Chapter 7. The attending brain

122분 분량

Overview

  • 연구 배경: 주의(attention)는 정보 필터링과 인지 처리의 핵심 메커니즘으로, 감각 과부하를 방지하고 목표에 맞는 정보 선택에 기여한다. 특히, 공간적 및 비공간적 주의 과정, 주의 부족 시각적 블라인드(inattentional blindness), 주의 블라인드(change blindness) 등의 현상은 주의의 한계와 인지 시스템의 특성을 이해하는 데 중요한 예시로 제시된다.
  • 핵심 방법론:
    • 공간적 주의는 ‘spotlight’ 비유로 설명되며, 외부 자극(exogenous)과 내부 목표(endogenous)에 의해 유도되는 방식을 구분한다.
    • Posner의 공간적 쿨링(task)을 통해 주의의 위치 이동(facilitation/inhibition of return)을 분석하고, 시각적 탐색(visual search)과 시간적 주의(attentional blink) 실험을 통해 주의의 한계를 탐구한다.
    • 뇌 영상(fMRI)과 단일 세포 기록을 통해 후두엽-전두엽 경로(dorsal stream)와 인상두엽(ventral stream)의 역할, 특히 후두엽의 측면 내두엽(LIP)과 전두안장장(FEF)의 주의 관련 기능을 규명한다.
  • 주요 기여:
    • 주의의 공간적 및 비공간적 메커니즘(예: 객체 기반 주의, 시간 기반 주의)을 체계적으로 설명하고, LIP의 ‘salience map’ 기능과 주의의 이동, 재집중 과정을 신경 생리학적으로 분석한다.
    • 주의의 외부 자극 반응(exogenous)과 내부 목표 유도(endogenous)의 상호작용을 통해 주의의 다층적 처리 모델을 제시한다.
  • 실험 결과:
    • Posner 쿨링 실험에서, 쿨이 타겟 위치와 일치할 경우 반응 속도가 150ms 이내에 20% 이상 향상되며, 300ms 이상 지연 시 ‘inhibition of return’으로 반응 속도가 15% 감소하는 것으로 나타난다.
    • 주의 블라인드 실험에서, T1(첫 번째 타겟) 이후 2-3개 항목 내에 나타난 T2(두 번째 타겟)는 50% 이상 인지되지 못하는 것으로 보여, 주의의 시간적 한계를 실증한다.
  • 의의 및 한계:
    • 주의의 신경 기전과 인지 처리의 복잡성을 밝혀내며, 주의 장애(neglect)와 같은 임상적 현상의 이해에 기여한다. 다만, 주로 인간 실험에 집중되어 있어 비인간 모델이나 다른 감각 모드(예: 청각)의 주의 메커니즘에 대한 검증이 부족하다.

📋 목차

대단원 구조

  1. Chapter 7 The attending brain — 주의(attention)의 정의, 부주의 맹시(inattentional blindness), 변화 맹시(change blindness) 소개
  2. Spatial and Non-Spatial Attentional Process — 공간적/비공간적 주의 과정, Posner 공간 큐잉 과제, 억제적 복귀(inhibition of return)
  3. Visual Search — 시각적 탐색, 객체 기반 주의, 주의 깜빡임(attentional blink)
  4. The Role of the Parietal Lobes in Attention — 두정엽의 역할, salience map, LIP와 FEF, 반구 비대칭
  5. Theories of Attention — 특징 통합 이론(FIT), 편향 경쟁 이론, 전운동 이론
  6. Seeing One Object at a Time: Simultanagnosia and Balint’s Syndrome — 동시실인증과 Balint 증후군
  7. Neglect as a Disorder of Spatial Attention and Awareness — 무시증의 유형, 공간 참조 틀, 주의-인식-의식의 관계

Chapter 7 The attending brain

Summary

이 섹션에서는 주의(attention)가 정보 선택 및 처리 과정에서 필수적인 필터 역할을 수행하는 메커니즘을 설명한다. 공간적 및 비공간적 주의 과정은 감각 과부하를 방지하기 위해 필요하며, 뇌는 모든 정보를 처리할 수 없기 때문에 선택적으로 처리하는 필터(Broadbent, 1958)와 유사한 기능을 수행한다.

예를 들어, 농구 경기를 관람하면서 불주의적 빠짐(inattentional blindness) 현상에서, 특정 과제(예: 패스 횟수 세기)에 집중할 경우 50% 확률로 풀이된 고릴라 옷을 입은 남자를 인지하지 못하는 실험(Simons & Chabris, 1999)이 제시된다. 또한, 변화 빠짐(change blindness) 현상에서 두 번의 이미지 전환 사이에 짧은 블랭크 화면이 삽입될 때 물체의 출현/소멸을 인지하지 못하는 경향(Rensink et al., 1997)이 언급되며, 이러한 현상은 시각의 한계가 아닌 주의 시스템의 용량 한계로 설명된다. 기능적 영상 연구에 따르면, 두피질 영역(parietal lobes)은 변화 감지에 관여하는 것으로 나타났으며, 이는 주의와 인식의 복잡한 상호작용을 반영한다.

무시증(neglect)는 공간적 주의와 인식의 이상으로 인해 발생하는 질환으로, 이 섹션에서는 주의 이론과 관련된 주요 개념을 종합적으로 정리한다.

Key Terms

Attention

The process by which certain information is selected for further processing and other information is discarded.

**주의(Attention)**는 특정 정보를 선택적으로 처리하고 나머지를 제거하는 과정으로, 뇌의 필터 역할과 유사한 정보 선택 메커니즘이다.

Inattentional blindness

A failure to be aware of a visual stimulus because attention is directed away from it.

**부주의 맹시(Inattentional blindness)**는 주의가 특정 자극에 집중될 때 다른 자극을 인식하지 못하는 현상이다. 이는 뇌의 자원 한계로 인해 일부 자극이 무의식적으로 필터링되는 결과이며, 공간적 주의 과정에서 감각 과부하를 방지하기 위한 자연스러운 현상이다.

Change blindness

A failure to notice the appearance/disappearance of objects between two alternating images.

**변화 맹시(Change blindness)**는 두 이미지 사이에서 물체의 출현이나 소멸을 인지하지 못하는 현상이다. 이는 주의 메커니즘의 한계와 밀접하게 연결되어 있으며, 주의를 집중시키지 못할 경우 중요한 변화를 놓칠 수 있음을 시사한다.

Salient

Any aspect of a stimulus that, for whatever reason, stands out from the rest.

**현저성(Salient)**은 자극 내에서 나머지와 구분되는 주목할 만한 특징을 의미한다. 뇌는 감각 과부하를 방지하기 위해 현저한 요소를 우선순위가 높은 정보로 선택하여 필터링하며, 이 개념은 Attention 메커니즘의 이론적 기반을 형성한다.

Orienting

The movement of attention from one location to another.

**지향(Orienting)**은 주의가 한 위치에서 다른 위치로 이동하는 동적 과정이다. 현저한 자극에 반응하여 주의가 재분배되며, 변화 맹시나 부주의 맹시 같은 인지 한계를 설명하는 핵심 메커니즘이다.

Covert orienting

The movement of attention from one location to another without moving the eyes/body.

**은밀한 지향(Covert orienting)**은 눈이나 몸의 움직임 없이 주의를 이동하는 과정으로, **하향식(bottom-up)**과 상향식(top-down) 메커니즘의 복합 작용으로 발생한다.

📊 그림 설명

농구 경기에서 패스 횟수를 세는 과제에 집중하는 동안 고릴라 복장을 한 사람이 등장하는 장면을 보여주는 실험 장면이다. 이 실험은 부주의 맹시(inattentional blindness)를 입증하며, 주의가 특정 과제에 집중될 때 눈에 띄는 자극도 인지하지 못할 수 있음을 보여준다. Simons와 Chabris(1999)의 고전적 실험으로, 참가자의 약 50%가 고릴라를 인지하지 못했다.

주의 — Inattentional blindness vs Change blindness

Inattentional blindness와 change blindness를 혼동하지 말 것. 둘은 별개의 현상이지만, 동일한 뿌리(주의 용량의 한계)에서 갈라져 나온 두 얼굴이다. 둘 다 “blindness”라 불리지만 시각 장애가 아니며, “보고 있는 것”과 “의식적으로 지각하는 것”이 다르다는 점(looking ≠ seeing)을 보여준다.

  • Inattentional blindness: 주의가 다른 과제에 몰두해 있어 계속 떠 있는 물체의 존재 자체를 놓치는 것 (예: 고릴라 실험, Simons & Chabris 1999). 변화 없는 단일 장면이며, 보통 예상하지 못한 자극이 대상이다 → 알려주면 바로 보인다.
  • Change blindness: 짧은 방해 자극(빈 화면·깜빡임·saccade)을 사이에 두고 제시되는 두 장면의 변화(차이)를 감지하지 못하는 것 (Rensink et al. 1997). 변화가 있을 줄 알고 적극적으로 찾아도 실패할 수 있다는 점이 결정적 특징이다.
구분Inattentional blindnessChange blindness
놓치는 대상물체의 존재 자체 (변화 없음)두 상태 사이의 변화(차이)
시간 구조단일 장면, 자극이 내내 보임두 장면의 전후 비교
기대/탐색예상 못 한 채 다른 과제에 몰두변화를 찾고 있어도 못 봄
방해 자극 필요?불필요필요 (변화의 motion transient를 가림)
기억 관여거의 없음 (현재 지각)있음 (변화 전/후 표상 비교)

Spatial and Non-Spatial Attentional Process

Summary

공간적 주의는 스포트라이트 비유로 설명되며, Posner(1980)의 실험에서 큐 후 150ms 이내에는 탐지가 촉진되지만 300ms 이상 지연 시 **억제적 복귀(inhibition of return)**가 나타남을 보여주었다. 주의는 은밀한 지향(눈 움직임 없이)과 명시적 지향(시선 이동 동반)으로 구분되며, 비인접 위치에 분할될 수도 있어 스포트라이트 비유의 한계를 드러낸다.

📊 그림 설명

변화 맹시(change blindness) 과제에서 두 이미지가 짧은 빈 화면을 사이에 두고 빠르게 교대하는 장면을 보여준다. 이미지 간의 차이(예: 벽의 높이 변화)를 참가자가 인지하지 못하는 현상을 시각적으로 설명하며, 이는 주의 용량의 한계를 반영하는 대표적 실험 패러다임이다.

📊 그림 설명

주의를 스포트라이트(spotlight) 또는 정보 처리의 병목(bottleneck)에 비유한 개념도이다. 특정 정보만이 스포트라이트에 의해 조명되어 선택적으로 처리되고, 나머지 정보는 무시되는 과정을 시각적으로 보여준다. 주의의 제한된 용량과 공간적 특성을 강조하는 핵심 비유이다.

Key Terms

Overt orienting

The movement of attention accompanied by movement of the eyes or body.

**명시적 지향(Overt orienting)**은 주의 이동 시 눈 또는 몸의 움직임을 동반하는 과정이다. 은밀한 지향과 대비되며, 시선이 특정 자극 방향으로 이동하는 명시적 주의 재분배를 특징으로 한다.

Inhibition of return

A slowing of reaction time associated with going back to a previously attended location.

**억제적 복귀(Inhibition of return, IOR)**는 이전에 주의가 집중된 위치로 다시 반응할 때 반응 시간이 지연되는 현상이다. 주의가 한 위치에서 이탈(disengagement)한 후 원래 위치로 돌아가는 데 처리 비용이 발생하며, 이는 공간적 주의의 동적 특성을 반영한다.

Exogenous orienting

Attention that is externally guided by a stimulus.

**외생적 지향(Exogenous orienting)**은 외부 자극이 하향식(bottom-up) 방식으로 자동적으로 주의를 끌어당기는 과정이다. 자극의 갑작스러운 변화에 의해 유발되며, 억제적 복귀(IOR) 현상의 발생 원인으로 작용한다.

Endogenous orienting

Attention that is internally guided by the goals of the perceiver.

**내생적 지향(Endogenous orienting)**은 수용자의 **목표(top-down)**에 따라 주의가 조절되는 과정이다. La Berge(1983)의 실험에서 중앙 글자에 집중하면 해당 글자 판단이 빨라지고, 전체 단어에 집중하면 모든 글자 판단이 빨라지는 결과가 이를 입증한다.

시험 팁

Exogenous vs Endogenous orienting을 구분하는 핵심: Exo = Exit(밖에서), **Endo = Inside(안에서)**로 연상하자. Exogenous는 외부 자극이 자동으로 주의를 끄는 것(bottom-up), endogenous는 내부 목표가 주의를 유도하는 것(top-down)이다. Posner 과제에서 밝기 변화 큐 = exogenous, 화살표 큐 = endogenous. **억제적 복귀(IOR)**는 exogenous 조건에서 300ms 이상 지연 시 나타난다.

Attention is guided by the goals of the perceiver

Summary

주의는 외생적 지향(외부 자극 유도)과 내생적 지향(내부 목표 유도)의 두 메커니즘으로 구분된다. Posner 공간 큐잉 과제에서 큐가 표적과 일치하면 촉진 효과가 나타나고, 지연 시간이 길어지면 억제 효과가 발생한다. 이는 주의가 외부 자극과 내부 목표의 상호작용에 의해 동적으로 분배됨을 보여준다.

📊 그림 설명

Posner 공간 큐잉 과제의 실험 설계를 보여주는 도식이다. 참가자는 중앙 상자에 시선을 고정하고, 주변 상자 중 하나에 짧은 큐(밝기 변화)가 제시된 후 표적이 나타난다. 큐와 표적의 위치가 일치하면 반응이 촉진되고(150ms 이내), 지연 시간이 길어지면(300ms 이상) 억제적 복귀(inhibition of return)가 나타난다.

cued vs uncued: 표적이 큐가 떴던 상자에 등장하면 cued(큐 위치 = 표적 위치, 일치), 큐가 안 떴던 상자에 등장하면 uncued(불일치)이다. uncued 조건이 “주의가 안 갔던 평범한 위치”라는 기준선(baseline) 역할을 하고, cued가 그보다 빠른지(촉진)/느린지(억제)로 주의 효과를 측정한다. 단, 이 큐는 표적 위치를 예측해주지 않는(uninformative, 대략 cued:uncued ≈ 50:50) 신호인데도 스포트라이트가 자동으로 끌려간다 — 이것이 exogenous(외생적·자동) 주의의 증거다.

SOA가 길어지면 왜 억제로 바뀌나? 큐는 표적 위치를 알려주지 않는(uninformative) 자극이다. 짧은 SOA에서는 큐가 끌어당긴 스포트라이트가 아직 큐 위치에 머물러 있어 촉진이 나타난다. 그러나 표적이 곧바로 등장하지 않으면, 주의는 그 위치가 “꽝”이라고 판단하고 이탈(disengagement) 하여 다른 곳으로 이동한다. 이렇게 한 번 떠난 위치에는 다시 돌아가지 않으려는 억제 꼬리표가 붙기 때문에(시각 탐색에서 이미 본 곳을 재방문하지 않게 하는 효율 메커니즘), 긴 SOA에서 표적이 마침 그 큐 위치에 등장하면 새 위치보다 반응이 느려진다. 즉 “촉진→억제”의 전환은 스포트라이트가 큐 위치에 머무느냐, 이미 이탈했느냐의 차이에서 비롯된다.

Key Terms

Visual search

A task of detecting the presence or absence of a specified target object in an array of other distracting objects.

**시각적 탐색(Visual search)**은 방해 자극 배열에서 목표 물체의 존재 여부를 판단하는 과제이다. 객체 기반 주의에서는 주의가 집중된 대상의 뇌 영역에서 높은 활성화가 나타나며, **억제적 복귀(IOR)**는 공간 위치와 객체 모두에 관련된다.

Visual Search

Summary

비공간적 주의의 예시로 객체 기반 주의와 시간 기반 주의가 있다. 동일 위치에 겹쳐진 집과 얼굴 중 한쪽에 주의를 집중하면 해당 뇌 영역(FFA 또는 PPA)의 BOLD 반응이 증가한다. Posner 과제에서 **억제적 복귀(IOR)**는 공간 위치와 그 위치의 객체 모두와 관련되며, 객체 이동 시 억제도 함께 이동한다.

  • FFA (Fusiform Face Area, 방추형 얼굴 영역): 측두엽 복측의 영역으로, 얼굴 자극에 선택적으로 강하게 반응한다 → 얼굴에 주의를 줄 때 활성화.
  • PPA (Parahippocampal Place Area, 해마곁 장소 영역): 해마 인접 영역으로, 장소·풍경·건물(집) 같은 공간적 장면에 선택적으로 반응한다 → 집에 주의를 줄 때 활성화.

📊 그림 설명

동일한 공간 위치에 투명하게 겹쳐진 얼굴과 집 이미지를 보여준다. 객체 기반 주의(object-based attention)를 설명하는 자극으로, 참가자가 어느 쪽에 주의를 집중하느냐에 따라 해당 뇌 영역(FFA 또는 PPA)의 활성화가 달라진다. Kanwisher와 Wojciulik(2000)의 연구에서 인용되었다.

Key Terms

Attentional blink

An inability to report a target stimulus if it appears soon after another target stimulus.

**주의 깜빡임(Attentional blink)**은 빠르게 연속된 자극에서 첫 번째 표적(T1) 이후 2~3개 항목 내에 등장하는 두 번째 표적(T2)을 인지하지 못하는 현상이다. T1에 대한 주의가 자원을 집중적으로 소모하여 T2 인식이 방해받으며, T1을 무시하도록 지시하면 이 효과는 사라진다.

📊 그림 설명

주의 깜빡임(attentional blink) 패러다임의 실험 절차를 보여준다. 동일한 위치에 자극이 빠르게 연속 제시되며(초당 약 10개), 참가자는 두 개의 표적(T1, T2)을 보고해야 한다. T1 직후 2~3개 항목 이내에 나타난 T2는 약 50% 이상 인지되지 못하며, 이는 주의의 시간적 용량 한계를 입증한다.

Key Terms

Lateral intraparietal area (LIP)

Contains neurons that respond to salient stimuli in the environment and are used to plan eye movements.

**외측 두정엽내구역(LIP)**의 신경세포는 현저한 자극에 반응하고 시선 운동 계획에 관여한다. 이 영역은 외생적/내생적 주의 모두에 관여하며, salience map 기능을 수행하여 행동적으로 가장 중요한 자극의 위치만을 인코딩한다.

Saccade

A fast, ballistic movement of the eyes.

**사케이드(Saccade)**는 빠르고 탄도적인 눈의 움직임으로, **명시적 지향(overt orienting)**의 대표적 예이다. LIP와 FEF 영역의 활성화와 관련이 깊으며, 외생적/내생적 지향 메커니즘의 상호작용을 통해 발생한다.

임상 사례

Attentional blink의 일상적 예: 운전 중 도로 표지판(T1)을 읽는 순간 바로 직후에 나타나는 보행자(T2)를 놓칠 수 있다. T1 처리에 주의 자원이 집중되면 200-500ms 동안 T2에 대한 “주의 깜빡임”이 발생한다. 이 현상은 주의가 시간적으로도 제한된 자원임을 보여주며, 무시증(neglect) 환자에서 더 길게 지속된다(Husain et al., 1997).

The Role of the Parietal Lobes in Attention

Summary

두정엽은 공간적 주의를 조절하는 핵심 구조로, **“where” 경로(dorsal stream)**와 연결되어 자극의 위치 정보를 처리한다. 반구 비대칭성에서 우반구는 공간적 주의에 우세하고, 좌반구는 비공간적 주의에 더 관여한다. 또한 주의, 인식, 의식 간의 상호작용을 조절하는 역할을 수행한다.

The “where” pathway, salience maps, and orienting of attention

Summary

이 섹션에서는 시각 정보 처리 과정에서 “what” pathway(ventral stream)와 “where” pathway(dorsal stream)의 구분을 설명하며, 특히 “where” pathway가 공간적 주의 및 행동 지향에 중요한 역할을 수행함을 강조한다. **Lateral intraparietal area (LIP)**는 외부 자극에 반응하고 시선 움직임(saccade)을 유발하는 sensorimotor association region으로 간주되지만, 실제 기능은 task-relevant 또는 unexpected 자극에 특화된 salience map을 형성함으로써 공간적 주의의 중심 역할을 수행한다.

예를 들어, 목표 물체(예: 빨간 삼각형)가 시야에 등장할 때 LIP 신경세포는 방해물(예: 파란 정사각형)보다 더 강하게 반응하며, 갑작스러운 밝기 변화와 같은 salient 자극에도 민감하게 반응한다. 이는 Posner cueing task에서의 주의 이동 메커니즘과 유사한 특성으로, LIP는 exogenous 및 endogenous 주의 모두에 관여하는 복합적인 역할을 수행함을 시사한다. 또한, LIP는 행동적으로 중요한 자극의 위치만을 인코딩하는 salience map을 포함하며, 이는 주의의 필터 역할을 수행하는 cognitive model에서의 spotlight metaphor와 유사한 메커니즘을 반영한다. 이러한 연구는 “where” pathway가 단순한 위치 인식을 넘어, 주의의 동적 재분배와 행동 지향에 깊이 연관되어 있음을 보여준다.

📊 그림 설명

시각 처리의 두 경로를 보여주는 뇌 해부도이다. 복측 경로(“what” pathway, ventral stream)는 측두엽으로 이어져 객체 인식과 기억에 관여하고, 배측 경로(“where” pathway, dorsal stream)는 두정엽으로 이어져 공간적 주의와 행동 지향에 관여한다. 이 두 경로의 구분은 Ungerleider와 Mishkin(1982)의 연구에 기반한다.

Key Terms

Salience map

A spatial layout that emphasizes the most behaviorally relevant stimuli in the environment.

Salience map(중요성 맵)은 환경 내에서 행동적으로 가장 중요한 자극을 강조하는 공간적 배치로, LIP와 같은 두정엽 영역에서 형성되어 공간적 주의의 방향을 결정한다.

Remapping

Adjusting one set of spatial coordinates to be aligned with a different coordinate system.

**재매핑(Remapping)**은 LIP가 청각 자극의 위치를 눈 중심 좌표(eye-centered coordinates)로 변환하여, 시각과 청각 정보를 통합적인 salience map에 연결하는 기능을 수행한다.

📊 그림 설명

청각 자극의 위치를 눈 중심 좌표(eye-centered coordinates)로 재매핑하는 청각 신경세포의 반응 특성을 보여준다. LIP 및 상구(superior colliculus)에서 발견되는 이 신경세포는 소리 원천의 실제 위치와 무관하게 시선 고정점 기준 약 20도 왼쪽의 소리에 반응하며, 이는 청각-시각 통합 및 사케이드 유도를 지원한다. Stein과 Stanford(2008)에서 인용되었다.

Key Terms

Frontal eye field (FEF)

Part of the frontal lobes responsible for voluntary movement of the eyes.

**전두안장(Frontal Eye Field, FEF)**는 시선의 자발적 움직임을 조절하는 전두엽의 일부로, LIP와 함께 salience map 내에서 주의의 지향을 담당하는 dorso-dorsal branch를 구성한다.

📊 그림 설명

Corbetta와 Shulman(2002)이 제안한 두정엽의 두 가지 주의 관련 회로를 도식화한 그림이다. 배배측 회로(dorso-dorsal circuit)는 LIP와 FEF를 포함하며 salience map 내에서의 주의 지향을 담당하고, 복측 회로(ventral circuit)는 우측 TPJ(temporoparietal junction)를 중심으로 현재 주의 초점을 중단시키는 “회로 차단기” 역할을 수행한다.

Why Do Actors Make a Hidden Entrance from Stage Right?

Summary

이 섹션에서는 인간의 우두정엽(right parietal lobes)이 공간적 주의(spatial attention)에 비중이 더 큰 역할을 수행함으로써 발생하는 좌측 편향(leftward attentional bias) 현상을 설명한다. 우두정엽 손상 시 좌측 공간에 대한 주의 결여(neglect)가 나타나는 반면, 건강한 뇌에서는 좌측 공간에 대한 과도한 주의(pseudoneglect)가 관찰되며, 이는 예를 들어 직선의 중앙을 기준으로 왼쪽으로 더 많이 나누는 경향(Bowers & Heilman, 1980)이나 배우가 무대 오른쪽에서 등장할 때 출입이 덜 눈에 띄는 현상(Dean, 1946)과 연결된다. 또한, 그림 제목이 왼쪽 물체에 더 자주 언급되거나, 그림을 뒤집었을 때 왼쪽이 더 가까워 보이는 인식(Nelson & MacDonald, 1971), 그림의 빛이 왼쪽에서 비치는 경향(Sun & Perona, 1998), 왼쪽으로 부딪히는 사고가 덜 발생하는 경향(Niolls et al., 2007) 등 다양한 심리적·예술적 현상이 이 편향을 반영한다. 특히, 같은 명암도의 수직 막대 이미지(top과 bottom)에서 하단 막대가 더 어둡게 인식되는 경향은 우두정엽의 공간/주의 우위성에 기인하는 주의 편향(attentional bias)의 예시로, 이는 인간의 인지적 특성과 예술적 표현 방식에 깊은 영향을 미친다.

📊 그림 설명

좌측 편향(pseudo-neglect) 현상을 시연하는 두 개의 수평 막대 이미지이다. 위쪽과 아래쪽 막대는 동일한 거울 이미지임에도 불구하고, 대부분의 사람들은 아래쪽 막대가 더 어둡다고 인식한다. 이는 우반구의 공간/주의 우세성으로 인한 왼쪽 공간에 대한 주의 편향을 반영한다.

Key Terms

Hemispatial neglect

A failure to attend to stimuli on the opposite side of space to a brain lesion.

**반공간 무시(Hemispatial neglect)**는 뇌 손상 반대쪽 공간의 자극에 대한 주의 부족을 특징으로 하며, 우두정엽 손상 시 좌측 공간 인식이 결여되는 현상이다.

Pseudo-neglect

In a non-lesioned brain there is over-attention to the left side of space.

Pseudo-neglect는 정상적인 뇌에서 우반구의 공간적 주의 우세로 인해 좌측 공간에 대한 과도한 주의가 발생하는 현상이다.

📊 그림 설명

비공간적 주의에서 좌우 두정엽의 역할 차이를 보여주는 TMS 실험 결과이다. 교대하는 색상은 로컬 요소(예: 작은 S)를 현저하게 만들고, 블러링은 글로벌 형상(예: 큰 H)을 현저하게 만든다. 우측 후두정엽 TMS는 현저한 요소 탐지를 방해하고, 좌측 후두정엽 TMS는 비현저한 요소 탐지를 방해한다. Mevorach 등(2006)의 연구 결과이다.

Spatial Attention Across the Senses— Ventriloquist and Rubber Hand Illusions

Summary

이 섹션에서는 공간적 주의(spatial attention)가 다양한 감각 모드(청각, 시각, 촉각) 간의 상호작용을 통해 어떻게 형성되는지를 다룬다. 특히, 위트로이스트(ventriloquist) 현상에서 시각적 자극이 청각적 자극의 위치를 지배하는 메커니즘을 설명하며, 이는 시각이 청각보다 공간 위치를 더 정확하게 인식하기 때문에 발생한다고 분석한다. Witkin 등(1952)의 연구에 따르면, 시각적 자극이 청각 위치와 충돌할 경우 청각 위치 인식이 약화되는 경향이 관찰되었으며, Driver와 Spence(1994)는 시각과 청각 자극이 동일한 공간 위치에 있을 때 음성 흉내(speech shadowing)의 정확도가 높아진다는 실험 결과를 제시했다. 또한, 고무 손 환상(rubber hand illusion)을 통해 촉각 자극이 시각적 자극에 의해 재지정되는 현상을 설명하며, 이는 시각-촉각 간의 공간적 불일치가 뇌에서 인간의 몸 인식(body ownership)을 왜곡하는 데 기여함을 강조한다. 두정엽(parietal lobes)의 역할에 대해 설명할 때, 좌두정엽(right parietal lobe)은 중요한 자극(salient stimulus)에 대한 주의 집중에, 우두정엽(left parietal lobe)은 비중요 자극(non-salient stimulus)의 억제에 특화되어 있으며, fMRI 및 TMS 실험을 통해 이들의 기능적 차이가 입증되었다. 예를 들어, 좌측 인두두정엽(left intraparietal sulcus)은 비중요 특징에 집중하는 작업에서 활성화되며, 우측 인두두정엽(right intraparietal sulcus)은 중요한 특징을 탐색하는 작업에서 활성화된다고 보고되었다. 이와 같은 비공간적 주의(non-spatial attention)의 분화 메커니즘은 무시증(neglect)의 다양한 공간적 및 비공간적 결손 증상과 연결될 수 있다는 점에서 흥미로운 연구 주제로 제기된다.

고무 손 착각과 두정엽은 어떤 관련이 있나?

고무 손 착각(rubber hand illusion, RHI)은 두정엽의 다감각 통합·재매핑(remapping) 기능을 행동으로 보여주는 대표 사례다. 앞의 청각 remapping(fig8)·뒤의 “공간 기준 프레임” 섹션과 같은 메커니즘이 신체 표상에 적용된 것.

1. 두정엽 = 여러 감각을 하나의 신체 중심 지도로 합치는 곳. 후두정피질·두정엽내구(IPS)는 시각 + 촉각(체성감각) + 고유감각(proprioception) + 몸의 자세를 한꺼번에 받아, 좌표계를 서로 변환(remapping)한다. 소리를 눈 중심 좌표로 바꾸듯(fig8), 촉각을 시각으로 정의된 신체 지도에 정렬한다.

2. RHI 메커니즘 = 그 통합이 어긋났을 때. 진짜 손(안 보임)과 고무 손(보임)을 동시에 쓰다듬으면 두정엽에 들어오는 **촉각(여기서 만져짐)**과 시각(저 고무 손이 만져짐) 신호가 시간적으로 일치한다. 공간 정밀도가 가장 높은(신뢰도↑) 시각이 통합을 지배해, “내 손 위치”를 고무 손 쪽으로 재보정(recalibration) → 촉각이 고무 손으로 재지정되고 신체 소유감(body ownership) 까지 왜곡된다. 복화술 효과(시각이 청각 위치 지배)와 동일 원리가 시각-촉각에서 일어난 것.

3. 신경 증거 — bimodal 신경세포. 두정엽에는 손 위의 촉각 + 손 근처의 시각에 모두 반응하는 bimodal(시각+촉각) 신경세포가 있어 “손 중심(hand-centered) 시각 수용장”을 만든다. 이들이 본 자극과 느낀 자극을 묶어 손 표상 위치를 갱신한 결과가 RHI다.

  • Ehrsson et al. (2004) fMRI: 착각의 강도가 두정엽내구(IPS)·전운동피질(premotor) 활성과 비례해 커짐 → 통합이 일어나는 만큼 소유감↑.

  • 두정엽 손상 환자는 자기 팔을 자기 것이 아니라 부정(asomatognosia)하기도 함 → 두정엽이 신체 소유감에 필수적.

한 줄 요약 두정엽이 시각·촉각·고유감각을 하나의 신체 중심 지도로 통합·재매핑하며, 신뢰도 높은 시각에 맞춰 "내 손 위치"를 재보정한다는 것을 드러내는 현상 — 챕터 전반의 remapping / 다감각 salience map 기능이 신체 표상까지 확장된 사례다.

RHI는

The relationship between attention, perception, and awareness

Summary

이 섹션에서는 attention(주의), perception(인식), awareness(의식) 간의 관계를 탐구하며, attention이 정보 선택의 핵심 메커니즘으로 작동하고, awareness는 이 과정의 결과로 나타나는 의식 상태라고 정의한다. perception은 attention에 의해 선택된 정보로 구성되며, 이는 외부 자극(예: 얼굴, 운동)에 집중될 때 visual ventral stream과 같은 뇌 영역에서 fMRI로 측정된 활성화가 증가함을 실험적으로 보여준다. 또한, attention이 top-down 작업 요구에 따라 자원이 제한되어 있을 때, bottom-up 인식 정보의 처리가 감소하는 현상이 관찰되며, 이는 attention이 유한한 자원으로 작동함을 시사한다. visual cortex(시각피질)에서의 활성화는 attention이 특정 위치에 집중될 때 증가하며, modalities(모달리티)에 따라 예상된 자극이 있을 때 해당 영역의 BOLD 반응이 증가하고, 예상되지 않은 자극 영역에서는 감소하는 경향이 있다. Dehaene et al.(2006)의 모델에 따르면, awareness는 강한 감각 자극에 대한 top-down attention에 의해 유발되며, 이는 frontal-parietal network(전두-두정엽 네트워크)의 활성화와 연관된다. 반면, non-aware 상태에서는 sensory cortex(감각피질) 내에서만 활성화 수준이 달라지는 것으로 나타난다. attentional blink 실험에서는 frontal-parietal 영역의 활성화가 두 번째 목표 자극의 awareness 여부를 구분하는 데 중요한 역할을 하며, 이는 attentional selection이 연속적인 정보에서 all-or-nothing 결과(의식적 또는 무의식적 인식)를 생성함을 시사한다.

📊 그림 설명

Dehaene 등(2006)의 의식(awareness) 모델을 도식화한 그림이다. 의식적 인식은 충분히 강한 감각 자극에 대한 하향식(top-down) 주의가 전두-두정엽 네트워크로 확산될 때 발생한다. 반면, 비의식 조건(매우 약한 자극에 대한 주의, 강한 자극에 대한 부주의)에서는 감각 피질 내에서만 활성화 수준이 달라진다.

Key Terms

Phenomenal consciousness

The “raw” feeling of a sensation, the content of awareness.

**현상적 의식(Phenomenal consciousness)**은 감각의 “원시적 느낌”과 의식의 내용을 의미하며, 주의(attention)와 인식(perception)의 상호작용을 통해 형성되는 의식 상태이다.

Access consciousness

The ability to report on the content of awareness.

**접근적 의식(Access consciousness)**은 의식 내용의 보고 가능성을 담당하며, 전두-두정엽 네트워크(frontal-parietal network)와 연관된다.

Evaluation

Summary

두정엽은 **집행기능(top-down)**과 인식 처리(bottom-up) 사이의 인터페이스로서 주의의 핵심 구조이다. 최근 연구는 주의를 분리된 구성 요소 프로세스(지향, 분리 등)로 설명하는 추세이며, 구체적 정의에 대해서는 학계 합의가 부족하다.

Theories of Attention

Summary

이 섹션에서는 주의(attention) 메커니즘을 설명하는 세 가지 주요 이론인

  1. Feature Integration Theory(Treisman 등),
  2. Biased Competition Theory(Desimone, Duncan 등),
  3. Premotor Theory(Rizzolai 등)를 다룬다.

Feature Integration Theory는 주의가 시각적 특징(예: 색상, 형태)의 통합을 통해 객체 인식을 촉진하는 과정을 강조하며, bottom-up과 top-down 처리의 상호작용을 설명한다. Biased Competition Theory는 주의가 뉴런 간의 경쟁을 통해 특정 자극에 대한 반응을 강화하고, 다른 자극의 반응을 억제하는 메커니즘을 제시하며, 이는 두정엽(parietal lobe)과 전두엽(frontal lobe)의 상호작용과 관련된다. 마지막으로, Premotor Theory는 주의가 운동 계획과 밀접하게 연결되어 있으며, 운동 전구(premotor cortex)가 주의의 방향을 결정하는 핵심 역할을 수행한다고 주장한다. 이들 이론은 주의의 생물학적 기반과 인지적 기능을 이해하는 데 중요한 기초를 제공하며, 특히 공간적 주의(spatial attention)와 비공간적 주의(non-spatial attention)의 차이를 설명하는 데 기여한다.

시험 팁

Early selection vs Late selection 논쟁 정리: Early selection(FIT 등)은 지각 속성(색상, 위치)으로 초기에 걸러낸다는 이론이고, late selection은 모든 자극이 의미 수준까지 처리된 후 선택된다는 이론이다. 정답은 둘 다 맞을 수 있다 — Lavie(1995)에 따르면 지각 부하(perceptual load)가 높으면 early selection, 낮으면 late selection이 작동한다. 이것이 시험에서 가장 균형 잡힌 답이다.

Feature integration theory

Summary

이 섹션에서는 Feature Integration Theory(FIT)를 통해 주의(attention)가 시각적 자극의 기본 특징(예: 색상, 형태)을 선택하고 결합하여 인식 가능한 경험(reportable experience)을 생성하는 메커니즘을 설명한다. 시각적 탐색(visual search) 실험을 예로 들어, 단일 특징(예: 색상)으로만 구별되는 표적이면 즉각적으로 탐지(pop-out)되지만, 두 개 이상의 특징(색상+형태)이 결합된 경우 주의가 필요한 직렬 탐색(serial search)이 요구됨을 보여준다. FIT에 따르면, 기본 특징은 병렬 처리되지만, 특징 결합(conjunction)은 공간적 주의(spatial attention)를 통해 직렬로 탐색해야 하며, 이는 자극 수(distractor number)와 탐색 시간(reaction time) 간 선형 관계를 유도한다. 또한, 주의가 제대로 배치되지 않을 경우 오류 결합(illusory conjunctions)이 발생할 수 있으며, 예를 들어 파란 H와 빨간 E가 동시에 제시될 때 참가자는 빨간 H를 잘못 인식하는 사례를 제시한다. 이는 주의(attention)가 특징 결합을 정확히 수행하는 데 필수적임을 강조하며, 이전 섹션에서 논의된 salience와 공간적 주의의 역할과 직접적으로 연결된다.

📊 그림 설명

특징 통합 이론(FIT)을 설명하는 시각적 탐색 과제이다. 첫 번째 배열에서는 파란 T가 단일 특징(색상)으로 구별되어 즉시 탐지(pop-out)되지만, 두 번째 배열에서는 표적이 색상과 형태의 결합으로만 구별되어 직렬 탐색이 필요하다. 이 차이는 주의의 역할과 특징 결합 메커니즘을 입증한다.

Key Terms

Pop-out

The ability to detect an object among distractor objects in situations in which the number of distractors presented is unimportant.

Pop-out은 특정 목표 물체가 단일 시각적 특징(예: 색상)으로 구별될 때 즉각적으로 탐지되는 현상이다.

Illusory conjunctions

A situation in which visual features of two different objects are incorrectly perceived as being associated with a single object.

**환상적 결합(Illusory conjunctions)**은 두 개의 다른 물체의 시각적 특징이 잘못 결합되어 하나의 물체에 속한 것으로 인식되는 현상이다.

📊 그림 설명

FIT 예측에 따른 시각적 탐색 실험의 전형적인 데이터를 보여주는 그래프이다. 결합 탐색(conjunction search) 조건에서는 방해 자극 수가 증가함에 따라 반응 시간이 선형적으로 증가하며(직렬 탐색), 단일 특징 탐색(feature search) 조건에서는 방해 자극 수와 무관하게 반응 시간이 일정하다(pop-out 효과). Treisman과 Gelade(1980)의 연구 결과이다.

Key Terms

Early selection

A theory of attention in which information is selected according to perceptual attributes.

**초기 선택(Early selection)**은 주의가 시각적 특징(perceptual attributes)에 기반하여 초기 단계에서 정보를 선택하는 이론이다.

Late selection

A theory of attention in which all incoming information is processed up to the level of meaning (semantics) before being selected for further processing.

**후기 선택(Late selection)**은 모든 입력 정보가 의미 수준(semantic)까지 처리된 후에만 선택이 이루어진다는 이론이다.

📊 그림 설명

부정적 점화(negative priming) 효과를 설명하는 실험 도식이다. 참가자는 빨간 물체를 명명하고 파란 물체를 무시해야 한다. N번째 시행에서 무시된 파란 물체가 N+1번째 시행에서 주목 대상이 되면 명명 속도가 감소하며, 이는 무시된 자극이 의미 수준까지 처리되었음을 시사하는 후기 선택(late selection)의 증거이다.

왜 "명명이 느려진 것"이 의미 수준까지 처리됐다는 증거인가?

핵심 논리는 “무시한 자극이 사라지지 않고 다음 시행에 흔적을 남겼다” + “그 흔적이 지각 특징이 아니라 의미에 묶여 있다” 두 단계로 이루어진다.

1단계 — 무시된 자극도 표상으로 남았다. N번째 시행에서 파랑(무시 대상)을 그냥 버렸다면, N+1번째 명명 속도에 아무 영향이 없어야 한다. 그런데 느려진다. 즉 무시된 자극은 완전히 차단된 게 아니라, 어떤 형태로든 처리·표상되어 다음 시행까지 영향을 미쳤다.

2단계 — 그 흔적은 의미 수준에 있다 (왜 지각 수준이 아닌가). 결정적 단서는 negative priming이 N과 N+1 자극이 물리적으로 동일하지 않고, 같은 의미 범주(예: 둘 다 ‘동물’)이기만 해도 나타난다는 점이다.

  • 만약 무시된 자극이 색·모양·위치 같은 지각 특징 수준에서 차단됐다면(= early selection), 효과는 그 물리적 특징에만 묶여야 하고 다른 그림·다른 형태의 자극엔 전이될 수 없다.
  • 그런데 물리적으로 다르지만 뜻이 같을 때 느려진다 → 무시된 자극의 정체(identity)/의미가 이미 계산되어 있었다는 뜻이다. 의미가 추출되지 않았다면 “같은 의미 범주”라는 관계 자체가 성립할 수 없다.

메커니즘 — 왜 하필 느려지나(촉진이 아니라 억제). negative priming은 무시된 자극이 식별(의미 접근)된 뒤, 그것이 반응을 장악하지 못하도록 해당 의미 표상에 적극적 억제(inhibition) 가 걸린 흔적으로 해석된다. N+1에서 바로 그 자극이 표적이 되면, 남아 있는 억제를 먼저 풀어야 하므로 반응이 느려진다. 억제가 “의미 표상”에 걸렸다는 사실 자체가, 처리가 그 수준까지 도달했음을 함의한다.

결론 — late selection의 증거. early selection(의미 추출 이전, 지각 단계에서 필터링)이 맞다면 의미에 묶인 잔효과가 남을 수 없다. negative priming이 의미 범주 수준에서 발생한다는 것은, 선택(필터링)이 모든 정보가 의미까지 처리된 후에 일어난다는 late selection의 직접 증거가 된다.

Biased competition theory

Summary

이 섹션에서는 Biased Competition Theory(편향 경쟁 이론)를 중심으로, 주의가 시각적 자극 간의 신경 활성화 경쟁을 조절하여 선택적 처리를 유도하는 메커니즘을 설명한다. 이 이론에 따르면, 다중 자극이 존재할 때 주의가 집중된 자극에 해당하는 신경세포의 활성화가 강화되고, 반대로 무시되는 자극에 대한 활성화는 억제되며, 이는 경쟁적 억제(competitive inhibition)를 통해 구현된다. 이는 Feature Integration Theory(FIT)와 대비되며, FIT가 특징 통합을 통해 객체 인식을 설명하는 반면, Biased Competition Theory는 주의가 자극 간의 신경 활성화 경쟁에 편향(bias)을 주입함으로써 선택적 처리를 실현하는 과정을 강조한다. 예를 들어, 두 개 이상의 특징이 결합된 표적이 존재할 때, 주의가 특정 자극에 편향되면 해당 자극에 대한 신경 활성화가 우세해지며, 이는 직렬 탐색(serial search)이 필요한 현상을 설명하는 데 기여한다. 이 이론은 Bottom-up과 Top-down 처리의 상호작용을 통합적으로 설명하며, 주의가 경쟁적 신경 활성화를 조절함으로써 정보 선택의 효율성을 높이는 핵심 메커니즘으로 작동함을 강조한다.

Key Terms

Negative priming

If an ignored object suddenly becomes the attended object, then participants are slower at processing it.

**부정적 점화(Negative priming)**는 무시된 자극이 이후 주목 대상이 되었을 때 처리 속도가 감소하는 현상이다.

Key Terms

Extinction

In the context of attention, it refers to unawareness of a stimulus in the presence of competing stimuli.

**소멸(Extinction)**은 경쟁 자극이 존재할 때 특정 자극을 인지하지 못하는 현상으로, 두정엽 손상 환자에서 두 자극이 동시에 제시될 경우 관찰된다.

📊 그림 설명

소멸(extinction) 현상을 보여주는 도식이다. 무시증 환자는 단일 자극이 제시될 때 좌측 자극도 정확히 인지할 수 있으나, 두 자극이 동시에 제시되면 좌측 자극을 인지하지 못한다. 이는 주의가 자극 간 경쟁에 의존하여 작동하며, 편향 경쟁 이론(Biased Competition Theory)의 핵심 증거가 된다.

The premotor theory of attention

Summary

이 섹션에서는 Premotor theory of attention(지향의 전운동기 이론)을 설명하며, 주의의 이동이 운동 준비(motor preparation)와 직접적으로 연결되어 있다고 주장한다. 이 이론에 따르면, 공간적 주의(spatial attention)의 지향은 눈의 움직임(saccade)을 준비하는 운동 계획(motor planning)과 동일한 메커니즘을 기반으로 하며, 특히 명시적(overt) 및 은밀한(covert) 주의 이동 모두를 포괄한다. Rizzolai 등(1987)의 실험에서, 참가자는 중앙에 고정된 숫자가 나타난 위치에 목표 자극이 있을 확률(80%)을 나타내었고, 이후 사각형에서 빛이 깜빡이는 자극을 탐지해야 했다. 이때, 예측 위치와 반대편(예: 위치 2에서 1 또는 3으로의 이동)으로 주의를 이동할 때 반응 시간이 증가했으며, 특히 왼쪽으로의 이동(예: 위치 2→1)은 오른쪽으로의 이동(위치 2→3)보다 비용(cost)이 작았다. 이는 눈의 움직임(saccade)을 계획하는 운동 프로그램(motor program)의 특성과 관련이 있으며, 왼쪽으로의 이동은 기존 프로그램을 유지할 수 있지만, 방향 전환은 새로운 프로그램을 생성해야 하기 때문으로 설명된다. 또한, Moore 및 Fallah(2001)의 실험에서 전두눈장(frontal eye field, FEF)의 신경세포를 자극하면 눈의 움직임(saccade) 없이도 주의가 집중된 위치(virtual eye movement)에서 시각적 감별(perceptual discrimination)이 향상되었으며, 이는 은밀한 주의 이동(covert orienting)이 운동 계획(movement plan)과 동일한 신경 기전을 기반으로 한다는 것을 뒷받침한다. 이 이론은 주의(attention)의 신경 기전이 운동 준비(motor preparation)와 동일한 전두엽(frontal lobe) 및 두정엽(parietal lobe) 영역(예: FEF, LIP)에서 발생한다고 예측하며, 단일 세포 기록(single-cell recordings) 및 인간 fMRI(Nobre 등, 2000) 실험을 통해 이와 일치하는 증거가 제시된다. **“Premotor”**라는 용어는 운동 준비(motor preparation)와 관련된 운동 기능(motor function)을 의미하며, 이는 전운동기 피질(premotor cortex)과는 구분되어야 한다.

📊 그림 설명

Rizzolatti 등(1987)의 전운동 이론 실험 설계를 보여주는 도식이다. 중앙에 제시된 숫자가 표적의 예상 위치를 나타내며(이 경우 위치 2), 표적이 예상과 다른 위치에 나타날 수 있다. 위치 1과 3은 예상 위치에서 같은 거리에 있지만, 같은 방향(위치 1)으로의 주의 이동이 반대 방향(위치 3)보다 빠르며, 이는 안구 운동 프로그래밍과 주의 이동의 관련성을 시사한다.

📊 그림 설명

Moore와 Fallah(2001)의 실험을 보여주는 도식이다. 원숭이가 자극의 밝기 변화를 탐지하는 과제에서, 안구 운동을 유발하는 FEF 신경세포를 역치 이하로 자극하면 실제 안구 운동 없이도 해당 수용장 위치의 시각적 변별 능력이 향상되었다. 이는 은밀한 주의 이동이 실행되지 않은 안구 운동 계획과 동일한 메커니즘을 기반으로 함을 뒷받침한다.

Key Terms

Balint's syndrome

A severe difficulty in spatial processing normally following bilateral lesions of parietal lobe; symptoms include simultanagnosia, optic ataxia, and optic apraxia.

**발린트 증후군(Balint’s syndrome)**은 두정엽의 양측 손상으로 인해 발생하는 공간적 처리 장애로, 동시실인증, 시각실조, 시각실행증을 특징으로 한다.

Simultanagnosia

Inability to perceive more than one object at a time.

**동시실인증(Simultanagnosia)**은 한 번에 하나 이상의 물체를 인식하지 못하는 현상이다.

Seeing One Object at a Time: Simultanagnosia and Balint’s Syndrome

Summary

이 섹션에서는 Balint’s syndrome(발린트 증후군)와 관련된 시뮬타나고니아(simultanagnosia) 현상을 중심으로, 공간적 주의(spatial attention) 및 시각 정보 처리(visual processing)의 병리적 기전을 탐구한다. RM 환자는 양측 두정엽(parietal lobes) 손상으로 인해 공간 관계 인식(spatial relationship perception)에 심각한 장애를 보이며, 물체의 위치를 언어적, 시각적, 신체적 방식으로 인식하는 능력이 상실되었으나, 기본적인 시각 능력(visual acuity, 색상 인식 등)은 정상이었다. Balint’s syndrome 환자는 한 번에 하나의 물체만 인식할 수 있는 시뮬타나고니아를 특징으로 하며, 이는 두 시각 경로(ventral stream, dorsal stream) 이론에서 “공간이 존재하지 않는 것처럼” 인식되는 현상으로 설명된다. Biased Competition Theory(편향 경쟁 이론)에서는 이 현상을 공간 선택 능력의 한계로 인한 극단적인 인식 경쟁(perceptual competition)으로 해석하고, Feature Integration Theory(기능 통합 이론)에서는 특징과 위치의 결합(feature-location binding) 장애로 설명한다. 예를 들어, 정상 참가자는 빠르게 제시된 파란 H와 빨간 E를 혼동하는 환상적 결합(illusory conjunction) 오류를 보일 수 있으나, Balint’s 환자는 오랜 시간 시각 정보를 관찰하더라도 동일한 오류를 보인다. 또한, GK 환자의 사례를 통해 시각적 자극(face parts)의 그룹화(grouping)가 형상(shape), 색상(color), 연결성(connectedness) 및 상향식(top-down) 인식 영향에 따라 달라짐을 보여준다. GK는 눈의 위치를 파악하라는 지시를 받을 때 정상적인 환자(91%)에 가까운 성능을 보이지만, 단순한 원형으로 인식할 때는 55%의 정확도에 그쳤다. 이는 두정엽 손상이 공간적 주의(spatial attention)와 행동 지향(action orientation)의 기초를 형성하는 “where” 경로(dorsal stream)에 중대한 영향을 미친다는 점을 강조한다.

📊 그림 설명

환자 RM의 양측 두정엽 손상 부위를 보여주는 뇌 영상이다. 위쪽 도식은 후방에서, 아래쪽 도식은 측면에서 본 뇌 손상 범위를 나타낸다. RM은 물체의 위치를 언어적, 시각적, 신체적 방식으로 인식하는 능력이 완전히 상실되었으나, 기본적인 시각 능력(시력, 색상 인식 등)은 정상이었다. Robertson 등(1997)의 연구에서 인용되었다.

📊 그림 설명

Balint 증후군 환자 GK에서 얼굴이 전체로 인식되는 조건과 부분의 집합으로 인식되는 조건을 비교하는 자극이다. GK는 타원 안의 원이 “눈”이라고 알려지면 위치 판단을 91% 정확히 수행했으나, 단순한 원으로 인식할 때는 55%에 그쳤다. 이는 하향식(top-down) 인식 영향과 객체 그룹화가 주의에 미치는 효과를 보여준다.

Evaluation

Key Terms

Line bisection

A task involving judging the central point of a line.

**선분 이등분(Line bisection)**은 선분의 중앙 지점을 판단하는 과제로, 무시증 평가에 핵심적으로 활용된다.

Cancellation task

A variant of the visual search paradigm in which the patient must search for targets in an array, normally striking them through as they are found.

**소거 과제(Cancellation task)**는 배열된 자극 중 목표물을 탐색하고 발견 즉시 제거하는 실험으로, 공간적 주의 메커니즘을 평가하는 데 사용된다.

임상 사례

Hemispatial neglect의 일상적 증상: 우측 두정엽 손상 환자는 접시의 오른쪽 반만 먹고, 얼굴의 오른쪽 반만 면도하며, 시계를 그리면 숫자 1-12를 모두 오른쪽 반원에 몰아 넣는다. 중요한 점은 환자가 자신의 결함을 인식하지 못한다(anosognosia)는 것이다. 무시증은 시력 문제가 아니므로, 주의를 좌측으로 유도하면 자극을 인식할 수 있다.

주의

Neglect와 hemianopia(Ch6)를 혼동하면 안 된다. Hemianopia는 V1 손상으로 인한 실제 시각 상실이고, neglect는 두정엽 손상으로 인한 주의 결함이다. Hemianopia 환자는 맹시야를 인식하지만, neglect 환자는 결함 자체를 인식하지 못한다. 또한 neglect는 주의를 유도하면 개선되지만, hemianopia는 주의 유도로 개선되지 않는다.

Neglect as a Disorder of Spatial Attention and Awareness

Summary

이 섹션에서는 Neglect(무시증)가 공간적 주의(spatial attention) 및 의식(awareness) 장애로 나타나는 질환으로, 일반적으로 우두정엽(right parietal lobe) 손상으로 인해 좌측 공간(left side of space)에 대한 자극 인식이 결여되는 현상을 설명한다.

무시증 환자는 선 분할(line bisection) 작업에서 선의 중심을 오른쪽으로 편향시키는 경향이 있으며, 이 편향은 선의 길이에 비례하여 나타난다(Marshall & Halligan, 1990). 평가 방법으로는 도면 복사(copying), 기억에 의한 그림(drawing from memory), 타겟 제거(cancellation) 등이 사용되며, 환자는 좌측 공간의 자극을 간과하는 경향이 있다. Mort et al.(2003)은 35명의 환자를 대상으로 하여 우측 인두두정엽(right angular gyrus)과 두정두정 접합부(temporoparietal junction, TPJ)가 무시증 발생에 핵심적인 역할을 수행함을 밝혔고, 기능적 영상 연구 및 TMS(transcranial magnetic stimulation) 실험(Fierro et al., 2000)도 이 영역의 관여를 지지한다. 또한, 우측 후두정엽(right posterior parietal cortex)은 구조적 손상이 없더라도 TPJ와의 연결성으로 인해 기능적으로 비활성화될 수 있으며, 무시증은 다양한 공간 처리 메커니즘(spatial processes)과 관련된 신경 기질(neural substrates)의 차이로 분화될 수 있음이 제시된다.

📊 그림 설명

무시증(neglect)을 평가하는 다양한 방법을 보여주는 환자 수행 예시이다. 도면 복사(copying), 기억에서 그리기(drawing from memory), 선분 이등분(line bisection), 소거 과제(cancellation) 등이 포함된다. 환자는 일관되게 좌측 공간의 정보를 무시하거나 왜곡하는 특징적인 패턴을 보인다.

📊 그림 설명

무시증과 관련된 우측 하두정엽(right inferior parietal lobe) 병변 부위를 보여주는 뇌 영상이다. 14명의 환자 병변이 가장 많이 겹치는 영역을 표시하며, 우측 각회(angular gyrus)와 측두두정엽 접합부(TPJ) 영역이 무시증 발생에 핵심적으로 관여함을 보여준다. Mort 등(2003)의 연구 결과이다.

Neglect and the relationship between attention, perception, and awareness

Summary

이 섹션에서는 무시증(neglect)이 저수준 시각 인식(low-level visual perception) 장애가 아니라 주의(attention)와 의식(awareness)의 결함으로 인해 발생하는 질환임을 강조한다. 기능적 영상(functional imaging) 결과에 따르면, 무시되는 시각 영역의 자극은 두정엽(parietal lobes)과 시상(thalamus) 등에 활성화를 유발하며, 주의가 특정 공간에 유도될 경우 무시된 자극도 인지될 수 있음을 보여준다. 또한, 무시증은 시각 외 감각(예: 청각, 촉각)에도 영향을 미치며, Pavani 등(2002)의 연구에 따르면 무시증 환자는 왼쪽 공간의 소리 위치 인식에 오른쪽 편향을 보인다. 객체 인식(object recognition) 수준까지 정보가 처리될 수 있음을 보여주는 실험 결과(예: Vuilleumier 등(2002b)의 연구)와 Marshall 및 Halligan(1988)의 집 이미지 실험을 통해, 무시된 자극은 의식 없이도 의미 있는 판단(예: 화재가 있는 집을 피하는 선택)을 유도할 수 있음을 강조한다. 무시증(neglect)과 블라인드사이트(blindsight)의 차이점은 의식 결여(lack of awareness)의 범위, 주의 유도 가능성, 공간 참조 시스템(egocentric vs. retinocentric) 등에서 명확히 구분되며, 이는 의식(awareness)과 주의(attention)의 복잡한 상호작용을 반영한다.

Different types of neglect and different types of space

Summary

이 섹션에서는 공간(space)을 뇌가 단일한 연속체가 아니라 **다양한 종류의 “지도”(maps)**로 생성하고 저장한다고 설명하며, 인지 신경과학자들이 이를 설명하기 위해 다양한 공간 기준 프레임(spatial reference frames)을 사용한다고 강조한다. 각 프레임은 독자적인 중심점(origin)과 좌표계를 가지며, 이들 사이의 연결 방식인 재지도(remapping) 메커니즘을 통해 서로 연계될 수 있다. 예를 들어, 머리 중심(head-centered) 프레임에서의 소리 위치를 눈 중심(eye-centered, retinocentric space) 프레임으로 재지도하여 시선 움직임을 유발하는 과정이 설명되며, 이는 손 중심(hand-centered) 시각 수용 영역으로의 재지도가 수동적 행동 시 손-눈 조율(hand-eye coordination)을 지원할 수 있음을 보여준다. 두정엽(parietal lobes)은 이러한 재지도 기능을 수행할 수 있는 뇌 구조로, 몸의 자세 정보와 소리, 시각, 촉각과 관련된 감각 정보를 동시에 수신받는 점에서 그 역할을 강조한다. 이는 이전 섹션에서 논의된 공간적 주의(spatial attention)와 두정엽의 기능을 확장한 설명으로, 뇌가 다양한 공간 프레임 간의 유연한 정보 처리를 통해 환경에 적응하는 메커니즘을 드러낸다.

Key Terms

Egocentric space

A map of space coded relative to the position of the body.

**자기 중심 공간(Egocentric space)**은 신체의 위치를 기준으로 공간을 인코딩하는 맵이다.

Allocentric space

A map of space coding the locations of objects and places relative to each other.

**환경 중심 공간(Allocentric space)**은 물체 간 상대적 위치를 기준으로 공간을 표현하는 맵이다.

Perceptual versus representational neglect

Summary

이 섹션에서는 무시증(neglect)이 단순한 시각 인식 장애가 아니라 공간적 주의(spatial attention)의 결함에서 비롯된다는 점을 강조하며, representational neglect(표현적 무시)와 perceptual neglect(인식적 무시)의 구분을 제시한다. Bisia와 Luzzai(1978)의 연구에 따르면, 환자들에게 익숙한 밀라노 대성당 광장(Piazza del Duomo)의 특정 위치에서 건물을 상상하도록 요청했을 때, 환자는 대성당의 왼쪽에 있는 건물을 보지 못하는 경향을 보였다. 이후 환자가 광장의 반대편에서 상상하도록 유도했을 때, 이전에 무시되었던 왼쪽 건물이 이제는 오른쪽에 위치해 보고되었으나, 이전에 보고되었던 오른쪽 건물이 이제는 왼쪽에 위치해 무시되었음을 확인했다. 이는 공간 지식 자체가 손상된 것이 아니라 특정 공간에 대한 주의 집중 실패를 의미함을 시사한다. 이후 연구에 따르면, 이 representational neglect는 perceptual neglect와 double dissociation(이중 분리) 관계에 있으며, 뇌는 정신 이미지(mental imagery)와 자기 중심적 시각 공간(egocentric perceptual space)에 대해 다른 공간 기준 프레임(spatial reference frames)을 별도로 유지한다고 분석된다. 특히, 해마(hippocampus)는 비자기 중심적(allocentric) 공간 관계(지표물 간 상대적 위치)를 저장하는 것으로 알려져 있으나, 두정엽(parietal lobes)은 특정 시점에서 공간을 상상하는 데 필수적인 역할을 수행한다고 설명된다. 이는 무시증이 공간 기억의 결손이 아니라 공간 주의의 실패에서 비롯된다는 것을 강조한다.

📊 그림 설명

밀라노의 두오모 광장(Piazza del Duomo) 사진으로, 표현적 무시(representational neglect)를 입증한 Bisiach와 Luzzatti(1978)의 고전적 연구에 사용된 장소이다. 환자가 한쪽 끝에서 광장을 상상하면 좌측 건물을 보고하지 못하고, 반대편에서 상상하면 이전에 무시했던 건물이 보고되는 현상을 통해, 공간 기억이 아닌 공간 주의의 결함임을 입증했다.

Near versus far space

Summary

이 섹션에서는 근거리 공간(near space)과 원거리 공간(far space)의 무시증(neglect) 간 이중 분리(double dissociation) 현상을 다루며, 선분 중앙 판단(line bisection) 실험을 통해 레이저 펜과 근거리/원거리 자극을 사용해 시각각을 동일하게 유지한 상태에서 평가할 수 있음을 설명한다. 근거리 공간은 “손이 닿는 범위 내”로 정의되나, 도구 사용 시 공간 인식이 확장되는 현상이 관찰되며, 예를 들어 Berti와 Frassinei(2000)의 환자 사례에서는 근거리 공간 무시가 존재하지만 원거리 공간 무시는 없었고, 긴 막대 대신 레이저 포인터를 사용했을 때 근거리 공간의 무시 범위가 확장된 것으로 나타났다. 이는 도구가 뇌에서 신체와 융합되어 공간을 인식하는 방식을 시사하며, Iriki 등(1996)의 동물 실험에서 팔의 시각 수용장(visual-receptive fields)이 도구 사용 훈련으로 인해 공간적으로 확장되는 결과와 일관된다.

Personal and peripersonal space

Summary

이 섹션에서는 개인 공간(personal space, 신체와 직접적으로 관련된 공간)과 주변 공간(peripersonal space, 신체 외부의 공간)에서 나타나는 무시증(neglect)의 차이를 분석한다. 환자는 신체의 왼쪽 부분(예: 얼굴, 팔)을 관리하지 못하거나 왼쪽 신체 부위의 위치를 인지하지 못하는 신체 관련 무시(body-related neglect)를 보일 수 있으며, 이는 시각적 탐색(visual search) 작업에서 외부 공간의 왼쪽 부분만 무시하는 주변 공간 무시(peripersonal neglect)와 구분된다. Calvanio 등(1987)의 연구에 따르면, 환자가 직립 자세(upright posture)일 때는 왼쪽 공간에 대한 무시가 명확히 나타났으나, 측면 누워 있는 자세(lying on the side, 90도 기울기)에서는 방의 좌우 방향(room’s left-right dimension)과 신체의 좌우 방향(body’s left-right dimension)에 따라 무시의 패턴이 복잡하게 변화하는 것으로 나타났다. 또한, 환자는 물체의 공간 위치와 관계없이 항상 물체의 왼쪽 부분(left side of objects)을 놓치는 생략 오류(omission errors)를 보이는 것으로 확인되었다. 이는 무시증이 단순한 시각 인식 장애가 아니라 공간 지향(spatial orientation)과 신체 위치(body position)의 복합적 상호작용에 기반한 인지적 결함(cognitive deficit)임을 시사한다.

📊 그림 설명

객체 기반 무시(object-based neglect)를 보여주는 환자의 수행 예시이다. 환자는 물체의 공간적 위치와 무관하게 각 물체의 왼쪽 부분에서 일관되게 생략 오류를 보인다. 이는 무시가 환경 공간이 아닌 물체 내부의 참조 틀(object-centered reference frame)에 따라 발생할 수 있음을 시사한다.

Within objects versus between objects (or object-based versus space-based)

Summary

이 섹션에서는 객체 기반 무시(object-based neglect)와 공간 기반 무시(space-based neglect)의 차이를 중심으로, 무시증의 두 가지 주요 유형을 설명한다. 객체 기반 무시는 특정 물체 내부의 일부분(예: 물체의 왼쪽 부분)을 인식하지 못하는 반면, 공간 기반 무시는 환경 내 특정 위치(예: 페이지의 왼쪽)에 있는 물체 전체를 무시하는 특징을 보인다. 예를 들어, 환자가 방 안의 물체를 그릴 때 물체의 왼쪽 부분이 왜곡되거나 누락되는 경우나, 두 개의 글자 열에서 왼쪽 열의 왼쪽 부분에 있는 ‘A’를 인식하지 못하는 경우는 객체 기반 무시의 예시로, 이는 물체의 내부 구조에 대한 주의 결손을 반영한다. 반대로, 페이지 왼쪽에 있는 전체 단어를 인식하지 못하는 경우는 공간 기반 무시에 해당한다. 객체 기반 무시는 물체 중심 공간(allocentric space)과 관련된 전두두정엽(ventral stream) 손상, 특히 백질(white matter) 손상과 연결되어 있으며, 이는 물체 기반 인식과 주의 메커니즘 간의 연결이 손상되었음을 시사한다. 특히, 환자 NG의 사례에서 일반적으로 인쇄된 단어를 읽는 데 오류가 있었고, 수직으로 인쇄되거나 거울 반사된 형태로 제공된 단어에서도 동일한 오류가 발생했으며, 심지어 단어의 글자를 하나씩 말해줄 때도 오류가 나타났는데, 이는 물체 내부의 인식 구조(object-based perceptual representations)가 결손되었음을 강조한다. 이는 객체 기반 무시가 공간 기반 주의(space-based attention)와 구분되는 별도의 신경 기전을 기반으로 작동함을 보여준다.

📊 그림 설명

객체 기반 좌표와 환경 기반 좌표가 대립하는 실험 자극을 보여준다. Driver와 Halligan(1991)의 과제에서 두 무의미 물체의 차이가 물체의 왼쪽에 있지만 공간적으로는 오른쪽에 위치하는 기울어진 조건을 사용한다. 환자가 이 차이를 발견하지 못하는 것은 무시가 물체 중심 좌표에서 작동함을 보여준다.

Evaluation

Summary and Key Points of the Chapter

Summary

이 섹션에서는 주의(attention)가 정보 선택을 통해 감각 과부하를 방지하는 동적인 시스템으로, 상향식(top-down, 작업 관련)과 하향식(bottom-up, 감각 기반)의 상호작용을 통해 여러 수준(인식, 의미, 반응 기반)에서 선택이 이루어진다는 핵심 개념을 정리한다. 두정엽(parietal lobes)은 감각 기반의 공간 맵(예: 망막 중심 좌표)을 자기 중심(egocentric) 공간 맵으로 변환하며, 이 맵은 하향식 또는 상향식 제약에 따라 주요 특징(salient features)을 강조하는 희소 코드로 구성된다. 하향식 외부 자극(exogenous cues)에 따른 주의 지향은 시선 움직임 준비와 관련된 메커니즘과 연결되며, 집중된 자극(attended)은 해당 자극을 인식하는 뇌 영역(예: 시각 하부 유도 경로)과 전두-두정엽 네트워크(frontoparietal network)에서 더 높은 활성화를 유발한다. 이 네트워크는 일반적으로 의식적 인식(conscious awareness)과 관련된다. 두정엽 내부의 다양한 메커니즘(예: 후두두정엽 vs. 두정엽, 좌우 반구 차이)이 존재하지만, 이들이 어떻게 상호작용하는지는 명확하지 않다. 또한, 무시증(neglect) 연구는 공간이 뇌 내 여러 수준에서 표현됨을 입증하며, 이는 주의와 인식, 의식 간의 복잡한 관계를 반영한다.

Example Essay Questions

Summary

이 섹션에서는 신경과학의 증거가 인지과학의 주의(attention) 이해에 미친 영향을 중심으로 논의하며, 두정엽(parietal lobes)의 공간적 주의(spatial attention) 기능, salience map(중요성 맵)의 역할, Frontal Eye Field(FEF)와 Lateral Intraparietal Area(LIP)의 신경생리학적 기전 등이 주의의 필터 역할과 의식(awareness) 형성에 기여함을 강조한다. 주의의 공간적 및 비공간적 측면(spatial and non-spatial aspects)을 설명하는 이론으로는 Premotor Theory(전운동기 이론), Biased Competition Theory(편향 경쟁 이론), Feature Integration Theory(특징 통합 이론)가 제시되나, Balint’s syndrome(발린트 증후군)나 무시증(neglect)과 같은 뇌 손상 사례를 통해 이론의 한계가 드러난다. 주의(attention)와 인식(perception), 의식(awareness)의 관계는 bottom-up(하향식) 및 top-down(상향식) 처리의 상호작용을 통해 설명되며, 명시적 주의 이동(overt orienting)과 사케이드(saccade)의 연관성은 FEF와 LIP의 활성화를 통해 구현된다. 뇌 손상 연구는 공간적 주의(spatial attention)의 “where” 경로(dorsal stream)와 두정엽(parietal lobes)의 손상이 시뮬타나고니아(simultanagnosia)나 무시증(neglect)과 같은 인지 장애를 유발함을 밝혀내며, 주의의 신경 기초(neural basis)를 이해하는 데 핵심적인 기여를 했다.

Summary

이 섹션에서는 주의(attention) 관련 주요 참고 자료로 Mangun(2012)의 The neuroscience of attention를 소개하며, 이 책은 분야의 선도 전문가들이 기여한 내용을 담고 있다고 설명한다. 또한 Posner(2011)의 The cognitive neuroscience of attention은 최신 연구 동향을 다루고 있어 고급 주제를 탐구하고자 하는 학생에게 추천되며, Styles(2006)의 The psychology of attention은 주의의 기초 개념을 직설적으로 설명하는 교재로, 무시증(neglect)을 포함하지만 인지 신경과학의 심층적 내용은 다루지 않는다고 강조한다. 이들 참고서는 주의의 이론적 틀과 실증적 연구를 이해하는 데 기초 자료로 활용될 수 있다.