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혜미 온
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1 국문초록 HSP 현상에대한고찰연구 본연구에서는안대를착용한상태에서시각자극을인지하는 HSP(Heightened Sensory Perception) 에대한행동학적인실험결과들을제시하였다. 실험결과, HSP 프로그램을훈련받은 2명의아동들은안대를착용한상태에서색깔을구별하는 테스트에서우연이상으로유의미하게높은수행도를보였고재현이가능하였다. 또한, 주위밝기가어두운곳보다밝은곳에서더높은수행도를보였으며, 주어지 는색깔자극강도가낮아지면, 수행도역시낮아지는경향이보였다. 본연구를통해지금까지알려진시각인지경로가아닌다른메커니즘을통해 색깔을인지하는것이가능함을알게되었고, 주위환경의밝기와시각자극의강도 가 HSP 수행도와연관성이있음을알게되었다. 본연구결과는지금까지밝혀지지않았던인간의새로운시각인지경로의가능 성과더불어인간뇌의새로운잠재능력계발의가능성을제시하고있다. 주제어 : HSP(Heightened Sensory Perception), 시각인지

2 목 차 국문초록 i Ⅰ. 서론 1 1. 연구의필요성및목적 1 2. 연구의문제 2 3. 용어의정의 2 Ⅱ. 이론적배경 3 1. 시각시스템 3 1) 시각경로 3 2) 일차시각영역 5 3) 시각연합영역 7 2. 맹시 8 Ⅲ. 연구방법 연구의설계 HSP 수행도측정및재현성연구 18 1) 실험과제 21 2) 실험디자인 24 3) 실험방법 주위환경밝기가 HSP 수행도에미치는영향연구 18 1) 실험과제 21 2) 실험디자인 24 3) 실험방법 24

3 4. 색깔자극강도가 HSP 수행도에미치는영향연구 18 1) 실험과제 21 2) 실험디자인 24 3) 실험방법 24 Ⅳ. 연구결과 HSP 수행도측정및재현성 주위환경밝기가 HSP 수행도에미치는영향 색깔자극강도가 HSP 수행도에미치는영향 19 Ⅴ. 논의 22 참고문헌 24 ABSTRACT 26

4 표목차 < 표3-1> HSP 수행도측정실험참가자수 10 < 표3-2> HSP 수행도측정실험설계 1 < 표3-3> 주위환경밝기가 HSP 수행도에미치는영향연구실험설계 13 < 표3-4> 색깔자극강도가 HSP 수행도에미치는영향연구실험설계 15 < 표4-1> HSP 수행도측정실험결과 18 < 표4-2> HSP 훈련군과대조군의 HSP 수행도에대한확률 18 < 표4-3> HSP 훈련군의 HSP 수행도에대한확률 19 < 표4-4> 주위환경밝기에따른 HSP 수행도( 실험일자별) 02 < 표4-5> 색깔자극강도에따른 HSP 수행도( 실험일자별) 12

5 그림목차 < 그림 2-1> 시각경로 6 < 그림 2-2> 뇌의시각영역 9 < 그림 3-1> 가시광선필터투과율 14 < 그림 3-2> 색깔카드가시광선스펙트럼 15 < 그림 4-1> HSP 훈련군과대조군의 HSP 수행도결과 17 < 그림 4-2> HSP 수행도재현성 19 < 그림 4-3> 주위환경밝기에따른 HSP 수행도 20 < 그림 4-4> 색깔자극강도에따른 HSP 수행도 21

6 Ⅰ. 서론 1. 연구의필요성및목적 인간의시각인지는가시광선에의한경험이며, 다른전자기파에의한영향은 너무나미흡하여인간의감각시스템과시각처리시스템에는크게영향이미치지 않는다고알려져있다. 일반적으로시각인지는눈의망막에있는광수용체가광자를흡수하여세포 에게신호를전달한다고밝혀졌다. 눈을통해들어온시각정보는시신경을통해 시상을거쳐일차시각피질(V1) 로전달되고, V2, V3, V4 등고등시각영역으로순 서대로전달되면서색깔(hue), 대비(contrast), 강도(intensity) 등이구분되어처리 된다고알려져있다. 그러나맹시(Blindsight) 현상은인간의시각인지가이것만 은아님을보여주고있다. 선천적으로시각장애를가진환자와후천적으로시각장애를가지게된환자 모두에게서뇌의시각처리영역의부재에도불구하고시각인지가일어남을보였다 (Weiskrantz et al., 1995). 환자가시각정보를인지할수없음에도불구하고실제 색깔지각테스트나움직임지각테스트등에서환자가우연이상으로유의미한 확률로시각정보를인지한것으로판단되었다. 이러한현상은시각인지의순차적 인과정의관점에서는이해될수없는것이었다. 맹시현상의관찰로지금까지밝 혀지지않은또다른시각처리경로를통한물체나시각인지에대한가능성이대 두되었다. 맹시현상은뇌의시각피질의손상으로인해시각장애를가진환자를대상으 로한다. 하지만, 최근 HSP 프로그램을수련받은정상아동들이안대를착용한 상태에서우연이상으로유의미하게색깔을인지할수있음이밝혀졌다. HSP 프 로그램은아동들을육체적으로정신적으로건강하게하고, 정서지능과기억력등 인지능력을향상시키기위한프로그램이다. 정상아동들은 HSP 프로그램수련을 증진함에따라감각인지능력이일반적인수준이상으로발달되는것으로나타났 다. 하지만, 이러한현상에대한행동학적인기초연구가전무하다. 본연구에서는 HSP에대한행동학적실험을통해 HSP를이해할수있는토 대를마련하고자한다.

7 2. 연구의문제 본연구는 HSP 프로그램을통해안대를착용한상태에서색깔자극을구별하 는테스트에대한수행도가우연이상으로유의미하게높아진아동들의행동학적 특성을파악함으로서 HSP 를이해하고자하며, 아래같이 3가지연구문제를설정 하였다. [ 연구문제 1] HSP 훈련을통해우연이상으로유의미하게높은수행도를보이는 아동들의 HSP 수행도가측정가능하며, 재현가능한가? [ 연구문제 2] 주위환경의밝기가 HSP 수행도에영향을미치는가? [ 연구문제 3] 색깔자극의강도가 HSP 수행도에영향을미치는가? 위 3 가지연구문제에대한실험결과를통해, HSP 가재현가능한현상이며, 시 각자극을인지하는현상인지를검증하고자하였다. 3. 용어의정의 HSP : HSP는 Heightened Sensory Perception 의약자로서, 안대를착용한상 태에서시각자극을구별할수있는감각인지를말한다. HSP 테스트 : HSP 테스트는안대를착용한상태에서색깔이나모양등주어지는시각자극을구별해내는테스트를말한다. HSP 수행도 : HSP 수행도는 HSP 테스트에서주어진시각자극을정확히인 지한정답개수를의미한다.

8 Ⅱ. 이론적배경 1. 시각시스템 1) 시각경로 시각(vision) 은사람의감각중에서가장발달한감각이라고할수있다. 시각 의수용기인망막(retina) 은간뇌에서발생되므로망막의신경절세포(ganglion cell) 의축삭이형성하는시각신경(optic nerve) 과시각로(optic tract) 는간뇌의일부분 이라고할수있다. 시각의수용기는망막(retina) 의광수용세포(photoreceptor cell), 즉원추세포 (cone cell) 와간상세포(rod cell) 이며, 망막의바깥층에존재한다. 시각자극에따라 광수용세포에서생성된신경신호는이극세포(bipolar cell) 를거쳐신경절세포 (ganglion cell) 로전달된다. 신경절세포의축삭(axon) 은처음에는망막의내측표면 을따라시각신경원반(optic disk) 부위를향해주행하다가이부분에서눈의뒤쪽 으로방향을바꿔공막(sclera) 을뚫고나와시각신경(optic nerve) 을형성한다. 시 각신경을형성한시각신경섬유는곧수초화(myelination) 되며내측으로주행하여 정중앙부에서일부( 내측부) 는교차하고일부( 외측부) 는교차하지않는특수한형 태의시각신경교차(optic chiasm) 를형성한다. 시각신경의신경섬유의수는 100만 개정도이며, 이는모든뇌신경신경섬유수의 38% 를차지한다. 시신경교차(optic chiasm) 는뇌기저부의시상하부의앞쪽경계부에위치하며 바로밑에는뇌하수체(hypophysis) 가있다. 시신경교차에서망막의내측(nasal side) 반에서오는신경섬유는반대쪽으로교차하며, 외측(temporal side) 에서오는 섬유는교차하지않고반대쪽에서교차한섬유와함께시각로(optic tract) 을형성 한다. 따라서두망막의오른쪽반에서기원된신경섬유는오른쪽시각로를형성 하며두눈의왼쪽반에서기원된신경섬유는왼쪽시각로를형성한다. 시각로의신경섬유는간뇌의외측을돌아외측무릎체(LGB) 로들어가외측무릎 체등쪽핵(LGd) 에서시냅스한다. 교차섬유는외측무릎체등쪽핵의 1 층, 4 층, 6층에 서시냅스를형성하고, 교차하지않는섬유는 2 층, 3 층, 5층에서시냅스를형성한 다. 망막과외측무릎체등쪽핵(LGd) 은매우정확하게부위별로대응되어있다. 또

9 한시각명료도(visual acuity) 가가장높은황반(macula) 부위는외측무릎체등쪽 핵(LGd) 에서상당히많은부위를차지하고있으며, 시각명료도가낮은주변부위는 적은부위만을차지하고있다. 시각로의일부신경섬유는외측무릎체(LGB) 로들 어가지않고그직전에서나와내측아래쪽으로주행하여상구 (superior colliculus) 와덮개앞구역(pretectal region) 으로들어가며, 일부신경섬유는시상하 부(hypothalamus) 의시각신경교차상핵 (suprachiasmatic nucleus) 으로도연결된다. 외측무릎체등쪽핵(LGd) 신경원의축삭은시각방사(optic radiation) 를형성하 여후두엽(occipital lobe) 의시각영역으로투사된다. 모든신경원은새발톱고랑 (calcarine sulcus) 주위에위치하는일차시각영역(primary visual area) 으로연결되 며, 일부신경원들은일차시각영역주위의이차시각영역( 브로드만영역 18, 19) 으로 도곁가지를보낸다고보고되어있다. 시각방사(optic radiation) 는내섬유막 (internal capsule) 후각(posterior horn) 의뒤쪽( 렌즈핵후부 retrolenticular portion) 을돌아후두엽으로이어진다. 시각신경과시각로와는달리시각방사는넓게퍼져 있다. 시각방사의상부는외측을돌아후두엽쪽으로바로이어지지만, 하부는외측 뇌실측두각(temporal horn) 의외측아래쪽을지나크게우회하여고리모양의구 조를형성한다. 시각방사의상부, 즉망막의상부에서오는신경섬유는일차시각피 질(V1) 에서새발톱고랑의위쪽에종지하고, 시각방사의하부, 즉망막의하부에서 오는신경섬유는일차시각피질(V1) 에서새발톱고랑의아래쪽에종지한다. 망막의섬유중외측무릎체로들어가지않는섬유는반사와행동조절등여 러가지기능을한다. 덮개앞구역(pretectal region) 으로들어가는섬유는대광반사 (light reflex) 에있어중요한역할을한다. 이부분은양쪽에딩거-베스트팔핵 (Edinger-Westphal nucleus) 으로연결되어있으며, 에딩거-베스트팔핵의원심섬유 는섬모체신경절(ciliary ganglion) 로이어지고섬모체신경절의부교감신경절이후섬 유(postganglionic fiber) 는동공수축근(constrictor pupili) 을수축시켜, 빛의양에 따른동공의크기를조절한다. 상구로들어가는섬유는상구에서나가는덮개척수로(tectospinal tract) 와덮개 교뇌소뇌섬유 (tectopontocerebellar fiber), 덮개그물섬유 (tecto-reticular fiber) 등을 통해물체를시야의중심으로들어오게하는지향반사(orienting reflex) 와관련된 머리와목의운동에중요한역할을한다. 또한이부분은시상의시상베개 (pulvinar) 로연결되어있고시상베개에서는후두엽의이차시각피질(V2) 로원심섬 유를보내므로외측무릎체(LGd) 를거치지않고시각피질로이어지는무릎체외시

각경로(extrageniculate visual pathway) 를이루기도한다. 시각신경교차상핵 (suprachiasmatic nucleus) 으로이어지는섬유는이핵이낮과밤에따른신체의 주기적인행동패턴을조절하는부위이기때문에주기적인행동변화에중요한역 할을할것이라고생각되고있다. < 그림 2-1> 시각경로.

10 각경로(extrageniculate visual pathway) 를이루기도한다. 시각신경교차상핵 (suprachiasmatic nucleus) 으로이어지는섬유는이핵이낮과밤에따른신체의 주기적인행동패턴을조절하는부위이기때문에주기적인행동변화에중요한역 할을할것이라고생각되고있다. < 그림 2-1> 시각경로. 2) 일차시각영역 일차시각영역은새발톱고랑(calcarine sulcus) 의위쪽과아래쪽피질로구성되 어있는부분으로브로드만영역 17 에해당한다. 피질의대부분은새발톱고랑내 에있으며, 고랑바깥쪽부분이안쪽부분에비해좁은편이다. 이부분은전체피 질중에서가장얇은부분으로 II층에서 IV 층까지가모두과립층(granular layer) 으로되어있는이형전형동형피질(heterotypical isocortex) 의전형적인부위이다. 두꺼운 IV층에는중간에세포가밀집되어있지않은부분이있어다시 A, B, C의 세층으로나누어지며, C층은다시 Cα와 C β의두층으로나눌수있다. 이두꺼 운 IV 층은육안으로도보이며이를젠나리선(line of Gennari) 이라고한다. 젠나리 선은수초염색(myelin stain) 에서나타나는바일라르제외대 (outer band of Baillarger) 에해당하는부분이다. 일차시각피질(V1) 은선조피질(striate cortex) 이 라고도부르는데그이유는젠나리선이나타나기때문이다.

11 일차시각피질 (V1) 은동측망막(retina) 의외측(temporal side) 반과반대측망막 의내측(nasal side) 반에서외측무릎체등쪽핵(dorsal lateral geniculate nucleus) 을거쳐구심섬유를받는다. 따라서시야의왼쪽반은오른쪽시각피질에투사되 고오른쪽반은왼쪽시각피질에투사된다. 이중시각명료도(visual acuity) 가높 은황반(macula lutea) 의중심오목(fovea centralis) 부위는뒤쪽후두극(occipital pole) 쪽에종지하며, 망막에서와는달리시각피질에서는상당히넓은부분(1/3) 을 차지하고있다. 또한망막의상부에서오는신경섬유는일차시각피질(V1) 에서새 발톱고랑의위쪽에종지하고, 망막의하부에서오는신경섬유는일차시각피질(V1) 에서새발톱고랑의아래쪽에종지한다. 시각피질은피질원주(cortical column) 가매우뚜렷하여시각피질전체는피질 원주의집합체라고할수있다. 이와같은피질원주는필름또는화면의화소 (pixel) 에해당된다. 각각의피질원주는두눈에서오는정보를각각따로받아들 이는두개의단위로구성된시각우세원주(ocular dominance column) 로구성되어 있다. 대뇌피질에서시각의처리과정은시각의세가지성분, 색(colour), 고해상도 의형태(high resolution shape), 움직임(motion) 이따로처리되며, 최종적으로통 합된다. 이러한처리과정을평행처리과정(parallel processing) 이라고한다. 움직임 을담당하는첫번째신경원은망막의 Y세포로이세포는외측무릎체등쪽핵 (LGd) 의거대세포부(magnocellular part) 로투사되며, 여기에서시냅스를거쳐시 각우세원주의 IVC α층에서종지한다. 일부곁가지는 VI 층에도종지한다. 반면색 과형태를담당하는첫번째신경원은망막의 X세포로이세포는외측무릎체등 쪽핵(LGd) 의소세포부(parvocellular part) 로투사된다. 소세포부의신경원은시각 우세원주의 IVA층과 IVC β층에종지한다. 역시일부곁가지는 VI 층에도종지한다. 이중에서도색을담당하는세포는시각우세원주내에사이토크롬산화효소 (cytochrome oxidase) 를함유하는방울부분(blob) 에종지하며, 형태를담당하는세 포는방울사이부분(interblob) 에종지한다. 방울사이부분에는형태에민감한지향원 주(orientation column) 가있어세로막대(bar) 나가로선(line) 에반응한다. 색과형 태에대한정보는시각우세원주의 II, III층과 V, VI 층에서처리되며, 움직임에대 한정보는 IVB 층에서처리된다. 일차시각피질(V1) 의신경원은이차시각피질(V2) 로투사섬유를보낸다. 이경우에도평행처리과정(parallel processing) 은유지된다 시각피질이손상되면반대쪽시야가안보이게된다. 이러한시야결손의범위 는손상의범위와정도에따라달라진다. 황반(macula lutea) 의중심오목(fovea

12 centralis) 에서입력을받는후두엽의뒤쪽후두극부분이손상되었을때에도시야 의중심부만은시야결손이없는경우가많다. 이를황반시야보호효과 (macular sparing) 라고한다. 이러한보호효과의원인으로는이부분의손상이주로후대뇌 동맥(posterior cerebral artery) 의경색(infarction) 이나출혈(hemorrhage) 과같은 뇌혈관질환(cerebrovascular accident) 때문인데, 이부분에는중간대뇌동맥(middle cerebral artery) 과동맥문합(anastomosis) 이있어한혈관이막혀도다른혈관에서 혈액을공급해주기때문이라고생각되고있다. 3) 시각연합영역 일차시각영역을둘러싸고있는후두엽피질인시각연합영역은브로드만영역 18, 19 에해당한다. 브로드만영역 18과 19는 6층으로구성된동형전형동형피질로 17 과의경계는뚜렷하지만, 18과 19 의경계는명확하지않은편이다. 이부분은이 차시각피질(V2), 삼차시각피질(V3), 사차시각피질(V4) 로나눌수있다. 또한중간 측두시각영역(middle temporal visual area, MT) 도이부분에넣을수있다. V2는 일차시각피질바로옆에있는부분으로모두브로드만영역 18 에들어간다. V3, V4영역중일부는영역 18 에, 일부는영역 19 에걸쳐있다. 중간측두시각영역 (MT) 은브로드만영역 19 의앞쪽에있으며, 두정엽의브로드만영역 39의일부를 포함한다. 이부분은일차시각피질에서구심섬유를받으며, 시상베개(pulvinar) 에서도구 심섬유를받는부위이다. 이부분에서도일차시각피질에서나타나던평행처리과정 (parallel processing) 이유지되어있다. 방울부분에종지하여색을감지하는회로 는이차시각피질 (V2) 중에서도사이토크롬산화효소 (cytochrome oxidase) 에반응하 는부위인얇은박선부(thin stripe) 로이어지고, 형태를감지하는회로는이효소 가없는선간구역(interstripe area) 으로이어지며, 움직임을감지하는회로는사이 토크롬산화효소에반응하는두꺼운부위인후선부(thick stripe) 로이어진다. 형태 와색을감지하는회로는계속해서사차시각영역(V4) 으로이어지며최종적으로는 브로드만영역 20, 21 에해당하는하측두엽시각피질 (inferior temporal visual cortex) 에종지한다. 움직임을분석하는회로는후선부(thick stripe) 에서중간측두 시각영역(MT) 으로이어지며, 일부는일차시각영역(V1) 에서삼차시각영역(V3) 을 거쳐또는직접중간측두시각영역 (MT) 으로이어지기도한다. 시각정보의주요흐

13 름은위에서설명한대로이지만, 각각의부위는서로복잡하게연결되어있어, 매우 말접하게연관되어있다(Van Essen 등, 1992). 최종적으로는후두정엽피질 (posterior parietal cortex) 에서는어디에있는지어디로움직이는지, 즉 3차원적 공간내에서의위치를주로담당하고, 하측두엽시각피질 (inferior temporal visual cortex) 에서는보이는물체가무엇인지즉인식측면을담당하는것으로생각된다. < 그림 2-2>. 뇌의시각영역. 2. 맹시(Blindsight) 맹시(blindsight) 는시야중어떤영역을지각할수없는사람들이시각자극에 반응한현상이다. 맹시현상으로예를들면, 어떤시각자극을인식할수없는피 험자들에게위치, 움직임등시각자극을주고어떤시각자극이제시되었는지반 응하도록했을때, 우연이상으로유의미하게추측할수있었다. 선천적으로시각장애를가진환자와후천적으로시각장애를가지게된환자 모두에게서뇌의시각처리영역부재에도불구하고시각인지가일어남이보였다

14 (Weiskrantz et al., 1995). 환자가시각정보를인지할수없음에도불구하고색깔 인지테스트나움직임인지테스트등에서환자가우연이상으로유의미하게시 각정보를인지하였다. 이러한현상은그전까지알려진시각인지경로로는이해 될수없었고, 새로운시각인지경로에대한가능성이대두되었다. 일차시각영역이손상되어시각자극을인지할수없는맹인이움직임, 색깔자 극을우연이상으로추측할수있는맹시현상의발견과함께감정적인시각자극 을인지할수있는지에대한실험또한이루어졌다.(Nature, 2005) 실험결과, 뇌의시각영역의손상으로인해시각자극에대한의식이전혀없는 맹인임에도불구하고어떤감정이표현된얼굴인지를우연이상으로유의미하게 추측할수있었다. 하지만얼굴이아닌다른종류의감정이표현된자극에대해서 는유의미한결과가나오지않았다. 피험자의뇌를 fmri를통해감정이표현된얼굴을추측할때의뇌의상태를 촬영한결과, 우측편도가활성화되는것을볼수있었다. 이는피험자가의식할 수는없지만뇌에서는시각자극에반응을하고있음을알수있었다, 피험자가 느 낌 으로반응한것이뇌의기능에기반한것이고, 이를통해피험자가우연이상으 로유의미하게추측이가능했음을알수있게하는결과였다. 맹시현상등무의식적인시각자극인식을통해일반적으로이루어지는시각 경로가아닌다른시각경로가제시되고있다.

15 Ⅲ. 연구방법 1. 연구의설계 본실험에는 HSP 수련을통해높은 HSP 수행도를보이는정상아동 2 명( 남 자, 나이 16 세, 12 세) 을대상으로하였다. 피험자수로인해, 피험자내 HSP에대 한특징을파악하기위한실험으로설계하였다. 2. HSP 수행도측정및재현성연구 HSP 훈련을통해우연이상으로유의미하게높은수행도를보이는아동들의 HSP 수행도가반복적으로측정가능한지를알아보기위해서 HSP 훈련군과 HSP 훈련을받지않은대조군을대상으로 HSP 테스트를진행하였다. 1) 실험과제 HSP 훈련군과대조군에게 HSP 테스트를실시하였다. HSP 테스트는안대를 착용한상태에서얼굴 30cm 앞에제시되는빨강, 노랑, 파랑 3가지색깔을구별하 는테스트를실시하였다. 2) 실험디자인 본실험에서는 HSP 훈련을받은아동 2명과 HSP 훈련을받지않은아동 4명 을대상으로하였다. < 표 3-1> HSP 수행도측정실험참가자수 HSP 훈련군대조군계 2명 4명 6명

16 두그룹간의수행도차이와피험자내수행도변화를알기위해하루 60회 HSP 테스트를실시하였고, 60회는 12회씩 5 번에나누어실시하였다. 3일간연속 으로실시하여총 180 회테스트를실시하였다. < 표 3-2> HSP 수행도측정실험설계 실험일 HSP 테스트수 1일째 60회 2일째 60회 3일째 60회 계 180회 3) 실험방법 일반책상위에색깔이제시될수있는모니터를설치한다. 피험자가책상에 착석시얼굴에서 30cm 떨어진곳에모니터가위치할수있도록한다. 피험자가정해진자리에착석하도록한뒤가시광선투과율이 0.1% 이하인안 대를착용한다. 안대를착용하고, 눈을감게한뒤버튼을통해제시된색깔자극이 무엇인지반응하게한다. 색깔자극은빨강, 노랑, 파랑 3 가지색깔이무작위하게제시되며, 정답은실험 이종료되기전까지피험자에게피드백하지않는다. 피험자는안대를착용한후에 는 12회를연속으로 HSP 테스트를실시하며, 12회테스트이후에는안대를벗고 휴식을취한뒤다시 12 회를실시한다. 실험시작후 12회테스트를 5번을반복하여총 60회실시하며 3일간동일한 방법으로시행한다. 안대를착용한후 12회 HSP 테스트프로토콜은다음과같다. 1 안대를정해진지침에따라착용한다. 2 준비 소리후 HSP 테스트를수행할준비를한다. 3 4 피험자가 HSP 테스트를할준비가완료되면버튼을누른다. 피험자가버튼을누르면, 빨강, 파랑, 노랑중하나의색깔이피험자얼굴 30cm 앞에위치한모니터에제시된다.

17 5 피험자는버튼을통해정답색깔을누른다. 6 7 피험자가정답버튼을누른후 위와같은방법으로 3 초뒤에 준비 소리가다시들린다. 6 번을연속으로테스트를실시한다. 8 6회테스트이후안대를착용한상태에서 15초휴식을취한뒤다시 6회를 연속으로테스트를실시하여 12 회테스트를완료한다. 3. 주위환경밝기가 HSP 수행도에미치는영향연구 주위환경의밝기가 HSP 수행도에영향을미치는지를알아보기위해서우연이 상으로 HSP 수행도가유의미하게높은아동 2명을대상으로주위환경의밝기가 다른 2가지상황에서 HSP 테스트를진행하였다. 1) 실험과제 HSP 훈련을받은아동에게주위환경밝기를 480 lux와 0.01 lux로변화하면서 HSP 테스트를실시하였다. HSP 테스트는안대를착용한상태에서얼굴 30cm 앞 에빨강, 노랑, 파랑, 녹색, 흰색, 검은색 6 가지색깔카드를제시하고, 이를구별하 는과제를실시하였다. 2) 실험디자인 본실험에서는 HSP 훈련을받은아동 2 명을대상으로하고, 피험자가안대를 착용하면색깔카드가무작위적인방법으로 10 회제시되며, 이러한프로토콜이 4번 반복되어총 40번의 HSP 테스트가이루어진다.

18 < 표 3-3> 주위환경밝기가 HSP 수행도에미치는영향연구실험설계 회수 주위밝기 470 lux 0.01 lux 1회 10회 10회 2회 10회 10회 3회 10회 10회 4회 10회 10회 계 40회 40회 3) 실험방법 피험자들은실험동안빛투과율이 0.1% 이하인안대를착용하고편안한자세로 앉는다. 섹깔카드는피험자얼굴에서 30cm 떨어진곳에제시되며, 피험자는테스 트가진행되는동안색깔카드와접촉할수없도록하였다. 정답은실험이종료되 기전까지피험자에게피드백하지않는다. 4. 색깔자극강도가 HSP 수행도에미치는영향연구 색깔자극의강도가 HSP 수행도에미치는영향을알아보기위해가시광선투 과율이서로다른 3가지필터를사용하여색깔자극강도를조절하며 HSP 테스트 를실시하였다. 이를통해색깔자극의물리적강도의변화에따른 HSP 수행도변 화를측정하였다. 1) 실험과제 HSP 훈련을받은아동에게색깔자극의물리적강도가다른 3가지자극을가 지고, HSP 테스트를실시하였다. HSP 테스트는안대를착용한상태에서얼굴 30cm 앞에제시되는빨강, 노랑, 파랑, 녹색, 흰색, 검은색 6가지색깔을구별하는 과제를실시하였다.

19 2) 실험디자인 본실험에서는 HSP 훈련을받은아동 2 명을대상으로한다. 피험자내수행도 변화를알기위해하루 27회 HSP 테스트를실시하였다. 색깔자극강도는가시광 선투과율이 90%, 30%, 5% 인필터를통해제시되었다. Graph showing light transmittance of 3 filters across the range of colour frequencies Percent transmittance wavelength(nm) Filter 1 Filter 2 Filter 3 < 그림 3-1> 가시광선필터투과율. 5 일간실험을진행하였고, 하루에총 27회 HSP 테스트를실시하였다. 27회실 험에서제시되는색깔자극강도종류의빈도수를똑같이하여, 색깔자극강도에 따른 HSP 수행도변화를알아보고자하였다.

20 < 표 3-4> 색깔자극강도가 HSP 수행도에미치는영향연구실험설계 날짜 테스트회수 1회 2회 3회 합계 1일째 9회 9회 9회 27회 2일째 9회 9회 9회 27회 3일째 9회 9회 9회 27회 4일째 9회 9회 9회 27회 5일째 9회 9회 9회 27회 3) 실험방법 일반책상위에색깔카드를제시할수있는스탠드를피험자가책상에착석 시얼굴에서 30cm 떨어진곳에위치할수있도록설치한다. 피험자는정해진자 리에착석한뒤가시광선투과율이 0.1% 이하인안대를착용한다. 안대를착용하고 눈을감게한뒤, 빨강, 노랑, 파랑, 녹색, 흰색, 검은색 6가지색깔카드를무작위하 게제시한다. 색깔카드는 5.5cm*8.5cm 의크기를사용하였고, 각색깔카드의가시 광선대역스펙트럼은 < 그림 3-2> 와같다. Color spectral information of the card stimuli intensity normalized to white card yellow black red blue green Wavelength(nm) < 그림 3-2> 색깔카드의가시광선스펙트럼.

21 정답은실험이종료되기전까지피험자에게피드백하지않는다. 피험자는안대 를착용한후에는 9회연속으로 HSP 테스트를실시하며, 9회테스트이후에는안 대를벗고휴식을취한뒤다시 9 회를실시한다. 하루실험에서는 9회테스트를 3 번을반복하여총 27회실시하며 5 일간동일한방법으로시행한다.

22 Ⅳ. 연구결과 1. HSP 수행도측정및재현성 1) HSP 훈련군과대조군의 HSP 수행도결과 실험결과, HSP 훈련군은총 180개테스트중평균 140.5개의정답개수를보이 면서평균 78% 의정답률을보였고, 대조군은평균 58.25개의정답개수를보이면서 32.4% 의정답률을보였다. Comparison the performance of normal subjects with sensitive subjects correct score / HSP groups Naive < 그림 4-1> HSP 훈련군과대조군의 HSP 수행도결과 HSP 훈련군과대조군의각피험자별 HSP 수행도는 < 표4-1> 과같다.

23 < 표 4-1> HSP 수행도측정실험결과 피험자 HSP 훈련군 대조군 평균 각피험자의정답개수에대한확률을계산한결과, HSP 훈련군은유의미한확률을보였으나, HSP 훈련을받지않은대조군은유의미한확률을보인피험자가없었다. < 표 4-2> HSP 훈련군과대조군의 HSP 수행도에대한확률 피험자수 HSP 훈련군 P(X>N), N= 정답개수 대조군 1 1* * ) HSP 수행도재현성결과 HSP 훈련군의피험자별로 3일간 HSP 수행도를분석한결과, 3일간정답률이 모두 71.7% 이상의수행도를보였다. 이를통해 HSP 훈련을받은아동들의 HSP 수행도가재현가능함을알수있었다.

24 Repeatability and reproducibility about the sensitive visual perception correct score/ HSP trained subjects < 그림 4-2> HSP 수행도의재현성. HSP 테스트가이루어진 3일동안실험일자별수행도에대한확률을계산한 결과 < 표4-3> 에서볼수있듯이 2명의피험자모두 3일동안확률적으로우연 이상의유의미한수행도를유지함을알수있었다. < 표 4-3> HSP 훈련군의 HSP 수행도에대한확률 피험자수 피험자 1 피험자 2 정답개수 N P(X>N) 정답개수 N P(X>N) * * * * * *10-15 평균

25 2. 주위환경밝기가 HSP 수행도에미치는영향 주위환경밝기가 470 lux일때와 0.01 lux일때 HSP 수행도를비교한결과 470 lux 였을때, HSP 수행도가높음을알수있었다. Effect of Altering Background Light Intensity on Heightened Sensory Perception Performance 10 8 Correct Score / lux 0.01 lux Background Lighting < 그림 4-3> 주위환경밝기에따른 HSP 수행도. 주위환경밝기가다른환경에서 HSP 수행도를 4 일간반복측정한결과, < 표 4-4> 과같다. 주위환경밝기가 470 lux 였을때, 피험자 2명의수행도가나올확률 을계산한결과 1.32*10 ³² 이였고, 0.01 lux 였을때, 피험자 2명의수행도가나올 확률은 0.02 였다. < 표 4-4> 주위환경밝기에따른 HSP 수행도( 실험일자별) 피험자 피험자 1 피험자 lux 0.01 lux 470 lux 0.01 lux 1일째 일째 일째 일째 평균

26 3. 색깔자극강도가 HSP 수행도에미치는영향 가시광선투과율이다른 3 가지필터를통해색깔카드를제시한결과, < 그림 4-4> 과같이가시광선투과율이낮은필터를통해색깔자극강도를낮출수록 HSP 수행도가낮아지는결과가보였다. Effect of Visual Filters on Heightened Sensory Performance Correct Scores / % 30% 5% Filter Level (%) < 그림 4-4> 색깔자극강도에따른 HSP 수행도. 색깔자극강도별로피험자들의 HSP 수행도에대한확률을계산한결과, 색깔 자극강도가 5% 일때로 1.32*10-6 으로유의미한결과를보였다. < 표 4-5> 색깔자극강도에따른 HSP 수행도( 실험일자별) 피험자 피험자 1 피험자 2 90% 30% 5% 90% 30% 5% 1일째 일째 일째 일째 일째 평균

27 Ⅴ. 논의 HSP 훈련을받은아동 2명을대상으로 3일동안 HSP 테스트를진행한결과 매일우연이상의유의미한확률을가진수행도를보였다. 이를통해 HSP가반복 측정가능하고재현가능한현상임을알수있었다. HPS 수행도는주위환경이밝 고색깔자극강도가높을수록높은결과를얻었다. 이를통해 HSP 수행도가주위 환경밝기및색깔자극강도와상관성이있음을알수있었다. 우리의뇌는매순간대량의감각정보들을받아들인다. 뇌로입력되는대량의 감각정보들을효율적이고빠르게처리하기위해인간의뇌는개념(Concept) 들을 발달시켜정보를처리하게되었다. 예를들어다양한형태의의자가있지만, 의자 로부터입력된시각정보를의자라는개념에대응시켜, 우리의행동이나판단을빠 르게한다. 인간은생존하기위해서정보처리를빠르게해야했고, 그렇기때문에 뇌로입력되는막대한정보를하나의개념으로대응시키게되었는지모른다. 하지 만개념이발달되면서, 뇌로입력되는원래의감각정보에접근하는것이어렵게 되었다. 이러한모델을컨셉모델(Concept Model) 이라고한다. 컨셉모델은서번트신드롬(Savant syndrome) 을설명하는유력한모델이다. 서번트신드롬은발달장애나자폐증등뇌기능장애를가진이들이그장애와 대조되는천재성이나뛰어난재능이나타나는현상이다. 아주드물지만자폐아중 에서음악연주나달력계산, 암기, 암산등에일반사람은이해할수없을정도로 뛰어난재능을가진것을볼수있다. 서번트신드롬에대한연구초기에는이러한재능이뇌기능손상으로인한보 상의기능으로보았으나, 컨셉모델이나오면서뇌에입력되는원래의감각정보에 접근함으로써가능한것으로보여진다. 뇌에생성된개념을약화시킴으로써뇌로 입력되는감각정보에접근하는것이가능함을보여주는실험결과가나오면서컨 셉모델은서번트신드롬을설명하는유력한모델로지지받고있으며, 인간의뇌 에잠재된기능을발현시킬수있는모델로도주목받고있다. 하지만이미개념이 형성된사람이스스로의의지에의해개념의기능을억제시키고, 원래의감각정보 에접근이가능하게할수있는지는여전히의문이다. 본연구를통해 HSP 는시각자극을인지하는현상임을볼수있었다. 이는 HSP 훈련을통해인간의뇌에들어오는원래의감각정보에접근이가능하다는

28 것을의미할수있다. 앞으로 HSP 를이해하기위해, 생물학적인기전연구와뇌기능기전연구가필요 하다. 이를통해 HSP가어떤경로를통해일어나고어떻게가능한지를알게될 것이다.

29 참고문헌 Aguirre GK, Zarahn E, D Esposito M.(1998). An area within human ventral cortex sensitive to building stimuli: evidence and implications. Neuron 21, Allison T, McCarthy G, Nobre A, Puce A, Belger A.(1994). Human extrastriate visual cortex and the perception of faces, words, numbers, and colors. Cereb.Cortex 4, Bartels A, Zeki S.(2000). The architecture of the colour centre in the human visual brain: physiological basis of attentional modulation in extrastriate visual areas. Nat.Neurosci. 2, Elliott R., Rees G., Dolan R.J.(1999). Ventromedial prefrontal cortex mediates guessing. Neuropsychologia. 37, Ffytche D.H., Howard R.J., Brammer M.J., David A., Woodruff P. and Williams S. The anatomy of conscious vision : an fmri study of visual hallucinations. Nature neuroscience. 1. no 8, Gegenfurtner K.R.(2003). Cortical mechanisms of colour vision. Nature Reviews. 4, Grill-Spector K, Kushnir T, Edelman S, Itzchak Y, Malach R.(1998a). Cue-invariant activation in object-related areas of the human occipital lobe. Neuron 21, John L.B., Lawrence W. and J.Alister H.(1999). The unseen color aftereffect of an unseen stimulus : Insight from blindsight into mechanisms of color afterimages. PNAS. 96, Sahraie A., Weiskrantz L., Barbur J. L., Simmons A., Williams S. C. R., and Brammer M. J.(1997). Pattern of neuronal activity associated with conscious and unconscious processing of visual signals. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol. 94, Simons, D.J., & Levin, D.T.(1997). Change blindness. Trendsin Cognitive Sciences, 1,

30 Snyder A. W.(2001). Paradox of the savant mind, Nature 413, Snyder, A. W., Mucahy, E., Taylor, J. L. and Mitchell, D. J., Sachdev, P. and Gandevia, S. C.(2003). Savant-like skills exposed in normal people by suppressing the left fronto-temporal lobe. Journal of Integrative Neuroscience, Vol.2, No.2, Zeki S., Aglioti S., McKeefry D. and Berlucchi G.(1999). The neurological basis of conscious color perception in a blind patient. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol. 96,

31 ABSTRACT A Study on the colour perception in heightened sensory perception trained children Lee, Ul Soon Department of Brain Education, University of Brain Education Children trained in heightened sensory perception (HSP) demonstrate the ability to utilize sensory information to correctly report the colour of cards without the normal amounts of visual sensory information. To examine this effect the current study attempted to test the effects of reducing the environmental luminance in 2 highly trained subjects. The cards were placed in a stand 30 cm from the subjects face and the subject wore a blindfold with a light penetration of less then 0.1%. The delivery of the card colour was in a random fashion so the subject could not count or predict what card would be coming next. A total of 10 cards (of 6 different colours) were delivered and this protocol was repeated 5 times (50 trials total). The subjects score was calculated as correct answer from 10 and averaged across the 5 trials. Subject data was then averaged for the 2 subjects. This protocol was then repeated with the lights turned off (reduced environmental luminance) so that the intensity of the stimulus was reduced. The results for these two conditions were then compared with the probabilities of guessing success and compared between conditions. The results suggest that the scores achieved during both conditions were greater than guessing probability alone, and also the intensity of stimulus was important for success of the performance. From these results we suggest that children trained in heightened sensory perception (HSP) can utilise environmental luminance for differentiating

32 the colours of card stimuli. This suggests there is greater perception of colour with environmental luminance than without for HSP trained children. we report that children trained in heightened sensory perception (HSP) appear to correctly report the colour of cards using only fractional amounts of visual information. Here we wanted to test that hypothesis further not by altering the background light intensity (external luminance), but instead by using filters to reduce the intensity of the card stimulus only with varying degree. As in our previous experiment 6 cards were placed in front of the subjects in a random order, but the cards were placed behind one of three filters (90%, 30% or 5% reduction in light intensity). A total of nine cards were presented for each filter in each session and 2 subjects repeated the protocol on 4 separate occasions. The subjects wore an identical blindfold throughout this and previous experiments (< 0.1 % light penetration). The data was averaged across trials for each subject and then across subjects. The results demonstrate that when the amount of visual information available is reduced by the filters the performance becomes less consistent and then performance declines significantly. It is interesting to note that all performances were still above the probability of guessing, which supports our previous hypothesis that children trained in heightened sensory perception (HSP) can utilise fractional amounts of visual information to correctly report the colour of card stimuli. Keyword : HSP(Heightened Sensory Perception), Visual perception

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( )Kju098.hwp 건강한젊은남성과중년남성에서성적자극에의한뇌의활성화비교 Difference of Brain Activation by Visual Erotic Stimuli in Young and Middle-aged Healthy Males Dong Wan Sohn, Kang June Cho, Hyo Sin Kim, Choong Bum Lee, Sung Hak Kang, Yong-Hyun