충돌탐지의 시각적 정보와 제동의 시각적 통제

국문 초록 (Abstract)

그 동안 자아 움직임(self-motion) 정보처리는 망막의 주변부에서 이루어진다는 주변부 우세 이론(peripheral dominance theory)이 폭 넓게 받아들여져 왔다. 하지만 자아 움직임으로 발생하는 광흐름(optical flow)은 중심부에는 방사성으로 확장하는 패턴(radial expansion)을, 주변부에서는 층판 패턴(lamellar pattern)을 유발시키며, 그 결과 망막의 영역은 각각 다른 형태의 광흐름의 패턴에 의해서 자극받게 된다는 사실에 근거하여 망막의 영역과 광패턴을 독립적으로 분리하여 조작한 결과에 근거하여 Warren과 Kurtz(1992)와 Crowell와 Banks(1993)는 각각 기능적 분리 이론(functional specificity theory)과 망막 불변성 가설(retinal invariance hypothesis)을 제안하였다. 이 두 이론은 자아 움직임 판단은 그 정보를 제공하는 광패턴에 의해 결정되지만 적어도 망막의 중심부가 자아 움직임 정보에 상대적으로 더 민감하다고 결론짓고 있다. 하지만 저시각(low vision) 환자들을 대상으로 추출된 임상 증거는 망막 주변의 손상이 자아 움직임 능력(safe mobility and navigation)에 보다 심각한 장애를 유발한다는 상충된 결과를 보고하고 있다.
기존의 연구가 방향탐지능력을 활용하여 망막 영역의 기능적 세분화를 검증하였다면, 본 연구는 충돌탐지능력을 사용하여 검증하였다. 이 목적을 수행하기 위해서 Lee(1976)가 제안한 광학정보 tau-dot을 사용하였으며, tau-dot은 그 값이 -0.5 이상으로 유지될 경우 접근하는 물체와 안전한 접촉을, -0.5 이하로 유지될 경우 접근할 때 물체와 위험한 충돌을 할 것이라고 명시한다.
두 실험 결과 망막의 주변부가 자아 움직임 정보, 특히 충돌양상 탐지에 보다 더 민감하게 반응한다는 사실을 발견하였다. 본 연구 결과와 기존 연구 결과를 종합해 볼 때, 망막의 중심과 주변이 자아 움직임 유형에 따라 더욱더 세분화되어 있다는 사실을 발견할 수 있다. 특히 방향탐지 정보는 중심이, 충돌탐지정보는 주변이 더욱더 민감한 것으로 간주된다. 보다 더 많은 증거가 필요하겠지만 그럼에도 불구하고 본 연구 결과는 이 논쟁의 해결에 결정적인 증거를 제공하였다고 간주된다.
아울러 본 연구 결과는 저시력(low vision) 장애인들의 재활에도 일조할 것으로 기대된다. 특히 두 유형의 상반된 망막 장애, 즉 중심 시야장의 상실을 가져오는 노인성 황반변성(age-related macular degeneration)과 주변부 시야장의 상실을 유발시키는 녹내장(glaucoma)와 망막색소변성증(retinitis pigmentosa) 환자들이 겪는 관찰자 움직임 능력(safe mobility & navigation) 손상에 대한 보다 체계적인 이해와 그러한 이해에 근거한 보다 효율적인 재활 프로그램의 개발에 본 연구 결과는 활용될 수 있으리라 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this research, I conducted two experiments in which I investigated the role of central and peripheral vision in collision detection and control of braking. I employed displays that simulated observer movement over a ground plane toward obstacles in the observer’s path (Experiment 1) or toward a vertical 2-D plane (Experiment 2). Optical expansion was depicted under the constraint that tau-dot remains constant throughout the approach. Furthermore, displays were masked centrally (peripheral vision) or peripherally (central vision) with mask size ranging from 10° to 30° in diameter in steps of 5°. Results demonstrated that the peripheral retina is more effective than the central retina in processing the optic flow pattern specifying tau-dot and thus collision detection. Previous research demonstrated either minimal difference or a slight advantage to central vision in the capacity to process the self-motion information about heading and postural control. Those results conflicted with clinical studies showing that patients with peripheral vision loss experience more problems maintaining safe mobility than those with central vision loss. The present results are more consistent with clinical findings. Based on the present results, I conclude that the roles played by retinal center and periphery differ depending on the type of self-motion they subserve.