집중적 학습효과에 의한 복측두엽 영역의 신경기전 변화 연구

국문 초록 (Abstract)

범주화에 대한 인지 (Category-specific perception) 혹은 그와 연관된 뇌영역의 기능연구들에서는 공통점이 발견된다. 기본적으로 인지되는 자극의 형태에 대해 특정영역들이 선별적으로 민감하게 반응한다는 것을 feature detection이라고 표현한다는 것이다. 그러나 인간 두뇌의 측두엽 부근인 ventral stream의 범주화를 하는 특성과 경험에 의거한 학습효과 등을 반영한 전반적인 복측두엽 영역의 시스템 변화에 대한 정확한 신경기제는 아직도 많이 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 이러한 근거를 바탕으로 얼굴인식과 관련된 방추상회 영역 (FFA)을 중심으로 특정한 자극의 인식패턴과 그의 학습효과가 최근 연합학습 (Associative Learning)이라는 관점에 부각되고 있는 predictive coding model에 어느 정도 부합하는지 그에 대한 신경기제 변화를 연구한다. 피험자들에게 얼굴자극으로 피험자들에게 친숙한 얼굴들을 제시하고 피험자들은 그 얼굴의 정체성(identity)이 아닌 새로운 정보 (16명의 얼굴사진을 4 x 4의 매트릭스에 배치하여 각 한 개의 사진 혹은 얼굴자극이 특정한 열과 행의 번호를 가지도록 만든다. 예를 들면 A라는 얼굴은 1x1, B라는 얼굴은 2x1이라는 정보)를 학습한다. 일정 기간동안 집중적인 학습을 통하여 피험자들은 하나의 얼굴 정체성이 특정한 열과 행의 정보 (matrix code)를 가진다는 것을 습득한다. 피험자들에게 먼저 열과 행의 정보를 보여주고 그 이후 얼굴 자극이 제시되는데, 정보와 일치한 얼굴 혹은 그렇지 않은 얼굴이 제시된다. 피험자들의 응답에 대한 뇌영상 연구결과를 분석하여 살펴보면 먼저, 얼굴에 민감한 영역인 FFA는 학습효과에 반응한 것이 나타나는데, 장소에 민감한 영역인 PPA는 그러한 성향을 나타내지 않았다. 이는 방추상회 부근의 얼굴 민감영역의 새로운 특성을 나타내는 지표가 될수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The issue of whether the fusiform face area (FFA) and the parahippocampal place area (PPA)consist of comparable functional architectures that are simply “fine-tuned” for different aspects of the visual world, or alternatively, rest on fundamentally distinct computational processes is and unexplored area. In this study, we examined whether object-class specificity is modifiable by the long-term / intensive learning of tasks that involve faces or buildings. Fifteen normal volunteers learned arbitrary associations between faces and spatial coordinates and between buildings and architectural categories, over an eight-week period during which four fMRI experiments were conducted at two-week intervals. As the learning progressed, BOLD responses at the FFA decreased significantly by approximately 50% in associative memory tasks regardless of the object class, while no such trend was observed for brain activity at the PPA. These findings suggest that the FFA plays a role in visual associative memory: FFA neurons may activate learned associations based on visual processing. As the associations grow more efficient as the result of repeated experience, the neural activity required for retrieval may decrease in strength and/or in duration, leading to less BOLD activation. Such a role in asso