[논문]한글 시각단어재인의 초기처리과정에 대한 대뇌 활성화 양상 : 'VWFA(visual word from area)'를 중심으로

손효정; 정재범; 편성범; 송희진; 이재준; 민승기; 장용민; 남기춘

한글 시각단어재인의 초기처리과정에 대한 대뇌 활성화 양상 : 'VWFA(visual word from area)'를 중심으로
The Cerebral activation of Korean visual word recognition in Ventral stream 원문보기

손효정 (고려대학교 심리학과) , 정재범 (고려대학교 심리학과) , 편성범 (고려대학교 의과대학 재활의학과) , 송희진 (경북대학교 의과대학 의용생체공학과) , 이재준 (경북대학교 의과대학 의용생체공학과) , 민승기 (영남대학교 심리학과) , 장용민 (경북대학교 의과대학 의용생체공학과) , 남기춘 (고려대학교 심리학과)

문자는 의사소통의 중요한 매개체 중 하나로 사람이 문자를 인식할 때, 글자의 크기나 모양, 위치, 글 자체 등의 매우 다양한 지각적인 변화에 의한 영향을 크게 받지 않는다. 이는 문자에 대한 처리가 다른 사물과는 다소 다르게 일어나며 머릿속에 추상적인 형태(abstract form)로 저장되어 있음을 의미한다. 이러한 처리과정은 시각단어재인 과정에서 어휘 지식에 접근하기 위한 중요한 단계로 여겨지면서 이와 관련된 대뇌 영역의 국재화 양상에 대한 연구들이 진행되고 있다. 본 연구에서는 한글 시각단어재인에 있어 Cohen과 Dehaene 등이 'visual word form area'주장하고 있는 좌측 ventral occipito-tempoarl region의 대뇌 활성화 양상을 살펴보았다. 실험 결과, 좌측 'VWFA'는 어휘의 친숙성에 우뇌의 대측 지점은 어휘성(lexicality)에 민감한 것으로 나타났다.

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문제 정의

본 연구에서는 시각적 구성형태가 알파벳 체계의 언어와 달리 자모음이 상하좌우로 배열된 특징을 갖는 한글에 대한 기능적 자기공명영상 결과가 알파벳 체계의 언어에 대한 결과와 어떠한 차이점을 나타내는지 알아보았다. 특히, 어휘성과 친숙성(빈도)에 따라 “VWFA”으로 불리는 영역의 활성화 양상을 살펴봄으로써 한국어 시각단어재인의 초기처리 과정의 neural substrate의 특성을 추론해 보았다.
차이점을 나타내는지 알아보았다. 특히, 어휘성과 친숙성(빈도)에 따라 “VWFA”으로 불리는 영역의 활성화 양상을 살펴봄으로써 한국어 시각단어재인의 초기처리 과정의 neural substrate의 특성을 추론해 보았다.

제안 방법

실험은 블록 디자인으로 설계되었으며 각 조건마다 세 블록씩 할당되고 각각의 블록들은 랜덤하게 제시되었다. 실험자극은 고빈도 단어, 저빈도 단어, 비단어, 초점자극(cross fixation), 자음열, 체크판을 각 블록당 30개씩 총 30초 동안 제시하고 9분간 2주기의 기능적 자기공명영상 단층촬영을 실시하였다.
제시되었다. 실험자극은 고빈도 단어, 저빈도 단어, 비단어, 초점자극(cross fixation), 자음열, 체크판을 각 블록당 30개씩 총 30초 동안 제시하고 9분간 2주기의 기능적 자기공명영상 단층촬영을 실시하였다. 영상 획득 장비는 경북대학교 병원의 GE 3.
정상 교정시력을 갖은 오른손잡이 남자 8명의 대학생을 대상으로 하여, 연습시행을 통해 실험과정을 숙지한 후, 실제 실험에서 fMRI scanning0] 이루어지는 동안 시각자극을 속으로 읽거나 응시하도록 했다.

대상 데이터

40msec, 4mm no gap 31 slices, 64x64 Matrix, FOV 220mm, flip angle 90°)를 사용하여 영상을 획득하였다.

데이터처리

획득한 영상 데이터는 SPMCstatistical parametric mapping)2로 분석하였다.

성능/효과

본 연구와 위와 같은 환자의 연구결과를 종합해보면 한국어 시각단어 재인에 있어 좌측 “VWFA"는 영어에서와 유사하게 단어의 친숙성 (빈도에 민감하고, 대측 영역인 우측 방추상회 (midfusiform)는 어휘성에 민감하며 좌측의 시각단어 분석에 대한 보조적인 역할을 하는 것으로 여겨진다.
그러므로 본 연구에서 사용된 자음열은 영어의 자음 열과는 매우 상이하게 일반적인 단어의 시각적 구성을 완전히 깨뜨린 친숙성이 낮은 시각 자극인 것이다. 실험 결과 한글의 자음열에 대한 좌측 “VWFA”의 활성이 나타나지 않았는데 (uncorrected p <.01 at a the single voxel), 이러한 결과로 좌측 "VWFA”가 온전한 단어 형태에 민감하게 반응하는 영역으로 보인다. 그러나, 이에 대해서는 단어의 자모음을 병렬적으로 늘여 제시하거나 단어를 수직으로 제시하는 등 일반적인 단어 제시 형태와 다른 실험 재료로 추가 실험이 요구된다.
각 결과는 초점자극의 활성화 정도에 비례한 것으로, 고빈도 단어 읽기보다 저빈도와 비단어 읽기에서 강한 활성을 보였다. 특히, **VWFA(visual word form area)”로 논쟁의 대상이 되고 있는 x=-44, y=-58, z=-15 (r=5, Jobard et at.
, 2003) 지점에 대한 각 조건의 활성화 결과는 매우 흥미롭다. 고빈도 단어의 경우이 지점의 활성화가 나타나지 않은 반면에 저빈도 단어 (x=-44, y=-58, z=-14, z score=3.46)와 비단어 조건 (x=-44, y=-58, z=-14, z score=3.11)에서는 정확히 이 지점에서 강한 활성화를 보였으며, 비단어의 경우 대측 영역인 우측 VWFA(x=44, y=-58, z=T4, z score=3.39)의 활성화도 함께 나타났다. 초점 자극에 대한 자음 열과 체크판의 시각처리는 비교적 약한 활성화를 보였다.
(2004) 결과에 의하면, 자음열, 고빈도, 거빈도, 비단어의 순으로 좌측 “VWFA”의 활성정도가 크게 나타났는데 이것은 영어를 대상으로 한 결과이며 시각단어재인과정에서 우측 “VWFA”의 역할에 대한 연구 결과들은 일관되게 수렴하지 않는다. 본 연구 결과는 한글도 영어와 유사하게 초기 시각처리 과정을 거치는 것으로나타났다. 특히, “VWFA” 으로 알려진 x=-44, y=-58, z=-15(r=5) 지점이 국소적으로 단어의 특성에 민감하게 반응하였다.
본 연구의 진행초기에 단어읽기에 대한 일반인의 기능적 자기공명영상 결과는 좌측 lingual gyrus만의 활성화를 나타냈다. 사전 실험의 문제점은 실험재료가 대부분 고빈도 단어였고 각 단어의 제시시간이 3초로 일반인이 읽기 과제를 수행하기에는 매우 긴 시간이 주어졌다는 점이다.
실험 결과 매우 흥미로웠던 점은 좌측 “VWFA”의 대측 영역인 우측 방추상회의 활성화이다. 이 영역은 비단어에서만 활성화를 나타났는데 친숙성이 낮은 저빈도 조건에서는 활성화를 보이지 않았으므로 친숙성보다는 어휘성 (lexicality)에 민감하게 반응하는 영역으로 여겨진다.
저빈도 단어와 비단어 읽기 조건에서는 고빈도단어 조건에서보다 precentral gyrus의 활성이 강하게 나타났는데, 비단어 조건에서 더 큰 활성화를 보였다. 이는 단어나 문장을 읽을 때 관여하는 영역으로 실제로 소리를 내어 읽지 않아도 활성화 되는 것으로 보고되고 있다.
더불어 낱자단위 읽기 (letter-byTetter reading), 전반성 난독증(이obal alexia, ) 환자의 행동실험 및 뇌영상 분석 결과는 이러한 주장을 뒷받침 해준다(OHBM2006 proceeding). 전 반성 난독증 환자의 경우, 행동 실험 결과, 단어와 비단어를 모두 읽지 못했으나 뇌영상 결과에서는 비단어 조건에서 우측 방추상회의 강한 활성을 보였다. 또 낱자단위 읽기 환자는 시간 경과에 따라 단어 읽기에 대해 우측 방추상회의 활성이 국재화되는 양상을 보였다.

후속연구

01 at a the single voxel), 이러한 결과로 좌측 "VWFA”가 온전한 단어 형태에 민감하게 반응하는 영역으로 보인다. 그러나, 이에 대해서는 단어의 자모음을 병렬적으로 늘여 제시하거나 단어를 수직으로 제시하는 등 일반적인 단어 제시 형태와 다른 실험 재료로 추가 실험이 요구된다.

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