절차 기억
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1. 개요
절차 기억은 기술이나 습관과 같이, 명시적인 의식 없이 수행되는 암묵적인 기억의 한 유형이다. 이는 뇌의 특정 영역, 특히 기저핵, 소뇌, 변연계와 관련이 있으며, 학습, 자동화, 전문성 습득에 중요한 역할을 한다. 절차 기억은 거울 추적 과제, 순차 반응 시간 과제 등 다양한 방법으로 측정될 수 있으며, 알츠하이머병, 파킨슨병, 헌팅턴병과 같은 신경 질환 및 약물, 수면, 언어 능력과도 연관되어 연구된다.
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| 절차 기억 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 유형 | 장기기억 |
| 하위 유형 | 비선언적 기억 (암묵적 기억) |
| 관련 | 운동 학습, 인지 기술, 습관, 프라이밍 |
| 상세 정보 | |
| 설명 | 기술과 습관을 기억하는 능력 |
| 역할 | 운동 기술 수행, 자동화된 절차 수행 |
| 뇌 영역 | 소뇌, 기저핵, 운동피질 |
| 손상 시 영향 | 새로운 운동 기술 습득 어려움, 기존 기술 수행 능력 저하 |
| 인지 심리학 | |
| 예시 | 자전거 타기, 악기 연주, 타이핑 |
| 특징 | 의식적인 회상 없이 자동적으로 수행됨 |
| 학습 방법 | 반복적인 연습, 시행착오 |
| 신경 과학 | |
| 신경 회로 | 감각 정보 처리 회로, 운동 제어 회로와 연결됨 |
| 가소성 | 연습을 통해 신경 연결이 강화됨 |
| 임상적 의의 | |
| 관련 질환 | 파킨슨병, 헌팅턴병, 알츠하이머병 |
| 재활 치료 | 반복 훈련을 통한 기능 회복 |
2. 역사
절차 기억과 서술 기억 체계의 차이는 처음에는 단순한 의미론을 통해 탐구되었다. 심리학자들과 철학자들은 2세기 전에 기억에 관해 글을 쓰기 시작했다. "기계적 기억"은 1804년 메인 드 비랑에 의해 처음 언급되었다. 윌리엄 제임스는 그의 저서 ''심리학 원리''(1890)에서 기억과 습관 사이에는 차이가 있다고 주장했다. 인지 심리학은 초기에는 기억 체계에 대한 학습의 영향을 무시했고, 이는 20세기까지 절차 학습에 대한 연구를 크게 제한했다.[1]
맥두걸은 처음으로 명시적 기억과 암묵적 기억을 구분했다. 1970년대에는 인공 지능에 대한 문헌에서 절차적 지식과 서술적 지식이 구분되었다. 1970년대의 연구는 동물 연구와 기억 상실 환자 연구, 두 가지 분야로 나뉘어 진행되었다. 당시 운동 기술은 기억의 덜 인지적인 형태를 나타내는 특별한 경우일 가능성이 제기되기도 하였다. 그러나 실험 측정 방법을 개선하고 정교하게 함으로써 구조적 손상의 위치와 정도가 다양한 기억 상실 환자를 이용한 광범위한 연구가 진행되었다. 기억 상실 환자에 대한 연구가 증가하면서 그들이 운동 기술 외의 다른 작업도 유지하고 학습할 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 예를 들어, 거울 읽기 작업을 사용하면 기억 상실 환자가 읽고 있던 단어 중 일부를 기억하지 못하더라도 정상적인 속도로 수행 능력을 보였다.[2]
2. 1. 절차기억의 발견
맥길대학교 교수 브렌다 밀너는 1950년대에 환자 HM의 사례를 통해 단기기억 형성 및 손실 그리고 장기기억 보존에 해당하는 절차기억의 특성에 대한 연구를 최초로 하였으며, 이해능력과 서술기억 간의 관계와 관련한 해마의 기능 연구에 매우 큰 공헌을 하였다.[1]절차 기억과 서술 기억 체계의 차이는 처음에는 단순한 의미론을 통해 탐구되고 이해되었다. 심리학자들과 철학자들은 2세기 전에 기억에 관해 글을 쓰기 시작했다. "기계적 기억"은 1804년 메인 드 비랑에 의해 처음 언급되었다. 윌리엄 제임스는 그의 유명한 저서 ''심리학 원리''(1890)에서 기억과 습관 사이에는 차이가 있다고 주장했다. 인지 심리학은 초기에는 기억 체계에 대한 학습의 영향을 무시했고, 이는 20세기까지 절차 학습에 대한 연구를 크게 제한했다.[1] 이후 세기 전환기에 절차 기억의 획득, 저장 및 인출 과정에 관련된 기능과 구조에 대한 보다 명확한 이해가 이루어졌다.
1970년대에는 인공 지능에 대한 문헌에서 절차적 지식과 서술적 지식이 구분되었다. 1970년대의 연구는 두 가지 연구 분야로 나뉘어 진행되었는데, 하나는 동물 연구에 초점을 맞추고 다른 하나는 기억 상실 환자에 초점을 맞췄다. 서술 기억("무엇을 아는가")과 비서술적 또는 절차적 기억("어떻게 아는가") 사이의 분리를 보여주는 최초의 설득력 있는 실험적 증거는 밀너(1962)에 의해 제시되었는데, 심각한 기억 상실 환자인 헨리 몰레이슨이 이전에 작업을 연습한 기억 없이 손-눈 협응 기술(거울 그림)을 배울 수 있다는 것을 입증했다.[2]
1980년대에는 절차 기억과 관련된 메커니즘의 해부학적 생리학에 대해 많은 것이 발견되었다. 소뇌, 해마, 신선조체 및 기저핵이 기억 획득 작업에 관여하는 것으로 확인되었다.[2]
3. 자동화
게르하르트 로스 박사는 절차 기억으로 이해해 볼 수 있는 두뇌의 반의식적인 자동화에 대해 언급한 바 있다. 이에 따르면 두뇌는 절차 기억을 통해서 의식적인 움직임보다 빠르고 정확하며 사고가 적은 이점을 두뇌가 정확히 인지하고 진화해왔다는 사실을 지지하는 연구 결과의 맥락을 보여준다. 또한 게르하르트 로스는 주요한 감정 또한 이처럼 자동화와 연관되어 있는 영역이 있다고 보고하고 있다.[104]
선조체를 포함하는 기저핵과 두정엽의 운동 피질 그리고 중뇌 및 소뇌의 연결 회로에서 신체 움직임 등으로 연동되는 과정이 이러한 자동화를 보여주는 주요 두뇌 부위로 알려져 있다.
4. 작업 기억
오버아우어(Oberauer)가 작업 기억에서 선언적 기억과 절차 기억이 다르게 처리될 수 있다고 제안하기 전까지, 작업 기억 모델은 주로 선언적 기억에 초점을 맞추었다.[3] 작업 기억 모델은 두 개의 하위 구성 요소로 나뉜다고 생각된다. 하나는 선언적 기억을 담당하고, 다른 하나는 절차 기억을 나타낸다.[4][5] 이 두 하위 섹션은 서로 대체로 독립적인 것으로 간주된다.[6] 또한 작업 기억의 두 가지 양상을 모두 고려할 때 선택 과정이 본질적으로 매우 유사할 수 있다는 점이 밝혀졌다.[7]
5. 기술 습득
게르하르트 로스 박사는 절차 기억을 통해 두뇌가 반의식적으로 자동화된다고 보았다. 이는 의식적인 움직임보다 빠르고 정확하며 사고가 적게 드는 이점을 두뇌가 인지하고 진화해왔음을 보여준다. 로스는 주요 감정 또한 자동화와 연관된 영역이 있다고 보았다.[104]
선조체를 포함하는 기저핵, 두정엽의 운동피질, 중뇌 및 소뇌의 연결 회로는 이러한 자동화를 보여주는 주요 두뇌 부위로 알려져 있다.
기술 습득에는 연습이 필요하지만, 단순히 반복만으로는 기술 습득이 보장되지 않는다. 기술 습득은 경험이나 연습을 통해 행동 변화가 관찰될 때 달성되며, 이는 학습으로 알려져 있지만 직접 관찰할 수는 없다.[8] 정보 처리 모델은 기술이 정보 처리 속도, 선언적 지식의 폭, 절차적 기술의 폭, 처리 용량(작업 기억과 동일)의 상호 작용으로부터 발전한다고 제안한다. 처리 용량은 절차화 과정을 통해 절차 기억을 저장하여 기술 사용을 향상시킨다.[8]
연습은 피드백과 함께 할 때 새로운 기술을 배우는 효과적인 방법이 될 수 있다.[13][14] 학습의 거듭제곱 법칙은 연습 시간에 따른 기술 습득 속도를 예측한다. 학습은 처음에는 가장 빠른 속도로 일어나다가 급격히 감소하며, 연습이 실행 능력을 향상시키는 능력을 잃는 속도는 연습되는 기술과 기술을 배우는 동물의 종류와 무관하다. 예를 들어, 속독 연구 참가자는 실험 첫날에 가장 큰 도약을 보였고, 추가적인 연습 기간에는 약간의 개선만 보였다.[15]
학습의 거듭제곱 법칙은 과제를 수행하는 더 효과적인 방법을 보여주면 극복할 수 있다. 연구 대상에게 과제 수행과 알려진 방법을 비교하는 영화를 보여주었더니, 학습의 거듭제곱 법칙을 거스르는 능력 향상이 나타났다. 이는 관찰 학습의 한 예이며, 시청자에게 새로운 기술 기억을 제공한다.[16]
절차 기억은 "몸이 기억하고 있는" 상태로, 말로 설명하기 어렵고 의식하지 않아도 사용할 수 있다. 자전거 타기, 타이핑, 악기 연주, 수영 등이 절차 학습의 예시이며, 절차 기억은 영속적인 경우도 있다. 뇌 손상 환자 연구 결과, 절차 기억과 일화 기억은 뇌의 서로 다른 부위를 사용하며 독립적으로 기능한다.
5. 1. 피츠(Fitts)의 기술 습득 3단계 모델
피츠(1954)와 그의 동료들은 기술 습득을 이해하기 위한 모델을 제안했다. 이 모델은 다양한 단계를 완료함으로써 학습이 가능하다는 아이디어를 제시했다. 관련된 단계는 다음과 같다.[9][10]
피츠의 숙련 습득 모델에서 인지 단계는 관찰된 기술이 무엇으로 구성되어 있는지를 이해하는 단계이다. 이 과정에서 주의력은 기술 습득에 중요하다. 학습하려는 기술을 부분으로 나누고, 이러한 부분들이 어떻게 전체적으로 결합되어 과제를 올바르게 수행하는지 이해하는 것을 포함한다. 개인이 이러한 부분을 구성하는 방식을 도식이라고 한다. 도식은 습득 과정을 이끄는 데 중요하며, 개인이 도식을 선택하는 방식은 메타인지로 설명된다.[9][10]
연합 단계는 반응 패턴이 나타날 때까지 반복적인 연습을 포함한다. 이 단계에서 기술의 동작은 비효율적인 동작이 제거되면서 학습(또는 자동화)된다. 개인의 감각 시스템은 기술 완성에 필요한 정확한 공간적, 상징적 데이터를 획득한다. 중요하지 않은 자극과 중요한 자극을 구별하는 능력은 이 단계에서 매우 중요하다. 과제와 관련된 중요한 자극의 양이 많을수록 이 단계를 완료하는 데 더 오래 걸린다고 여겨진다.[9][10]
자율 단계는 피츠 모델의 마지막 단계로, 기술 습득을 완벽하게 만드는 것을 포함한다. 기술이 자동화되었기 때문에 중요하지 않은 자극과 중요한 자극을 구별하는 능력이 더 빨라지고, 사고 과정이 덜 필요하게 된다. 이 단계에서 중요한 것은 경험과 관찰된 기술에 대한 사실적 지식 저장이다.
5. 2. 예측 주기(Predictive Cycle) 모델
게르하르트 로스는 절차 기억을 통해 두뇌의 반의식적인 자동화가 이루어진다고 보았다. 이는 의식적인 움직임보다 빠르고 정확하며 사고가 적게 드는 이점을 두뇌가 인지하고 진화해왔음을 보여준다. 로스는 주요 감정 또한 자동화와 연관된 영역이 있다고 보았다.[104]선조체를 포함하는 기저핵, 두정엽의 운동피질, 중뇌 및 소뇌의 연결 회로는 이러한 자동화를 보여주는 주요 두뇌 부위로 알려져 있다.
기술 습득에는 연습이 필요하지만, 단순히 반복만으로는 기술 습득이 보장되지 않는다. 기술 습득은 경험이나 연습을 통해 행동 변화가 관찰될 때 달성되며, 이는 학습으로 알려져 있지만 직접 관찰할 수는 없다.[8]
기술 습득을 설명하는 정보 처리 모델은 기술이 정보 처리에 중심이 되는 네 가지 구성 요소의 상호 작용으로부터 발전한다고 제안한다.[8] 이러한 구성 요소는 처리 속도, 선언적 지식의 폭, 절차적 기술의 폭, 처리 용량(작업 기억과 동일)이다. 처리 용량은 절차화 과정을 통해 절차 기억을 저장하여 기술 사용을 향상시킨다.
기술 습득을 이해하기 위한 모델 중 하나는 피츠 (1954)와 그의 동료들이 제안한 모델이다. 이 모델은 학습이 다음 단계를 거쳐 이루어진다고 제시한다.
Tadlock(2005)은 기술 습득을 이해하는 또 다른 모델을 제안했다.[11] 이 모델은 기술의 구성 요소를 의식적으로 이해할 필요가 없다는 점에서 피츠의 관점과 다르다. 학습자는 원하는 결과에 대한 개념을 의식적으로 유지하기만 하면 된다. Tadlock은 이 관점을 읽기 개선에 성공적으로 적용했다(Scott et al., 2010[12]). 이 모델의 단계는 다음과 같다.
- 시도
- 실패
- 결과를 암묵적으로 분석
- 다음 시도를 어떻게 변경할지 암묵적으로 결정
이 단계는 학습자가 의식적인 생각 없이 활동을 정확하게 안내할 수 있도록 신경 네트워크가 구축되거나 재구성될 때까지 반복된다.
이 관점은 뇌 손상 환자의 잃어버린 기능을 회복시키는 물리 치료와 유사하다. 환자는 원하는 결과(예: 손 움직임 제어)를 유지하며 반복적인 시도를 하고, 움직임이 달성될 때까지 계속 시도한다. 뇌 손상의 경우, 진전은 부상 정도와 개인의 "정신력" 또는 "의지력"에 달려 있다. Tadlock은 예측 주기와 관련된 방법을 사용하여 읽기 문제(난독증 포함)가 있는 개인을 성공적으로 개선했다.
5. 3. 연습과 학습의 거듭제곱 법칙
게르하르트 로스 박사는 절차기억으로 이해할 수 있는 두뇌의 반의식적인 자동화에 대해 언급한 바 있다. 이에 따르면 두뇌는 절차기억을 통해 의식적인 움직임보다 빠르고 정확하며 사고가 적은 이점을 정확히 인지하고 진화해왔다는 사실을 지지하는 연구 결과의 맥락을 보여준다.[104]기술 습득에는 연습이 필요하다. 그러나 단순히 작업을 반복하는 것만으로는 기술 습득이 보장되지 않는다. 기술 습득은 경험이나 연습을 통해 관찰된 행동이 변화할 때 달성된다. 이는 학습으로 알려져 있으며 직접 관찰할 수는 없다.[8]
피츠 (1954)와 그의 동료들이 제안한 기술 습득 모델은 다양한 단계를 완료함으로써 학습이 가능하다는 아이디어를 제시한다. 관련된 단계는 다음과 같다.
연습은 결과에 대한 지식, 즉 피드백이라고 알려진 정보가 포함될 경우 새로운 기술을 배우는 효과적인 방법이 될 수 있다.[13][14] 연습 시간 경과에 따른 기술 습득 속도를 예측하는 학습의 거듭제곱 법칙이라는 관찰된 현상이 있다. 학습의 거듭제곱 법칙은 학습이 처음에는 가장 빠른 속도로 일어나다가 급격히 감소한다고 말한다. 연습이 실행 능력을 향상시키는 능력을 잃는 속도는 연습되는 기술과 기술을 배우는 동물의 종류와 무관하다. 예를 들어, 속독 연구 참가자는 실험 첫날에 가장 큰 도약을 보였고, 추가적인 연습 기간에는 약간의 개선만 보였다.[15]
학습의 거듭제곱 법칙은 과제를 수행하는 더 효과적인 방법을 피험자에게 보여주면 극복할 수 있다. 연구 대상은 가능한 한 빠르게 목표를 차는 자신의 과제 수행과 차는 시간을 최소화하는 알려진 방법의 수행을 비교하는 영화를 시청했다. 비록 대상이 학습의 거듭제곱 법칙에 의해 예측된 대로 연습을 통한 능력 향상의 한계에 도달했지만, 영화 시청은 학습의 거듭제곱 법칙을 거스르는 그의 능력에서 획기적인 발전을 가져왔다. 영화를 시청하는 것은 관찰 학습의 한 예이며, 이는 시청자에게 과제의 미래 수행을 위해 활용할 수 있는 새로운 기술 기억을 효과적으로 제공한다.[16]
6. 절차 기억의 측정
도널드 올딩 헤브는 맥길대학교 심리학과 학과장으로 재직 중이던 1949년 장기기억과 단기기억의 핵심 차이에 관한 가설을 제시했다. 장기기억에는 뉴런들이 연결되면서 물리적 변화가 발생하나, 단기기억은 그렇지 않을 것이라는 주장이었다. 헵의 신경망 모델은 기억을 뇌 안의 물리적 변화와 연결하여 심리학과 생물학의 접점을 만들었다.
맥길대학교 교수 브렌다 밀너는 1950년대에 환자 HM의 사례를 통해 단기기억 형성 및 손실, 그리고 장기기억 보존에 해당하는 절차기억의 특성에 대한 연구를 최초로 하였다. 또한, 이해능력과 서술기억간의 관계와 관련한 해마의 기능 연구에 큰 공헌을 하였다.
절차 기억은 "몸이 기억하고 있는" 상태로, 쉽게 말로 설명하기 어렵고 의식하지 않아도 사용할 수 있다. 시간을 들여 학습한 자극-반응 패턴을 반영하며, 자전거 타기, 타이핑, 악기 연주, 수영 연습 등이 그 예시이다. 절차 기억은 영속적인 경우도 있다.
뇌 손상 환자 연구 결과, 절차 기억과 일화 기억은 뇌의 서로 다른 부위를 사용하며 독립적으로 기능한다. 예를 들어, 어떤 환자는 작업 훈련 후 훈련 내용은 기억하지만 작업 개선은 어렵고, 다른 환자는 훈련 내용은 떠올리지 못하지만 작업은 개선된다 (절차 기억은 기능, 선언적 기억은 손상).
6. 1. 추적 로터 과제 (Pursuit Rotor Task)
추적 로터 과제는 시각-운동 추적 기술과 눈-손 협응력을 연구하기 위해 사용되는 장치이다. 참가자는 움직이는 물체를 커서[17]로 따라가거나, 컴퓨터 화면이나 회전판 위에서 스타일러스를 사용하여 표적을 따라가도록 요구된다.[18] 컴퓨터 화면 버전의 경우, 참가자는 원형 경로의 점을 따라간다.[19]
추적 로터 작업은 연령대별로 일관된 결과를 보이는 간단한 순수 시각-운동 추적 검사이다.[20] 이는 절차 기억의 측정치를 보여주며, 참가자의 미세 운동 능력을 입증한다. 추적 로터 작업은 운동 피질에 의해 제어되는 미세 운동 능력을 테스트한다.
6. 2. 순차 반응 시간 과제 (Serial Reaction Time Task)
이 과제는 참가자가 절차적 기술을 유지하고 학습하도록 하여 절차적-운동 기술에 대한 특정 기억을 평가하는 데 관여한다.[23] 이러한 기술은 참가자가 새로운 기술을 유지하고 습득하는 능력의 속도와 정확성을 관찰하여 측정한다. 반응 시간은 참가자가 지정된 신호에 응답하는 데 걸리는 시간이다.[24] 알츠하이머병 및 기억상실증 환자는 긴 유지 시간을 보이는데, 이는 그들이 기술을 유지하고 나중에 과제를 효과적으로 수행할 수 있음을 나타낸다.[24]6. 3. 거울 추적 과제 (Mirror Tracing Task)
거울 추적 과제는 감각의 통합, 특히 손과 눈의 협응과 관련된 새로운 운동 기술을 학습하는 시각 운동 검사이다.[21] 기억상실증 환자들이 이 과제를 학습하고 유지할 수 있다는 점에서 절차 기억에 대한 증거가 제시된다. 그림을 그리는 것은 절차 기억의 작용이다. 거울을 보며 그림을 그리는 방법을 배우고 나면 두 번째 시도부터는 어려움이 거의 없다. 알츠하이머병 환자는 거울 추적 과제에서 습득한 기술을 기억하지 못하지만, 절차적 수행 능력은 습득한다.[24]6. 4. 날씨 예측 과제 (Weather Prediction Task)
이 과제는 일기 예보에 대한 실험적 분석을 사용한다. 확률 학습 과제로서, 참가자는 과제를 해결하기 위해 어떤 전략을 사용하는지 표시해야 한다. 이는 절차적 방식으로 학습되는 인지 지향적 과제이다.[24] 이 과제는 다차원 자극을 사용하여 설계되었으며, 참가자에게 모양이 있는 일련의 카드를 제시한 다음, 결과를 예측하도록 요청한다. 예측이 이루어진 후 참가자는 피드백을 받고 해당 피드백을 기반으로 분류를 수행한다.[25] 예를 들어, 참가자에게 패턴 하나를 보여준 다음, 해당 패턴이 좋은 날씨인지 나쁜 날씨인지를 예측하도록 요청할 수 있다. 실제 날씨 결과는 각 개별 카드에 기반한 확률적 규칙에 의해 결정된다. 기억상실증 환자는 훈련 과정에서 이 과제를 학습하지만, 이후 훈련 제어에는 손상을 보인다.[25]6. 5. 선택 반응 과제 (Choice Reaction Task)
선택 반응 과제는 작업 기억을 평가하는 데 사용되어 왔다.[26] 자극-반응 규칙을 따르도록 참가자에게 요청하여 절차적 작업 기억을 측정하는 데 유용하다는 것이 밝혀졌다.[27]7. 전문성
게르하르트 로스 박사는 절차 기억을 통해 두뇌의 반의식적인 자동화를 설명한다. 그는 두뇌가 절차 기억을 통해 의식적인 움직임보다 빠르고 정확하며 사고가 적은 이점을 얻고, 이는 두뇌가 정확히 인지하고 진화해왔다는 사실을 뒷받침하는 연구 결과와 맥락을 같이한다고 보았다. 또한 로스 박사는 주요한 감정 또한 자동화와 연관된 영역이 있다고 보았다.[104]
선조체를 포함하는 기저핵, 두정엽의 운동피질, 중뇌 및 소뇌의 연결 회로는 신체 움직임 등과 연동되는 자동화를 보여주는 주요 두뇌 부위로 알려져 있다.
7. 1. 분할 주의 (Divided Attention)
기술의 뛰어난 수행 능력에 기여하는 몇 가지 요인은 다음과 같다: 기억 용량,[28][29] 지식 구조,[30] 문제 해결 능력,[31] 주의 능력.[32] 이 모든 것들은 핵심적인 역할을 하며, 요구되는 절차와 기술, 맥락, 그리고 수행의 의도된 목표에 따라 각기 다른 중요도를 갖는다. 이러한 개별적인 능력을 사용하여 전문가와 초보자가 인지적 및 감각 운동 기술에 관해 어떻게 다른지 비교해 보면, 무엇이 전문가를 탁월하게 만드는지, 반대로 초보자에게는 어떤 메커니즘이 부족한지에 대한 풍부한 통찰력을 얻을 수 있다. 증거에 따르면, 숙련된 능력의 탁월함에 종종 간과되는 조건은 기술의 실시간 실행 동안 절차 기억의 효과적인 활용과 배포에 관련된 주의 메커니즘이다. 연구에 따르면 기술 학습 초기에 실행은 작업 기억에 보관되고 단계별 방식으로 하나씩 주의를 기울이는 통합되지 않은 일련의 절차적 단계에 의해 제어된다.[33][34][35] 이 문제점은 주의가 제한된 자원이라는 것이다. 따라서 작업 수행을 제어하는 이러한 단계별 프로세스는 주의 용량을 차지하며, 이는 다시 수행자가 의사 결정, 미세 운동 기술, 에너지 수준의 자기 감시 및 "필드, 얼음 또는 코트 보기"와 같은 수행의 다른 측면에 집중하는 능력을 감소시킨다. 그러나 연습을 통해 절차적 지식이 발달하여 작업 기억 외부에서 주로 작동하므로 기술을 보다 자동적으로 실행할 수 있게 된다.[34][36] 물론 이는 마음이 더 기본적인 기계적 기술을 면밀히 모니터링하고 주의를 기울일 필요가 없어짐으로써 전체적인 수행 능력에 매우 긍정적인 영향을 미치므로 주의를 다른 프로세스에 기울일 수 있다.[32]7. 2. 압박감 속에서의 실수 (Choking under Pressure)
숙련된 기술은 자동적으로 수행된다는 것이 잘 알려져 있다. 이러한 기술은 실시간으로 제어되며, 절차 기억에 의해 지원되고, 주의를 거의 기울이지 않아도 되며, 작업 기억의 범위를 벗어나 작동한다.[37] 그러나 때로는 경험이 풍부하고 숙련된 수행자조차 스트레스 조건에서 실수를 범하기도 한다. 이러한 현상은 일반적으로 초킹(Choking)이라고 하며, 잘 학습된 기술이 광범위한 조건에서 저하에 강하고 저항력이 있다는 일반적인 규칙에 대한 매우 흥미로운 예외로 작용한다.[38]초킹의 근본적인 원인은 아직 잘 이해되지 않지만, 주어진 상황에서 매우 잘 수행하려는 불안한 욕망으로 정의되는 수행 압력으로 널리 받아들여지고 있다.[38] 초킹은 운동 기술과 가장 관련이 있으며, 가장 흔한 실제 사례는 스포츠에서 나타난다. 훈련이 잘 된 프로 운동선수가 순간적으로 초킹을 겪고 제대로 수행하지 못하는 경우가 흔하다. 그러나 초킹은 복잡한 인지, 언어 또는 운동 기술을 포함하는 높은 수준의 수행을 요구하는 모든 영역에서 발생할 수 있다.
"자기 집중" 이론에 따르면, 압력은 불안감을 증가시키고, 올바르게 수행하는 것에 대한 자기 의식을 높여, 결과적으로 기술 실행에 직접 관련된 과정에 대한 주의를 증가시킨다.[38] 이러한 단계별 절차에 대한 주의는 잘 학습되고 자동화된 (절차화된) 수행을 방해한다. 한때 쉽고 무의식적인 절차 기억의 검색과 실행은 느리고 의도적인 것이 된다.[36][39][40][41]
증거에 따르면, 기술이 더 자동화될수록 방해, 수행 압력 및 그에 따른 초킹에 더 강하다. 이것은 일화 기억보다 절차 기억의 상대적인 내구성에 대한 좋은 예가 된다. 의도적인 연습과 기술의 자동화 외에도, 자기 의식 훈련은 압박감 속에서 초킹의 영향을 줄이는 데 도움이 되는 것으로 나타났다.[38]
다음은 스포츠에서 초킹의 예시이다.
| 사건 | 설명 |
|---|---|
| 1996년 마스터스 골프 토너먼트 | 그렉 노먼이 닉 팔도에게 패배. |
| 1993년 윔블던 여자 결승전 | 야나 노보트나가 슈테피 그라프에게 패배. |
| 2011년 마스터스 골프 토너먼트 | 로리 매킬로이가 마지막 날 선두로 시작했지만, 후반 3홀에서 8타를 잃었다. |
| 2019년 프레지던츠 트로피 | 우승팀인 탬파베이 라이트닝이 NHL 플레이오프 1라운드에서 8번 시드인 콜럼버스 블루 재키츠에 스윕당했다. |
7. 3. 기회 포착 (Rising to the Occasion)
숙련된 기술은 자동적으로 수행된다고 잘 알려져 있다. 이러한 기술은 실시간으로 제어되며, 절차 기억에 의해 지원되고, 주의를 거의 기울이지 않아도 되며, 작업 기억의 범위를 벗어나 작동한다.[37] 그러나 때로는 경험이 풍부하고 숙련된 수행자조차 스트레스 조건에서 실수를 범하기도 한다. 이러한 현상은 일반적으로 초킹(Choking)이라고 하며, 잘 학습된 기술이 광범위한 조건에서 저하에 강하고 저항력이 있다는 일반적인 규칙에 대한 매우 흥미로운 예외로 작용한다.[38]"기회 포착"(Rising to the Occasion) 또는 "클러치"는 전통적으로 행사의 규모를 고려하여 특별한 탁월함을 보이는 스포츠 업적을 지칭하는 데 사용되었지만, 일상생활에서의 이 현상에 대한 인식이 증가하고 있다.[43] 흔한 오해는 압박 속에서 일관된 성공을 거두려면 전문가여야 한다는 것이다. 반대로, 암묵적 지식은 전문성과 수행 능력 간의 관계를 부분적으로만 매개한다고 가정되어 왔다.[42] 이는 과제에 대한 인식된 통제력과 밀접하게 작용하며, 수행자가 해당 분야 내에서 절차적 편안함을 체현하고 있다면 전문성을 능가할 수 있다. 즉각적이거나 심각한 결과를 초래하지는 않지만, 익숙하지 않거나 불편한 환경에서 수행하기 위해 의식적인 메커니즘에 적극적으로 접근해야 하는 상황에서 어떻게 수행하는지에 대한 개념은 다양한 분야와 활동에서 교육적으로 유익할 수 있다는 것을 증명할 수 있다.[43]
7. 4. 전문성 유발 기억 상실 (Expertise-induced Amnesia)
기술의 뛰어난 수행 능력에는 기억 용량,[28][29] 지식 구조,[30] 문제 해결 능력,[31] 그리고 주의 능력[32] 등 여러 요인이 복합적으로 작용한다. 이러한 요인들은 각기 다른 중요도를 가지며, 요구되는 절차, 기술, 맥락, 그리고 수행 목표에 따라 그 중요성이 달라진다. 전문가와 초보자의 인지 및 감각 운동 기술을 비교하면, 전문가의 탁월함과 초보자의 부족한 점을 파악할 수 있다. 특히 숙련된 기술 실행에서 간과하기 쉬운 것은 절차 기억의 효과적인 활용과 관련된 주의 메커니즘이다.연구에 따르면, 기술 학습 초기에는 실행이 작업 기억에 저장되고 단계별로 주의를 기울이는 통합되지 않은 절차적 단계에 의해 제어된다.[33][34][35] 그러나 주의는 제한된 자원이므로, 이러한 단계별 처리 방식은 주의 용량을 차지하여 의사 결정, 미세 운동 기술, 자기 감시 및 주변 환경 인식과 같은 다른 수행 능력에 영향을 미친다.
연습을 통해 절차적 지식이 발달하면 기술은 보다 자동적으로 실행될 수 있게 된다.[34][36] 이는 작업 기억 외부에서 주로 작동하기 때문에, 기본적인 기술에 대한 주의를 줄이고 다른 프로세스에 집중할 수 있게 된다.[32]
이러한 현상은 부호화 및 저장되는 자료에 대한 주의력을 줄이거나 전환하면, 나중에 그 자료를 명시적이고 보고 가능한 형태로 회상하는 능력이 저하된다는 가정을 기반으로 한다. 즉, 잘 학습된 기술이 절차 기억으로 저장되고 그 회상과 수행이 주로 무의식적이고 자동적으로 이루어지면, 수행 중 발생한 일에 대한 명시적인 회상이 줄어든다는 증거가 있다.[38]
최근 사례로, 2010년 동계 올림픽 남자 아이스하키 결승전에서 시드니 크로스비가 연장전에서 골을 넣어 캐나다에 금메달을 안겨준 직후, TSN 기자와의 인터뷰에서 "그 골이 어떻게 들어갔는지 말씀해주시겠어요?"라는 질문에 "사실 기억이 잘 안 나요. 그냥 슛을 했는데, 아마 이쯤에서 친 것 같아요. 그게 제가 기억나는 전부예요. 5-홀로 들어간 것 같긴 한데, 솔직히 잘 보지는 못했어요."라고 답했다.[44]
8. 유전적 영향
유전적 구성은 기술 학습과 수행에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌으며, 따라서 전문성 습득에 역할을 한다.[45] 연습의 효과를 연구하기 위해, 한 연구에서는 분리된 환경에서 자란 일란성 쌍둥이와 이란성 쌍둥이를 대상으로 추적 회전기 과제를 사용했다. 일란성 쌍둥이는 유전자를 100% 공유하고, 이란성 쌍둥이는 50%를 공유하므로, 기술 학습에 대한 유전적 구성의 영향을 검토할 수 있었다. 추적 회전기 과제 테스트 결과는 시간이 지남에 따라 일란성 쌍둥이의 경우 연습을 통해 더욱 유사해졌고, 이란성 쌍둥이의 경우 연습을 통해 더욱 달라졌다. 다시 말해, 일란성 쌍둥이의 기술 수행은 100%에 가깝게 유사해진 반면, 이란성 쌍둥이의 기술 수행은 덜 유사해졌으며, 이는 유전적 구성의 50% 차이가 기술 수행의 차이를 유발함을 시사한다. 이 연구는 더 많은 연습이 개인의 타고난 능력, 즉 적성에 더 가까워지게 한다는 것을 보여준다. 따라서, 사람들이 오랜 연습 후에 보이는 차이 중 일부는 점점 더 유전적 요인을 반영한다. 또한, 이 연구는 일란성 쌍둥이와 이란성 쌍둥이 그룹 모두에서 더 많은 연습이 주어진 기술의 실행을 향상시키기 위해 비효율적인 경향을 제거하는 데 도움이 된다는 것을 보여줌으로써 연습이 기술 학습을 향상시킨다는 생각을 확인했다.[45][46] 현재, 학습과 유전학 사이의 연관성은 단순 과제 학습에 국한되어 있으며, 인지 기술 학습과 같은 더 복잡한 형태의 학습과의 연관성은 아직 확인되지 않았다.[47]
9. 뇌 구조
도널드 올딩 헤브는 1949년 맥길대학교 심리학과 학과장 재직 시절, 장기기억과 단기기억의 핵심적인 차이에 관한 가설을 제시했다. 그는 장기기억에는 뉴런 연결로 인한 물리적 변화가 발생하지만, 단기기억은 그렇지 않다고 주장했다. 헵의 신경망 모델은 심리학과 생물학을 연결하여, 기억을 뇌 안의 물리적 변화와 연결시켰다.
브렌다 밀너는 1950년대 환자 HM의 사례를 통해 단기기억 형성 및 손실, 그리고 장기기억 보존에 해당하는 절차기억의 특성을 최초로 연구했다. 그녀는 이해능력과 서술기억 간의 관계와 관련된 해마의 기능 연구에 크게 공헌했다.
게르하르트 로스 박사는 두뇌의 반의식적인 자동화를 절차기억으로 설명했다. 그는 두뇌가 절차기억을 통해 의식적인 움직임보다 빠르고 정확하며 사고가 적은 이점을 인지하고 진화해왔다고 주장했다. 또한, 주요 감정 역시 자동화와 연관된 영역이 있다고 보았다.[104]
절차 기억은 "몸이 기억하는" 상태로, 말로 설명하기 어렵고 의식하지 않아도 사용할 수 있다. 이는 시간을 들여 학습한 자극-반응 패턴을 반영하며, 선언적 기억과 달리 말로 표현하기 어렵다. 절차 학습의 예시로는 자전거 타기, 타이핑, 악기 연주, 수영 연습 등이 있으며, 절차 기억은 영속적인 경우가 많다.
뇌 손상 환자 연구 결과, 절차 기억과 일화 기억은 뇌의 서로 다른 부위를 사용하며 독립적으로 기능한다. 예를 들어, 어떤 환자는 작업 훈련 내용을 기억하지만 작업 개선은 어렵고, 다른 환자는 훈련 내용은 기억하지 못하지만 작업은 개선된다. 이는 절차 기억은 기능하지만 선언적 기억이 손상된 경우이다.
9. 1. 선조체와 기저핵 (Striatum and Basal Ganglia)
도널드 올딩 헤브는 맥길대학교 심리학과 학과장으로 재직 중이던 1949년 장기기억과 단기기억의 핵심 차이에 관한 가설을 제시했다. 장기기억에는 뉴런들이 연결되면서 물리적 변화가 발생하나, 단기기억은 그렇지 않을 것이라는 주장이었다.브렌다 밀너는 1950년대에 환자 HM의 사례를 통해 단기기억 형성 및 손실 그리고 장기기억 보존에 해당하는 절차기억의 특성에 대한 연구를 최초로 하였다.
게르하르트 로스 박사는 절차기억으로 이해해볼 수 있는 두뇌의 반의식적인 자동화에 대해 언급한 바 있다. 두뇌는 절차기억을 통해서 의식적인 움직임보다 보다 빠르고 정확하며 사고가 적은 이점을 정확히 인지하고 진화해왔다는 사실을 지지하는 연구결과의 맥락을 보여준다.
선조체를 포함하는 기저핵과 두정엽의 운동피질 그리고 중뇌 및 소뇌의 연결회로에서 신체 움직임 등으로 연동되는 과정이 이러한 자동화를 보여주는 주요 두뇌 부위로 알려져 있다.[104]
배외측 선조체는 습관의 습득과 관련이 있으며 절차 기억과 관련된 주요 신경 세포 핵이다. 흥분성 구심성 신경 섬유를 연결하면 기저핵 회로의 활동을 조절하는 데 도움이 된다. 본질적으로, 두 개의 평행 정보 처리 경로는 선조체에서 분기된다. 운동 제어에서 서로 반대 작용을 하며, 다른 필요한 기능적 구조와 연관될 수 있도록 한다.[48] 한 경로는 직접적이고 다른 경로는 간접적이며, 모든 경로는 함께 작용하여 기능적 신경 피드백 루프를 허용한다. 여러 루프 회로는 뇌의 다른 영역, 즉 감정 중심과 연결된 변연 피질, 보상 중심과 연결된 복측 선조체 및 운동과 관련된 기타 중요한 운동 영역에서 선조체로 다시 연결된다.[49] 절차 기억의 운동 기술 부분과 관련된 주요 루프 회로는 일반적으로 피질-기저핵-시상-피질 루프라고 한다.[50]
선조체는 뇌 대부분에서 발견되는 글루탐산 관련 뉴런이 없다는 점에서 독특하다. 대신, 중형 가시 뉴런이라고 하는 특수한 유형의 GABA 관련 억제 세포의 고농도로 특징지어진다.[51] 앞서 언급한 두 개의 평행 경로는 선조체를 오가며, 이와 동일한 특별한 중형 가시 뉴런으로 구성된다. 이 뉴런은 모두 다양한 신경 전달 물질에 민감하며 도파민 수용체(DRD1, DRD2), 무스카린성 수용체(M4) 및 아데노신 수용체(A2A)를 포함한 다양한 해당 수용체를 포함한다. 별도의 개재 뉴런은 체성 신경계 신경 전달 물질 아세틸콜린이 있을 때 선조체 가시 뉴런과 통신하는 것으로 알려져 있다.[52]
현재 뇌 해부학 및 생리학에 대한 이해에 따르면 선조체 신경 가소성은 기저핵 회로가 구조 간에 통신하고 절차 기억 처리에서 기능적으로 작동할 수 있게 한다.[53]
9. 2. 소뇌 (Cerebellum)
소뇌는 움직임을 수정하고 그림 그리기, 악기 연주, 골프와 같은 스포츠 등 절차적 기술에서 발견되는 운동 민첩성을 미세 조정하는 데 관여한다. 이 영역에 손상이 생기면 운동 기술을 제대로 재학습할 수 없다. 관련 연구를 통해 최근에는 절차적 기술을 배울 때 사용되는 무의식적 과정을 자동화하는 데 소뇌가 역할을 하는 것으로 밝혀졌다.[54] 과학계에서는 소뇌 피질에 기억의 성배, 즉 연구자들이 "인그램"이라 부르는, 기억이 존재하는 생물학적 장소가 있다고 제안한다. 초기 기억 흔적은 평행 섬유와 푸르키네 세포 사이에서 형성된 다음 통합을 위해 다른 소뇌 핵으로 이동하는 것으로 생각된다.[55]9. 3. 변연계 (Limbic System)
변연계는 감정, 동기, 학습 및 기억과 관련된 많은 상호 관련된 과정에서 함께 작용하는 독특한 뇌 영역의 그룹이다. 현재의 생각으로는 변연계가 절차 기억을 제어하는 주요 작업으로 이미 인정받은 신선조의 구성 요소와 해부학적 구조를 공유한다. 한때 기능적으로 분리된 것으로 여겨졌던, 선조체의 뒤쪽 경계에서 발견되는 이 뇌의 중요한 부분은 최근에야 기억과 연결되었으며 현재는 변연 분열 구역(MrD)이라고 불린다.[56] 변연계와 관련된 특수한 막 단백질은 관련 구조에 집중되어 기저 핵으로 이동한다고 한다. 간단히 말해서, 절차 기억 동안 함께 작용하는 뇌 영역의 활성화는 이 변연계 관련 막 단백질과 분자 및 면역조직화학 연구에서의 적용으로 인해 추적할 수 있다.[57]10. 생리학
도널드 올딩 헤브는 맥길대학교 심리학과 학과장으로 재직 중이던 1949년 장기기억과 단기기억의 핵심 차이에 관한 가설을 제시했다. 장기기억에는 뉴런들이 연결되면서 물리적 변화가 발생하나, 단기기억은 그렇지 않을 것이라는 주장이었다. 헵이 제시한 신경망 모델은 기억이라는 손에 잡히지 않을 듯한 영역을 뇌 안의 물리적 변화와 연결, 심리학과 생물학의 접점을 만들었다.
브렌다 밀너는 1950년대에 환자 HM의 사례를 통해 단기기억 형성 및 손실 그리고 장기기억 보존에 해당하는 절차기억의 특성에 대한 연구를 최초로 하였으며, 이해능력과 서술기억간의 관계와 관련한 해마의 기능 연구에 매우 큰 공헌을 하였다.
뇌에 특정 손상을 입은 사람들을 연구한 결과, 절차 기억과 일화 기억은 뇌의 서로 다른 부위를 사용하며, 독립적으로 기능하고 있음을 알수있다. 예를 들어, 어떤 환자는 작업 훈련을 받으면 과거 훈련 내용을 기억하지만, 작업을 개선할 수 없다. 다른 환자에게 같은 훈련을 시키면, 훈련 내용을 떠올리지 못하지만, 작업을 시키면 개선된다(절차 기억은 기능하지만, 선언적 기억이 손상되어 있다).
10. 1. 도파민 (Dopamine)
도파민은 절차 기억에 관여하는 잘 알려진 신경 조절 물질 중 하나이다. 도파민은 환경이 변화하고 개인이 행동적 선택이나 일련의 신속한 결정을 내려야 할 때 뇌의 처리를 적응시킴으로써 기억 시스템의 신경 가소성에 영향을 미칠 수 있다. 이는 "적응 항해" 과정에서 매우 중요한데, 이는 많은 알려지지 않은 자극과 특징이 있는 새로운 상황에서 다양한 뇌 영역이 함께 반응하도록 돕는 역할을 한다.[58] 도파민 경로는 뇌 전체에 분산되어 있으며, 이는 여러 구조에서 동시에 병렬 처리를 가능하게 한다. 현재 대부분의 연구는 보상 학습 및 심리적 조건화와 가장 관련이 있는 시스템으로 중피질변연 도파민 경로를 지목한다.[59]
10. 2. 시냅스 (At the Synapse)
게르하르트 로스 박사는 절차 기억으로 이해해 볼 수 있는 두뇌의 반의식적인 자동화에 대해 언급한 바 있다. 이에 따르면 두뇌는 절차 기억을 통해서 의식적인 움직임보다 빠르고 정확하며 사고가 적은 이점을 두뇌가 정확히 인지하고 진화해 왔다는 사실을 지지하는 연구 결과의 맥락을 보여준다. 또한 게르하르트 로스는 주요한 감정 또한 이처럼 자동화와 연관되어 있는 영역이 있다고 보고하고 있다.[104]선조체를 포함하는 기저핵과 두정엽의 운동 피질 그리고 중뇌 및 소뇌의 연결 회로에서 신체 움직임 등으로 연동되는 과정이 이러한 자동화를 보여주는 주요 두뇌 부위로 알려져 있다.
최근 연구 결과는 분자 수준에서 절차 기억, 학습 및 시냅스 가소성 간의 관계를 설명하는 데 도움이 될 수 있다. 한 연구에서는 다양한 과제 수행 중 선조체에서 정보 처리 과정을 관찰하기 위해 CREB 계열 전사 인자의 정상 수준이 부족한 작은 동물을 사용했다. 아직 잘 알려져 있지는 않지만, 연구 결과에 따르면 CREB 기능은 절차 기억의 획득과 저장을 연결하기 위해 시냅스에서 필요하다는 것을 보여준다.[60]
11. 관련 질환
기억 체계를 이해하는 데 있어 장애는 중요한 역할을 해왔다. 다양한 질환을 가진 환자들의 기억 능력과 억제는 장기 기억이 서로 다른 유형의 기억, 즉 서술 기억과 절차 기억으로 구성되어 있다는 것을 확립하는 데 기여했다. 또한, 절차 기억의 신경 네트워크를 구성하는 뇌 구조를 밝히는 데에도 중요한 역할을 했다.
절차 기억과 관련된 질환은 다음과 같다.
해마 손상 환자 등을 연구한 결과, 절차 기억과 일화 기억은 뇌의 서로 다른 부위를 사용하며 독립적으로 기능한다는 것이 밝혀졌다. 예를 들어, 어떤 환자는 작업 훈련 후 훈련 내용은 기억하지만 작업 개선은 불가능했다. 반면, 다른 환자는 훈련 내용은 기억하지 못하지만 작업을 시키면 개선되었다. 이는 절차 기억은 기능하지만, 선언적 기억이 손상된 경우이다.
11. 1. 알츠하이머병과 치매 (Alzheimer's Disease and Dementia)
현재 연구에 따르면 알츠하이머병의 절차 기억 문제는 해마와 같은 기억 통합 뇌 영역의 효소 활성 변화로 인해 발생할 수 있다. 이러한 변화와 관련된 특정 효소는 아세틸콜린에스터레이스(AchE)이며, 이는 히스타민 H1 수용체라는 면역 체계 뇌 수용체의 유전적 소인에 의해 영향을 받을 수 있다.[61] 또한, 이 질병을 앓고 있는 환자의 소뇌에서 도파민, 세로토닌, 아세틸콜린 신경 전달 물질 수치가 어떻게 변하는지 살펴본다. 현대적 발견은 히스타민 시스템이 알츠하이머병에서 발견되는 인지 결손과 정신 병리의 결과로 발생할 수 있는 잠재적인 절차 기억 문제의 원인일 수 있다는 아이디어를 발전시킨다.[61]11. 2. 투렛 증후군 (Tourette Syndrome)
기저핵과 두정엽의 운동피질, 중뇌 및 소뇌의 연결 회로에서 선조체를 포함하는 신체 움직임 등이 자동화되는 과정을 보여주는 주요 뇌 부위로 알려져 있다.뚜렛 증후군은 중추신경계 질환으로, 다른 많은 절차 기억 관련 장애와 마찬가지로 선조체와 관련된 피질하 뇌 영역의 변화를 수반한다. 이 영역과 기저 신경절에서 상호 작용하는 뇌 회로는 뚜렛 증후군의 영향을 받는 사람들에게 구조적, 기능적 수준에서 모두 영향을 미친다. 이 주제에 대한 현재 문헌은 많은 고유한 형태의 절차 기억이 있다는 증거를 제공한다. 절차 기억과 가장 관련이 있고 뚜렛 증후군에서 가장 흔한 것은 절차 기억 학습 부분 동안 자극을 반응에 연결하는 기술 습득 과정과 관련이 있다.[62]
한 연구에 따르면 뚜렛 증후군 환자는 절차 학습이 향상되었다. 뚜렛 증후군 환자는 전형적으로 발달한 대상보다 절차적 지식을 더 빠르게 처리하고 절차적 기술을 더 정확하게 학습하는 것으로 나타났다. 또 다른 연구에서는 뚜렛 증후군 환자가 전형적으로 발달한 대상보다 규칙 기반 문법을 더 빠르게 처리하는 것으로 나타났다. 이러한 결과에 대해 두 가지 가능한 설명이 있다. 한 가지 설명은 뚜렛 증후군 환자가 절차를 배우면 더 가속화된 처리를 지원하는 메커니즘이 있다는 것이다. 둘째, 절차 기억은 시퀀싱을 지원하고 문법은 시퀀싱을 사용하기 때문에 향상된 절차 기억으로 인해 뚜렛 증후군 환자에게 문법 처리 향상이 나타났다.[63]
11. 3. 인간 면역 결핍 바이러스 (HIV)
절차 기억에 사용되는 신경계는 일반적으로 인간 면역 결핍 바이러스(HIV)의 표적이 되며, 특히 선조체가 가장 큰 영향을 받는 구조이다.[64] MRI 연구에 따르면 이러한 절차 기억과 운동 기술에 필수적인 영역에서 백질 불규칙성과 기저핵 피질하 위축이 나타났다.[65] 로터리 추적, 거울별 추적 및 날씨 예측과 같은 다양한 절차 기억 과제를 사용한 응용 연구에 따르면 HIV 양성 개인은 HIV 음성 참가자보다 수행 능력이 떨어지며, 이는 과제 전반의 낮은 수행 능력이 질병으로 인한 뇌의 특정 변화 때문임을 시사한다.[66]11. 4. 헌팅턴병 (Huntington's Disease)
헌팅턴병은 절차 기억에 사용되는 뇌의 선조체 부위에 직접적인 영향을 미치는 질환이지만, 이 질환을 가진 대부분의 개인은 선조체 관련 뇌 질환을 가진 사람들과는 다른 기억 문제를 보인다.[67] 그러나 질병이 더 진행된 단계에서는 뇌의 내측 피질 및 전전두엽 피질 부분이 소통하는 데 도움이 되는 중요한 뇌 경로의 손상으로 인해 절차 기억이 영향을 받는다.[68]
11. 5. 강박 장애 (Obsessive Compulsive Disorder)
신경 영상 연구에 따르면 강박 장애 환자는 선조체 뇌 구조, 특히 전두-선조 회로의 현저한 과활성화로 인해 절차 기억 과제에서 상당한 성과를 보인다.[69] 이러한 연구는 강박 장애 환자의 절차 기억이 절차 기억의 초기 학습 단계에서 유난히 향상된다는 것을 시사한다.[69] 그러나 또 다른 연구에 따르면 강박 장애가 있는 개인은 건강한 대조군과 비교하여 절차적 작업 기억 과제에서 유의미한 차이를 보이지 않는다.[27] 두 연구의 차이는 사용된 절차 기억 테스트와 이들이 활용할 수 있는 절차적 작업 기억의 다양한 측면 때문일 수 있다. 특히, 절차 기억의 초기 단계에서 향상된 성과를 보인 연구는 추적 로터 과제를 사용한 반면, 대조군과 강박 장애 참가자 간에 절차 기억의 차이가 없다는 것을 발견한 연구는 선택 반응 과제를 사용했다.11. 6. 파킨슨병 (Parkinson's Disease)
맥길대학교 교수 브렌다 밀너는 1950년대에 환자 HM의 사례를 통해 단기기억 형성과 장기기억 보존, 특히 절차기억의 특성에 대한 연구를 최초로 진행하였다.[104]선조체를 포함하는 기저핵, 두정엽의 운동피질, 중뇌 및 소뇌의 연결 회로는 신체 움직임과 연동되는 자동화 과정을 보여주는 주요 뇌 부위로 알려져 있다.
파킨슨병은 뇌의 전두엽 영역 특정 부위에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 현재까지의 과학적 연구에 따르면, 파킨슨병 환자에게서 나타나는 기억력 문제는 비정상적인 전두-선조체 회로에 의해 제어된다.[70] 파킨슨병 환자는 절차 기억 습득 단계에서 필요한 순서 특정 지식에 어려움을 겪는 경우가 많다.[71] 또한, 전두엽 네트워크는 실행 기능과 관련이 있으며, 특정 과제가 환자에게 제시될 때만 작동한다는 증거가 있다. 이는 전두-선조체 회로가 독립적이면서도 주의 집중이나 초점 유지와 같은 다양한 작업을 돕기 위해 뇌의 다른 영역과 협력할 수 있음을 보여준다.[72]
11. 7. 조현병 (Schizophrenia)
조현병 환자(현재 관련 약물을 복용하지 않는 환자)의 경우, 절차 기억에서 매우 중요한 역할을 하는 미상핵이 더 작은 것으로 MRI 연구를 통해 밝혀졌다.[73] 뇌에 대한 추가 연구 결과, 조현병 환자는 운동 시스템과 움직임 조절과 밀접하게 관련된 것으로 알려진 주변 추체외로계와의 부적절한 기저 신경절 소통을 보인다.[74] 가장 최근의 믿음은 조현병 환자의 미상핵 기능 문제는 절차 학습을 심각하게 손상시킬 만큼 심각하지 않다는 것이지만, 연구에 따르면 연습 간격 사이의 과제 수행 능력 향상에 문제를 일으킬 만큼 손상이 상당할 것이다.[75]12. 약물
약물이 절차 기억에 미치는 영향에 대한 연구는 아직 제한적이다. 이는 절차 기억이 암묵적이어서 테스트하기 어렵기 때문인데, 이는 약물의 영향을 비교적 쉽게 파악할 수 있는 서술 기억과는 대조적이다.
알코올, 코카인, 정신자극제 등이 절차 기억에 미치는 영향이 연구되었다.
12. 1. 알코올 (Alcohol)
알코올이 기억에 미치는 영향은 광범위하게 연구되었지만, 알코올이 절차 기억에 미치는 영향을 연구한 사례는 제한적이다. Pitel A. L. 등의 연구에 따르면 알코올 중독은 의미 개념 습득 능력을 저하시킨다. 이 연구에서 의미 개념은 이해되었지만, 절차 기억은 종종 자동화되지 않았다. 이러한 결과가 나타나는 잠재적인 이유는 알코올 중독자가 비알코올 중독자에 비해 학습 전략을 제대로 사용하지 못하기 때문이다.[76]12. 2. 코카인 (Cocaine)
장기간의 코카인 남용은 뇌 구조를 변화시키는 것으로 알려져 있다. 연구에 따르면 장기간 코카인 남용 시 전두엽, 뇌실 주변, 측두-두정엽 등에서 뇌 저관류 현상이 나타난다.[77] 이 뇌 구조들은 다양한 기억 체계에 관여한다. 코카인은 선조체의 DRD1 도파민 수용체를 차단하여 뇌 내 도파민 수치를 증가시키고, 이로 인해 쾌감을 유발한다.[77] DRD1 도파민 수용체는 절차 기억 형성에 중요한 역할을 한다. 코카인 사용으로 인한 뇌 내 도파민 증가는 정신분열증 환자에게서 보이는 도파민 증가와 유사하다.[78] 두 경우 모두에서 나타나는 공통적인 기억 결손을 비교하여 절차 기억의 신경망을 더 깊이 이해하려는 연구가 진행되고 있다. 도파민이 정신분열증에 미치는 영향에 대한 자세한 내용은 정신분열증의 도파민 가설 문서를 참고할 수 있다. 쥐를 대상으로 한 실험에서 소량의 코카인 투여가 절차 기억 체계에 부정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 특히, 쥐들은 운동 기술 학습을 제대로 수행하지 못했다.[79] 코카인 남용은 절차 학습 능력을 저하시키는 반면, 코카인 금단은 운동 기술 학습의 지속적인 개선과 관련이 있다는 연구 결과도 있다(Wilfred et al.).12. 3. 정신 자극제 (Psychostimulants)
대부분의 정신 자극제는 도파민 수용체를 활성화하여 집중력이나 쾌감을 증가시키는 방식으로 작용한다. 정신 자극제의 사용은 ADHD와 같은 질환을 치료하기 위해 의학계에서 더욱 널리 퍼지게 되었다. 정신 자극제는 학생들이나 다른 사회 인구 통계 집단에서 더 효율적으로 공부하거나 쾌락적인 부작용 때문에 남용하기 위한 수단으로 오늘날 더 자주 사용되는 것으로 나타났다.[80] 연구에 따르면 남용하지 않을 경우 정신 자극제는 절차 학습 습득에 도움이 된다. d-암페타민과 같은 정신 자극제는 통제 집단 및 항정신병제인 할로페리돌을 투여받은 참가자에 비해 절차 학습 과제에서 더 낮은 반응 시간과 증가된 절차 학습을 촉진하는 것으로 나타났다.[81] 참가자에게 정신 자극제의 흔적을 투여했을 때 절차 기억이 향상되었지만, 많은 연구자들은 정신 자극제를 남용할 경우 절차 기억이 손상된다는 사실을 발견했다.[82] 이는 최적의 절차 학습을 위해서는 도파민 수치가 균형을 이루어야 한다는 생각을 제시한다.13. 수면
연습은 새로운 기술을 배우고 완벽하게 만드는 데 중요한 과정이다. 40년이 넘는 연구를 통해 인간과 동물 모두 수면 중 뇌 상태에서 모든 형태의 기억 형성이 크게 향상된다는 것이 잘 확립되어 있다. 또한 인간의 경우 수면은 특히 기억 습득 초기 단계 직후에 기억 공고화의 지속적인 과정을 통해 절차적 지식 발달에 지속적으로 도움이 되는 것으로 나타났다.[83][84][85][86][87] 기억 공고화는 새로운 기억을 비교적 취약한 상태에서 더 강력하고 안정적인 상태로 변환하는 과정이다. 오랫동안 절차 기억의 공고화는 시간의 함수로만 이루어진다고 믿어졌지만,[88][89] 최근 연구에 따르면 특정 형태의 학습의 경우 공고화 과정이 수면 중에 독점적으로 향상된다고 한다.[90]
그러나 모든 유형의 수면이 절차 기억을 향상시키고 후속 절차적 과제 수행에 충분한 것은 아니다. 실제로 운동 기술 영역 내에서 낮잠과 같은 짧은 비-급속 안구 운동(NREM; 2~4단계) 수면 후에는 과제 개선이 전혀 나타나지 않는다는 증거가 있다.[91] 서파 수면(SWS; 3단계와 4단계 결합 및 NREM 수면의 가장 깊은 형태) 기간 다음에 나타나는 렘 수면은 절차 기억 향상에 가장 유익한 유형의 수면으로 나타났으며, 특히 기술 초기 습득 직후에 이루어질 때 더욱 효과적이다. 따라서 기본적으로 기술을 배운 직후에 방해받지 않는 밤(또는 낮)의 수면을 취하면 가능한 가장 많은 기억 공고화가 이루어진다. 또한 렘 수면이 방해받으면 절차적 수행 능력 향상이 나타나지 않는다.[92] 하지만 SWS 다음에 렘 수면이 이루어진다면 연습 후 수면이 밤에 이루어지든 낮에 이루어지든 동일한 개선이 나타날 것이다. 또한 기억력 향상은 학습된 자극에 특이적인 것으로 나타났다(예: 달리기 기술을 배우는 것은 자전거 타기 수행 능력 향상으로 이어지지 않는다).[93] Wff 'n Proof Task,[94][95][96] 하노이 탑,[97] 및 거울 추적 과제[98]의 피험자 수행 능력은 렘 수면 기간 후에 향상되는 것으로 나타났다.
기술을 명시적으로 (주의를 기울여) 학습하든 암묵적으로 학습하든, 각 과정은 오프라인 공고화 효과에 역할을 한다. 연구에 따르면 습득 과정에서 학습하는 기술에 대한 명시적 인식과 이해가 수면 중 절차 기억의 공고화를 크게 향상시킨다고 한다.[99] 이 발견은 놀라운 일이 아닌데, 학습 시 의도와 인식이 대부분의 형태의 기억 습득을 향상시키는 것으로 널리 받아들여지기 때문이다.
14. 언어
언어는 기억으로부터 정보를 불러와서, 맥락에 따라 그 정보들을 더 크고 복잡한 단위로 결합하는 뇌의 능력 덕분에 작동한다. 이 과정의 후반부를 통일이라고 한다.[100] 여러 연구 결과는 절차 기억이 순차적 통일뿐만 아니라 통사적 점화 및 문법적 처리에도 책임이 있음을 시사하는 증거를 제공한다.
한 연구에서는 코르사코프 증후군 환자를 사용하여 절차 기억이 통사적 점화를 지원한다는 것을 보여주었다. 코르사코프 환자는 서술 기억에 결함이 있지만, 비서술 기억은 보존되어 연구에서와 같이 통사적 점화 작업을 성공적으로 완료할 수 있었다. 이 결과는 통사적 점화가 비서술 기억 기능임을 증명한다. 이 환자들은 또한 적절한 문법 문장을 형성할 수 있었는데, 이는 절차 기억이 통사적 점화 외에도 문법적 처리를 담당한다는 것을 시사한다.[101]
또 다른 연구 결과는 절차 기억이 문법을 지원한다는 가설을 뒷받침한다. 이 연구에는 전형적인 발달(TD) 그룹과 발달 언어 장애(DLD) 그룹, 두 그룹을 대상으로 일련의 테스트가 포함되었다. DLD 환자는 절차 기억 기능의 결함으로 인해 적절한 문법 사용에 어려움을 겪는다. 전반적으로 TD 그룹은 각 작업에서 더 나은 성과를 보였고 DLD 그룹보다 문법적 처리 속도가 더 빨랐다. 따라서 이 연구는 문법적 처리가 절차 기억의 기능임을 보여준다.[102]
달하우지 대학교 연구진이 2010년에 수행한 연구에 따르면, 주어-목적어 관계를 설명하기 위해 단어 순서보다는 조동사나 접미사를 사용해야 하는 구어는 절차 기억에 의존한다. 단어 순서에 의존하는 언어는 동등한 작업에 단기 기억에 의존한다.[103]
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