주어부의 생물성 여부에 따른 노년층 및 청년층 간 ERP 성분 비교

Abstract

한국 사회가 고령화 사회로 진입하면서 정부에서는 노인인구의 질병 예방 및 치료에 많은 관심을 두고 있다(보건복지부, 2012). 그러나 노인성 질병 예방에 필요한 기초 연구는 많이 부족한 상황이다. 특히 노화로 인한 기능적인 여러 변화들 중 노년기의 가장 큰 어려움은 원활한 의사소통을 하지 못하는 것이다. 원활한 의사소통을 위한 노인성 언어 능력의 변화에 대해 관심을 가져야 한다(강수균·김동연·석동일·조홍중·최경희, 2001) 따라서 본 연구의 목적은 청년층 및 노년층을 대상으로 실시간 뇌파처리 장치인 사건관련전위(Event-Related Potential; 이하 ERP)를 통해 생물성 영향이 한국어문장 주어부 및 문장 처리과정에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 본 연구에는 청년층 20명, 노년층20명 총40명이 실험에 참가하였다. 이중 데이터 분석과정에서 기타잡음(artifacts)등을 제거하고 70%이상의 조건이 남아있는 참여자들의 데이터를 사용하여 최종적으로 청년층 20명과 노년층 17명의 총 37명의 ERP 데이터를 분석 하였다. 연구에 사용된 문장의 어순은 부사어-주어-목적어-동사 순으로 구성하였다. 또한 문장자극은 주어부의 생물 및 무생물에 따른 생물성 조건에 의해 제시되었다. 생물은 사람과 동물, 무생물은 사물로 정의하였다(Kolk, Chwilla, Van Herten, & Oor, 2003; Kuperberg, Kreher, Sitnikova, Caplan, & Holcomb, 2007). 실험과제는 생물성 주어 오류문장, 무생물성 주어 오류 문장, 의미의 오류가 없는 문장으로 구성하였다. 이를 통해 주어 오류유형에 따른 노년층과 청년층간의 문장처리 차이에 대해 중점적으로 비교하였다. 실험 분석은 정확도와 반응시간의 차이를 본 행동분석과 각 문장의 구성성분의 평균진폭과 정점출현시각을 분석하였다. 행동분석은 노년층과 청년층 간 정확도와 반응시간의 유의미한 차이를 알아보기 위해 이원혼합분산분석을 사용했다. 그 결과 정확도에 있어서, 노년층이 청년층에 비해 더 낮은 수행력을 보였으며 반응속도에서는 노년층이 청년층에 비해 더 느린 반응속도를 나타냈다. 정확도에서는 문장유형 및 집단 간 이차상호작용이 유의하지 않았지만 반응속도에서는 문장유형 및 집단 간의 이차상호작용이 유의하게 나타났다. 이는 그룹간의 차이가 생물 주어 오류 문장 보다 무생물 주어오류 문장과 의미의 오류가 없는 문장에서 큰 차이를 보였기 때문이다. 문장분석은 주어, 목적어, 동사 총 3부분으로 나누었고 분석 단어가 제시 된 이후 시간창 200-500ms, 500-800ms 두 구간으로 나누어 분석하였다. 언어관련 ERP성분(component)은 의미적 오류(semantic violation)시 시간창 300-500ms에서 부적 방향의 정점으로 관찰되는 N400이 대표적이며(Kutas & Hillyard, 1980a) 통사적 오류(syntactic violation)시 시간창 500-800ms 구간에서 정적 방향의 정점으로 관찰되는 P600이 대표적이다(Friederici, Hahne, & Saddy, 2002; Luck, 2014). 통계적 분석 결과 시간창 200-500ms 구간에서 생물 주어 오류 일 때 목적어에서 N400이 관찰되었으며, 무생물 주어 오류 일 때 동사에서 N400이 관찰되었다. 시간창 500-800ms 구간에서는 무생물 주어 오류 일 때 P600이 관찰되었다. 동사에서는 앞선 시간창 200-500ms 무생물 주어에서 발생한 N400이 500-800ms 구간까지 지속되어 관찰되었다. 현재 연구 결과에서 관찰된 N400은 이전 선행 연구들과 연구 결과가 일치한다. 의미역 처리 과정에서 의미적 오류를 나타낸 결과다(Kutas & Hillyard, 1984). P600은 통사적 오류일 때 나타나는 결과로 알려져 있다. 그러나 의미적 처리가 통사적 처리보다 언어 처리의 상위과정으로서 먼저 처리가 되는 경우 의미 관련 P600효과가 나타난다고 하였다. 이를 의미관련 P600효과(semantic P600 effect)라 부른다(Kolk et al, 2003; van Herten, Chwilla, & Kolk, 2005; 2006; Kim & Osterhout; 2007). 연구결과에서 목적에서 나타난 P600이 바로 의미적 오류가 먼저 처리 되면서 나타난 의미관련 P600효과(semantic P600 effect)로 볼 수 있으며, 이는 의미적 처리 과정에서 나타나는 선행 연구결과와 일치한다(Kuperberg et al, 2007). 본 연구는 뇌파장치인 ERP를 통해 한국어 문장에서 주어부의 생물성 조건에 따른 노년층과 청년층의 문장 처리 차이를 살펴보았다. 그 결과 N400은 의미적 오류에서 발견되는 선행 연구와 같이 의미역 처리 과정에서 의미적 오류 일 때 나타났다. 그러나 통사적 오류일 때 나타나는 P600의 결과가 아닌(Friederici, Hahne, & Saddy, 2002; Luck, 2014), 의미적 오류가 통사적 오류보다 인지적 처리 과정에서 선행되어 나타난다는 의미관련 P600효과 (semantic P600 effect)로 해석된다. 노년층과 청년층의 집단간 정점출현시각의 차이를 분석한 결과 200-500ms 구간에서 노년 집단에서의 정점출현시각이 청년 집단보다 유의하게 더 지연되었다. 그 외의 목적어, 동사 구간에서는 노년층과 청년층의 그룹간의 차이가 없었다. 위와 같은 결과로 본 연구에서는 노년층 과 청년층을 대상으로 주어부의 생물성 여부에 따른 문장 유형에 따라 목적어, 동사에서 N400 및 P600 성분을 확인할 수 있었다. 이러한 성분의 평균진폭 크기 분석에서는 목적어에서만 연령 집단 간 유의한 차이가 나타났으나, ERP 분석의 결과로 얻어진 전체 평균 파형(grand average waveforms)을 시각적 분석(visual inspection)으로 살펴보았을때, 노년층의 진폭이 청년층에 비하여 감소되어 있는 것을 뚜렷하게 확인할 수 있었다. 또한 N400 및 P600 성분의 정점출현시각(peak latency)을 각각 분석하였을 때 주어부 200-500ms 구간에서만 노년층이 청년층에 비하여 정점출현시각이 유의하게 지연되었다. 행동 분석결과에 비교하면 ERP 분석 결과는 집단 간 차이뿐 아니라 문장 오류유형에 따른 차이도 나타냈다. 따라서 청년층에 비해 노년층의 문장 처리 능력은 뇌 수준수준부터 언어 처리 과정에서의 약화와 지연이 나타난다.;The purpose of this study is to examine animacy effects on sentence processing in Korean speaking normal elderly adults and younger controls. Animacy was manipulated using animate and inanimate categories on the first noun phrase (NP1) in a subject position of a sentence. There are very few studies that examined the animacy effects on online sentence processing for verb-final languages. The current study investigated the effects of animacy manipulation in the first noun phrases on real-time sentence processing using Event-Related Potential (ERP) paradigm. A total of thirty-seven individuals (elderly adults = 17 and younger group =20) participated in the study. Sentence stimuli contained a syntactic structure following a word order of adverb, subject, object, and verb. Experimental condition consisted of 1) non-violation sentence, 2) animate-subject violation sentence, and 3) inanimate-subject violation conditions. The non-violation condition carries the subject in a sentence with human subject. In contrast for the animate-subject violation condition subjects consisted of animals that are not appropriate agents associated with the verbs used for targets sentences. Finally, the inanimate-subject violation condition takes objects as an agent, which is not plausible in relation to the verbs. All the verbs in sentence stimuli were transitive verbs. Behavioral analyses were performed for percent accuracy and response time (RT) of the sentence plausibility task. A two-way mixed ANOVA (Group x Condition) revealed that the elderly group performed significantly more poorly than the younger adults, and the younger group responded significantly more quickly to the task than the elderly adults. The two-way interaction was significant for RT due to differentially greater group differences in non-violation and inanimate-subject violation conditions that the animate-subject violation condition. Statistical analyses for ERP data were conducted for each critical word such as NP1, NP2 (second noun phrase), and verb in two time windows (200-500ms and 500-800ms). In general, the violation conditions elicited N400 components. More specifically, N400 was observed in animate-subject violation condition for NP2 and in inanimate-subject violation condition for the verbs. For the time window of 500-800ms, P600 component was observed in inanimate-subject violation condition for NP2. In contrast, sustained negativity was observed in inanimate-subject violation condition for the verb. The current results suggested that N400 effects were consistent with traditional interpretation from previous studies, indicating that the N400 was associated with the semantic abnormality detection of the thematic roles associated with the verbs. P600 effects were traditionally known to be a language-related component associated with syntactic violation. In more recent years, some researchers suggested that P600 is elicited when the semantic processing is engaged, called as semantic P600 effects (Kolk et al, 2003; van Herten et al, 2005, 2006; Kim and Osterhout, 2005) in inanimate-subject violation condition for verbs. For the time window of 500-800ms, P600 component was observed in inanimate-subject violation condition for NP2. In contrast, sustained negativity was observed in inanimate-subject violation condition for the verbs. The current result suggested that N400 effects were consistent with traditional interpretation from previous studies, indicating that the N400 was associated with the verbs. P600 effects were traditionally known to be a language-related component associated with syntactic violation. In more recent years, some researchers suggested that P600 is elicited when the semantic processing is engaged, called as semantic P600 effects (Kolk et al,2003; van Herten et al,2005,2006; Kim and Osterhout,2005, Kuperberg,2007; Nieuwland and van Berkum, 2005). In the current study, the manipulation of animacy of the subjects is not a level of syntactic violation. The animacy manipulation is on the semantic violation associated with the interpretation of the thematic roles for the target verb. The study indicated that the thematic role violation is associated with P600 effects. The peak latency data suggested that older group demonstrated delayed processing than the younger adults. The ERP data presented aging-related sentence processing delay in elderly adults.