Implementation of selective attention in sequential word production

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1 Implementation of selective attention in sequential word production
오진석

2 순서 1. 배 경 2. 논문의 목적 3. 실험 과정 및 결과 4. 토 의

3 1. 배 경 Nozari, N., Dell, G. S. (2012). Feature migration in time: Reflection of selective attention on speech errors. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition, 38(4), 1084 선택적 주의집중(Selective Attention)과 발화오류(Speech Errors)의 관계 탐구

4 1. 배 경 다단어 발화(Multiword utterance)시 한 단어에 주의집중을 하면, 그 단어의 발화오류에는 어떤 영향을 끼칠 것인가? 그 단어를 제외한 다른 단어들의 발화오류에는 어떤 영향을 끼칠 것인가?

5 (Braver, Reynolds, & Donaldson, 2003)
1. 배 경 Dual-mechanism framework (Braver, Reynolds, & Donaldson, 2003) 1. Transient Cognitive Control 2. Sustained Cognitive Control 발화의 계산 모델: 각 단어는 해당 lexical node에 큰 활성도를 부여함으로써 생성됨 주의집중을 한 단어 - 준비 및 생성 단계: 비교적 큰 활성도 - 생성 이후 단계: 높은 잔여활성도 예측 1. 주의집중을 한 단어가 포함된 전체 문자열을 기억하고 말하는 과정 관리 주의집중을 한 단어가 포함되지 않은 문자열을 말할 때: 필요 없음 예측 2.

6 1. 배 경 예측 1. 주의집중을 한 단어의 음소가 그 주변의 단어들로 옮겨가서 발화오류가 일어나는 경우가 상대적으로 더 많을 것 ex) wrist wing wink rink (wrist wing whiff rink)

7 (Braver, Reynolds, & Donaldson, 2003)
1. 배 경 Dual-mechanism framework (Braver, Reynolds, & Donaldson, 2003) 1. Transient Cognitive Control 2. Sustained Cognitive Control 발화의 계산 모델: 각 단어는 해당 lexical node에 큰 활성도를 부여함으로써 생성됨 주의집중을 한 단어 - 준비 및 생성 단계: 비교적 큰 활성도 - 생성 이후 단계: 높은 잔여활성도 예측 1. 주의집중을 한 단어가 포함된 전체 문자열을 기억하고 말하는 과정 관리 주의집중을 한 단어가 포함되지 않은 문자열을 말할 때: 필요 없음 예측 2.

8 1. 배 경 예측 2. 주의집중을 하는 단어가 들어있는 문자열과 주의집중을 하는 단어가 들어있지 않은 문자열을 말하는 조건을 서로 비교할 경우, 앞의 조건에서 발화오류 발생 가능성이 증가할 것

9 1. 배 경 실험 1. 실험 2. 실험 3. 참가자들이 특정 단어를 발음할 때 실수하지 않을 것 을 지시 받음
참가자들이 특정 단어를 발음할 때 실수하지 않을 것 을 지시 받음 참가자들이 특정 단어를 더 강조하여 발음 하도록 지시 받음 참가자들이 특정 단어를 소리내지 않고 발음 하도록 지시 받음

10 1. 배 경 실험 방법(세 경우 공통) 참가자: 32명의 Univ. of Illinois at Urbana-Champaign 학부생 자극: 32쌍의 잰말놀이 블록(총 64개)* 각 블록은 XYYX의 형태로 구성됨(예: “just rum rug jump”) 네 단어가 동일한 확률로 주의집중 하는 단어로 선택 됨 대조군의 경우 같은 블록으로 자극을 구성하되, 볼드체 및 밑줄 없음 유사 잰말놀이(예: “lust rum rug lump”)를 대조군에 사용 실험 자극과 유사 잰말놀이 블록을 동일한 확률로 번갈아가며 사용 *borrowed from Oppenheim and Dell(2008)

11 1. 배 경 실험 방법(조건 1) 과정: Four test blocks(실험군 조건 2회, 대조군 조건 2회) 명은 실험군 조건, 나머지 16명은 대조군 조건 우선 수행 대조군 조건 과정 - Familiarization display (1회) - Rehearsal phase (4회, silent part + speaking-aloud part) - Test phase (4회, silent part + speaking-aloud part // 8번 시도의 practice block 거친 후 수행)

12 1. 배 경 Familiarization display just rum rug jump

13 1. 배 경 Rehearsal phase – silent part just rum rug jump

14 1. 배 경 Rehearsal phase – speak-aloud part just rum rug jump

15 1. 배 경 Test phase – silent part just rum rug jump

16 1. 배 경 Test phase – speak-aloud part

17 1. 배 경 실험 방법(조건 1) 과정: Four test blocks(실험군 조건 2회, 대조군 조건 2회) 명은 실험군 조건, 나머지 16명은 대조군 조건 우선 수행 실험군 조건 과정 - 대조군과 동일, 다만 rehearsal phase 부터 주의집중을 한 단어는 굵게 표시되고 밑줄이 그어짐 - 전체 발화를 실수 없이 하되, 주의집중을 하는 단어를 특별히 실수 없이 말할 것을 지시 받음

18 1. 배 경 Rehearsal phase – speak-aloud part just rum rug jump

19 1. 배 경 결과 및 토의(조건 1) 실험군과 대조군의 조건을 비교하기 위해 실험군의 주의집중을 한 단어에 해당하는 대조군의 paired tongue twiste를 “fake” attended words로 간주 (예: 실험군의 “just rum rug jump” vs. 대조군의 “lust rum rug lump”) 발화오류 개수 실험군(총 804개) 대조군(총 716개) 주의집중: 149개, 기타: 655개 주의집중: 192개, 기타: 524개

20 1. 배 경 결과 및 토의(조건 1) 실험군과 대조군의 발화오류 개수가 달라서, 각 단어의 발화오류 개수는 해당 단어의 전체 오류 수에 대한 비율로서 비교됨 R 패키지를 통해 mixed effects model을 사용, hierarchical, binomial multiple regression을 적용

21 1. 배 경 결과 및 토의(조건 1) 실험군에서 전체 발화오류의 수가 더 많았으나 유의미하지 않음 (z = 1.65, p = .10) 실험조건과 주의집중 여부의 상호작용은 유의미했음(z = -3.43, p < .001) 실험군에서 주의집중을 한 단어가 그렇지 않은 단어보다 발화오류 수 적음 (z = 4.88, p < .001) 대조군에서는 그런 결과가 나타나지 않음(z = -1.35, p = .18)

22 1. 배 경 결과 및 토의(조건 1) 대조군에서 “fake” attended words 와 unattended words의 평균 발화오류율을 baseline으로 삼아 비교를 시도 주의집중을 한 단어에서 유의미하게 발화오류가 감소(z = 3.063, p = .002) 주의집중을 하지 않은 단어들은 유의미하게 발화오류 증가(z= , p = .010) 주의집중을 한 단어는 주변 단어를 생성할 때의 정확성을 희생함으로써 발화오류 가능성이 줄어듦(예측 2)

23 1. 배 경 결과 및 토의(조건 1) 주의집중을 한 단어의 음소가 다른 단어들로 옮겨가면서 발화오류가 증가하였는가? (예측 1) AttOrg+: (예: “riff” in “wrist wing whiff riff”// “wrist wing whiff rink”) AttOrg-: (예: “ring” in “wrist wing whiff ring” // “wrist wing whiff rink”) 주의집중을 한 단어의 음소가 다른 단어들로 이동해서 발화오류가 일어난다고 하기에는 설명력이 부족함(32% vs. 31%)

24 1. 배 경 실험 방법(조건 2) 과정: 조건 1과 동일 Test phase에서 굵고 밑줄 친 단어를 더욱 강조하여 발음하도록 지시 받음 (예: “John shot two ducks”)

25 1. 배 경 결과 및 토의(조건 2) 조건 1과 같은 분석 기준 사용됨, fake attended word 대신 fake stressed word 지정 발화오류 개수 실험군(총 1023개) 대조군(총 943개) 주의집중: 189개, 기타: 834개 주의집중: 258개, 기타: 685개

26 1. 배 경 결과 및 토의(조건 2) 실험군에서 전체 발화오류의 수가 더 많았으나 유의미하지 않음 (z = 1.48, p = .14) 실험조건과 주의집중 여부의 상호작용은 유의미했음(z = -3.88, p < .001) 실험군에서 주의집중을 한 단어가 그렇지 않은 단어보다 발화오류 수 적음 (z = 4.48, p < .001) 대조군에서는 그런 결과가 나타나지 않음(z = -.20, p = .84)

27 1. 배 경 결과 및 토의(조건 2) 조건 1과 마찬가지로 대조군에서 “fake” attended words 와 unattended words의 평균 발화오류율을 baseline으로 삼아 비교를 시도 주의집중을 한 단어에서 유의미하게 발화오류가 감소(z = 3.432, p < .001) 주의집중을 하지 않은 단어들은 유의미하게 발화오류 증가(z= , p = .009)

28 1. 배 경 결과 및 토의(조건 2) AttOrg+ vs. AttOrg- 32% (실험군의 AttOrg+ 비율) vs. 41% (대조군의 AttOrg+ 비율) 통계적으로 유의미한 차이 아님 주의집중을 한 단어에 물리적인 강조가 가해져서 이런 차이를 만들어 냈을 수도 있음

29 1. 배 경 실험 방법(조건 3) 과정: 조건 1, 2와 동일 Test phase에서 굵고 밑줄 친 단어를 소리내지 않고 발음하도록 지시 받음

30 1. 배 경 결과 및 토의(조건 3) 조건 1과 같은 분석 기준 사용됨, fake attended word 대신 fake mouthed word 지정 발화오류 개수 소리내지 않고 발음하는 경우에 정확도에 대한 객관적인 척도 없음 실험군(총 969개) 대조군(총 832개)

31 1. 배 경 결과 및 토의(조건 3) “unmouthed” words의 발화오류 개수를 실험 조건별로 살펴보았을 때 실험군에서 유의미하게 더 많은 오류를 보임(z = 2.19, p = .029) AttOrg+ vs. AttOrg- 40% (실험군의 AttOrg+ 비율) vs. 40% (대조군의 AttOrg+ 비율)

32 1. 배 경 전체 결론 1. 주의집중을 하는 여러 가지 방법을 사용했을 때, 주의집중을 한 단어의 발화오류는 줄어들지만, 그 주변 단어들의 발화오류는 증가한다(sustained cost: 예측 2 타당) 2. 주변 단어들의 발화오류 증가는 주의집중을 한 단어의 부분, 혹은 전체 음소의 이동으로 인한 것이라고 볼 수 없다. (Truly transient, does not persist: 예측 1 반박)

33 2. 논문의 목적 계산모델을 통해 선택적 주의집중이 다음 항목들에 영향을 끼치는지 알아보기 위함 - the repression of the past - the activation of the present - the priming of the future

34 2. 논문의 목적 Dell et al.’s (1997) model의 두 가지 요소 - a plan for the words to be produced a structural frame for ordering these words

35 2. 논문의 목적 Dell et al.’s (1997) model의 두 가지 요소
(Nozari, Dell, Schneck and Gordon, 2015)

36 2. 논문의 목적 계산 모델의 공식 - 𝐴𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 𝑝𝑎𝑠𝑡 =𝑐 1−𝑑 𝑛 - 𝐴𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑝𝑟𝑒𝑠𝑒𝑛𝑡)=𝑛𝑤𝑘 (1−𝑑) 𝑛− 𝐴𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑓𝑢𝑡𝑢𝑟𝑒)=𝑛𝑤𝑏 (1−𝑑) 𝑛−1

37 2. 논문의 목적 계산 모델의 공식 - 𝑒𝑥𝑝𝐴𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 𝑖 = 𝑒 𝐴𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 𝑖 .μ 𝑃 𝑖 = 𝑒𝑥𝑝𝐴𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑖) 1 𝑗 𝑒𝑥𝑝𝐴𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛(𝑗) (Luce’s choice axiom)

38 2. 논문의 목적 세 가지 가설의 검증 - Attention helps inhibit the past(c↓) - Attention helps activate the present(k↑) - Attention decreases the activation of future(b↓)

39 3. 실험 과정 및 결과 실험 1. (empirical data)
방법 - 주의집중을 한 단어의 perseveration/anticipation error의 증감률 관찰 - 6개의 발화오류 카테고리 생성 (perseveration v. anticipation) x (word v. sound) + exchanges + others - 발화오류는 두 번째와 세 번째 단어들에서만 측정됨 (anticipation & perseveration이 모두 가능한 위치)

40 3. 실험 과정 및 결과 실험 1. (empirical data)
방법 및 결론 - 주의집중 한 단어: 통계적으로 유의미한 perseveration errors 감소 (t(59) = 1.79, p = 0.039) - anticipation errors의 소량 감소 (t(59), p = 0.051)

41 3. 실험 과정 및 결과 실험 1. (simulations)
방법 - 초기 패러미터 값들을 통해 baseline model을 구축 - 한 가지 종류의 패러미터 값을 바꿔가며 세 가지 모델을 만들어 냄 1) Increased inhibition of the past(c) 2) Increased activation of the present(k) 3) Decreased priming of the future(b)

42 3. 실험 과정 및 결과 (Nozari, Dell, Schneck and Gordon, 2015)

43 3. 실험 과정 및 결과 실험 2. (simulation)
방법 - 주의집중을 한 단어 직후의 단어에서 perseveration errors의 비율 증가 없을 것으로 예측 - 실험 1의 데이터를 사용하여 새롭게 코딩 및 분석 - target은 2, 3번째 단어들, 분석은 3, 4번째 단어들 - 두 종류의 perseveration errors 분석: AttOrg+ v. AttOrg-

44 3. 실험 과정 및 결과 실험 2. (simulation) 결과 Control Experimental AttOrg+ 73 63
21 31 (Nozari, Dell, Schneck and Gordon, 2015)

45 4. 토 의 이전 연구 결과의 확증 - Nozari and Dell (2012)는 주의집중을 한 단어의 음소가 perseveration errors를 일으키는 증거를 찾지 못했음 - 선택적 주의집중이 발화생성과정에서 어떻게 작용하는지에 관한 하나의 모델을 통해 자신들의 발견에 근거를 더함

46 4. 토 의 연구 결과의 의료적 적용 사례 - 뇌손상을 입은 환자들에서 perseveration errors가 많이 발견 됨 (Albert & Sandson, 1986; Fischer-Baum & Rapp, 2012) - perseveration errors는 suppression of the past의 문제? - Insufficient activation of the present로 인한 것일 수 있음 (Fischer-Baum & Rapp, 2012)

47 4. 토 의 질 문 - 환자들을 위한 선택적 주의 집중 훈련법에는 무엇이 있을까? - 발화생성에 관한 선택적 주의집중의 다른 가능한 모델은? - 본 실험에서는 sequence에 의미가 들어있지 않았는데, 그 점을 고려했을 때 가정할 수 있는 결과들은? - 여타 방법론적 고민들 및 제언