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의미 기억

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목차

1. 개요

의미 기억은 세상에 대한 일반적인 지식을 반영하는 장기 기억의 한 유형으로, 1972년 엔델 툴빙에 의해 일화 기억과 구분되는 개념으로 처음 제시되었다. 이는 다양한 맥락에서 습득되어 여러 상황에서 활용되는 정보를 포함하며, 언어 기호, 그 의미와 관계, 규칙 등을 포함한다. 뇌과학적 연구를 통해 뇌의 특정 영역과 연관되어 있으며, 손상 시 범주 특이적 손상, 모달리티 특이적 손상 등 다양한 기억 장애를 유발할 수 있음이 밝혀졌다. 최근 연구에서는 의미 기억이 감각 운동 정보를 자동 활성화하여 구체화된 인지를 이끌어낸다는 구체화된 인지 이론이 제시되고 있다.

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의미 기억
개요
유형기억의 한 유형
영역사실, 개념, 지식
관련 항목일화 기억
대조자전 기억
세부 사항
설명일반적인 세계 지식
저장장기 기억
검색연상, 추론
구성 요소개념, 사실, 스키마
신경 상관 관계내측 측두엽, 신피질
특징
내용일반적인 지식과 개념
맥락 의존성상대적으로 독립적임
시간 참조시간적 맥락이 없음
개인적 관련성개인적인 경험과 관련 없음
의미 기억
정의세상에 대한 일반적인 지식, 사실, 개념, 언어와 관련된 기억
특징의식적인 회상이 필요 없고, 암묵적으로 표현됨
구성 요소어휘, 백과사전적 지식, 개념
신경 기반다양한 뇌 영역 (전두엽, 측두엽, 두정엽)
손상
원인알츠하이머병, 뇌졸중, 외상성 뇌 손상 등
증상단어 의미 이해 부족, 물체 이름 대기 어려움, 일반적인 지식 부족
연구
주요 연구 분야의미 기억의 구조, 정보의 조직화, 지식 습득 과정
연구 방법신경심리학적 평가, 뇌 영상 기법, 행동 실험

2. 역사

의미 기억 개념은 1972년 엔델 툴빙과 W. 도널드슨이 인간 기억 속 조직의 역할에 관한 회의에서 처음 소개했다.[6] 툴빙은 일화 기억과 의미 기억을 구분할 것을 제안했는데,[6] 이는 1959년 라이프와 쉬어스가 제시한 '회상'과 'memoria' 개념에 영향을 받은 것이었다.[7] '회상'은 자서전적 경험을 담은 기억을, 'memoria'는 자서전적 경험과 관련 없는 기억을 의미한다.[8]

의미 기억은 세상에 대한 일반적인 지식을 반영하며,[8] '일반 지식'이라는 용어가 종종 사용된다. 이는 다양한 맥락에서 획득되어 여러 상황에서 사용되는 정보를 포함한다. 매디건은 의미 기억을 어휘, 수학적 이해, 모든 사실 등 개인이 습득한 모든 지식의 총합이라고 설명했다. 툴빙은 언어학자에게서 차용한 '의미적'이라는 용어를 사용하여 "단어와 언어 기호, 그 의미와 지시 대상, 관계, 그리고 규칙, 공식 또는 알고리즘"에 대한 기억 체계를 의미 기억이라고 정의했다.[9]

의미 기억은 다른 사람들과 공유하는 일반적인 사실과 의미를 가리키는 반면, 일화 기억은 개인적이고 구체적인 경험을 가리킨다는 점에서 일화 기억과 다르다.[10] 툴빙의 이러한 구별 제안은 세상에 대한 지식(의미 기억)을 개인적인 경험에 기반한 지식(일화 기억)과 분리하여 별도로 개념화할 수 있게 했기 때문에 널리 받아들여졌다.[10]

최근 연구는 사람들이 단어의 의미에 접근할 때, 그 단어가 암시하는 구체적인 대상에 대해 인식하고 행동하는 데 사용되는 감각 운동 정보가 자동적으로 활성화된다는 아이디어에 초점을 맞추고 있다. 구체화된 인지 이론에서 특정 단어의 의미는 감각 운동 시스템에 기반을 두고 있다.[13]

2. 1. 툴빙의 의미 기억 개념 도입 (1972)

엔델 툴빙은 1972년 인간 기억 속 조직의 역할에 관한 회의에서 의미 기억이라는 개념을 처음 소개했다.[6] 툴빙은 일화 기억과 의미 기억을 구분할 것을 제안했는데,[6] 이는 라이프와 쉬어스(Reiff & Scheers)가 1959년에 제시한 '회상(reminiscence)'과 'memoria' 개념에 영향을 받은 것이었다.[7] '회상'은 자서전적 경험을 담은 기억을, 'memoria'는 자서전적 경험과 관련 없는 기억을 의미한다.[8]

툴빙은 언어학자들로부터 '의미적'이라는 용어를 차용하여, "단어와 언어 기호, 그들의 의미와 지시 대상, 그들 간의 관계, 그리고 그들에게 영향을 미치는 규칙, 공식 또는 알고리즘"에 대한 기억 체계를 의미 기억이라고 정의했다.[9]

툴빙의 이러한 제안은 세상에 대한 지식을 별도로 개념화할 수 있게 해주었기 때문에 널리 받아들여졌다.[10]

2. 2. 초기 연구 및 발전

엔델 툴빙은 1972년 회의에서 의미 기억이라는 개념을 처음 제시했다.[6] 그는 일화 기억과 의미 기억을 구분할 것을 제안했는데,[6] 이는 1959년 라이프와 쉬어스가 제시한 '회상'과 'memoria' 개념에 영향을 받은 것이다.[7] 회상은 자서전적 경험을 포함하는 기억을, 'memoria'는 자서전적 경험을 포함하지 않는 기억을 의미한다.[8]

의미 기억은 세상에 대한 일반적인 지식을 반영하며,[8] 다양한 맥락에서 획득되어 여러 상황에서 사용되는 정보를 포함한다. 매디건은 의미 기억을 어휘, 수학적 이해, 모든 사실 등 개인이 습득한 모든 지식의 총합이라고 설명했다. 툴빙은 언어학자에게서 차용한 '의미적'이라는 용어를 사용하여 "단어와 언어 기호, 그 의미와 지시 대상, 관계, 그리고 규칙, 공식 또는 알고리즘"에 대한 기억 체계를 의미 기억이라고 정의했다.[9]

의미 기억은 다른 사람들과 공유하는 일반적인 사실과 의미를 가리키는 반면, 일화 기억은 개인적이고 구체적인 경험을 가리킨다는 점에서 일화기억과 다르다.[10] 툴빙은 이러한 구별이 세상에 대한 지식을 별도로 개념화할 수 있게 해주기 때문에 널리 받아들여졌다고 보았다.[10] 그는 저서에서 일화 기억과 의미 기억을 구별하는 요소로 다음을 제시했다.[11]

# 작동 특성

# 처리하는 정보의 종류

# 현실 세계와 기억 실험실에 대한 적용

2022년 연구자들은 툴빙이 의미 기억을 일화 기억과 다르게 개념화했다고 주장했다. 즉, 일화 기억은 시공간적 관계를 통해 지원되는 반면, 의미 기억의 정보는 개념적이고 의미 기반의 연상을 통해 매개된다는 것이다.[12]

최근 연구는 사람들이 단어의 의미에 접근할 때, 그 단어가 나타내는 구체적인 대상에 대해 인식하고 행동하는 데 사용되는 감각 운동 정보가 자동적으로 활성화된다는 아이디어에 초점을 맞추고 있다.[13] 구체화된 인지 이론에서는 특정 단어의 의미가 감각 운동 시스템에 기반을 두고 있다고 본다.[13] 예를 들어 '배'를 생각할 때, 잡기, 씹기, 시각, 소리, 맛 등 배에 대한 일화적 경험과 관련된 감각 운동 시뮬레이션을 통해 지식이 회상된다.

이러한 구체화된 시뮬레이션 접근 방식은 맥락 특이적 재활성화를 통해 일화적 경험의 중요한 특징을 현재의 묘사에 통합한다. 이는 이전에 활용된 비모달 지각 관점에 도전하는 것이다. 비모달적 관점은 뇌가 단어와 그림 등 여러 입력을 비모달 지각을 사용하여 더 큰 개념적 아이디어로 통합한다고 본다. 이전에는 의미 기억 표현이 모달리티 특정 시스템의 표현이 아닌 모달리티 특정 상태의 재기술로 간주되었지만, 최근 연구자들은 지식이 모달리티 특정 뇌 영역에 연결되어 있다는 이론을 지지하기 시작했다. 의미적 표현이 모달리티 특정 뇌 영역에서 구체화된다는 개념은 의미 기억과 일화 기억이 서로 다르지만 상호 의존적으로 기능하는 현상으로 설명될 수 있다. 의미 기억과 일화 기억의 구별은 더 광범위한 과학적 담론의 일부가 되었다. 예를 들어, 일부 연구자들은 의미 기억이 우리 성격의 안정적인 측면을 포착하는 반면, 질병의 일화는 더 일화적인 본질을 가질 수 있다고 추측한다.[14]

2. 3. 구체화된 인지 이론 (최근 연구)

최근 연구는 사람들이 단어의 의미를 이해할 때, 그 단어가 나타내는 구체적인 대상에 대해 인식하고 행동하는 데 사용되는 감각 운동 정보가 자동적으로 활성화된다는 개념에 주목하고 있다. 이러한 '구체화된 인지(Embodied Cognition)' 이론에 따르면, 특정 단어의 의미는 감각 운동 시스템에 기반을 두고 있다.[13] 예를 들어, '배'라는 단어를 생각할 때, 배를 보고, 만지고, 씹고, 맛보고, 냄새 맡는 등의 감각 운동 경험을 통해 배에 대한 지식이 떠오르는 것이다.

구체화된 시뮬레이션 접근 방식은 과거의 경험에서 중요한 특징들을 현재의 기억 속에 다시 활성화시키는 것을 의미한다. 이는 이전에 사용되었던 비모달적(non-modal) 관점과는 다른 것이다. 비모달적 관점에서는 뇌가 단어, 그림과 같은 다양한 정보를 통합하여 더 큰 개념을 만든다고 보았다. 즉, 의미 기억은 감각 양식에 특정한 상태를 다시 기술한 것이지, 감각 양식에 특정한 시스템의 표현이 아니라고 생각했다. 그러나 최근 연구들은 의미 기억이 감각 양식에 특정한 뇌 영역에 연결되어 있다는 증거를 찾고 있다.

의미 기억 표현이 특정 뇌 영역에 구체화된다는 개념은 일화 기억과 의미 기억이 서로 다르면서도 상호 의존적으로 작동하는 현상을 설명하는 데 도움을 줄 수 있다.

3. 경험적 증거

일화 기억과 의미 기억의 구분을 뒷받침하는 대표적인 실험 연구로 Jacoby and Dallas (1981)의 연구가 있다.[15] 이 연구는 툴빙의 가설을 뒷받침하는 실험적 분리 방법을 사용했다. (자세한 내용은 하위 섹션 참조)

3. 1. Jacoby and Dallas (1981) 연구

이 연구[15]는 의미 기억과 일화 기억 저장소의 구분을 위한 증거를 단독으로 제공하기 위해 만들어진 것은 아니었다. 그러나 그들은 툴빙의 가설에 대한 증거를 제공하는 실험적 분리 방법을 사용했다.

첫 번째 단계에서, 피험자들에게 총 60개의 단어(한 번에 하나씩)가 제시되었고, 서로 다른 질문을 받았다.

  • 일부 질문은 피험자가 시각적 외관에 주의를 기울이도록 하기 위한 것이었다. (예: 단어가 굵은 글씨로 쓰여져 있는가?)
  • 일부 질문은 참가자가 단어의 소리에 주의를 기울이도록 했다. (예: 단어가 "ball"과 운율을 이루는가?)
  • 일부 질문은 피험자가 단어의 의미에 주의를 기울이도록 했다. (예: 단어가 의사소통의 한 형태를 나타내는가?)
  • 질문의 절반은 "아니오" 답변이었고, 나머지 절반은 "예" 답변이었다.


실험의 두 번째 단계에서, 1단계에서 본 60개의 "오래된 단어"와 1단계에서 보여지지 않은 20개의 "새로운 단어"가 피험자들에게 한 번에 하나씩 제시되었다.

피험자들에게는 다음 두 가지 과제 중 하나가 주어졌다.

  • 지각 식별 과제: 단어가 35밀리초 동안 비디오 화면에 번쩍 나타났고, 피험자는 그 단어가 무엇인지 말해야 했다.
  • 일화 기억 재인 과제: 피험자들에게 각 단어가 제시되었고, 이전 실험 단계에서 그 단어를 본 적이 있는지 결정해야 했다.


결과에 따르면, 의미 과제(지각 식별)의 정답 비율은 외관, 소리 또는 의미의 부호화 조건에 따라 변하지 않았다. 일화 기억 과제의 정답 비율은 외관 조건(.50)에서 소리 조건(.63)으로, 의미 조건(.86)으로 증가했다. 이 효과는 "아니오" 부호화 단어보다 "예" 부호화 단어에서 더 컸으며, 이는 일화 기억 과제와 의미 과제의 수행에 대한 강력한 구별을 시사하며, 툴빙의 가설을 뒷받침했다.

4. 모델

튜빙은 의미 기억의 내용을 특정 경험에 묶이지 않은 추상적인 구조로 보았다. 이는 일화 기억과의 차이를 주장하면서 시작되었다. 이후 의미 기억과 관련된 다양한 하위 이론들이 개발되었는데, 그 중 하나는 특정 수준의 관련 지식으로 학습한 다양한 정보가 연관되는 의미 기억의 계층 구조에 대한 것이다.[16] 이 이론에 따르면, 뇌는 해당 지식이 처음에 저장되었을 때의 고유한 기억이 없더라도 다른 아이디어와 특정 정보를 연관시킬 수 있다. 이러한 계층 구조 이론은 윌리엄 브루어(William Brewer)의 자전적 기억 개념 연구와 같이 일화 기억에도 적용되었다.[17] 의미 기억의 작동 방식을 설명하기 위해 다음과 같은 다양한 모델들이 제시되었다.


  • '''네트워크 모델:''' 신경망의 기본 구조를 활용하여 의미 기억을 설명한다.
  • '''특징 모델:''' 의미 범주를 구조화되지 않은 특징 집합으로 간주한다.
  • '''연상 모델:''' 기억 속 항목들 간의 연상을 통해 의미 기억을 설명한다.
  • '''통계 모델:''' 여러 상황에 분산된 경험에서 통계적 추론을 통해 의미 정보가 획득된다고 본다.

4. 1. 네트워크 모델

신경망은 의미 기억에 대한 많은 이론에서 필수적인 역할을 한다. 일반적으로 네트워크는 링크로 연결된 노드 집합으로 구성된다. 노드는 개념, 단어, 지각적 특징 등을 나타낼 수 있다. 링크는 강도에 따라 가중치를 가질 수 있으며, 의미 기억 모델에 이러한 네트워크의 모든 기능이 사용되었다.

의미 기억의 네트워크 모델의 첫 번째 예는 앨런 콜린스와 퀼리언의 가르칠 수 있는 언어 이해 장치(TLC)이다.[18]

4. 1. 1. 가르칠 수 있는 언어 이해 장치 (TLC)

앨런 콜린스와 퀼리언의 가르칠 수 있는 언어 이해 장치(Teachable Language Comprehender, TLC)는 의미 기억의 네트워크 모델의 한 예시이다.[18] TLC에서 각 노드는 '새'와 같은 개념을 나타내는 단어이다. 각 노드 안에는 "날 수 있다" 또는 "날개가 있다"와 같은 속성 집합과 "닭"과 같은 다른 노드로 연결되는 링크가 저장되어 있다. 노드는 하위 클래스나 상위 클래스인 노드에 직접 연결된다. 예를 들어, '새'는 '닭'과 '동물' 모두에 연결된다. 속성은 적용되는 가장 높은 범주 수준에 저장된다. 예를 들어, "노란색이다"는 '카나리아'에, "날개가 있다"는 '새'(한 단계 위), "움직일 수 있다"는 '동물'(또 다른 단계 위)에 저장된다. 노드는 또한 상위 노드 속성의 부정을 저장할 수 있는데, 예를 들어 "날 수 없음"은 "펭귄"에 저장된다.

TLC에서의 처리는 확산 활성화의 한 형태이다.[19] 노드가 활성화되면, 해당 활성화가 노드 간의 링크를 통해 다른 노드로 퍼져 나간다. 예를 들어, "닭은 새인가?"라는 질문에 답하는 데 걸리는 시간은 '닭'과 '새' 노드 사이에서 활성화가 확산되어야 하는 거리, 즉 해당 노드 간의 링크 수에 따라 달라진다.

TLC의 초기 버전은 노드 간 링크에 가중치를 두지 않았다. 이 버전은 많은 작업에서 인간과 비슷한 성능을 보였지만, 사람들이 덜 일반적인 범주 구성원보다 더 일반적인 범주 구성원에 대한 질문에 더 빠르게 응답한다는 것을 예측하지는 못했다.[20] 앨런 콜린스와 퀼리언은 나중에 이러한 효과를 설명하기 위해 가중 연결을 포함하도록 TLC를 업데이트했으며,[21] 이를 통해 친숙도 효과와 전형성 효과를 모두 설명할 수 있었다. TLC의 가장 큰 장점은 프라이밍을 명확하게 설명한다는 것이다. 프라이밍은 관련 정보(프라임)가 잠시 전에 제시된 경우 기억에서 정보를 검색할 가능성이 더 높아지는 현상이다. 그러나 TLC가 설명하지 못하는 기억 현상도 여전히 많이 있다. 예를 들어, 관련 노드가 네트워크에서 매우 멀리 떨어져 있을 때 사람들이 "닭은 운석인가?"와 같은 명백히 잘못된 질문에 왜 빨리 응답할 수 있는지에 대한 설명이 부족하다.[22]

4. 1. 2. 의미 네트워크 (Semantic Networks)

TLC는 의미 네트워크로 알려진 더 일반적인 클래스 모델의 한 예시이다. 의미 네트워크에서 각 노드는 특정 개념, 단어 또는 특징을 나타내는 것으로 해석된다. 즉, 각 노드는 기호이다. 의미 네트워크는 일반적으로 신경망에서 발견될 수 있는 개념에 대한 분산 표현을 사용하지 않는다. 의미 네트워크의 정의 특징은 링크가 거의 항상 방향성을 띈다는 것이다. 즉, 기본에서 대상으로 한 방향으로만 가리키며, 링크는 여러 유형으로 제공되며, 각 유형은 두 노드 사이에 유지될 수 있는 특정 관계를 나타낸다.

의미 네트워크는 담화 분석과 논리적 이해의 모델, 그리고 인공지능에서 가장 많이 사용된다. 이러한 모델에서 노드는 단어나 어간에 해당하며 링크는 이들 간의 구문 관계를 나타낸다.

4. 2. 특징 모델 (Feature Models)

특징 모델은 의미 범주를 비교적 구조화되지 않은 특징 집합으로 구성된 것으로 본다. 의미 특징 비교 모델은 기억을 서로 다른 개념에 대한 특징 목록으로 구성된 것으로 설명한다.[26] 이 관점에 따르면, 범주 간의 관계는 직접적으로 검색되지 않고 대신 간접적으로 계산된다. 예를 들어, 피험자는 주어와 술어 개념을 나타내는 특징 집합을 비교하여 문장을 확인할 수 있다. 이러한 계산적 특징 비교 모델에는 Meyer(1970),[27] Rips(1975),[28] 및 Smith 외(1974)가 제안한 모델이 포함된다.[26]

지각적 및 개념적 범주화에 대한 초기 연구에서는 범주가 중요한 특징을 가지고 있으며, 특징의 조합에 대한 논리적 규칙에 의해 범주 구성원 자격을 결정할 수 있다고 가정했다. 보다 최근의 이론에서는 범주가 불확실하거나 "모호한" 구조를 가질 수 있다는 것을 받아들이고,[29] 범주 구성원 자격 확인을 위한 확률적 또는 전역적 유사성 모델을 제안했다.[30]

4. 3. 연상 모델 (Associative Models)

기억 속 항목들 간의 연상은 네트워크의 노드 간 연결과 같으며, 각 노드는 기억 속의 고유한 항목에 해당한다. 신경망과 의미론적 네트워크는 인지 과정의 연상 모델로 특징지을 수 있다. 연상은 ''N''×''N'' 행렬로 표현될 수 있는데, 여기서 ''N''은 기억 속 항목의 수이다. 행렬의 각 셀은 행 항목과 열 항목 간의 연상 강도를 나타낸다.

연상 학습은 일반적으로 두 항목이 동시에 활성화될 때 해당 항목 간의 연상이 강해지고, 한 항목이 다른 항목을 활성화할 가능성이 더 높아지는 헤브 학습 과정으로 여겨진다.

4. 3. 1. 연상 기억 탐색 (SAM) 모델

연상 기억 탐색(Search of Associative Memory, SAM) 모델은 연상 작용을 활용하는 대표적인 기억 모델이다.[31] SAM은 원래 일화 기억을 모델링하기 위해 설계되었지만, 그 메커니즘은 일부 의미 기억 표현을 지원하기에 충분하다.[32]

SAM 모델은 단기 저장소(STS)와 장기 저장소(LTS)를 포함한다. STS는 LTS에 있는 정보의 일시적으로 활성화된 하위 집합이다. STS는 용량이 제한되어 있어, 샘플링할 수 있는 정보의 양과 샘플링된 하위 집합이 활성 상태로 유지되는 시간을 제한함으로써 검색 과정에 영향을 미친다. LTS의 검색 과정은 단서에 의존적이며 확률적이다. 즉, 단서가 검색 과정을 시작하고 기억에서 선택된 정보가 무작위임을 의미한다. 샘플링될 확률은 단서와 검색되는 항목 간의 연관 강도에 따라 달라지며, 더 강한 연관성을 가진 항목이 먼저 샘플링된 후 선택된다. 버퍼 크기는 ''r''로 정의되며 고정된 숫자가 아니다. 항목이 버퍼에서 반복될 때 연관 강도는 버퍼 내의 총 시간에 대한 함수로 선형적으로 증가한다.[33]

SAM에서 두 항목이 동시에 작업 기억 버퍼를 차지하면, 그들의 연관 강도가 증가한다. 즉, 더 자주 함께 나타나는 항목은 더 강하게 연관된다. SAM의 항목은 또한 특정 맥락과 연관되며, 각 항목이 주어진 맥락에 얼마나 오래 존재하는지에 따라 그 연관 강도가 결정된다. SAM에서 기억은 기억 속의 항목 간의 연관성과 항목과 맥락 간의 연관성 집합으로 구성된다. 항목 집합 및/또는 맥락의 존재는 기억 속의 일부 항목의 하위 집합을 불러일으킬 가능성이 더 높다. 항목이 서로를 불러일으키는 정도는 공유된 맥락 또는 동시 발생에 의해 결정되며, 이는 항목의 의미론적 연관성을 나타낸다.

SAM의 업데이트된 버전에서는, 기존의 의미 연관성을 의미 행렬을 사용하여 설명한다. 실험 중에는 의미 연관성이 고정된 상태로 유지되는데, 이는 의미 연관성이 한 실험의 일화적 경험에 의해 크게 영향을 받지 않는다는 가정을 보여준다. 이 모델에서 의미론적 연관성을 측정하는 데 사용되는 두 가지 척도는 잠재 의미 분석(LSA)과 단어 연상 공간(WAS)이다.[34] LSA 방법은 단어 간의 유사성이 국소적인 맥락에서 그들의 동시 발생을 통해 반영된다고 주장한다.[35] WAS는 자유 연상 규범 데이터베이스를 분석하여 개발되었으며, "유사한 연관 구조를 가진 단어가 공간의 유사한 영역에 배치되는" 곳이다.[36]

4. 3. 2. ACT-R 모델

지각적 통제의 적응(ACT)[37] (이후 ACT-R (지각적 통제의 적응-합리성)) 이론은 선언적 기억(의미 기억을 포함)을 "청크"로 나타낸다. 청크는 레이블, 다른 청크와의 정의된 관계 집합 (예: "이것은 _이다" 또는 "이것은 _을 가지고 있다"), 그리고 임의의 수의 청크 특정 속성으로 구성된다. 각 노드가 고유한 속성을 가진 청크이고 각 링크가 청크의 다른 청크와의 관계를 나타내는 의미 네트워크로 청크를 표현할 수 있다.

ACT에서 청크의 활성화는 청크가 생성된 시간의 함수로 감소하며, 청크가 기억에서 검색된 횟수에 따라 증가한다. 청크는 또한 가우시안 잡음과 다른 청크와의 유사성으로부터 활성화를 받을 수 있다. 예를 들어, ''닭''이 검색 단어로 사용되면, ''카나리아''는 닭과의 유사성으로 인해 활성화를 받게 된다.

기억에서 항목을 검색할 때, ACT는 기억에서 가장 활성화된 청크를 살펴본다. 임계값 이상이면 해당 청크가 검색되고, 그렇지 않으면 "누락 오류"가 발생하여 항목이 잊혀진다. 또한 검색 대기 시간이 있으며, 이는 검색된 청크의 활성화가 검색 임계값을 초과하는 양에 반비례한다. 이 대기 시간은 ACT 모델의 반응 시간을 측정하고 인간의 수행 능력과 비교하는 데 사용된다.[39]

4. 4. 통계 모델 (Statistical Models)

여러 상황에 분산된 일련의 경험으로부터 통계적 추론을 통해 의미 정보가 획득된다고 보는 모델들이다. 이러한 모델들은 세부적인 면에서 차이가 있지만, 일반적으로 (항목 × 상황) 행렬을 사용하며, 각 셀은 특정 상황에서 기억 속 항목이 나타난 횟수를 나타낸다. 의미 정보는 이 행렬에 대한 통계적 분석을 통해 얻어진다.[40][41]

이러한 모델 중 상당수는 검색 엔진에서 사용되는 알고리즘과 유사성을 보이지만, 실제로 동일한 계산 메커니즘을 사용하는지는 아직 명확하지 않다.

4. 4. 1. 잠재 의미 분석 (LSA)

가장 널리 사용되는 모델 중 하나는 잠재 의미 분석(LSA)이다.[42] LSA에서는 T × D 행렬이 텍스트 코퍼스로부터 구성되는데, 여기서 T는 코퍼스 내 용어의 수이고 D는 문서의 수이다(여기서 "맥락"은 "문서"로 해석되며, 단어 또는 단어 구문만이 기억 속 항목으로 간주된다). 그런 다음 행렬의 각 셀은 다음 방정식에 따라 변환된다.

\mathbf{M}_{t,d}'=\frac{\ln{(1 + \mathbf{M}_{t,d})}}{-\sum_{i=0}^D P(i|t) \ln{P(i|t)}}

여기서 P(i|t)는 항목 t가 발생했을 때 맥락 i가 활성화될 확률을 나타낸다(이것은 원시 빈도 \mathbf{M}_{t,d}를 항목 벡터의 총합 \sum_{i=0}^D \mathbf{M}_{t,i}로 나누어 얻는다).

4. 4. 2. 초공간 언어 유사 모델 (HAL)

초공간 언어 유사 모델(Hyperspace Analogue to Language, HAL)은[43][44] 특정 단어의 맥락을 해당 단어의 바로 앞뒤에 위치한 단어들로만 간주한다. HAL은 어휘집 내 단어의 개수를 N이라고 할 때, 10 단어의 윈도우를 사용하여 텍스트 말뭉치를 단계적으로 이동시키면서 N×N 행렬을 계산한다. SAM과 마찬가지로 두 단어가 동시에 윈도우에 나타날 때마다 두 단어 사이의 연관성이 증가한다. 즉, N×N 행렬의 해당 셀 값이 증가한다. 두 단어 사이의 거리가 멀수록 연관성이 증가하는 정도는 작아진다. 구체적으로, \Delta=11-d인데, 여기서 d는 윈도우 내 두 단어 사이의 거리이다.

5. 뇌과학적 기반

의미 기억의 뇌과학적 기반에 대해서는 현재까지도 논쟁이 진행 중이다. 크게 두 가지 관점으로 나눌 수 있다. 첫 번째는 의미 기억이 일화 기억과 마찬가지로 해마를 포함하는 내측 측두엽에 저장된다는 것이다. 두 번째는 해마는 일화 기억과 공간 인지에만 관여하며 의미 기억은 뇌의 다른 영역, 예를 들어 측두 피질이나 뇌 전체에 분산되어 저장된다는 것이다.

최근 연구에 따르면, 해마 손상이 있어도 부해마 피질이 보존된 기억상실증 환자들은 일화 기억을 상실했음에도 불구하고 의미 기억은 어느 정도 유지하는 모습을 보였다.[46] 이는 의미 기억 형성에 필요한 정보 부호화(encoding)가 해마에만 의존하지 않는다는 것을 시사한다.

한편, 알츠하이머병과 같은 다양한 질병 및 장애는 의미 기억의 생물학적 작동에 영향을 미칠 수 있다.

5. 1. 의미 기억과 뇌 영역

의미 기억의 인지신경과학은 두 가지 지배적인 견해가 있는 논쟁적인 문제이다.

많은 연구자와 임상의들은 의미 기억이 일화 기억과 동일하게 해마를 포함한 내측 측두엽의 동일한 뇌 시스템에 저장된다고 믿고 있다.[45] 이 시스템에서 해마는 기억을 "인코딩"하거나 기억이 형성되도록 하며, 신피질은 초기 인코딩 과정이 완료된 후 기억을 저장한다. 최근 이 가설에 대한 보다 정확한 해석을 뒷받침하는 새로운 증거가 제시되었다. 해마는 해마 자체, 내측 후피질 및 주변 해마 피질을 포함한다. 이 두 가지는 부해마 피질을 구성한다. 해마 손상이 있지만 일부 부해마 피질이 보존된 기억상실증 환자는 일화 기억의 완전한 상실에도 불구하고 어느 정도 온전한 의미 기억을 보여줄 수 있었는데, 이는 의미 기억으로 이어지는 정보 인코딩이 해마에 생리적 기반을 두지 않는다는 것을 강력하게 시사한다.[46]

다른 연구자들은 해마가 일화 기억과 공간 인지에만 관여한다고 믿으며, 이는 의미 기억이 어디에 위치할 수 있는지에 대한 의문을 제기한다. 일부는 의미 기억이 측두 피질에 존재한다고 믿는 반면, 다른 사람들은 뇌의 모든 영역에 광범위하게 분포되어 있다고 믿는다.

5. 2. 신경 영상 연구

해마 영역은 의미 기억과 선언적 기억을 연관시킨다. 왼쪽 아래 전전두피질과 왼쪽 뒤쪽 측두엽 영역은 의미 기억 사용과 관련된 다른 영역이다. 측두엽 손상은 측면 및 내측 피질에 영향을 미치며 의미 손상과 관련이 있다. 뇌의 다른 영역 손상은 의미 기억에 다르게 영향을 미친다.[47]

신경 영상 증거에 따르면 왼쪽 해마 영역은 의미 기억 과제 수행 시 활동 증가를 보인다. 의미 검색 중, 오른쪽 중간 전두이랑의 두 영역과 오른쪽 아래 측두이랑 영역에서도 유사하게 활동 증가가 나타난다.[47] 의미 기억과 관련된 영역의 손상은 손상 영역과 유형에 따라 다양한 결손을 초래한다. 예를 들어, 환자가 손상 부위와 유형에 따라 한 의미 범주에 대해 다른 범주보다 지식 결손을 보이는 범주 특이적 손상이 발생할 수 있다.[48]

범주 특이적 손상은 살아있는 것과 무생물이 표현되는 피질 영역과 특징 및 개념적 관계가 표현되는 피질 영역을 포함할 수 있다. 의미 체계의 손상에 따라 한 유형이 다른 유형보다 선호될 수 있다. 많은 경우, 한 영역이 다른 영역보다 더 나은 지점이 있다.[49]

의미 치매와 단순 헤르페스 바이러스 뇌염은 의미 기억에 각기 다른 영향을 미친다. 의미 치매는 더 일반적인 의미 손상을 보이며, 단순 헤르페스 바이러스 뇌염으로 인한 의미 기억 결손은 범주 특이적 손상을 더 많이 나타내는 경향이 있다.[48] 알츠하이머병과 같이 의미 기억에 영향을 미치는 다른 질환은 물체의 명명, 인식 또는 묘사 오류로 임상적으로 관찰되었다. 연구자들은 이러한 손상을 의미 지식의 저하로 보았다.[50]

다양한 신경 영상 및 연구는 의미 기억과 일화 기억이 뇌의 별개 영역에서 발생함을 시사한다. 다른 연구에서는 의미 기억과 일화 기억이 단일 선언적 기억 시스템의 일부이지만 더 큰 전체 내에서 다른 부문과 부분을 나타낸다고 제안한다. 의미 기억 또는 일화 기억에 접근하는지에 따라 뇌 내의 다른 영역이 활성화된다.[51]

6. 의미 기억 장애

의미 기억 장애는 뇌 손상으로 인해 특정 범주의 대상을 인지하는 데 어려움을 겪는 현상이다.

범주 특이적 의미 손상은 특정 범주의 대상을 식별하는 능력에만 문제가 생기는 현상이다. 이러한 현상은 뇌의 넓은 범위, 특정 부위, 또는 불규칙한 손상으로 인해 발생할 수 있다. 연구에 따르면 측두엽, 그중에서도 구조적 설명 시스템이 이러한 손상의 원인일 수 있다.[52]

뇌 병변은 외상이나 감염 등으로 인해 뇌 조직이 비정상적으로 변하는 것을 의미한다. 한 사례 연구에서는 동맥류 제거 수술을 받은 환자가 수술 후 의미 기억에 문제가 생겼는데, 특히 생물 범주의 물건을 식별하는 데 어려움을 겪었다. 연구자들은 이러한 의미적 결손이 측두엽의 연결 단절로 인해 발생했다고 추정했다.[58]

임상 및 실험 신경 심리학 저널의 연구에 따르면, 남성과 여성은 의미 기억에서 차이를 보인다. 예를 들어, 남성은 도구와 차량에 더 익숙하고, 여성은 과일, 채소, 꽃에 더 익숙하다.[59]

의미 기억 장애에 대한 더 자세한 내용은 하위 섹션(범주 특이적 의미 손상, 모달리티의 역할, 뇌 병변과 의미 손상, 성별에 따른 의미 차이, 모달리티 특이적 손상, 의미 기억 접근 장애와 저장 장애)에서 확인할 수 있다.

6. 1. 범주 특이적 의미 손상 (Category-Specific Semantic Impairments)

범주 특이적 의미 손상은 특정 범주의 대상을 식별하는 능력에만 문제가 생기는 현상을 말한다. 예를 들어, 동물 이름은 잘 말하지 못하지만, 과일이나 도구 이름은 잘 말할 수 있는 경우가 이에 해당한다.[52] 이러한 현상은 뇌 손상, 특히 측두엽 손상과 관련이 있는 것으로 알려져 있다.[52]

범주 특이적 의미 손상을 설명하는 이론은 크게 두 가지로 나뉜다.[52]

  • 상관 구조 원리: 뇌가 대상의 속성들이 얼마나 자주 함께 나타나는지를 바탕으로 개념 지식을 구성한다는 이론이다. 즉, 뇌는 대상 속성들의 통계적 관계와 그들 간의 관계를 반영하여 의미를 저장한다는 것이다.
  • 신경 구조 원리: 뇌의 구조 자체가 개념 지식 구성에 영향을 미친다는 이론이다. 이 이론은 자연 선택의 압력으로 인해 특정 영역에 특정한 신경 회로가 형성되었고, 이러한 신경 회로가 문제 해결과 생존에 중요한 역할을 한다고 본다. 예를 들어, 동물, 식물, 도구는 각각 뇌의 특정 영역에서 처리된다고 가정한다.

6. 1. 1. 손상 범주

의미 기억 손상은 특정 범주에 따라 두 가지 유형으로 나뉘며, 이는 개인의 특정 손상에 따라 강조되거나 영향을 덜 받을 수 있다. 첫 번째 범주는 생물체로, 동물에 대한 손상이 가장 흔하다. 두 번째 범주는 무생물체로, 과일과 채소(생물학적 무생물체)와 인공물이 두 개의 하위 범주를 형성하며, 인공물에 대한 손상이 가장 흔하다. 이러한 손상의 유형은 해당 범주와 관련된 개념적 지식의 부재를 나타내지 않는데, 이는 물체의 구조를 식별하고 설명하는 데 사용되는 시각 시스템이 개인의 개념적 지식 기반과 독립적으로 작동하기 때문이다.[52]

대부분의 경우, 이 두 범주는 사례 연구 데이터와 일치한다. 그러나 이 규칙에는 몇 가지 예외가 있다. 음식, 신체 부위, 악기와 같은 범주는 생물/무생물 또는 생물학적/비생물학적 범주 구분을 따르지 않는 것으로 나타났다. 어떤 경우에는 악기가 생물체 범주에 손상을 입은 환자에게 손상되는 경향이 있는 것으로 나타났는데, 이는 악기가 비생물학적/무생물 범주에 속한다는 사실에도 불구하고 나타난다. 그러나 악기 연주가 정상 수준인 생물학적 손상 사례도 있다. 마찬가지로 음식도 생물학적 범주 손상이 있는 사람들에게 손상되는 것으로 나타났다. 특히 음식 범주는 자연적일 수도 있고, 고도로 가공될 수도 있기 때문에 몇 가지 불규칙성을 보일 수 있는데, 채소와 동물에 대한 손상이 있었지만 음식 범주는 온전하게 유지된 개인에 대한 사례 연구가 있다.[52]

6. 1. 2. 모달리티의 역할

모달리티는 언어를 통해 표현되는 필요성과 확률과 관련된 의미의 범주를 말한다. 언어학에서 특정 표현은 모달 의미를 갖는다고 한다. 이에 대한 예로는 조건문, 조동사, 부사, 명사가 있다.[53] 범주별 의미 결손을 살펴볼 때, 이러한 장애 및 손상과 더 관련이 있는 단어 관계를 살펴보는 또 다른 종류의 모달리티가 있다.

범주별 손상의 경우, 몇 가지 일반적인 예측에 기반한 모달리티별 이론이 있다. 이 이론들은 시각적 모달리티에 손상이 발생하면 생물체에 대한 결손이 발생하고, 기능적 모달리티에 손상이 발생하면 비생물체(인공물)에 대한 결손이 발생한다고 주장한다. 모달리티 기반 이론은 모달리티별 지식에 손상이 발생하면 이에 속하는 모든 범주가 손상된다고 가정한다. 이 경우, 시각적 모달리티에 대한 손상은 더 구체적인 범주에 국한되지 않고 모든 생물체에 대한 결손을 초래한다. 예를 들어, "동물" 또는 "과일과 채소"에 국한된 범주별 의미 결손은 없을 것이다.[52]

6. 1. 3. 뇌 병변과 의미 손상

뇌 병변은 뇌 내부 또는 표면의 비정상적인 조직을 의미하며, 이는 대부분 외상이나 감염에 의해 발생한다. 한 사례 연구에서, 한 환자는 동맥류 제거 수술을 받았는데, 외과의는 전교통 동맥을 클립해야 했고, 그 결과 기저 전뇌 및 뇌궁 병변이 발생했다. 수술 전 이 환자는 완전히 독립적이었고 의미 기억에 아무런 문제가 없었다. 그러나 수술 후 병변이 발생하면서 환자는 물건 이름 말하기, 식별, 인지 과제, 이해에 어려움을 겪는다고 보고했다. 환자는 살아있는 범주의 물건에 대해 훨씬 더 심각한 문제를 겪었는데, 이는 환자가 하도록 요청받은 동물 그림 일치 및 식별 과제에서 얻은 데이터에서 확인할 수 있었다.[58] 모든 병변은 다르지만, 이 사례 연구에서 연구자들은 의미적 결손이 측두엽 단절의 결과로 나타났다고 제안했다. 이 결과는 측두엽의 모든 유형의 병변이 심각성과 위치에 따라 의미적 결손을 유발할 가능성이 있다는 결론으로 이어졌다.[58]

6. 1. 4. 성별에 따른 의미 차이

임상 및 실험 신경 심리학 저널의 연구 결과에 따르면, 남성과 여성 사이에 의미 기억에 차이가 있는 것으로 나타났다. 아래 표는 실험 결과를 요약한 것이다.[59]

의미 과제 및 친숙도 평가: 실험 결과
남성여성
도구 이름에 더 능숙함과일 이름에 더 능숙함
동물과 인공물을 더 많이 명명함과일과 채소를 더 많이 명명함
차량에 대한 친숙도가 더 높음꽃과 노인에 대한 친숙도가 더 높음



이 결과는 건강한 사람들의 성별에 따른 의미 지식 차이를 보여주는 기준선을 제시한다. 실험 데이터에 따르면, 범주 특정 의미 결손이 있는 남성은 주로 과일과 채소에 어려움을 겪는 반면, 여성은 동물과 인공물에 어려움을 겪는 경향이 있다. 이는 범주 특정 의미 결손과 관련하여 성별 간 유의미한 차이가 있으며, 환자들이 처음부터 지식이 부족했던 범주에서 어려움을 겪는 경향이 있다는 결론을 뒷받침한다.[59]

6. 2. 모달리티 특이적 손상 (Modality-Specific Impairments)

의미 기억은 양식과 관련하여 논의되기도 한다. 서로 다른 구성 요소는 서로 다른 감각 운동 채널에서 정보를 나타낸다. 양식 특이적 손상은 입력 양식을 기반으로 별도의 하위 시스템으로 나뉜다. 서로 다른 입력 양식의 예로는 시각, 청각 및 촉각 입력이 있다. 양식 특이적 손상은 정보 유형을 기반으로 하위 시스템으로도 나뉘는데, 시각적 정보와 언어적 정보, 지각적 정보와 기능적 정보 등이 그 예이다.[60]

6. 3. 의미 기억 접근 장애와 저장 장애

의미 기억 장애는 크게 두 가지로 나뉜다. 의미 기억 접근 장애와 의미 기억 저장 장애는 시간적 요인, 반응 일관성, 빈도, 의미 관련성이라는 네 가지 요인을 기준으로 구분된다.[61] 의미 기억 접근 장애는 특정 자극에 대한 반응 시간이 정상 반응 시간에 비해 느려지는 시간 왜곡 현상이 나타난다. 또한, 접근 장애에서는 여러 번 제시된 자극에 대해 이해하고 반응하는 데 일관성이 떨어진다. 시간적 요인은 반응 일관성에 영향을 미치는 반면, 저장 장애에서는 특정 항목에 대한 반응이 일관되게 나타난다. 자극 빈도는 인지 처리 과정 전반에 걸쳐 수행 능력을 결정한다. 의미 기억 저장 장애에서는 극단적인 단어 빈도 효과가 자주 관찰되지만, 의미 기억 접근 장애에서는 단어 빈도 효과가 미미하다. 의미 관련성은 근접 그룹과 원거리 그룹을 비교하여 평가한다. 근접 그룹은 의류 종류 목록과 같이 동일 범주에 속하는 단어들로 구성되며, 원거리 그룹은 서로 관련 없는 단어들처럼 넓은 범주에 걸쳐 있는 단어들로 구성된다. 근접 그룹과 원거리 그룹을 비교했을 때, 접근 장애에서는 의미 관련성이 부정적인 영향을 미치는 것으로 나타났으나, 의미 기억 저장 장애에서는 이러한 현상이 관찰되지 않았다. 범주 특정적 손상과 양식 특정적 손상은 의미 기억의 접근 및 저장 장애를 구성하는 중요한 요소이다.[61]

7. 한국 사회와 의미 기억

(참조할 원문 소스가 비어있으므로 내용을 생성할 수 없습니다.)

8. 현재와 미래 연구

양전자 방출 단층 촬영술(PET)과 기능적 자기 공명 영상(fMRI) 같은 신경 영상 기술 덕분에, 인지 신경 과학자들은 의미 기억의 신경망 조직에 대한 다양한 가설을 탐구할 수 있게 되었다. 연구자들은 이러한 기술을 통해 참가자들이 객체 이름 지정, 두 자극의 범주 일치 여부 판단, 그림과 단어 짝짓기 등의 인지 과제를 수행하는 동안 뇌 활동을 관찰한다.[62]

의미 기억이 지각처럼 색상, 크기, 형태, 움직임 등 시각 정보 유형으로 세분될 수 있다는 이론이 발전하고 있다. Thompson-Schill(2003)의 연구에 따르면, 좌측 또는 양측 복측 측두엽 피질은 색상과 형태 지식 검색에 관여하고, 좌측 측두엽 피질은 움직임 지식, 두정엽 피질은 크기 지식에 관여한다.[63]

신경 영상 연구는 속성별로, 그리고 범주별로 구성된 광범위하고 분산된 의미 표현 네트워크를 보여준다. 이 네트워크는 복측(형태 및 색상 지식) 및 측면(움직임 지식) 측두엽 피질, 두정엽 피질(크기 지식), 전운동 피질(조작 지식) 등을 포함한다. 측두엽 피질의 전방 영역 등은 비지각적(예: 언어적) 개념 지식 표현에 관여할 수 있다.[64]

참조

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