 하나씩 제시하였으며, 6개 자극 제시를 1회기로 하여 총 40회기를 실시하였다. 자극은 선행연구에 따라 300 ms 동안 제시하였으며 자극간 제시간 격은 3000 ms였다.
- 안전도 측정을 위한 전극을 대각선으로 배치하여 수직 안구운동과 수평 안구운동을 모두 측정하도록 하였다(Rosenfeld, Soskins, Bosh, & Ryan, 2004). 자극은 SuperLab v4.5(Cedrus Corporation, San Fedro, CA,USA)를 이용하여 제시하였으며, 뇌파는 Grass Model 12 Neurodata Acquisition System(Grass Instruments,Quincy, MA, USA)를 사용하여 증폭 및 대역여과시켰다. MP150 A/D 변환기(Biopac Systems, Goleta,CA, USA)를 이용하여 200 Hz의 표본율로 A/D 변환하였으며, AcqKnowledge v4.
- 관련자극이 1개인 경우 무관련자극 4개와 목표자극 1개를 포함시켜 총 6개의 자극을 P300 CIT에 사용한다(무관련자극의 개수는 3, 5, 또는 6개를 사용할 수도 있다). 조사대상자에게 6개의 자극을 3000 ms(즉 3초)에 하나씩 컴퓨터 모니터에 무선적으로 제시하는 것을 1회기로 하여, 최소 30회기 이상 반복 제시한다. 조사대상자에게는 목표자극이 제시되면 특정버튼(예; 마우스 왼쪽 버튼)을 누르고 다른 자극이 제시되면 다른 버튼(예; 마우스 오른쪽 버튼)을 누르도록 지시한다.
- 조사대상자에게 6개의 자극을 3000 ms(즉 3초)에 하나씩 컴퓨터 모니터에 무선적으로 제시하는 것을 1회기로 하여, 최소 30회기 이상 반복 제시한다. 조사대상자에게는 목표자극이 제시되면 특정버튼(예; 마우스 왼쪽 버튼)을 누르고 다른 자극이 제시되면 다른 버튼(예; 마우스 오른쪽 버튼)을 누르도록 지시한다. 검사가 끝난 후에 관련자극과 무관련자극에 대한 사건관련전위(event-related potential: ERP)를 산출하고, 각 자극에 대한 P300 진폭을 비교한다.
- Table 2에 실험조건에 따른 평균 P300 진폭이 제시되어 있다. 평균 P300 진폭이 실험조건 간에 차이가 있는지 검증하기 위하여 반응유형(일반응 조건,양반응 조건)과 자극종류(관련자극, 무관련자극)를 독립변인으로 반복측정 이원변량분석을 실시하였다. 목표자극에 대한 P300 진폭은 거짓말 탐지와 큰 관련이 없으므로 분석에서 제외하였다.
- 한 번은 4개의 무관련자극에 대한 160회 시행의 뇌파(4개의 무관련 자극×40회 시행)를 평균한 ERP와 관련자극에 대한 40회 시행의 뇌파를 평균한 ERP 간의 P300 진폭을 비교하였으며, 다른 한번은 4개의 무관련자극 중 가장 큰 P300 진폭과 관련자극의 P300 진폭을 비교하였다.
대상 데이터
- (2013)의 연구를 보완하는 성격을 가지므로 이들의 연구에서 사용한 것과 동일한 자기참조적 정보를 이용한 P300 CIT를 실시하였다. 6개의 이름을 실험자극으로 사용하였다. 그 중 하나는 실험참가자의 이름이었으며, 실험참가자의 이름은 관련자극으로 사용되었다.
- 대학생 14명을 모집하여 실험에 참가시켰다. 조사대상자의 평균연령은 24.
데이터처리
- 각 실험참가자별로 관련자극에 대한 P300 진폭이 무관련자극에 대한 P300 진폭보다 통계적으로 유의하게 더 큰지 검증하기 위하여 부트스트랩 P300 크기 차이분석을 실시하였다(Cutmore, Djakovic, Kebbell,& Shum, 2009; Rosenfeld, Biroschak, & Furedy,2006).
이론/모형
- P300 진폭은 P300 CIT에 가장 적합하다고 알려진 정점정점 방법을 이용하여 계산하였다(Soskins, Rosenfeld,& Niendam, 2001).
- 분자의 자유도가 2인 반복측정 변량분석에서는 Greenhouse-Geisser ε을이용하여 교정한 확률을 산출하였다.
성능/효과
- 정점-정점 방법은 P300의 전위와 P300 이후에 나타나는 부적 정점 전위값 간의 차이를 P300의 진폭으로 정의한다. P300의 전위는 자극 제시 후 300 ms에서 700 ms 사이에 100 ms 구간의 평균값이 가장 큰 값을 사용하였으며, P300 이후 부적 정점의 전위는 P300이 나타난 이후부터 1400 ms까지 100ms 구간의 평균값이 가장 작은 값을 사용하였다.
- 결과적으로 본 연구결과에 비추어보면 관련자극과 무관련자극에 대한 버튼 반응 여부는 P300 CIT의 정확도에 영향을 미치지 않거나 또는 큰 영향을 미치지 않을 가능성이 높다. 따라서 자극 간 제시간격이 짧은 P300 CIT가 일반적인 자극 간 제시간격(3000 ms내외)을 사용하는 P300 CIT보다 더 좋다는 Lee et al.
- 결과적으로 양반응 조건에 비하여 일반응 조건에서 관련자극과 무관련자극의 P300 진폭은 감소하였지만, 관련자극과 무관련자극 간의 P300 진폭 차이는 통계적으로 유의하게 감소하지 않았다고 할 수 있다.
- 63). 관련 자극의 P300 진폭과 무관련자극 전체의 평균 P300 진폭을 비교하는 경우에는 일반응 조건과 양반응 조건에서 모두 93%의 정확탐지율을 보였다.
- 실험참가자 개인별로 부트스트랩 절차를 이용한 P300 크기차이검증을 실시하였으며, Table 3에 개인별 검증 결과가 제시되어 있다. 관련자극의 P300 진폭과 무관련자극들 중 가장 큰 P300 진폭을 비교하는 경우에 일반응 조건의 정확탐지율은 71%(14명중 10명)였으며, 양반응 조건의 정확탐지율은 57%(14명 중 8명)였다. 양반응 조건의 정확탐지율이 더 낮은 경향이 있었지만 두 조건의 정확탐지율은 통계적으로 유의한 차이가 없었다(McNemar검증, p=.
- 그러나 속이려는 의도를 조작한 집단의 참가자들에게는 관련 자극과 무관련자극이 제시되었을 때 마우스 왼쪽 버튼을 누르는 것은 ‘나는 이 자극을 모른다’는 것을 의미한다고 알려주었으며, 다른 집단의 참가자들에게는 ‘이 자극은 목표자극이 아니다’는 것을 의미한다고 알려주었다. 관련자극의 P300 진폭을 비교한 결과 속이려는 의도를 조작한 집단이 그렇지 않은 집단보다 더 큰 경향이 있었으며, 속이려는 의도를 조작한 집단의 판단 정확도가 그렇지 않은 집단의 판단 정확도보다 높은 경향이 있었다. Verschuere et al.
- (2006)은목표자극에 특정 반응을 하고 관련자극과 무관련자극에 다른 반응을 하는 전형적인 P300 CIT(목표자극패러다임)와 목표자극 없이 관련자극과 무관련자극만을 사용하여 버튼 반응을 없앤 P300 CIT(무목표자극 패러다임)의 결과를 비교하였다. 그 결과 목표자극 패러다임에 비하여 무목표자극 패러다임에서 관련자극과 무관련자극의 P300 진폭은 감소하였지만,관련자극과 무관련자극 간의 P300 진폭 차이는 실험조건에 따라 유의하게 다르지 않았다. Rosenfeld,Shue, & Singer(2007)는 목표자극을 하나만 사용한 조건과 목표자극을 6개 사용한 조건을 비교하였다.
- 한 번은 4개의 무관련자극에 대한 160회 시행의 뇌파(4개의 무관련 자극×40회 시행)를 평균한 ERP와 관련자극에 대한 40회 시행의 뇌파를 평균한 ERP 간의 P300 진폭을 비교하였으며, 다른 한번은 4개의 무관련자극 중 가장 큰 P300 진폭과 관련자극의 P300 진폭을 비교하였다. 두 경우 모두 1,000번의 부트스트랩 표본 중에서 900번 이상 관련자극의 P300 진폭이 더 크면 거짓을 말한 것으로 판단하였다. 90% 신뢰수준은 P300CIT에서 일반적으로 사용하는 기준이다(Rosenfeld etal.
- 변량분석결과, 반응유형의 주효과가 통계적으로 유의하였다((F(1,13)=1.48, p=.246, ΔΠ2 =.10).
- 실험결과 관련자극과 무관련자극에 대한 P300 진폭은 양반응 조건보다 일반응 조건에서 더 작았지만, 관련자극과 무관련자극 간의 P300 진폭차이는 일반응 조건과 양반응 조건 간에 통계적으로 유의한 차이가 없었다. 즉, 양반응 조건에 비하여 일반응 조건에서 관련 자극과 무관련자극의 P300 진폭이 감소하였지만 두 자극 간의 P300 진폭차이가 그대로 유지되었다고 볼 수 있다.
- 이러한 선행연구와 본 연구결과를 종합하여 보면,P300 CIT에서 실험참가자가 수행하는 과제 자체는 작업부하량 또는 자극에 할당된 주의(T)에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 보인다. 그 이유는 아마도 P300CIT에서 자극에 할당된 주의(T)의 값보다 자극의 가치(SV)가 가지는 값이 훨씬 더 크기 때문일 가능성이 있다.
- 1에 제시되어 있다. 일반응 조건과 양반응 조건에서 모두 관련자극에 대한 P300 진폭이 무관련자극 중 P300 진폭이 가장 큰것(Imax)보다 더 크게 나타났다. 일반응 조건에서는 관련자극에 대한 P300 진폭이 목표자극에 대한 P300 진폭과 유사하였으며, 양반응 조건에서는 관련자극에 대한 P300 진폭이 목표자극에 대한 P300 진폭보다 더 크게 나타났다.
- 일반응 조건과 양반응 조건에서 모두 관련자극에 대한 P300 진폭이 무관련자극 중 P300 진폭이 가장 큰것(Imax)보다 더 크게 나타났다. 일반응 조건에서는 관련자극에 대한 P300 진폭이 목표자극에 대한 P300 진폭과 유사하였으며, 양반응 조건에서는 관련자극에 대한 P300 진폭이 목표자극에 대한 P300 진폭보다 더 크게 나타났다.
- 3333px;">). 즉, 관련자극과 무관련자극의 P300 진폭은 일반응 조건(각각 13.51 ㎶, 7.45 ㎶)보다 양반응 조건(각각 17.42 ㎶, 10.37 ㎶)에서 더 컸다. 자극종류의 주효과도 유의하였다(F(1,13)=55.
- 81). 즉, 관련자극의 P300 진폭(일반응조건 13.51 ㎶, 양반응 조건 17.42 ㎶)이 무관련자극의 P300 진폭(일반응 조건 7.45 ㎶, 양반응 조건10.37㎶)보다 더 컸다. 그러나 반응유형과 자극종류의 이원 상호작용효과는 유의하지 않았다(ΔΠ2 =.
후속연구
- 만약 자극의 가치(SV)가 가지는 값이 작다면 본 연구결과는 다르게 나타날 수도 있다. 그러나 거짓말 탐지 상황에서 관련자극은 범인에게 큰 가치를 가질 수 밖에 없으므로 본 연구결과가 실제 거짓말탐지에도 적용될 가능성이 높을 것이다.
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