감각 과정 Sensory Processes

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1 감각 과정 Sensory Processes
나는 세계를 느낀다 세계를 만지고, 맛 보고, 냄새 맡고, 귀 기울여 듣고, 바라본다 접촉, 맛, 냄새, 소리, 빛으로 세계를 느낀다 나는 이제 세계를 안다

2 감각 지각 I 세계와 접촉한다 “마음과 다른 성질들은?’

3 세계의 성질과 마음의 성질은 어떤 관련이 있는가?
b. 경험론적 전통 세계의 성질과 마음의 성질은 어떤 관련이 있는가? 경험론적 전통 (John Locke, Bishop Berkeley, David Hume) 물리적 세계 신경생리적 진동 심리적 세계 단순관념 복합관념 (연합과정) 기억에 의한 수정 일차적 성질 primary qualities 모양, 크기, 위치, 운동 이차적 성질 secondary qualities 색, 소리, 온도, 냄새 선험적 범주 도식 (Immanuel Kant) World 1 Physics World 2 Physiology World 3 Psychology Psychophysics 정신물리학 물리적 에너지 (자극)과 심리적 경험 (감각)과의 대응관계 mapping relation

4 just noticable difference
정신물리학으로부터 우리가 배운 것들은? 마음으로 넘어가는 문턱 (threshold) 차이역 relative threshold 최소 가지 차이 just noticable difference 절대역 absolute threshold Weber fraction (웨버 상수) 2/100, 4/200, 10/500 … ΔS/S 자극의 절대치 변화가 아니라 표준자극의 상대적인 크기 변화  Weber’s law (웨버 법칙) Fechner 법칙 감각 = log (물리적 강도) 감각 강도 물리적 강도 물리적 성질과 감각 간의 비교는 가능 (Gustav T. Fechner)

5 X 신호탐지이론 “예” “아니오” “아니오” “예” : 민감성인가, 반응편중인가? 정확 부정
(Correct rejection) 실수 (Miss) 허위-경보 (False alarm) 적중 (Hit) X “예” “아니오” 감각신경 활동 수준 (신경 발화율) 상대 빈도 소음 Noise 5 6 7 2 3 4 소음 Noise 약 S + N 상대 빈도 강 5 6 7 10 소음 Noise 신호+소음 Signal + Noise 상대 빈도 5 6 7 “아니오” “예”

6 세계는 우리에게 어떻게 다가오나, 물리적 세계는 심리적 세계와 어떻게 대면하는가?
세계는 우리에게 어떻게 다가오나, 물리적 세계는 심리적 세계와 어떻게 대면하는가? 화학 에너지 중력 세반 고리관 역학 에너지 역학 에너지 Hz 고막 난원창 달팽이관

7 e. 시각기관 전자기 에너지

8 Partial solar eclipse Motzu (墨子) BC 470~ 391 Aristotle BC

9 묵자 (墨子) 전자기 에너지 Camera Obscura (Al Hassan, ca 1000) Aristotle
BC 470~ 391 Aristotle BC 전자기 에너지 Camera Obscura (Al Hassan, ca 1000) 1. 상하-좌우 역전 2. 이차원 3. 애매모호한 형태 4. 왜곡된 형태 감각 기관에 주어진 정보는 물리적 상태와도 다르고 심리적 상태와도 다르다 (감각의 문제  지각의 과제)

10 자극 (Stimulus)이란 무엇인가? 원격자극 (distal stimuli) 근접자극 (proximal stimuli) 망막
원격자극은 불변 근접자극은 물체의 이동 또는 지각자의 움직임에 따라 언제나 변한다 지각적 항등성 (항상성) 문제 지각자와 대상이 정지해 있을 때, 근접자극은 일정하게 주어진다 Imposed stimulation (수동적) 지각자의 움직임에 따라 근접자극은 체계적으로 변한다 Obtained stimulation (능동적) Cookie cutter experiment (Gibson, 1962) R. Harre (1981) <Great scientific experiments>

11 지각 Perception (4장; 6장_심리학)
무언가가 있네? (…) 어디에 있나? (공간 문제: 깊이, 거리) 얼마나 가야 하나, 1시간? (시간 문제: 행위) 도대체 저게 무언가? (대상 문제: 형태, 모양) 먹을 수 있나, 맛있나? (의미 문제: 행동가능성)

12 Humanoid Robot Honda Asimo는?
Youtube.com ASIMO 장소, 상황, 물체에 대한 인식은 완벽한가?

13 가상 과학 프로젝트 : 지각-행위 기계를 만들라!! 대상들을 무엇인가? (What) 손에 쥘 수 있나? 접근하나, 회피하나?
대상들을 어디에 있는가? (Where) 얼마나 걸어가야 하나? 건너뛰나? 우회하나? 대상들은 움직이나? (How) 어떻게 걸어가야 하나?

14 감각 지각 II 3차원 공간에 받아들인다 “내가 있는 곳과 대상들이 있는 곳은? “

15 깊이지각 (거리지각): 물체는 나로부터, 다른 물체로부터 어디에 있는가? (problem of space)
입체시 (Stereopsis), Wheatstone, 1838 깊이 단서 (depth cue) 양안 단서 (binocular cue) 수렴 (Convergence) 양안 부등 (Binocular disparity)

16 또는 그림 단서 (pictorial cue)
단안 단서 (monocular cue) 또는 그림 단서 (pictorial cue) 중첩 상대적 크기 선 조망 (선형 조망) (linear perspective) 폰조 착시 Ponzo illusion

17 공간지각 (깊이지각)은 우리가 이해하는 물리세계와는
데카르트 좌표계 cartesian coordinate 극 좌표계 polar coordinate A B 공간지각 (깊이지각)은 우리가 이해하는 물리세계와는 다른 좌표계를 사용한다

18 세로 방향으로 놓았을 때 뮬러-라이어 착시 Mueller-Lyer illusion 건물 모퉁이 방 구석

19

20 단안 단서로서의 결 기울기 (texture gradient)
Alexandria, Egypt 결 기울기는 지구상 물체들의 표면배열을 통해 드러난다

21 단안 단서로서의 결 기울기 (texture gradient)
결 기울기는 지각자의 관찰위치를 알려준다

22 결 기울기 (texture gradient)는 지상의 구조를 알려준다
평면 평면에서 경사지로 벼랑 또는 계단

23 단안 단서로서의 운동시차 (motion parallax)
Toronto CN Tower Glass Floor 유리 바닥

24 "walking out over the Grand Canyon
staring 4,000 feet down into the Colorado River -- while standing on four inches of glass."

25 운동시차 (motion parallax)와 광학적 흐름 (optic flow)
1. 결 기울기는 지각자의 움직임을 통해 드러난다 2. 지각자의 관찰점 point of observation의 이동에 따라 광학적 흐름은 확대 또는 축소 지각자 자신의 운동 지각 ego-motion 전진 이동 앞으로 걸어가기 기관차의 운전사 후진 이동 뒤로 걸어가기 기차 뒤에서 보기

26 감각 지각 III 나와 세계는 움직인다 “과연 변하는 걸까?’

27 운동지각과 관련된 움직임들 (물체, 눈, 머리, 몸 전체의 움직임)
운동지각과 관련된 움직임들 (물체, 눈, 머리, 몸 전체의 움직임) 대상 움직임 안구 고정 망막 상 이동 대상 고정 안구 움직임 망막 상 이동 동일한 망막상 변화에서 물체가 움직인다는 걸 어떻게 알 수 있나? B. 눈, 머리, 몸의 움직임 또한 망막의 자극위치를 연속적으로 변화 A. 물체의 움직임은 망막의 자극위치를 연속적으로 변화

28 나의 움직임이 아니라 “대상의 움직임”은 어떻게 지각되나? 지각자의 움직임 대상의 운동 망막에서 대상 뿐만 아니라 모든 시각상
확대 대상의 운동 망막에서 대상의 시각상만이 확대 배경은 고정

29 가현 운동: “망막 위에서의 움직임은 운동지각에 필수적인가?”

30 가현 운동: 망막의 움직임은 운동지각에 필수적인가?
물리적 사건 30 – 200 ms 간격, 시차를 둔 상대적 자극주기 가현 운동 apparent movement Stroboscopic movement 현상적 운동 Phi movement (Wertheimer, 1912) 신경-장 neural field 또는 뇌-장 brain field 형성 지각적 경험 심리-신경 동형성 Psycho-neural isomorphism

31 유도된 운동 (induced movement) “움직이지 않은데 움직인다?”
예, 구름에 달 가듯이 에워싼 전체 틀의 움직임은 포함된 부분의 움직임 지각을 유도한다 사회적 비유: 진보주의자라는 기성세대와 전체로서의 사회변화 인지적 비유: 새로운 시각에서 본 기존 개념의 변화 Duncker, 1929

32 유도된 운동 (induced movement): 나는 움직이지 않은데 움직인다?
광학적 밀기 optical push 예 1. 다리 위에서 흐르는 강물 바라보기 예 2. 정지된 기차에 앉아 움직이는 옆 기차를 볼 때 에워싼 전체 틀의 움직임은 포함된 나의 움직임 지각을 유도한다 사회적 비유: 사회의 변화와 나의 입장 sliding room

33 t = t : time to contact . 시지각과 운동제어 A Gannet’s diving DA DA 1 ___ __
Dt A ___ __ . -1 t : time to contact I am going to discuss… 시각 정보 (t)는 운동제어와 긴밀히 연결

34 감각 지각 IV 세계를 알아본다 “그 정체는 과연 무엇인가?”

35 형태 지각 (form perception): 물체의 정체를 확인하는 데 필수적
Form, pattern, configuration, shape 형태 모양 DAX를 보여줄래? (Landau, 1994) DAX 크기 재질 색 형태 물체의 여러 속성들이 변화해도 지각된 형태는 동일하다 멜로디는 소리의 형태인가? (전위 transposition 문제)

36 형태 지각 (form perception): 형태를 구성하는 부분과 전체의 관계는?
DAX DAX ? 근접성 유사성 부드러운 연속 A B C D

37 형태 지각 (form perception): 형태를 구성하는 부분과 전체의 관계는?
폐쇄 Gestalt Psychology (Wertheimer, Köhler, Koffka) “전체는 부분의 합과는 다르다” 전체는 부분들의 단순한 연결이 아니라 부분들간의 관계로 지각된다 (e.g., 형태, 모양의 전위 transposition) 주관적 윤곽 A B

38 Marroquin's figure (1976)

39 형태 지각 (form perception): 정보처리론 접근 (컴퓨터 은유) 형태를 구성하는 부분들은 어떻게 변형되어 외부 물체로 지각되나 ?
지각적 분리 Perceptual segregation 형태 재인 Pattern recognition 시각원소특질 visual primitive 탐지 시각원소특질 visual primitive 탐지 세부특징 탐지기 (시각피질) 선분, 모서리, 방향, 양안부등, 색깔에 반응 1. 단순세포 simple cell 2. 복합세포 complex cell 3. 과복합세포 hypercomplex cell (Hubel & Wiesel) Hubel Wiesel Grand mother hand cell? (Gross) s c h

40 안구의 구조와 망막의 세포층 빛의 진행 방향 망막 빛의 방향 망막의 이중구조 간상체 rod 야간시 추상체 cone 주간시
외측 억제 수평세포 horizontal cell 양극세포 bipolar cell 빛의 방향 아마크린세포 amacrine cell 신경절 세포 ganglion cell 명도 대비

41 시각 경로에서 신경세포들은 어떤 반응을 하나? 외측슬상핵 LGN 시각피질 망막 (안구)
점-멸 세포 on-off cell 세부특징 탐지기 Hubel & Wiesel 1. 단순 세포: 방향 2. 복합 세포: 운동 3. 과-복합 세포: 모양, 얼굴? + - + - + - + -

42 시각 경로에서 신경 세포들은 어떤 반응을 하나?(신경절 세포, LGN 세포)
수용장 빛을 받아들이는 망막 부위 미세전극 측정 점-멸 세포 (On-Off Cell) + - 빛 진행방향 망막(안구) + - 외측슬상핵 (LGN) 멸-점 세포 (Off-On Cell) + - 시각피질

43 시각 경로에서 신경세포들은 어떤 반응을 하나?(시각 피질)
+ - 빛 모서리 탐지기 수용장 Receptive field 빛 막대 탐지기 망막(안구) + - 망막, LGN 세포의 수용장 배열 외측슬상핵 (LGN) 시각피질

44 형태 지각 (form perception): 정보처리론 접근 형태를 구성하는 부분들은 어떻게 변형되어 외부 물체로 지각되나 ?
지각적 분리 Perceptual segregation 형태 재인 Pattern recognition 시각원소특질 visual primitive 탐지 시각원소특질 visual primitive 탐지 세부특징 탐지기 (시각피질) 선분, 모서리, 방향, 양안부등, 색깔에 반응 1. 단순세포 simple cell 2. 복합세포 complex cell 3. 과복합세포 hypercomplex cell (Hubel & Wiesel) 순응과제를 통한 확인 잔상효과 afterimage effect - 색깔, 방향, 운동… Grand mother hand cell? (Gross)

45 O 찾기 O 찾기 VVVVVVVVVVV VVOVVVVVVVV VOVOVOVVOVO VOOVOVOVVOV OVVOVOVOVVO
시각원소 visual primitive 탐지하기 (시각검색과제, 행동연구) a. 시각탐색 1 O 찾기 O 찾기 VVVVVVVVVVV VVOVVVVVVVV VOVOVOVVOVO VOOVOVOVVOV OVVOVOVOVVO VOVOVOOVOVV VOVOVOOOVOV OVOVVOVOVOV 표적 자극 곡선 닫힌 도형 원 방해 자극 직선 열린 도형 각, “V”자 형태 표적 자극 원 + 빨강 방해 자극 원 + 파랑 “V” + 빨강

46 QPQPQPPQ QQPQPPQP PPQQPQPQ PQPPQQPQ R 찾기 QPQPQPPQ QQPQPPQP PPQQPQPQ
b. 시각탐색 2 R 찾기 QPQPQPPQ QQPQPPQP PPQQPQPQ PQPPQQPQ QPQPQPPQ QQPQPPQP PPQQPQPQ PQPPQQPQ 표적 자극 R 방해 자극 P Q

47 R 찾기 QPQPQPPQ QQPQPPQP PPQQPQPQ PQPPQQPQ 8 3 T S N
시각원소 visual primitive 들은 어떻게 탐지되나? d. 시각탐색 과제 정리 R 찾기 O 찾기 O 찾기 QPQPQPPQ QQPQPPQP PPQQPQPQ PQPPQQPQ 1차과제: 두 숫자 동일/상이 판단 숫자 낱자 시각검색 과제 1. 원소특질 (시각원소): 돌출 pop-out 2.결합특질 (방향 +색): 순차적 주의 e.g., 착각적 결합 (결합 오류) Illusory conjunction 세부특징 통합론 (Anne Treisman) 2차과제: 낱자와 색 보고 8 3 T S N

48 주의 attention : 지각적 선택성 물리적 정향 Orienting, Symmetricalizing 눈 움직임의 경로
Looking-at is “intentional” 그림탐사 과제 나이추정 vs. 경제형편 ages of people economic status

49 주의 attention : 지각적 선택성 초점 주의 vs 분산 주의 선택 무시 여과기 filter 이론 (Broadbent)
병목 bottleneck 현상 여과기 filter 이론 (Broadbent) 약화 attenuation 이론 (Treisman) 조명광 spotlight 이론 (Posner) Zoom lens 이론 (Ericksen) 파티장 효과 Cocktail party effect 초점 주의 vs 분산 주의

50 가역적 도형 루빈Rubin의 얼굴과 꽃병 Reversible figure 지각적 분리 형태 재인 시각원소특질
visual primitive 탐지 지각적 분리 Perceptual segregation 형태 재인 Pattern recognition 전경-배경 분리 전경 figure:명료한 응집된 전체 배경 ground: 형태가 없고 전경 뒤에서 연속되는 것으로 지각된다 지각적 집단화는 전경-배경 체제화를 이끈다 지각적 체제화 법칙 루빈Rubin의 얼굴과 꽃병 가역적 도형 Reversible figure

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53 세부특징 이론: l P T R ㄱ 지각적 분리 형태 재인 시각원소특질 Perceptual Pattern
visual primitive 탐지 지각적 분리 Perceptual segregation 형태 재인 Pattern recognition 전경물체와 시각기억의 물체특질과 비교 대응 결정 세부특징 이론: 복마전 Pandemonium 모형 (Selfridge,1959) T 시각상 l ㄱ 세부특징 R P 문자패턴

54 복마전 모형 (Pandemonium Model) Feature Demon Cognitive Demon Image Demon
Decision Demon 결정 T 시각상 l ㄱ 세부특징 R P 문자패턴

55 형태재인은 주어진 (지각) 자료에 의해 결정되나? 지각적 분리 (Perceptual Segregation) 형태 재인
(Pattern Recognition) 시각원소특질 (Visual Primitive) 탐지 전경물체와 시각기억의 물체특질과 비교 대응 세부특징 이론 : 복마전(Pandemonium) 모형 (Selfridge, 1959) T 시각상 형태재인은 주어진 (지각) 자료에 의해 결정되나? l ㄱ 세부특징 자료주도적 처리 (Bottom-Up Process) T R P 문자패턴 결정

56 C 동일한 (지각)자료도 맥락에 따라 다른 형태 (대상)으로 지각된다

57 세부특징 이론: l P T R ㄱ 맥락 효과  양-방향처리 지각적 문제해결, 가설검증 지각적 분리 형태 재인 시각원소특질
visual primitive 탐지 지각적 분리 Perceptual segregation 형태 재인 Pattern recognition 전경물체와 시각기억의 물체특질과 비교 대응 결정 세부특징 이론: 복마전 Pandemonium 모형 (Selfridge,1959) T 시각상 l ㄱ 세부특징 R P 문자패턴 맥락 효과  양-방향처리 개념주도적 처리 Top-down process 자료주도적 처리 Bottom-up process 지각적 문제해결, 가설검증

58 실제 세계에서의 지각: 지각적 항상성과 근접자극의 변화
크기 항상성 무의식적 추론 (von Helmholtz), 아니면 고차적 자극패턴 (James Gibson) ? 명도 항상성 색채 항상성 형태 항상성 전위 문제 (변형 문제)를 다시 한 번…

59 크기 항등성의 반대인 경우, 착시가 나타나는 이유는?
표면 배열: 결 기울기 (고차원적 자극패턴) 폰조 착시 k. 항등성과 착시

60 감각 지각 V 실제 세계와 접촉하다 “마음과 다른 성질들인가?”

61 생태학적 척도에서의 대상 (행동가능성 affordances)
맥락 B 실제 세계에서의 지각: 지각의 맥락 의존성 세포의 맥락 의존성: 다중잠재적 줄기 세포 pluripotential stem cell 동물의 맥락 의존성: 생태학적 척도에서의 대상 (행동가능성 affordances) 관계적/비-서술적 속성: “뛰어오를 수 있는” (“기어오를 수 있는”이 아님) “기어오를 수 있는” (“뛰어오를 수 있는”이 아님) 일차적/서술적 속성: 높이 관계적 속성 (이차적 속성)은 1. (일차적 속성과 같이) 다른 대상(동물)과의 “관계에 의해 표현된다” 2. (일차적 속성과는 달리) “관계 속에서 실현된다”

62 관계적 속성에서 “관계”란 무엇인가? 생태학적 관계: “지각되는 것은 생태학적 척도에서 정의된다” 행동가능성을 탐지한다는 것은
내려갈-수-있는 (“거리, 깊이” 대신에) 통과할-수-있는 (“모양” 대신에) 파지할-수-있는 (“크기” 대신에) 행동가능성(possibilities for my behavior)에 의하여 환경과 나 (지각자-행위자)의 관계를 지각한다 행동가능성을 탐지한다는 것은 “의미”를 지각하는 것이다

63 1. “통과할-수-있는 pass-able” 이라는 정보는 세부적인 것에 상관없이 동일하다
전통적인 가정: “세부적인 것들은 패턴 재인을 위한 표상 형성에 요구된다” 2. “통과할-수-있는” 이라는 정보는 감각 기관에 의존하지 않는다 전통적인 가정: “감각기관의 해부적, 생리적 특성은 처리되는 요소를 규정한다”

64 3. “통과할-수-있는” 이라는 정보는 에너지 매체에 상관없이 동일하다
어깨 너비의 1.13배 이상 시각: 광학 에너지 (광학 배열, 빛 패턴) 촉각: 역학 에너지 (피부, 근육, 관절) 청각: 역학 에너지 (공기의 파동)

65 William Warren’s study on climbable stairs (1984)
외재적 측정 : 물리적 측정 도구 이용 (일차적 속성) (meter ruler) 내재적 측정 : 행동 제어에 맞는 신체 자체의 차원 (관계적 속성) Hleg 다리 높이 Hriser (cm)/Hleg (cm) = pure number = .88 Hriser 수직판 높이 Reynolds number dimensionless number pc = 0.88 (maximal ratio) Hriser 오를-수-있음 지각 판단 (%) Hriser/Hleg tall person short person

66 지각 심리학에서 알고자 하는 것은 (A) 재구성된 세계로서의 지식인가? (B) 환경으로 고려된 세계에서
행동가능성 affordance라는 정보는 표상요소, 감각기관, 자극에너지에 근거한 환경 속성의 복사 (copy)가 아니고 환경 속성을 상세화 한다(specify) 지각 심리학에서 알고자 하는 것은 (A) 재구성된 세계로서의 지식인가? (B) 환경으로 고려된 세계에서 유기체의 행동에 유관한 속성을 (행동가능성) 측정 또는 탐지하는 과정인가? 쥘-수-있는 먹을-수-있는 던질-수-있는 … 앉을-수-있는 걸어 올라갈-수-있는 들어올릴-수-있는 …