인지적 노화로 인한 시각적 경로 집성(Visual path integration)에서의 원형 효과(Prototype effect)

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Spatial ability decreases with aging. This causes the elderly to have difficulty in
carrying out navigation tasks. Successful navigation can be achieved by multiple
error-free stages of cognitive and perceptual processes that handle spatial
information. Out of many perceptual processes, the elderly are known to exhibit
apparent defects in path integration. Path integration combines multiple sensory
information generated by self-generated movements to calculate distance and
direction. Among three sensory inputs used for path integration, this study focused
on visual path integration (VPI), which is a path integration based on visual
sensory information(optical flow). This study compared the directional estimation
of VPI between young and old groups. In addition, we intended to identify
differences between age groups and clarify systematic bias in older people in
estimating the direction of the VPI.
In experiment 1, we used a virtual environment to compare the errors seen by
young and old groups in estimating the direction of the VPI. In experiment 2, we
tried to explain what kind of systematic bias is shown in the direction estimation
based on the category adjustment model in the aged group. Participant performed
tasks after watching first-person video of a certain angle of rotation within the
given environment. In experiment 1, participants performed the task of estimating
and answering the angle of rotation(direction) based on the amount of perceived
optical flow in experiment videos. In experiment 2, participants performed a
detection task to answer with O or X whether the rotation angle(direction) they
estimated after viewing the video was equal to or different from the center axis
angle(direction) of the spatial category.
Results showed that the older group had more errors in estimating rotation
angles than the younger group. Both groups showed a higher number of estimated
errors as the rotation angle of the video increases (Experiment 1). Interestingly, in
certain spatial categories (categories with 45 degrees centered), the older group
performed tasks as well as younger group did when the rotation angle of the
video was significantly different from the center axis angle of the spatial category,
but in the cases the difference between rotation angle of the video and center axis
angle was small, they showed less detection task capability than younger group.
This study demonstrated older people generally have less capability to identify
the directional estimation of VPI than younger people. Furthermore when the
rotational motion becomes closer to the center axis of the space category, the
older group tends to be biased toward the center axis without distinguishing the
difference between the two.

국문 초록 (Abstract)

노화(aging)에 따라 인간의 공간 인지 능력은 감퇴한다. 이로 인해 고령자는 목적지를 찾아가는 항행(navigation) 과제를 수행함에 있어서 어려움을 겪는다. 성공적인 항행은 공간 정보를 처리하는 여러 단계의 인지 및 지각 과정을 오류 없이 처리해야만 달성할 수 있다. 그 중 고령자는 자기 움직임(self-motion)에 의해 생성되는 여러 감각 정보를 통합하여 거리(distance)와 방향(direction)을 계산해내는 경로 집성(path- integration) 수행에 있어서 뚜렷한 결함을 보이는 것으로 알려져 있다.
본 연구는 경로 집성에 사용되는 세 가지 감각 정보 중에서 시 감각 정보(광학 흐름)에 기반한 경로 집성을 뜻하는 시각적 경로 집성(visual path integration, VPI)을  중점적으로 살펴보았다. 먼저 젊은 집단과 고령 집단 간 VPI의 방향 추정 수행을 비교하여 노화로 인한 차이를 확인하였다. 또한 연령 집단 간 차이를 확인하는 것에서 더 나아가 VPI의 방향 추정에서 나타나는 고령자의 결함이 어떤 특성을 띠는지 밝히고자 하였다.
이를 위해 실험 1에서는 가상 환경을 사용하여 고령 집단과 젊은 집단이 VPI의 방향추정에서 보이는 오차를 비교하였다. 이어서 실험 2에서는 고령 집단이 방향 추정에서 보이는 오차가 어떠한 체계적인 특성을 보이는지를 범주 조정 모델(category adjustm- ent model)에 기반하여 설명하고자 하였다.
구체적으로 고령 집단과 젊은 집단은 가상 환경 내에서 특정 각도만큼 제자리 회전(angular rotation)하는 1인칭 영상을 시청한 후 방향 추정 과제를 수행했다. 실험 1의 참가자들은 영상에서 지각한 광학 흐름의 양을 토대로 회전 각도(방향)를 추정하여 답변하는 과제를 수행하였고, 실험 2의 참가자들은 본인이 영상을 보고 추정한 회전 각도(방향)가 공간 범주의 중심 축 각도(방향)와 같은지 다른지 여부를 O, X로 답변하는 탐지 과제를 수행하였다.
연구 결과 고령 집단은 젊은 집단에 비해 회전 각도 추정에 있어서 오차가 더 크게 나타났으며, 두 집단 모두 영상의 회전 각도가 증가할수록 방향 추정 오차가 증가하는 특징을 보였다(실험1). 또한, 흥미롭게도 고령 집단은 특정 공간 범주(가 중심 축인 범주)에서 영상의 회전 각도가 공간 범주의 중심 축 각도와 차이가 큰 경우에는 젊은 집단만큼 탐지 과제를 잘 수행한 반면, 차이가 작은 경우에는 젊은 집단보다 탐지 과제 능력이 떨어지는 특징을 보였다(실험2).
이는 고령자가 젊은 사람에 비해 전체적으로 VPI의 방향 추정이 부정확하며, 더 나아가 회전 운동이 공간 범주의 중심 축 각도에 가깝게 발생할수록 둘 간의 차이를 구별하지 못하고 중심 축 방향으로 편향되게 부호화하는 원형 효과의 경향이 있음을 시사한다.