작업기억용량 및 피동문 내 소음위치가 노년층 청각적 문장처리에 미치는 영향

Abstract

나이가 들어감에 따라 신체적인 노화와 더불어 인지기능 또한 저하되는데 인지기능의 문제를 반영할 수 있는 대표적인 능력 중 하나가 작업기억능력(workimg memory ability)이다(Hultsch, Hertzog, Small, McDonald-Miszczak, & Dixon, 1992). 작업기억(working memory)이란 정보를 단기적으로 저장하고 그와 동시에 처리까지 요구하는 과제에 필요한 능력이다(Baddeley, 2000). Daneman과 Merikle(1996)은 작업기억용량이 노화에 의해 줄어든다고 하였으며, 한국판 웩슬러 성인용 지능검사(Korean-Wechsler Adult Intelligence Scale; Yeom, Park, Oh, Kim, & Lee, 1992)를 사용하여 측정한 작업기억용량에 대한 연구 결과에서는 중년까지는 감소되지 않던 작업기억용량이 노년층 집단에서 감소를 보였다고 보고하였다(Choi, & Sung, 2019; Lee et al., 2012). 노년층은 언어를 이해하는 과정에서 청년층에 비하여 비효율적인 의미통합 전략을 사용하는데 이것은 처리자원(processing resource)의 제한된 용량에 의한 것이다(Salthouse, 1991). Just와 Carpenter(1992)의 작업기억용량이론(working memory capacity theory)에 따르면 문장의 구조가 복잡해지면 작업기억용량의 더 큰 요구로 이어진다고 한다. 이것은 곧 개인의 작업기억용량에 따라 통사구조 복잡성에 대한 수행력이 다르게 나타난다는 것을 뜻한다. Just와 Carpenter(1992)는 문장이해 과제 시 자극이 제시된 후 문장에 대한 판단을 요구하는 오프라인 과제와 자극이 제시되는 동안에 일어나는 실시간 처리와 관련된 온라인 문장처리 과정에 관여하는 작업기억용량이 동일함을 제시하는 단일 작업기억용량 이론(single working memory capacity theory)을 주장하였다. 반면, Waters & Caplan(1996)은 언어처리에는 둘 이상의 작업기억능력이 필요하며, 오프라인 처리(offline processing)에는 작업기억이 관여하지만 실시간 처리(online processing)가 일어날 때에는 작업기억과 같은 인지자원의 개입이 최소화된다는 개별자원이론(separate resource theory)를 주장하였다. 문장이해 능력을 알아보기 위해 많이 사용되는 방법 중 하나로 문장-그림 일치 과제가 있다(Grober, & Bang, 1995; Rochon et al., 1994; Small, Kemper & Lyons, 1997). 문장이해는 다양한 수준에서의 언어적 정보를 처리해야 하는 복잡한 과정이며, 언어적 정보가 충분하지 않은 문장은 청자로 하여금 모호함(ambiguity)을 느끼게 한다(Bader, 1997). 그리하여 본 연구에서는 문장-그림 일치 과제를 실시하되, 의미적으로 가역적인 피동문에 여격조사 혹은 동사를 소음으로 대체하여 문장의 통사 및 의미처리의 과제 난이도를 조절하였다. 또한, 청각적으로 제시되는 문장처리 시 노화와 작업기억용량에 따른 오프라인 과제에서의 차이뿐만 아닌 시선추적기법을 사용하여 실시간 처리 또는 온라인 처리과정(online processing)에서의 수행력 차이도 알아보고자 한다. 본 연구에서는 피동문 내 소음위치(여격조사, 동사) 및 작업기억용량(고, 저)에 따라 노년층과 청년층 간 반응정확도 및 반응시간의 차이가 유의한지 알아보았다. 뿐만 아니라, 피동문 내 소음위치(여격조사, 동사) 및 작업기억용량(고, 저)에 따라 노년층과 청년층 간 목표자극 시선선호비율(Target Advantage ratio; TA)의 차이가 있는지 삼원혼합분산분석을 실시하여 비교하였다. 본 연구에는 서울 및 경기 지역에 거주하는 노년층 21명(남 6명, 여 15명), 청년층 24명(남 4명, 여 20명)이 참여하였다. 모든 대상자는 간단한 선별검사 및 청력검사를 받은 후 적합하다고 판단되는 자들로 구성되었다. 노년층 집단은 고용자 고용촉진법의 고령자 기준인 55세 이상과 노인복지법에서 정한 고령자 기준 65세 이상을 절충하여 대상자 선정 시 연령 기준을 60세 이상으로 하였다. 대상자를 작업기억용량에 따라 집단을 나누기 위하여 작업기억 과제인 (1) 숫자 바로 지시하기와 (2) 숫자 거꾸로 지시하기(K-WAIS; 황순택 외, 2012) 그리고 (3) 단어 바로 지시하기와 (4) 단어 거꾸로 지시하기 과제(성지은, 2011)를 따라 말하기(recall)로 바꾸어 시행하였으며 각 집단의 중앙값을 기준으로 작업기억용량 고, 저 집단으로 다시 한 번 나누었다. 실험에 사용된 목표 문장은 모두 3어절로 구성되었으며 두 번째 명사구의 여격조사 위치에 소음으로 대체된 15문장과 동사 위치에 소음으로 대체된 15문장으로 구성되었다. 필러(filler)를 포함한 총 문장은 62개이며, 문장의 등장인물은 모두 동물 이름으로 이루어졌다. 대상자는 두 개의 그림이 제시된 후 문장이 들리면 문장에 해당하는 그림을 선택하며 실험에 임하는 동안 시선추적기가 대상자의 시선을 기록한다. 실험 결과, 반응정확도와 반응시간에서 모두 소음위치, 나이 집단, 작업기억용량에 대한 주효과가 통계적으로 유의하였다. 대상자들은 모두 동사 소음위치에서 더 낮은 수행력을 보인 것으로 드러났다. 이러한 결과는 문장에서 정보 전달의 역할을 하는 동사가 생략되었을 때 처리과정이 더 복잡하고 어려울 것이라는 예상과 일치하는 결과이다. 그리고 노년층이 반응정확도와 반응시간에서 청년층에 비해 더 낮은 수행력을 보였다. 노년층이 보인 낮은 반응정확도와 긴 반응시간은 노화로 인하여 낮아진 인지기능이 문장의 의미적 처리와 통사적 처리 시에도 영향을 미친다는 Caplan et al (2001)의 주장에 힘을 실어주는 결과이다. 작업기억용량에 따른 집단에서는 작업기억용량이 낮은 집단이 더 낮은 반응정확도를 보였으며 반응하기까지도 더 오래 걸렸던 것으로 나타났다. 이러한 결과는 문장 정보를 유지하면서 명사구의 위치 그리고 의미역에 대한 처리를 해야 하는 과정에서 작업기억용량의 차이가 반영된다는 것을 의미한다. 또한, 반응정확도에서 나이 집단과 작업기억용량 집단 간의 이차상호작용이 통계적으로 유의하였다. 이것은 Sung et al(2017)의 연구와도 일치하는 결과였는데, 해당 연구에서는 이러한 결과를 노화로 인하여 감소될 수 있는 피동문 처리 능력이 작업기억용량에 의해 영향을 받는 것을 의미한다고 하였다. 반응시간에서는 소음위치와 나이 집단 간의 이차상호작용이 유의하였는데, 동사 조건에서의 노년층의 수행력이 청년층에 비해 유의하게 낮았다. 이것은 처리과정이 복잡한 문장에서 청년층이 보이는 수행력 저하보다 노년층의 수행력이 유의하게 낮아진다는 Stine-Morrow, Ryan & Leonard (2000)의 주장과 일치하는 결과이다. 목표자극 시선선호비율(TA)은 두 소음위치 조건을 구간에 따라 나눠 분석하였다. 그 결과, 첫 번째로는 여격조사 소음위치에서 구간과 나이 집단 간의 차이가 통계적으로 유의하였다. 특히, 첫 번째 어절(NP1) 구간에서 나이 집단 간 차이가 뚜렷하였으며, 이러한 결과는 명사구를 주격으로 처리하는 전략이 노화에 따라 약화됨을 밝힌 Sung과 Lee(2019)의 연구와 일치하는 결과이다. 두 번째로 동사 소음위치 조건에서는 구간의 주효과가 통계적으로 유의하였다. 동사 구간에서의 TA가 NP1과 두 번째 어절(NP2) 구간에서의 TA와 유의하게 차이가 났는데, 두 집단 모두 앞의 두 구간에서보다 동사 구간에서 목표그림을 더 많이 응시한 것으로부터 기인한 결과였다. 또한, 구간과 나이 집단 사이의 이차상호작용이 통계적으로 유의하였는데 동사 구간에서 노년층이 청년층보다 방해그림을 유의하게 더 응시하였다. 이것은 Salthouse(1991)의 관점에서 보면 노년층의 제한된 처리자원 용량으로 인하여 문장을 이해하는 과정에서 청년층에 비해 비효율적인 의미통합 전략을 사용한 것에 대한 결과로 해석될 수 있다. 오프라인 과제에서는 작업기억용량과 노화에 따른 영향이 확연하게 드러났지만 실시간 처리에서는 작업기억용량에 따른 수행력 차이가 나타나지 않았다. 이러한 결과는 앞에서 언급한 Waters와 Caplan(2002)의 문장의 실시간 처리에서는 오프라인 과제에서 필요한 작업기억능력의 개입이 최소화된다는 개별자원이론(separate resource theory)과 일치한다. 노년층이 본 연구에서 보인 문장처리 능력의 저하는 문장처리 과제를 통하여 노화에 따른 인지기능 저하가 있는지 판별 및 진단하는데 기준으로 삼을 수 있는 자료를 마련하였다는 점에서 의의가 있다.;The purpose of this study was to investigate the effects of working-memory (WM) capacity on age-related changes in abilities to comprehend incomplete passive sentences using eye tracking. A total of 45 Korean-speaking individuals participated in the study(old adults 21, young adults 24). A sentence-picture matching paradigm was employed to demonstrate the incomplete passive-sentence processing task. The sentence-picture matching task was designed and executed in accordance with the eye-tracking paradigm, and the incomplete sentences were made by replacing accusative case makers or verbs with white noise. Accuracy, response time, and target advantage ratio (TA) were analyzed using three-way mixed ANOVA. In both accuracy and response time of the sentence-picture matching task, the performance of the elderly adults was significantly worse than that of the younger adults, and that of the two groups was worse under the verb noise location conditions than under the accusative case marker noise location conditions. In addition, the performance was significantly worse in lower working memory capacity group than in higher group. In accuracy, a two-way interaction between the age groups and the working memory capacity groups was statistically significant. There was a correlation between the noise locations and the age groups in response time. In target advantage ratio (TA) for each region according to the noise location conditions, there was a correlation between the regions and the age groups under the both conditions. Under the accusative case marker noise condition, there was significant difference between the age groups in the noun phrase 1(NP1), and under the verb noise condition, there was significant difference between the age groups in the last verb region. Moreover, the main effect of the region was significant under the verb noise conditions, although there was no significant difference between the NP1 and the noun phrase 2( NP2) region, there was significant difference between the NP1 and the verb region and the NP2 and the verb region. The worse performance of the accuracy and response time under the verb noise condition in all groups means that the sentence is more difficult to understand when verbs is omitted. Under the both noise conditions, the poor performance of the elderly adults can be attributed to the deterioration of sentence processing due to ageing. Also, results suggest that the working memory capacity can affect sentence processing. In particular, the results from the accuracy indicated that the reduction of sentence processing ability with ageing can be greatly affected by working memory capacity. In addition, aging has had a greater impact on processing difficult sentences, which is evidenced by the poor performance of elderly adults under the verb noise conditions, which were more difficult conditions. The performance of elderly adults with TA suggested that elderly adults use an inefficient strategy compared to younger adults when dealing with incomplete passive-sentences, affected by reduced cognitive function due to aging. Also, the elderly adults' poor performance in the regions where the information integration of units takes place means that the ability in understanding and integrating information has been degraded by aging. Finally, There was no effect of working memory capacity in TA which seen in accuracy and response time. This means WM capacity plays different roles in sentence online processing and sentence offline processing.