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Treatment and Transfer Effects of Noun and Verb Semantic Feature Analysis for People with Aphasia: An Eye-Tracking Study

Title
Treatment and Transfer Effects of Noun and Verb Semantic Feature Analysis for People with Aphasia: An Eye-Tracking Study
Other Titles
실어증 환자를 대상으로 한 명사 및 동사 의미 자질 분석 (Semantic feature analysis) 중재의 효과 및 시선 추적 패턴 변화
Authors
최수진
Issue Date
2024
Department/Major
대학원 언어병리학과
Keywords
Aphasia, Semantic Feature Analysis, Eye-tracking
Publisher
이화여자대학교 대학원
Degree
Doctor
Advisors
성지은
Abstract
Purpose: People with aphasia (PWA) primarily suffer from a language disorder originating from damage to the left hemisphere. From the onset to the recovery phase, they experience anomia due to deficits in lexical retrieval. Various language treatments have been implemented to aid in the recovery of lexical retrieval in PWA. Among these, the Semantic Feature Analysis (SFA) approach, designed by Boyle & Coelho in 1995, aims to enhance the retrieval of conceptual information by tapping into semantic networks and is widely used for anomia treatment. The treatment and transfer effects of SFA have been reported in English and Korean speaking PWA. While most SFA studies have focused on nouns and verified their effectiveness, recent studies have reported enhancing lexical retrieval by strengthening the semantic networks of verbs. Verbs are crucial in sentence construction and conveying detailed intentions. In Korean, a verb-final language, the thematic roles that are semantically related to the verb are essential to producing syntactically proper sentences. Moreover, verbs can form meaningful sentences independently, even without subjects or objects in Korean. This study aimed to implement noun-SFA and verb-SFA treatments in PWA and examine the treatment and transfer effects of each SFA treatment. Furthermore, this study sought to verify through group comparisons which SFA treatment type more effectively elicits treatment and transfer effects for PWA. This study also compared the treatment effects of the SFA steps on the performance for each step and investigated which SFA treatment step best predicts the overall accuracy of the probe set naming tests within each group. Additionally, assuming that SFA treatment strengthens the lexico-semantic network, this study explored semantic association processing using a novel eye-tracking paradigm to observe changes in online processing abilities based on semantic feature relatedness. Method: Ten Korean-speaking individuals with chronic PWA (9 males, 1 female) participated in this study. The PWA were randomly assigned to either the noun- or verb-SFA group, with 5 individuals in each group. There were no statistically significant differences in age, years of education, and months post-onset between the groups. The SFA treatment was conducted twice weekly for one hour over a total of 10 weeks, comprising 20 sessions. Before and after treatment, I assessed the treated and untreated words tests to verify the treatment and transfer effects. Additionally, sentence and discourse tests, and semantic association tests were conducted to assess the transfer effects. Furthermore, an eye-tracking experiment was conducted before and after treatment in each SFA group. Statistical analysis was performed using a mixed effects model in R Studio for each assessment domain. Result: After noun-SFA treatment, significant treatment effects were observed in the treated nouns, whereas the verb-SFA group showed an improved pattern but the effects were not statistically significant in the treated verbs. Near transfer effects on untreated words in the probe set naming tests improved for both SFA groups, with the verb-SFA group demonstrating greater near transfer effects compared to the noun-SFA group. Both SFA treatments effectively near transferred effects to the treated word-class tests, but no significant differences were found between the two groups. However, neither SFA group showed near transfer effects to untreated word-classes. At the sentence and discourse level, each SFA treatment elicited far transfer effects in both groups but no significant differences in the group comparisons were found. Step analysis results revealed treatment effects of the SFA step on the performance for each step improved in the verb-SFA for all steps, whereas the noun-SFA showed improvement only in half of the steps. Furthermore, all verb-SFA steps influenced the overall accuracy of the probe set naming tests, but the noun-SFA steps had limited influence compared to verb-SFA. In the semantic association tests, each SFA group improved after treatment, with notably greater improvements in the verb-SFA group. In the eye movement analysis, post-treatment changes in fixation counts were observed in the verb-SFA group, but no significant changes were noted in the noun-SFA group. Although fixation duration on related semantic features and unrelated distractors was significantly shorter and faster in both SFA groups, this pattern was more pronounced in the verb-SFA group. Discussion and Conclusion: Consequently, our study is significant as it validates the treatment and transfer effects of SFA treatment across various linguistic domains and confirms changes in online processing among Korean-speaking PWA. Importantly, it clinically confirms that verb-SFA treatment, reflecting the characteristics of Korean verbs, can promote more effective recovery of language and lexical retrieval abilities than noun-SFA treatment. Through this research, this study hope that the effectiveness of verb-SFA treatment in Korean will be further studied across various neurogenic language disorder groups.;연구목적: 실어증(People with Aphasia, PWA)은 주로 좌반구 뇌손상으로 인해 발생하는 언어 장애로 청각적 이해력, 읽기, 쓰기 등 언어적 상징 체계의 손상으로 인해 다양한 언어 문제를 보인다. 특히, 실어증 집단은 특정 어휘를 회상하고 인출하는데 어려움을 겪는 어휘 인출 결함 (lexical retrieval deficit)으로 인하여 단어를 명명하는데 어려운 이름대기 결함을 보인다. 이러한 이름대기 결함은 발병 초기부터 회복기에 걸쳐 지속적으로 나타난다. 어휘 인출 능력 향상을 위해 국내외에서 다양한 이름대기 중재가 진행되어져 왔는데, 그 중에서도 의미 자질 분석 (Semantic Feature Analysis, SFA) 중재는 중재 및 전이 효과가 다양하게 보고되어지고 있다. SFA중재는 목표 단어와 관련된 의미 자질들 사이의 의미 네트워크를 강화시켜 단어 인출 능력을 향상시키는 대표적인 실어증의 이름대기 중재방법이다. PWA 를 대상으로 한 SFA 중재는 직접적으로 중재한 목표 명사뿐만 아니라 의미적으로 연관된 비중재 명사로의 전이 효과가 보고되고 있어 이름대기 중재 방법으로 널리 사용되고 있다. 기존의 SFA 중재는 주로 명사의 어휘 인출을 향상시키는데 주된 초점이 맞춰져 있었으나, 최근 들어, 영어권 PWA 를 대상으로 동사를 이용한 SFA 중재에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 동사 SFA 는 명사 SFA 와 동일한 메커니즘을 토대로, 동사와 관련된 의미자질 (예: 행위자, 목적, 방법, 물리적 특성, 장소 등)에 대한 개념적 정보 활성화를 통해 의미적 네트워크를 강화하여 궁극적으로 어휘 인출을 향상시키는 중재 방법이다. 영어권에서는 단일 언어 및 이중 언어 PWA 를 대상으로 동사 SFA 중재에 대한 중재 및 전이효과가 보고되어지고 있으나, 국내에서는 동사를 활용한 SFA 중재에 대한 검증이 부족한 실정이다. 특히 한국어에서 동사는 문장 내의 마지막에 위치하는 동사 후치어로써, 문법적으로 완성된 문장을 구성하기 위해서는 동사와 관련된 의미역 (thematic role)이 동사 앞에 위치해야 한다. 또한 한국어의 동사는 주어나 목적어가 생략되어도 동사 자체로만 의미 전달이 가능한 특성을 가지고 있다. 이처럼 동사는 한국어의 문장 내에서 문법적 및 의미적으로 매우 중요한 역할을 하는 품사인데, 만약 동사에 대한 의미 네트워크가 강화된다면, 명사 SFA 중재에 비해 PWA 의 어휘 인출에 더 효과적일 것이라는 가정하에 본 연구를 진행하였다. 구체적으로 본 연구에서는 PWA 를 대상으로 명사 SFA 중재와 동사 SFA 중재를 각각 시행하고, 중재 효과 및 전이 효과를 다양한 언어학적 단위에서 비교하고자 하였다. 뿐만 아니라, SFA 중재를 통해 의미적 관련성에 따른 실시간 언어처리 패턴의 변화를 확인하고자 시선 추적 실험을 진행하였다. 연구방법: 본 연구에는 10 명의 PWA 가 참여하였으며, 무작위 무선배열을 통해 명사 및 동사 SFA 중재 집단으로 각각 5 명씩 배정되었다. 두 집단 간 연령, 교육년수 및 발병 후 개월 수 (months post onset, MPO)에는 통계적으로 유의한 차이가 없었다. SFA 중재는 1 시간씩, 주 2 회, 총 10 주간 진행되었고, 중재 전 후에 단어, 문장, 담화 수준의 표준화, 비표준화 언어 검사와 의미 자질의 연관성에 대한 온라인 처리 과정의 변화를 확인하기 위한 시선추적실험이 진행되었다. 결과: 명사 SFA 중재 집단은 중재 후, 중재 품사인 명사 내에서 중재 단어를 포함하여 중재 단어와 의미적으로 유사한 단어로의 근접 전이 효과(near transfer effect)가 나타났다. 동사 SFA 중재 집단은 중재 단어에서 수행력이 향상되는 경향을 보였으나, 통계적으로 유의하지 않았으나, 비중재 단어의 수행력 향상이 통계적으로 유의하였다. 또한 중재한 품사 내에서 비중재 단어의 근접 전이 효과에 대한 집단 간 비교 결과, 동사 SFA 중재 집단의 근접 전이 효과가 명사 SFA 중재 집단에 비해 유의하게 높은 것을 확인할 수 있었다. 비중재 품사로의 근접 전이 효과는 두 집단 모두 통계적으로 유의하지 않았다. 그 밖에 문장과 담화 수준으로의 원접 전이 효과(far transfer effects)는 두 집단 각각에서 모두 유의한 결과를 보였으나, 집단 간 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다. 의미적 연관성 과제에서는 두 집단 모두 중재 후에 제시된 목표 단어와 의미적으로 관련된 단어를 선택하는 과제의 수행력이 향상되었으며, 집단 간 비교를 통해 동사 SFA 중재 집단이 명사 SFA 집단에 비해 유의하게 더 높은 의미적 연관성 수행력의 향상을 보인 것으로 나타났다. 실시간 언어처리 과정을 살펴보기 위한 시선 추적 실험 결과, 시선고정 횟수(fixation count)에서 명사 SFA 중재 집단은 중재 전후에 유의한 변화가 관찰되지 않았으나, 동사 SFA 중재 집단은 시선 고정 횟수에서 목표 명사와 직접적으로 관련된 단어에서의 시선 고정 횟수가 증가됨을 확인할 수 있었다. 또한 시선고정 시간(fixation duration)은 두 집단 모두 전반적으로 각 단어에 시선을 고정하는 시간이 감소되었는데, 이러한 감소 패턴은 동사 SFA 중재 집단에서는 제시된 모든 조건에서 감소가 일어난 반면, 명사 SFA 중재 집단에서는 제한적으로 발생하였다. 마지막으로 중재 전후 실어증 중증도의 변화를 확인한 결과, 명사 SFA 중재 집단은 5 명 중 4 명의 실어증 지수가 향상된 반면, 동사 SFA 집단은 5 명 모두 실어증 중증도가 개선되어, 전반적 실어증 중증도가 유의하게 변화하였다. 결론 및 논의: 본 연구를 통해 명사 및 동사 SFA 중재는 PWA 환자의 어휘 인출 능력 향상 및 비중재 단어와 문장, 담화 수준으로의 전이 효과가 있음을 검증하였다. 중요한 것은 명사와 동사 SFA 중재의 효과를 직접적으로 비교하였을 때, 동사 SFA 중재는 명사 SFA 중재에 비해 중재 품사 내에서 비중재 단어로의 근접 전이 효과가 더 크게 나타났으며, 의미 연관성 능력 역시 동사 SFA 중재가 더 높은 수행력 변화를 유발했음을 확인할 수 있었다. 이러한 동사 SFA 중재의 전이 효과는 실시간 언어처리 과정을 통해서도 검증되었는데, 중재 후, 의미적 연관성에 따른 단어 탐색 속도가 명사 SFA 중재 집단에 비해 전반적으로 빨라지는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 토대로 한국어 PWA 의 어휘 인출 능력 향상 및 전반적인 언어 능력 개선을 위해서는 동사 SFA 중재가 보다 더 효율적이라는 결론에 도달하였다. 이러한 결과는 한국어 동사의 특징에 기반한 것으로 해석할 수 있는데, 한국어는 동사 후치어로써 동사가 인출되기 이전에 관련된 의미역(thematic role)이 활성화되면서, 의미적 네트워크를 강화하는 것이 PWA 의 어휘 인출 및 전반적인 언어능력 회복에 도움이 된다는 이론적 근거를 마련하였다. 본 연구 결과를 기반으로 향후 동사 SFA 중재가 한국어 사용 PWA 의 어휘 인출 능력 향상에 널리 사용되기를 기대한다.
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