[논문]한국어 어휘의 중의성 해결과 관련된 대뇌활동: MEG 연구

유기순; 김충명; 김준식; 정천기; 남기춘

문제 정의

본 연구는 이러한 MEG 장점을 이용하여 기존의 비교연구 결과인 중의성 해결과정과 이에 관련된 대뇌영역 실험 결과를 지지하는 연구이다. 어휘판단과제 시 어휘적 중의성의 의미적인 점화효과 양상이 뚜렷이 나타난 행동반응 시간연구와 fMRI를 이용한 중의성의 해결 관련 대뇌영역을규명한 연구를 지지하고, 아울러 MEG의 높은 시간 분해력을 이용하여 중의성 해결관련 과정에기저하는 대뇌 활동의 진행 시간별 활성화 양상을 알아보는 데 목적이 있다.
연구이다. 어휘판단과제 시 어휘적 중의성의 의미적인 점화효과 양상이 뚜렷이 나타난 행동반응 시간연구와 fMRI를 이용한 중의성의 해결 관련 대뇌영역을규명한 연구를 지지하고, 아울러 MEG의 높은 시간 분해력을 이용하여 중의성 해결관련 과정에기저하는 대뇌 활동의 진행 시간별 활성화 양상을 알아보는 데 목적이 있다.

제안 방법

실험 시간 동안, 동공의 이동과 깜박임은 gold-disk 전자기를 통한 electrooculographic 활성도로 확인하였다. MEG 주파수는 1부터 200 Hz 영역의 주파수를 흡수하여 자극 전 200 msec과 자극 후 2초를 600Hz 의 표본 비율로 수치화하였다. 각 실험 시, 100 개의 MEG epochs 를 평균을 구하였고, MEG epochs의 평균은 50Hz단위로 수치화하여 자극 전 200 msec 기간의 평균에 대한 상대적 가치로 보정하였다.
MEG 주파수는 1부터 200 Hz 영역의 주파수를 흡수하여 자극 전 200 msec과 자극 후 2초를 600Hz 의 표본 비율로 수치화하였다. 각 실험 시, 100 개의 MEG epochs 를 평균을 구하였고, MEG epochs의 평균은 50Hz단위로 수치화하여 자극 전 200 msec 기간의 평균에 대한 상대적 가치로 보정하였다. 각 시간대의 관찰 결과는 Curry software를 통한 sLORETA로 표현하였다.
머리에서 발생하는 자기장은 주변 전자제품이나 전력선, 지구자기에 비해 극도로 미세하기 때문에 자기 차폐실 안에서 측정이 이루어진다. 또한 액체헬륨으로 센서코일을 초전도 상태로 유지해 고감도로 신호를 측정한다. 모든 기록은 자기 차폐실에 있는 MEG 306채널에 의해 작성되었다.
하지만 비중의적이긴 해도 관련어가 목표어로 제시되는 전자의 경우는 점화효과 등의 반응 편향성이 관찰될 수 있는 반면, 후자의 경우는 그와 같은 우려를 배제할 수 있다. 본 결과 분석에서는 후자, 곧 중의성-무관련 조건에서 비중 의성-무관련조건을 감산하는 경우를 택하였다. 한편, 중의성이 해소되는 조건은 주지하는 것처럼 중의성-관련 조건에서 중의성-비관련 조건을 빼도록 하였다.
본 실험의 분석은 우선 중의성이 유지되는 (ambiguity preservation) 영역을 관찰하고, 이를중의성이 해소되는 (ambiguity resolution) 영역과 비교하였다. 이 과정에는 중의성과 관련된 대뇌활성화 영역은 물론, 중의적 단어의 인식과 어휘접근, 그리고 의미처리에 이르는 일련의 하위처리 과정과 관련된 진행 시간별 활성화 추이도 아울러 주요한 분석지표가 된다.
각 시간대의 관찰 결과는 Curry software를 통한 sLORETA로 표현하였다. 부피전도체를 계산하기 위해 구형모델을 이용하였으며, 20이상의 F값을 영역으로 인정하였다.
4개의 위치 지점 코일들은 3차 공간의 머리 위치를 기록하기 위해 느슨하게 부착하였다. 실험 시간 동안, 동공의 이동과 깜박임은 gold-disk 전자기를 통한 electrooculographic 활성도로 확인하였다. MEG 주파수는 1부터 200 Hz 영역의 주파수를 흡수하여 자극 전 200 msec과 자극 후 2초를 600Hz 의 표본 비율로 수치화하였다.
이 시스템은 머리 전체를 커버하기 위해 102개의 magnetomers오} 204개의 gradiometers 조합으로 구성되어 있다. 정확한 피험자 머리의 위치는 정중부와 두 귀를 기준으로 Cartesian Coordinate system으로 결정하였다. 4개의 위치 지점 코일들은 3차 공간의 머리 위치를 기록하기 위해 느슨하게 부착하였다.
이는 MEG 실험 시 움직임이 결과에 큰 영향을 주므로 움직임을 최소화시키기 위해서였다. 중의적 어휘와 비중의 적 어휘의 빈도수와 음절수를 일치시켰으며, yes/ no로 대답할 수 있는 질문은 피험자에게 실험 의도를 파악하지 못하게 하기 위한 조건이며, yes/ no의 비율은 50%로 맞추었다. 모든 자극은 무선화하였다.

대상 데이터

실험을 수행하기에 적합한 3명의 고려대학교대학원 재학 중인 학생을 대상으로 실시되었으며, 오른손잡이 학생들이었다. 나이의 분포는 20대후반이었으며, 실험을 하기에 충분한 시력을 갖고있었다.
모든 기록은 자기 차폐실에 있는 MEG 306채널에 의해 작성되었다. 이 시스템은 머리 전체를 커버하기 위해 102개의 magnetomers오} 204개의 gradiometers 조합으로 구성되어 있다. 정확한 피험자 머리의 위치는 정중부와 두 귀를 기준으로 Cartesian Coordinate system으로 결정하였다.

데이터처리

각 실험 시, 100 개의 MEG epochs 를 평균을 구하였고, MEG epochs의 평균은 50Hz단위로 수치화하여 자극 전 200 msec 기간의 평균에 대한 상대적 가치로 보정하였다. 각 시간대의 관찰 결과는 Curry software를 통한 sLORETA로 표현하였다. 부피전도체를 계산하기 위해 구형모델을 이용하였으며, 20이상의 F값을 영역으로 인정하였다.

성능/효과

결론적으로 한국어 중의어 해소과정에 기저 하는 하위처리 과정은 어휘의미 접속이라는 기본적인 과정 외에 이들의 의미분지를 촉발할 단서의 유무가 그 활성화 영역의 패턴과 지속시간에 영향을 미치는 것으로 해석할 수 있다.
본 실험의 예비 결과로서 fMRI 활성화 영역은 MEG 결과를 모두 포함하는 대뇌 영역으로 확인되었지만, 특정의 하위처리 기능과의 관련성은 언급할 수 없는 한계가 있었음은 자명하다. 이는 한국어 어휘 중의성 관련 대뇌활동을 시간대별로확인 가능한 아래의 MEG 실험결과가 대체적이고보완적인 역할을 수행했다고 할 수 있다.
postcentral gyrus)오} 중측두이 랑 (middle temporal gyrus)의 활성화가 두드러졌다. 어휘적 중의성 해결 관련 영역은 어휘적 중의성 관련 활성화 영역에서 가장 활성화 정도가 큰우측전두엽(right frontal lobe)외에 내측전두회 (medial frontal gyrus), 후두엽 (occipital lobe), 혀이랑(lingual gyrus), 상즉두이랑 ( superior temporal gyrus), 중측두이랑(middle temporal gyrus) 및 설부(cuneus)와 설전부(precuneus)의활성화가 넓게 나타났다.
특흐], fMRI 실험 결과의 경우, 어휘적 중의성 관련 대뇌영역은 좌측하전두이랑(left inferior frontal gyrus) 즉, Broca영역의 활성화가 전반적으로 우세하였고, 우즉전두엽 (right frontal lobe)에서도 강한 활성을 보인 것이 두드러진 특징으로 볼 수 있다. 우측 전두엽 중에서도 구체적으로 언급하면, 두정중심앞이랑(parietal precentral gyrus), 두정중심후이 랑(parietal . postcentral gyrus)오} 중측두이 랑 (middle temporal gyrus)의 활성화가 두드러졌다. 어휘적 중의성 해결 관련 영역은 어휘적 중의성 관련 활성화 영역에서 가장 활성화 정도가 큰우측전두엽(right frontal lobe)외에 내측전두회 (medial frontal gyrus), 후두엽 (occipital lobe), 혀이랑(lingual gyrus), 상즉두이랑 ( superior temporal gyrus), 중측두이랑(middle temporal gyrus) 및 설부(cuneus)와 설전부(precuneus)의활성화가 넓게 나타났다.
이미 확인된 것처럼 문맥으로서의 점화자극의관여 및 중의어 의미의 해소를 위한 어휘접근 이후에는 중의성 해소 및 유지조건 모두가 최종 단계인 전두엽부위의 활성화로 귀결되는 공통성을갖지만, 이들 간의 차이는 활성화 지속시간에 있었음을 개별적인 활성화 영역 데이터를 근거로확인할 수 있었다. 결국, 중의성 유지조건에서는 300ms 가까이 전두엽 부위의 활성화가 지속되는반면, 해소조건에서는 이보다는 100ms 이상 짧아지는 특성을 보인 것이다.
볼 수 있다. 이후 우반구 전두엽을 중심으로 해당 중의어의 의미해결을 위한 자원을 우반구 전역에서 충당하고 있음도 생각해 볼 수 있고, 마지막으로 중의어 해소를 위한 내측, 복측 전전두엽 (medial and ventral prefrontal lobe)의 관여가 본격적으로 진행되어 가는 양상을 확인할수 있다. 이는 주어지는 문맥자극으로부터 중의어에 대한 표상과정이 몇 단계의 시간영역으로 구분될 수 있음을 시사한다고 하겠다.
기존 연구에서는 중의성을 해결하는 과정에 대해 살펴보고 이에 관련된대뇌영역에 대해 알아보았다. 특흐], fMRI 실험 결과의 경우, 어휘적 중의성 관련 대뇌영역은 좌측하전두이랑(left inferior frontal gyrus) 즉, Broca영역의 활성화가 전반적으로 우세하였고, 우즉전두엽 (right frontal lobe)에서도 강한 활성을 보인 것이 두드러진 특징으로 볼 수 있다. 우측 전두엽 중에서도 구체적으로 언급하면, 두정중심앞이랑(parietal precentral gyrus), 두정중심후이 랑(parietal .
이는 주어지는 문맥자극으로부터 중의어에 대한 표상과정이 몇 단계의 시간영역으로 구분될 수 있음을 시사한다고 하겠다. 한 가지 더확인이 필요한 사항은 450ms 이후에서 나타나는어휘접속 후 처리과정(postTexical process)인더】, 중의어의 어휘적 의미가 보존되거나 유지되고있는 전자의 경우에는 커다란 진폭의 변화없이낮은 강도의 신호가 300ms 이상 지속되고 있음을 확인할 수 있다. 반면, 중의어 해소조건에서는재분석 혹은 재확인과정이라 할 만한 진폭의 급격한 변화패턴을 확인할 수 있다(그림 5의 상단 PCA 및 채널별 에너지 밴드의 변화 참조).

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