The Formats of Spatial Representations

Yousif, Sami Ryan ProQuest Dissertations & Theses Yale University 2022 해외박사(DDOD)

Mental representations are the essence of cognition. Yet, to understand how the mind works, we must understand not just the content of mental representations (i.e., what information is stored), but also the format of those representations (i.e., how that information is stored). If we want to understand how sensory information is translated into symbolic representations, if we want to know how the mind forms ‘cognitive maps’, if we want to know how the firing of neurons can lead to the emergent phenomenon of human cognition — all of these things require us to understand how information is organized in the mind.In this thesis, I describe three ‘case studies’ of representational format in the domain of spatial cognition. I focus on spatial cognition for several reasons. First, spatial cognition is ubiquitous in the animal kingdom; thus, understanding spatial cognition in the human mind has the potential to reveal insights that generalize to all minds. Second, spatial cognition may be the single domain for which we know the most about the format of representations; indeed, the field was essentially founded on the premise that there exists a discernable ‘cognitive map’ within the mind. As such, it serves as an apt domain to study representational format. Finally, spatial representations (location representations in particular) may serve as the format of other higher-level information (e.g., numerical information, social information, etc.). Understanding the formats of spatial representation, therefore, may shed light on how other kinds of information are represented and organized in the mind.The first case study I describe pertains to the format of location representations. I show that, using a simple ‘error correlation’ analysis, we can uncover from simple spatial tasks the coordinate systems underlying spatial behavior. Using this approach, I argue that locations are spontaneously represented in polar coordinates, but flexibly in other coordinate systems (e.g., Cartesian coordinates) as needed.The second case study I describe pertains to the format of size representations. It has been known for many decades that the perception of size is illusory; for example, larger objects are perceived as being relatively less large. However, these illusions are typically explained by vague, unfalsifiable theories of size perception. I offer a simpler (and falsifiable) explanation of size illusions: that perceived size is equal to the sum of an objects’ dimensions rather than the product. Here, I focus primarily on the perception of area in adults, but this phenomenon appears to be highly general: I briefly allude to similar illusions that children experience, as well as similar illusions of volume.The final case study I describe pertains to how spatial information is used as a format to represent other information. I show that task-irrelevant ‘spatial structure’ spontaneously improves working memory. This effect is specific to spatial information; color information and audio information produce no such benefit. I discuss how these findings relate to existing models of working memory, and help us to understand the relationship between space and memory more broadly. I conclude with some final remarks about how understanding spatial behavior in light of the formats of representations can help us to understand the building blocks of cognition.

Warm in the Top-Left and Cold in the Bottom-Right : Investigating Horizontal and Vertical Representations of Temperature

송민하 이화여자대학교 대학원 2024 국내석사

The SNARC effect is a phenomenon in which individuals associate small numbers with the left side and large numbers with the right side. Originally explored within the context of numbers and the horizontal line, the field of the study gradually expanded to investigate spatial associations not only with numerical concepts but also with non-numeric quantitative concepts and various dimensions such as religious concepts, typical position, size, and weight of objects, emotions, and time. The direction of association also expanded from horizontal (left/right) to vertical (up/down). Building on these trends, this study aimed to investigate whether spatial associations with temperature, which have been rarely studied before, can be observed. Instead of using numerical stimuli commonly employed in previous spatial-thermal association studies, this research utilized Korean thermal expression words. By doing so, the goal was to demonstrate that spatial associations with the concept of temperature can occur independently of numerical stimuli and are solely based on the spatial representation of the pure temperature concept. In Experiment 1, to find the existence of thermal-spatial association along the horizontal axis, in respect of the traditional SNARC paradigm, participants were instructed to press the left or right button depending on whether the meaning of the word was associated with high or low temperatures. Contrary to the expectation that high temperature would be associated with the right and low temperature with the left, the results showed a leftward response dominance for high-temperature words and a rightward response dominance for low-temperature words. Considering that associating the concept of temperature with the left/right direction may be less intuitive than the up/down direction in everyday life, this unexpected finding suggests that when the spatial representation of temperature is imposed, especially in behavioral contexts such as pressing buttons, people might unconsciously brought up experiences related to the common association of temperature and left/right directions, such as adjusting hot/cold water taps, leading to the observed results. In Experiment 2, inspired by the fact that the temperature inherently possesses the attributes of high and low, it was aimed to investigate whether high temperature and low temperature could be associated with high and low places. So, the participants were asked to press either the top or bottom button based on whether the meaning or referent of the displayed words indicated warmth or coldness. The results revealed a clear tendency of dominant upper responses and subordinate lower response for high-temperature words, confirming the existence of spatial associations between the concepts of high and low temperatures and the upper and lower spaces. This study has its meaning in revealing the spatial representation of the concept of temperature, which has been scarcely studied until now, excluding the confounding effects of numerical concepts and highlighting the effects solely attributable to the pure concept of temperature. Furthermore, it reiterates the previous findings that everyday experiences can alter the spatial representation patterns of concepts. 스나크 효과는 작은 수를 왼쪽, 큰 수를 오른쪽과 연합하여 떠올리는 현상이다. 본디 숫자 및 수평선 상에서의 연합효과를 탐색하는 것으로 시작되었으나, 점차 그 분야가 확장되어 숫자로 표기되지 않은 양적인 개념, 종교적 개념, 물체의 위치, 크기, 무게, 정서가, 시간 등 다양한 차원과 공간의 연합이 발견되었고, 그 방향도 좌/우의 수평적인 공간 연합에서 위/아래의 수직적인 공간 연합으로 확장되었다. 본 연구는 이러한 경향성에 힘입어, 그간 거의 연구되지 않았던 온도의 공간적 연합이 나타나는지를 알아보고자 하였으며, 기존의 온도-공간 연합 연구에서 사용되었던 숫자 대신 한국어 온도표현 단어를 사용함으로써, 온도 개념의 공간적 연합이 숫자 자극을사용한 것과는 무관하게, 순수한 온도 그 자체의 공간적 표상에 의한 현상임을 밝히고자 하였다. 실험 1 에서는 전통적인 스나크 패러다임의 방향 축에 따라, 좌/우공간적 맥락에서 온도가 공간적 속성과 연합될 수 있는지를 알아보고자하여, 참가자들로 하여금 단어의 의미가 고온인지 저온인지에 따라 왼쪽 버튼이나 오른쪽 버튼을 누르도록 하였다. 실험 결과, 고온은 오른쪽, 저온은 왼쪽과 연합될 것이라는 예상과 달리, 고온 단어에 대해서는 왼쪽 반응이, 저온 단어에 대해서는 오른쪽 반응이 우세한 것으로 나타났다. 일상에서 온도의 개념을 좌/우 방향과 결부시켜 생각하는 것은 위/아래 방향의 경우보다 자연스럽지 못하다는 것을 고려하면, 이는 온도 개념의 좌/우 표상이 특히 버튼을 누르는 것과 같은 행동적 맥락에서 강제되었을 때, 사람들이 일상에서 흔히 접하는 온도-좌/우 연합의 사례인 수도꼭지의 냉∙온수 조절에 대한 경험을 무의식적으로 떠올려, 그에 따른 결과로 나타난 것일 수 있다. 실험 2 에서는 온도가 높고 낮음의 속성을 갖는다는 점에서 착안하여 고온과 저온이 각각 위쪽과 아래쪽의 공간적 속성과 연합될 수 있는지를 알아보기 위해, 참가자들로 하여금 화면에 나타나는 단어의 의미 혹은 가리키는 대상이 따뜻한지 차가운지에 따라 위쪽버튼이나 아래쪽 버튼을 누르도록 하였다. 실험 결과, 고온 단어들에 대한 반응에서 뚜렷한 위쪽 반응 우세와 아래쪽 반응 열세의 경향성이 관찰됨에 따라, 고온 개념과 저온 개념의 위, 아래 연합이 존재함이 확인되었다. 본 연구는 지금까지 거의 연구되지 않았던 온도 개념의 공간적 표상을 기존의 선행연구와는 달리 한국어 온도 표현을 사용하여 숫자개념에 의한 혼입효과를 배제하고 순수한 온도 개념만의 효과를 새로이 밝혀냈다는 것과, 일상적인 경험이 개념의 공간적 표상 양상을 변화시킬 수 있다는 것을 다시금 밝혀냈다는 것에 그 의의를 갖는다.

Representations of the Perceiving Self

Hochman, Catherine Pettibone University of California, Los Angeles ProQuest Dis 2025 해외박사(DDOD)

Imagine you're apple picking and an apple on the branch in front of you catches your eye. Your visual system forms a representation of the apple, including not only its various properties, such as its color, shape, and texture, but also its location. Its location is specified egocentrically: you represent the apple at some distance and direction relative to yourself. This suggests that you are represented in your visual representation. But that seems strange. Intuitively, you visually represent the objects - not the subject - of perception. What's more, it is not clear what it would mean for you to be represented in your visual representation. Does your visual representation, like the thought 'An apple is in front of me', include the concept of self?This case raises two questions about the relation between perception and the self. One asks whether the self is represented in perception. The other concerns how the self is represented in perception. This dissertation addresses both.I answer the first question in the affirmative. I argue that perception involves the use of first-personal contents that are represented in perceptual systems that map complex spatial relations. This suggests that nearly all perceiving creatures self-represent in perception and challenges the traditional view according to which self-representation is confined to language and thought.However, how the self is represented in perception differs from its representation in language and thought. Perception involves the use of egocentric reference frames - frameworks for specifying spatial relations relative to the perceiver - that, I argue, carry first-personal contents. I draw on work in neuroscience and perceptual psychology to offer a representational trajectory that traces how these reference frames, and thus their contents, move from being encoded in the functional architecture of our perceptual systems to explicitly represented. Each step along this path moves closer to conceptual self-representation, suggesting that our capacities for self-representation in language and thought may have their origins in perception. .

Sequential and Distributional Analyses of the Response Conflicts Elicited by Different Modes of Spatial Codes

Nahyun Lee 고려대학교 대학원 2023 국내석사

Simon effects, arising from the spatial compatibility between a stimulus and a response, have been observed in different modes of spatial information (e.g., physical locations, arrow directions, location words). Spatial codes, being what is cognitively processed after the activation of the spatial information, have been questioned whether there are qualitatively different sets of spatial codes. The present study investigated whether each spatial mode elicits a unitary set of spatial codes when triggering a spatially corresponding response code. This was accomplished by examining the cross-task congruency sequence effect (CSE) through sequential analyses of the Simon effects and investigating the time-courses of Simon effects through distributional analyses of the reaction times. Participants performed horizontal and vertical Simon tasks with different modes of spatial information alternated in a trial-by-trial manner using unimanual aimed movements. In Experiments 1 and 2, location- and arrow-based Simon tasks were used. A word-based Simon task was alternated with a location-based Simon task in Experiment 3 and with an arrow-based Simon task in Experiment 4. Cross-task CSEs were found between the location- and arrow-based Simon tasks but not between the word-based and either location- or arrow-based Simon tasks, suggesting that physical locations and arrow directions activate a common set of spatial codes, while location words elicit an independent set of such codes. The distributional analyses revealed a unique decreasing function of location-based Simon effects and rather similar increasing or constant functions of arrow- and word-based Simon effects, indicating that the similarities in the time-course pattern were not informative of spatial code sharing. Different forms of delta functions reflected quantitative differences in the speed of activation and dissipation of each spatial information. The current findings suggest that physical locations and arrow directions share a common spatial code despite having different time-courses of activation and dissipation. Location word elicited a qualitatively different spatial code from the other modes. 자극과 반응의 공간정보 합치효과인 사이먼 효과는 자극의 물리적 위치, 화살표의 방향, 공간 단어 등 여러 종류의 공간 정보 유형에 의해 발생한다. 본 연구는 다양한 유형의 공간 정보가 그에 해당하는 반응 부호를 활성화할 때, 공동의 공간 부호를 사용하는지 혹은 서로 독립적인 공간 부호를 사용하는지 알아보고자 한다. 사이먼 효과의 순차적 분석을 통한 타 유형 공간정보 기반 과제 간 순차 합치 효과 확인과 반응 시간 별 분포적 분석을 통한 사이먼 효과의 시간경과적 발현과 쇠퇴 관찰을 통해 공간 정보 유형에 따른 공간 부호의 속성을 연구하고자 하였다. 참가자들은 수평-수직으로 분리된 두 유형의 공간 정보 기반 사이먼 과제를 번갈아 가며 수행하였다. 실험 1과 2에서는 위치와 화살표 기반, 실험 3에서는 위치와 단어 기반, 실험 4에서는 화살표와 단어 기반 사이먼 과제가 사용되었다. 반응 갈등의 순차적 분석 결과 위치와 화살표 기반 사이먼 과제 간의 순차합치효과가 발견되어 공간 부호의 공유가 확인된 반면, 단어 기반 사이먼 과제는 타 유형 사이먼 과제와 순차합치효과를 보이지 않았다. 사이먼 효과의 반응 시간 분포적 패턴은 공간 정보 유형 별 사이먼 효과가 반응 시작 시간에서 서로 다른 시간 경과적 활성화 양상을 보임을 밝혔지만, 이는 공간 부호 발현의 속도 차이만 반영할 뿐 타 유형과 얼마나 질적으로 유사한 공간부호를 사용하는지 와는 무관하였다. 본 연구는 위치 정보와 화살표 방향 정보는 서로 공동의 공간 부호를, 단어는 독립적인 공간 부호를 사용한다는 것을 보여준다.

Different Natures of Spatial Codes for Gaze Directions Depending on Axis

Chaewon Lee 고려대학교 대학원 2025 국내석사

Although gaze direction is known to convey spatial information, the properties of its spatial coding remain largely unexplored. The present study investigated the distinct natures of spatial codes for each axis of gaze direction. To achieve this, the cross-task congruency sequence effect (CSE) and the time courses of different Simon effects were examined. Participants performed horizontal and vertical Simon tasks alternatively in a trial-by-trial manner, utilizing gaze direction and another mode of spatial information, respectively. In Experiment 1, horizontal and vertical gaze-based Simon tasks were used to investigate whether spatial codes for gaze direction differ based on the axis. Subsequent experiments examined whether horizontal and vertical gaze directions shared spatial codes with physical location (Experiment 2A and 2B), arrows (Experiment 3), and location words (Experiment 4A and 4B). The findings demonstrated that horizontal and vertical gaze directions exclusively shared spatial codes with different modes of spatial information. For the horizontal gaze-based Simon task, a cross-task CSE was found with the vertical arrow-based Simon task, but not with either the vertical gaze-based or vertical word-based Simon tasks. A unidirectional CSE was found from the vertical location-based Simon effect to the horizontal gaze-based Simon effect. In contrast, for the vertical gaze-based Simon task, a cross-task CSE was found only with the vertical word-based Simon task. Additionally, the gaze-based Simon effects and other modes of Simon effects revealed different patterns of their time courses. Different shapes of delta functions reflected differences in the speed of activation and dissipation of spatial codes during the early stages of response processing, but did not indicate qualitative differences in their spatial codes. These results suggest that horizontal and vertical gaze directions encode spatial information through different attributes. 시선 방향이 공간 정보를 전달한다는 사실은 잘 알려져 있으나, 시선 방향의 공간 부호화 특성에 대해서는 아직 충분히 연구되지 않았다. 본 연구는 수평 시선방향과 수직 시선방향이 반응 부호를 활성화할 때 사용하는 공간 부호의 특성이 다른지, 다르다면 각각의 특성이 어떠한지 알아보았다. 이를 위해 두 사이먼 과제 간의 순차합치효과와 다양한 사이먼 효과의 시간 경과적 발현 및 쇠퇴를 관찰하였다. 참가자들은 시선 방향과 타 유형의 공간 정보가 각각 사용된 수평 및 수직 사이먼 과제를 번갈아 가며 수행하였다. 실험 1에서는 수평 및 시선 기반 사이먼 과제를 사용하여 시선 방향의 공간 부호가 축에 따라 다른 특성을 가졌는지 확인하였다. 이후의 실험에서는 수평 및 수직 시선방향이 물리적 위치 (실험 2A와 2B), 화살표 방향 (실험 3), 그리고 위치 단어 (실험 4A와 4B)와 공간 부호를 공유하는지를 살펴보았다. 연구 결과, 수평 및 수직 시선 방향의 타 공간정보와의 공간 부호 공유 양상은 서로 배타적인 것으로 나타났다. 수평 시선 기반 사이먼 과제와 수직 화살표 사이먼 과제 간 순차합치효과 (실험 3)와 수직 위치 기반 사이먼 과제에서 수평 시선 기반 사이먼 과제로의 단방향 순차합치효과가 발견되었다 (실험 2A). 이와는 달리 수직 시선 기반 사이먼 과제는 오직 수평 단어 기반 사이먼 과제와만 순차합치효과를 보였다 (실험 4B). 더불어 시선 기반 사이먼 효과와 타 유형의 사이먼 효과들은 서로 다른 시간 경과적 활성화 양상을 보였다. 이들의 시간 분포적 패턴은 반응 처리 초기 단계에서의 공간 부호의 활성화 및 소멸 속도의 차이를 반영하지만, 공간 부호의 질적 특성을 반영하지 않는 것으로 확인되었다. 본 연구는 수평 및 수직 시선 방향이 서로 다른 속성으로 공간 정보를 부호화함을 보여준다.

상징적 공간 표상에서의 상향적 및 하향적 주의 효과

옥애니 연세대학교 대학원 2001 국내석사

본 연구에서는 상향적 기제와 하향적 기제가 상징적 공간표상에서의 위치 선택에 미치는 영향에 대해 알아보고자 하였다. 이를 위해 일차 시각탐색과제의 표적자극의 위치와 이차 화살표 탐사자극의 방위간의 관계에 따른 탐사반응시간을 통해 공간표상에서의 활성화 수준을 측정하는 상징적 공간탐사과제를 사용하였다. 돌발자극의 출현으로 인해 주의가 상향적으로 유도된 실험 1에서는 화살표 탐사자극이 가리키는 방향이 돌발자극의 위치와 동일한 조건에서 화살표에 대한 반응간이 가장 빨랐으며 돌발자극의 위치에서 멀어질수록 선형적으로 반응시간이 늘어났다. 이러한 경향은 탐색자극과 탐사자극간 출현 간격(stimulus on set asynchrony ; SOA)이 길었던 조건과 짧았던 조건(133msec와 317msec) 모두에서 발견되었다. 실험 2에서는 표적자극의 상향적 효과 외에 과제수행을 위한 하향적 주의통제가 요구되었으며, 그 결과 실험 1과 마찬가지로 화살표가 표적자극의 위치를 가리킬 때 반응이 가장 빨랐다. 그러나 표적자극과의 거리에 따른 효과는 짧은 SOA 조건에서는 실험 1과 같은 선형적 패턴을 보인 반면, 긴 SOA 조건에서는 거리에 따른 선형적 패턴이 나타나지 않았다. 마지막으로 하향적 주의효과만을 측정한 실험 3에서는 긴 SOA 조건에서만 표적자극의 위치에 대한 주의이득을 관찰할 수 있었으며 이는 하향적 주의기제가 작용하기 위해서는 충분한 시간간격이 필요함을 의미한다. 이러한 결과는 상향적 및 하향적 주의기제 모두 상징적 공간표상에서 작용하지만, 이 두 기제의 시간적 및 공간적 작용 방식에 있어서는 각기 차이가 있음을 시사한다. Three experiments were performed to examine bottom-up and top-down attentional effects on symbolic spatial representation, using a central arrow probe task. Experiment 1 measured bottom-up factors. Probe responses were faster when the arrow probe pointed to the abrupt onset location than to blank locations, indicating that symbolic spatial representation is affected by the bottom-up activation of an abrupt onset stimulus. In experiment 2, both top-down and bottom-up attentional effects were measured. Probe results showed that the target location received more attention with both SOA conditions (133 msec and 317 msec). In Experiment 3, we measured top-down control of attention, and found again the benefit of the target location, but only with the long-SOA condition (317 msec). These results suggest that both bottom-up and top- down mechanisms in visual attention operate on symbolic spatial representation but that these two mechanisms develop differently over time.

가상 현실 환경에서 사용자 이동 표현 방식이 공간 인식에 미치는 영향

박규희 연세대학교 대학원 2025 국내석사

본 연구는 가상 현실 환경에서 사용자 이동 시 제공되는 이동 표현이 공간 인식에 미치는 영향을 확인하고자 한다. VR 환경은 무한히 확장 가능한 가상 공간에서 높은 몰입감을 제공함으로써 사용자가 현실과 유사한 감각적 경험을 체험할 수 있도록 설계된다. 이동은 주변 환경과의 상호 작용에 있어 필수적이며, 사용자는 위치를 이동하면서 점진적으로 변화하는 가상 환경에 대한 정보를 수집할 수 있다. 그러나 VR 기기를 착용하고 있는 사용자의 실제 공간은 시스템이 추적 가능한 경계로 제한되기 때문에 대규모의 가상 공간을 탐색하기 위해서는 사용자가 컨트롤러를 조작하여 움직이는 인위적인 이동 기술이 필요하다. 인위적인 이동은 사용자의 신체 움직임 없이 헤드 마운트 디스플레이를 통해 시청하는 화면만 지속적으로 전환되어 시각-전정 감각 간에 불일치가 발생한다. 이는 공간적 혼란을 야기하고 현존감을 감소시켜 사용자의 공간 인식과 작업 수행에 부정적 영향을 미칠 수 있다. 따라서 본 연구에서는 가상 현실 환경의 이동 표현 방식인 이동 범위 자유도, 경로 연속성, 회전 제어가 사용자의 공간 인식에 미치는 영향을 탐구하고, 효과적인 공간 인식을 지원하는 이동 표현 방식을 확인하고자 하였다. Unity 3D Engine을 통해 구현된 VR 환경에서 참가자는 목표물을 수집하고 객체의 위치를 기억하는 과업을 수행하였으며, 이 과정에서 이동 범위 자유도(2가지), 경로 연속성(2가지), 회전 제어(2가지)의 세 가지 이동 표현을 조작하였다. 공간 인식은 객체 수집 시간과 객체 위치 기억 정확도, 그리고 현존감 척도를 통해 측정하였다. 연구 결과, 노드 기반의 제한된 이동 범위는 공간 이동 시 현존감을 저하시키고, 연속적인 이동 경로는 공간 인식을 향상시키는 것으로 나타났다. 또한, 신체를 직접 움직여 회전할 때 전반적인 공간 인식 수준이 모두 향상되는 것을 확인하였다. 본 연구의 결과는 공간 탐색을 주요 목적으로 하는 VR 콘텐츠에서 사용자 이동 표현 방식을 설계하는 데 중요한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대한다. The purpose of this study is to determine the effects of locomotion representations provided when users move in a virtual reality environment on spatial awareness. The VR environment is designed to enable users to experience a reality-like sensory experience by providing a high sense of immersion in an infinitely expandable virtual space. Locomotion is essential for interacting with the environment, and users can collect information about the virtual environment that gradually changes as they move their location. However, since the physical space of the user wearing the VR device is limited by the boundaries that the system can track, the artificial locomotion technology that allows the user to move by manipulating a controller is mainly needed to explore large virtual spaces. The artificial locomotion continuously switches the screen displayed through the head-mounted display without the user's body locomotion, resulting in a discrepancy between visual and vestibular senses. This can lead to spatial disorientation and reduce presence, which negatively affects the user's spatial awareness and task performance. Therefore, the aim of this study was to investigate the effects of locomotion representation in a virtual reality environment, such as locomotion range, path continuity, and rotation control, on the user's spatial awareness and to identify a locomotion representation that supports effective spatial awareness. In a VR environment implemented by the Unity 3D Engine, participants performed the task of collecting targets and recalling the location of object, and locomotion range (2 levels), path continuity (2 levels), and rotation control (2 levels) were manipulated. Spatial awareness was measured by object collection time, object recall accuracy, and presence scale. As a result of the study, it was found that a limited node-based locomotion range reduces the sense of presence when moving through space, while a continuous locomotion path improves spatial awareness. In addition, it was confirmed that overall spatial awareness improved when the body was directly moved and rotated. The results of this study are expected to serve as important baseline data for designing methods to express user movements in VR content with the main purpose is spatial exploration.

언어적 공간표상과 비언어적 공간표상에서의 범주화의 효과

서원식 연세대학교 대학원 2006 국내석사

Three experiments will be examined to determine the relationship between linguistic and non-linguistic categorization of spatial relations in the context of prototype theory. We compare linguistic and non-linguistic representations from three stimuli conditions of spatial relations: linguistic(sentence/word), non-linguistic(picture), and mixture of the two(sentence and picture). In the Experiment 1, we found that non-linguistic prototype as well as linguistic prototype is structured near vertical alignment. However, boundaries are structured in the horizontal alignment, which is unlike findings from previous researches. We design Experiment 2 and 3 in order to find the accurate location of boundaries. The results show that the boundaries are not formed from absolute axis, but they differ according to the situations or viewpoints. 공간적 관계정보(spatial relation)가 언어적 표상체계와 비언어적 표상체계에서 어떻게 달라지는지 범주화 모델 중 프로토타입 이론(prototype theory)을 적용하여 알아보고자 하였다. 두 대상간의 관계정보를 문장으로 제시한 조건, 그림으로 제시한 조건, 그리고 두 조건을 혼합한 조건을 사용하여 두 표상체계를 비교하고자 하였다. 실험 1에서는 짝으로 구성된 두 개의 학습자극을 학습한 후 판단과제에서 검사자극의 공간적 관계정보를 다양하게 하여 학습자극과 동일한지 아닌지를 판단하게 하였다. 실험결과 관계정보를 언어적으로 제시한 조건과 비언어적으로 제시한 조건간 대상의 위치에 따른 반응시간의 경향성에서 차이가 없었으며, 대상이 단어인지 그림인지에 따라서 다른 반응시간을 나타냈다. 그리고 두 표상체계에서 공간적 관계에 대한 프로토타입을 분석한 결과 수직축을 중심으로 범주의 프로토타입이 공통적으로 형성되었으며, 이전 연구들의 결과와는 달리 범주의 경계가 수평축상에서 형성되는 것으로 나타났다. 실험 2는 학습자극의 제시방향을 네 방향으로 추가하여 범주의 경계가 어느 방향에서 이루어지는지를 알아보고자 하였다. 결과는 네 방향을 모두 사용하였음에도 불구하고 반응시간의 경향이 제시방향을 기준으로 하여 각도가 커질수록 반응시간이 느려졌으며, 관계정보를 언어적으로 제시한 조건과 비언어적으로 제시한 조건에서 동일한 경향을 보였다. 마지막으로 실험 3에서는 검사자극을 그림으로만 구성하였을 경우의 문제점을 없애고자 단어조건을 포함하여 실험을 실시하였다. 실험 결과 검사자극의 유형에 따른 차이는 없었으며, 반응시간 및 정확률은 실험 1, 2의 결과와 비슷하였다. 즉, 이전의 실험들의 결과가 판단 전략이나 과제특성에 따른 영향을 받지 않았음을 의미한다.

과학에서의 공간 개념과 미술에서의 공간 표현의 관계

박희찬 고려대학교 대학원 2025 국내석사

This study examines the relationship between the concept of space in science and the representation of space in art throughout Western history, from antiquity through the Middle Ages to the late modern period. Although science and art appear to have developed independently, this research identifies consistent parallels across eras. Both the scientific concept of space and artistic spatial representation originated in ancient Greece, were subordinated to religious worldviews during the Middle Ages, adopting forms aligned with doctrinal tenets, and underwent revolutionary transformations alongside the rediscovery of Greco-Roman traditions in later periods. However, an investigation into the causal relationship between the scientific concept of space and the artistic representation of space, based on literature review methods, revealed that direct influences were limited to specific cases, such as the application of linear perspective during the Renaissance. Even this example stemmed from the rediscovery of existing knowledge systems rather than new scientific discoveries. In conclusion, this study argues that science and art have evolved with mutual interconnections shaped by their broader social contexts rather than through direct influence. It emphasizes that science itself is not isolated but reflects dynamic social structures and values. 본 연구는 고대부터 중세를 거쳐 후기 근대에 이르기까지 서양사에서 시대별로 과학에서의 공간 개념과 미술에서의 공간 표현의 특징과 관계에 관하여 고찰하였다. 과학과 미술은 독립적으로 발전한 분야로 보이지만, 본 연구에서 다루는 과학에서의 공간 개념과 미술에서의 공간 표현 모두 고대 그리스 시기에 그 토대가 형성되었고, 중세에는 종교적 세계관에 종속되어 교리에 부합하는 개념과 표현 방식으로 채택되었다는 점, 이후 고대 그리스ㆍ로마의 재조명과 함께 일어난 혁명적 변화 등 시대마다 일정한 유사성을 확인할 수 있었다. 그러나 그러한 유사성을 두고 과학에서의 공간 개념과 미술에서의 공간 표현 간 영향 관계를 문헌 연구방법을 통해 조사한 결과 직접적인 영향이 확인되는 명확한 사례는 르네상스 시기의 선 원근법에 국한되었으며, 이조차도 새로운 과학적 발견이 아닌 기존 지식 체계의 재발견이라는 시대적 배경에 기인한 것으로 분석되었다. 결론적으로, 본 연구는 과학과 미술이 직접적인 영향 관계이기보다는 사회적 맥락에 따라 상호 연관성을 가지고 변화해왔음을 밝히고, 과학 역시 사회적 구조와 가치를 반영하는 동적인 과정임을 강조한다.

낮과 밤에 대한 초등학생들의 공간 표상 특징

남지연 한국교원대학교 대학원 2014 국내박사

본 연구의 목적은 초등학생들의 낮과 밤에 대한 공간 표상이 어떠한지 알아보고자 하는 것이다. 연구목적의 수행을 위해 2종류의 검사도구를 구성하였다. 지구 기반 관점과 우주 기반 관점에 맞추어 낮과 밤에 대한 공간 표상을 알아보는 첫 번째 검사도구를 구성하였다. 그리고 낮과 밤에 대한 공간 표상 결과를 설명하기 위한 기초자료로 공간 표상 발달을 알아보는 두 번째 검사도구를 구성하였다. 개발된 두 가지 검사도구는 초등학교 4, 5, 6학년 263명 학생들에게 투입되었다. 검사도구 응답내용을 보완하기 위해 8명의 학생을 인터뷰하였다. 수집된 자료에 대해 귀납적으로 유형과 수준을 범주화하여 분석틀을 구성하였다. 낮과 밤에 대한 공간 표상은 유형 분석을, 공간 표상 발달은 수준 분석을 하였다. 각각의 결과를 학년별, 성별로 비교하고, 교차 분석하였다. 그리고 개발된 검사도구의 결과는 그림 모델로 정리하고, 자료를 양적으로 변환하여 비교하였다. 우주 기반 관점으로 살펴본 ‘낮과 밤이 생기는 원인에 대한 공간 표상’에 대해서, 초등학생들은 절반 이상이 ‘지구 자전’으로 나타냈다. 하지만 학생들은 ‘낮과 밤이 생기는 원인에 대한 공간 표상’을 빛에 대한 언급 없이 지구의 자전으로만 설명하거나, 지구의 공전, 거리, 달, 구름을 언급해서 설명하는 등 8가지 유형이 나타났다. 지구 기반 관점으로 살펴본 ‘지구본 위 낮과 밤의 경계에서 바라본 하늘에 대한 공간 표상’에 대해서, 초등학생들은 아주 적은 수의 학생만이 실제와 비슷한 하늘의 모습을 나타냈다. 그 외에 하늘을 표상하는 방법은 노을, 명암, 해와 달, 해가 지는 모습, 달이 뜨는 모습, 구름, 낮이나 밤 중 하나, 지구본 등 10가지 유형으로 분류되었다. 학생들이 실제와 맞지 않는 공간 표상을 하는 이유는 제시된 문항 속 공간 관계에 대해 잘못 인지하기 때문이다. 초등학생들의 낮과 밤에 대한 공간 표상은 교육과정의 영향으로 학년에 따라 공간 표상 유형에는 차이가 났으나, 성별에 따라서는 차이가 없었다. 초등학생들은 공간 표상 발달 검사도구에 대해 발달 단계에 따라 표상하는 방법의 차이를 보였다. 그러나 발달 수준은 학년별, 성별 차이보다는 검사도구 과제특성에 따라 다르게 나타나는 경향을 보였다. 낮과 밤에 대한 공간 표상 유형이 실제의 모습과 가까운 유형일수록 공간 발달 단계 점수 평균이 높아지는 결과를 보여, 낮과 밤에 대한 공간 표상과 투영적, 유클리드 공간 관계 체계의 연관성을 확인하였다. 본 연구를 통하여 얻어진 초등학생들의 낮과 밤에 대한 공간 표상 특징은 초등학생들이 낮과 밤에 대한 학습 시 지구 기반 관점과 우주 기반 관점을 유기적으로 연결하여 생각할 수 있도록 돕는데 필요한 단서를 제공해 줄 수 있다.