통사적 중의성 및 수여동사구문의 어순전형성에 따른 노년층 대상 ERP 성분 분석

Abstract

The present study investigated age-related differences in sentence processing associated with word order of dative-accusative objects and syntactic ambiguity, using ERP. A total of 50 adults composed of twenty five younger adults and twenty five older adults participated in the present study. Among them, the data of twenty four younger adults(17 women and 7 men, mean age = 28.33, SD = 4.86) and twenty four older adults(15 women and 9 men, mean age = 63.92, SD = 4.07) is used finally. To investigate canonicity effects on sentence processing, sentences structure with dative verbs which are composed of 5 phrases such as a noun phrase 1 (nominative phrase), a noun phrase 2 (dative phrase), an adverbial phrase, a noun phrase 3 (accusative phrase) and a verb were presented for each canonical and non-canonical condition. For the analysis of syntactic ambiguity resolution and processing difficulty, sentences with the same structure but no case markers in NP2 and NP3 were provided for each canonical and non-canonical condition. Participants performed a sentence comprehension task while the electroencephalogram (EEG) was recorded. The behavioral and ERP data analyses were conducted. The results showed that for the behavioral performance, there was a significant main effect for group in accuracy and reaction time for processing ambiguous sentences varying canonicity type and sentences varying ambiguity condition. The elderly group has lower accuracy rate than the young group, especially, non-canonical sentence accuracy is lower than canonical sentence in ambiguous condition for the elderly group. Also, the elderly group takes longer time to response than the young group. With respect to ERP data for the unambiguous sentence processing, for NP2, there was no significant effects related to ambiguity and canonicity in the 100-200ms time window for both groups. There was a greater right-anterior positivity for the young group and a greater left-anterior negativity in canonical sentence for the elderly group in 200-500ms time window. There was a greater negativity in right hemisphere for in non-canonical sentence for the elderly group, and a greater negativity in left hemisphere in non-canonical sentence for the young group in 500-800ms time window. For NP3, there was a greater negativity in posterior region in non-canonical sentence for the young group in 100-200ms time window. There was a greater negativity in right hemisphere for the young group, and for canonical sentence in 200-500ms time window. There was a greater negativity in right hemisphere for the young group, and a greater positivity in left hemisphere for the elderly group. For verb, there was a greater negativity in left hemisphere in non-canonical sentence for the elderly group in 100-200ms time window. There was a greater negativity for the young group in 200-500ms time window. There was a greater negativity in right hemisphere for the elderly group. In conclusion, N400 component occurs for assigning thematic role in the young adults. On the other hand, P600 component occurs for the elderly group. It seems that the elderly adults recognize the case marker deletions as a syntactic anomaly instead of assigning thematic role. It is different result from previous SOV ambiguous sentence studies which reported that there was P600 for resolving syntactic ambiguity. Also, according to word order canonicity, there were a P300 for canonical sentence and a negative component for non-canonical sentence for the young adults. It seems that word order canonicity effects the sentence processing. On the other hand, there were negative component for both canonical and non-canonical sentence and the ERP appearance time length is short for the elderly adults. It seems that while cost of processing increased because of word order canonicity in non-canonical sentence, sentence integration processed for a shorter time. Then, sentence comprehension accuracy rate becomes low. It is different result from previous SOV ambiguous sentence studies which reported that there was P600 for both canonical and non-canonical sentences. To sum up, in processing ditransitive sentence with case marker deletion of dative and accusative objects, processing patterns for syntactic ambiguity and word order canonicity are significant different between the young adults and elderly adults. The elderly adults’ ERP processing feature could be a attribute of age-related language changes. ;우리나라 65세 이상의 인구는 2010년에 고령화 사회로 진입 한 후 계속 증가하여, 2016년 699만 명으로 전체 인구의 13.5%에 이르렀으며, 점차 증가하여 2030년에는 24.3%, 2060년에는 40.1%로 10명 중 4명 이상이 노인이 되는 비율에 달할 것으로 추정된다(통계청, 2017). 이처럼 노인 인구가 증가함에 따라 사회 전반적으로 노화로 인한 신체적 기능의 저하뿐만 아니라 인지기능 및 언어능력의 저하에 대한 예방과 치료가 필요하다는 인식이 높아지고 있다(보건복지부, 2012). 한편, 학계에서는 정상노화로 인한 언어적 특성과 신경학적 질환의 초기에 나타나는 언어적 특성이 다르다는 보고가 계속 나오면서(Bayles, Tomoeda, & Trosset, 1990; 이미숙 & 김향희, 2011), 언어능력이 노화나 경도인지장애 및 치매 등의 퇴행성 질환을 예측하는 변인이 될 수 있는지에 대한 관심이 높아지고 있으며, 정상적인 노화에 따른 언어적 변화 특성을 아는 것은 정상노화와 병리적 상태를 판별하게 하며, 그에 따른 예방과 치료를 할 수 있다는 점에서 중요해지고 있다. 정상 성인을 대상으로 하는 어순 전형성 효과와 중의적 문장처리 연구는 국내외 심리언어학 분야에서 행동반응 측정부터 사건관련전위(Event-related brain potentials, 이하 ERP), 기능자기공명영상법(functional magnetic resonance imaging, 이하 f-MRI), 안구추적(eye-tracking) 등의 기술을 활용하기까지 다양한 방법으로 지속적으로 연구되어왔다. 타동사 문장, 수여동사구문 문장 등에서 전형 어순 문장 보다 비전형 어순 문장에서 지연된 반응시간, 낮은 정확도, 처리부담의 지표로 여겨지는 ERP 성분인 부적 성분이 나타난 결과(Bahlmann et al., 2007; Hiroko et al., 2002), 통사적 중의성을 가진 문장에서도 비전형 어순 문장을 처리할 때 좌측 모서리 위 이랑의 활성화 양상, 전두엽 부적전위가 두드러지는 전형성 효과가 확인된 결과(Bahlmann et al., 2007; Erdocia et al., 2009), 또한 통사적 중의 문장에서 문장 이해의 어려움을 보이고(Ferreira & Henderson, 1991), ERP 연구에선 통사적 중의 해결을 나타내는 성분인 P600이 발견(Frisch et al., 2002)된다는 보고들은 어순 전형성 효과와 통사적 중의성이 문장이해에 영향을 미치는 요인임을 밝히고 있다. 또한, 청년층과 노년층의 다양한 문장처리 양상을 비교하는 방법은 노화로 인한 언어적 변화를 확인할 수 있는 유용한 방법이나(Caplan, DeDe, Waters, Michaud, & Tripodis, 2011; StineMorrow, Ryan, & Leonard, 2000), 국내에서는 노년층을 대상으로 한 연구는 아직 시작단계에 불과하다. 더하여 ERP를 통해 실시간으로 문장처리 과정을 분석하는 방법은 노화로 인한 미묘한 언어적 변화를 보기에 적합하므로(Kaan, 2007; Kemmer et al., 2004; Oh et al., 2016; 전지혜, 2016; Kim et al, 2018), 본 연구는 청년층과 노년층 대상으로 수여동사구문 문장처리과정을 ERP를 통한 뇌파 분석과 행동분석을 통해 살펴봄으로써, 문장처리에 나타나는 전형성 효과와 통사적 중의성 해결이 노화를 발견할 수 있는 주요한 언어변수가 될 수 있는지에 대해 알아보고자 하였다. 본 연구는 청년층 25명과 노년층 25명, 총 50명이 참여하였으며, 청년층은 만 20세~40세, 노년층은 만 60세~80세로 연령을 구분하였다. 데이터 분석과정에서 기타잡음(artifacts) 등을 제거하고 70% 이상의 조건이 남아있는 청년층 24명과 노년층 24명의 데이터를 최종적으로 사용하였다. 비중의 문장자극은 5개 구(phrase)(명사구 1(주어) + 명사구 2(여격어/대격어) + 부사어 + 명사구 3(대격어/여격어) + 동사)로 이루어진 한국어 수여동사구문 문장 60개를 목표문장(target sentences)으로 하였다. 목표문장의 어순은 전형(여격어 선행)과 비전형(대격어 선행) 두 가지 유형으로 구성하였다. 중의 문장자극은 명사구 2와 명사구 3의 격조사가 모두 생략된 여격어 선행 전형어순 문장과 대격어 선행 비전형 어순 문장을 각각 30문장씩 구성하여, 총 60개의 목표문장을 구성하였다. 60개의 메꿈 문장(filler sentences)을 포함하였다. 대상자들이 문장판단과제를 수행하는 동안 뇌전도(Electroencephalogram, EEG)를 기록하였으며, 수집된 행동데이터와 ERP 데이터를 분석하였다. 행동분석 결과, 노년층이 청년층에 비해 문장판단과제에 대한 정반응율이 낮으며, 특히 노년층은 중의 조건일 때 비중의 조건일 때에 비해 어순전형성 간의 정확도 차이가 더 크게 나타났다. 또한 중의 조건에서 비중의 조건에서 보다 대상자들의 반응시간이 오래 걸리며, 노년층이 청년층 보다 더 오래 걸렸다. 전형성 간 차이는 나타나지 않았다. ERP 분석결과, 두 번째 명사구에선, 100-200ms에서 유의한 차이가 나타나지 않았다. 200-500ms에서 청년층은 전두엽 내 우반구에서 중의 조건의 평균 진폭이 비중의 조건의 평균 진폭 보다 더 큰 정적 전위를 보였다. 전형 문장은 전두엽 내 좌반구에서 중의 조건의 평균 진폭이 비중의 조건 보다 더 큰 부적 전위를 보였으며, 시각적 분석에 따르면(visual analysis) 노년층에서 뚜렷하게 관찰되었다. 500-800ms에서 두 집단 모두 우반구에서 중의 조건의 평균 진폭이 비중의 조건 보다 더 큰 부적 전위를 보였으며, 시각적 분석에 따르면 노년층 비전형 문장에서 뚜렷하게 관찰되었다. 특히, 청년층은 좌반구에서 중의 조건의 평균 진폭이 비중의 조건 보다 더 큰 부적 전위를 보였으며, 시각적 분석에 따르면 비전형에서 뚜렷하게 관찰되었다. 세 번째 명사구에선, 100-200ms에서 청년층은 비전형 문장의 후두엽에서 중의 조건의 평균 진폭이 비중의 조건의 평균 진폭보다 더 큰 부적 전위를 보였다. 200-500ms에서 청년층은 우반구에서 중의 조건의 평균 진폭이 비중의 조건 보다 더 큰 부적 전위를 보였으며, 전형 문장은 우반구에서 중의 조건의 평균 진폭이 비중의 조건 보다 더 큰 부적 전위를 보였다. 500-800ms에서 청년층은 우반구에서 중의 조건의 평균 진폭이 비중의 조건 보다 더 큰 부적 전위를 보였으며, 노년층은 좌반구에서 중의 조건의 평균 진폭이 비중의 조건의 평균 진폭 보다 더 큰 정적 전위를 보였다. 동사에선, 100-200ms에서 좌반구에서 중의 조건의 평균 진폭이 비중의 조건의 평균 진폭 보다 더 큰 부적 전위를 보였으며, 이는 시각적 분석에 따르면 노년층 비전형 문장에서 뚜렷하게 관찰되었다. 200-500ms에서 청년층은 중의 조건의 평균 진폭이 비중의 보다 더 큰 부적 전위를 보였다. 500-800ms에서 노년층은 우반구에서 중의 조건의 평균 진폭이 비중의 조건 보다 더 큰 부적 전위를 보였다. 이는 시각적 분석에 따르면 전형 문장에서 뚜렷하게 관찰되었다. 결론적으로 본 연구는, 수여동사구문 중의 문장의 의미역 할당처리 과정으로 청년층에서 N400이 나타나는 것으로 확인되었다. 반면, 노년층에게서 나타난 P600은 여격어와 대격어의 모든 격조사 생략에 대해 의미역 할당처리가 아닌 통사적 오류로 인식한 것으로 해석되며, 노화로 인한 언어적 특징으로 보인다. 기존 SOV(Subject, Object, Verb; 주어, 목적어, 동사) 중의 문장연구에서 의미역 할당 처리의 부담을 포함한 중의성 해결 과정 중에 P600이 나타난 결과와 달랐다. 또한, 어순전형성에 따라 수여동사구문 중의 문장의 두 번째 명사구에서 전형 어순일 때 P300, 비전형 어순일 때 LAN 성분으로 각각 다르게 나타나, 어순전형성이 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 반면, 노년층에서 전형 어순과 비전형 어순 모두 같은 부적 성분을 보이며, 비전형 어순일 때 ERP 발생구간이 짧게 나타났다. 이는 비전형 문장에서 어순전형성으로 인한 부담이 추가되었지만, 통합처리는 더 짧은 시간에 이루어져 문장판단과제의 정확도를 낮춘 것으로 확인된다. 기존 SOV 중의 문장에선 전형 어순과 비전형 어순 모두에서 P600이 나타난 결과와 달랐다. 요약하면, 여격어와 대격어의 격조사가 모두 생략된 수여동사구문 문장처리 시 청년층과 노년층의 통사적 중의성 여부와 어순전형성에 대한 처리양상이 유의하게 달랐으며, 노년층에서 나타난 ERP 양상은 노화로 인해 문장이해능력의 변화가 일어난 특징으로 볼 수 있다.