English abstract (292 words)

Effects of working memory(WM) load on attentional selection differ along the contents of WM load. Previous studies said that according to the contents of WM load the attentional selection could be enhanced, hampered, or not affected. Recent studies which discussed the effects of visual short-term memory(VSTM) load on selective attention reported conflicting results despite they used similar contents for VSTM load. Current study tried to replicate the experiment of \citet*{Konstantinou_2014}. Through three experiments, we manipulated VSTM load level presented in interleaved design (Experiment 1), blocked design(Experiment 3), and VSTM load level differed whether the load present or not(Experiment 2). The result of experiments indicated that the VSTM load does not affect attentional selection. Bayesian factor supported supported null hypothesis with no effect of VSTM load on attentional selection is about seven times more preferable than the alternative that the VSTM load enhances of hampers selective attention. Additionally, we replicated \citet*{Lavie_1995}'s perceptual load effect to compare with the VSTM load effect. The replication of perceptual load effect was successful and it was different from VSTM load effect on attentional selection. Experiment 5 was conducted for explore particular conditions that the VSTM load can affect attentional selection. We manipulated the VSTM load's position which can overlap the flankers position or not. The result of experiment 5 show that when the position overlap attentional selection did not changed by VSTM load, but when the positions were allotted each side of display, the flanker interference became bigger according to the VSTM load increase. These results could not be explained by the studies insist the VSTM load enhances selective attention. Current study causes the need for new models which can explain these new data describing interaction between VSTM and selective attention.

서론

과제를 효율적으로 수행하려면 중요한 정보에 심적 자원을 집중할 수 있어야 한다. 사람이 한 번에 인식할 수 있는 정보의 양에는 한계가 있기 때문이다. 지금까지 인지심리학자들은 마음이 정보를 선택하고 자원을 집중하는 과정을 이해하기 위해 많은 노력을 기울여왔다. 특히 정보처리 중 선택이 일어나는 지점(locus of selection)은 가장 큰 관심을 받는 연구 주제 중 하나였다\citep{Broadbent_1958,Deutsch_1963,Gray_1960,Treisman_2012}. '초기 선택' 모형에 따르면, 정보는 초기 감각 등록 단계에서 선택된다\cite{Broadbent_1958,Moray_1959,Gray_1960}. 모든 감각 정보가 일종의 여과기를 거치면서 일부 정보들은 선택이 되고, 다른 정보들은 더 이상 처리되지 않게 된다. 그에 비해, '후기 선택' 모형에서는 주의 선택을 위한 여과기가 지각 과정 이후에 자리잡고 있다고 가정하였다\cite{Deutsch_1963,Norman_1968}. 감각기관을 통해 입력된 정보들이 모두 지각되고 식별된 이후에 주의에 의한 정보 선택이 일어난다는 것이다. 정보의 선택이 지각 단계 이전에 일어나는지 혹은 이후에 일어나는지에 대한 논의는 점차 주의 자원의 할당에 따라 선택의 단계가 달라질 수 있다는 논의로 수렴되었다\citep{kahneman1973attention,kahneman1984changing,Lavie_1995}.
    Lavie는 지각 부담 이론(perceptual load theory) 을 통해 지각 처리 과정의 부담이 선택 지점을 결정하는 주요 변인이라고 제안하였다(\citealt{Lavie_2004,Lavie_2005}). 이 이론에 따르면, 지각적 자원은 과제와 관련된 정보들에 우선적으로 할당되지만 잉여 자원이 생길 경우에 과제와 관련되지 않은 정보들에게도 할당될 수 있다. 따라서 지각적으로 어려운 과제를 수행할 때는 불필요한 정보들이 처리되지 않고 걸려지지만(초기 선택), 지각적으로 쉬운 과제를 수행할 때는 불필요한 정보들이 깊이 처리되어 행동에 영향을 끼칠 수 있다(후기 선택). 이를 증명하기 위해, Lavie는 플랭커 과제(flanker task, \citealt*{Eriksen_1974})에서 표적 위치에 나타날 수 있는 글자들의 수를 조작하는 실험을 수행하였다. 그 결과, 표적 자극이 단독으로 제시된 조건에 비해 여섯 개의 다른 문자들과 함께 제시된 경우, 과제와 관련 없는 플랭커 글자의 간섭 효과가 사라졌다. 지각 부담 이론은 겉보기에 모순되어 보이는 다양한 선행 연구 결과들을 설명할 수 있었기 때문에, 이후 많은 행동연구와 신경과학 연구에 영향을 끼쳐왔다\citep{Rees_1997,Handy_2001,Yi_2004}.
    작업기억 부담(working memory load)은 지각 부담과는 다른 방식으로 주의 선택성을 조절한다. 작업기억의 부담은 주로 후기 선택에 관여하며, 입력된 정보들 중 현재 업무에서 중요한 의미를 가진 정보를 우선적으로 처리하는데에 영향을 끼친다. 작업기억 부담이 클 경우 사람들은 무시해야 할 정보를 더 많이 처리하는 경향을 보였다\citep*{de_Fockert_2001}. 작업기억의 부담이 커지면 인지 통제기능을 발휘하기 위한 자원이 부족하게 되어 방해 정보의 억제를 효율적으로 수행하기 어려워진다. 따라서 방해자극에 의한 간섭을 더 많이 받고 주의를 선택적으로 운용하기 힘들어진다. 작업기억의 부담은 주로 일정 길이의 숫자열을 되내이는 것으로 조작되는데, 숫자열의 길이가 길어질수록 플랭커 과제의 방해자극 간섭은 커졌다\citep*{Lavie_2004}. 지각된 여러 후보 자극들을 반응과 연결시키는 단계에서 인지 자원이 부족하면 효율적인 자극-반응 연결을 수행하기 어려워지고, 그에 따라 방해자극의 간섭도 더 커지게 된다.
    작업기억 부담이 주의 선택에 미치는 영향은 작업기억 부담의 종류에 따라 달라지기도 한다. 작업기억 부담의 유형이 표적 처리 과정과 겹칠 경우에는 표적 처리의 방해가 발생하지만, 방해자극 처리 과정과 겹칠 경우에는 오히려 방해자극 처리가 방해되어 주의 선택성이 좋아지는 결과가 관찰되었다\citep{Kim_2005,Park_2007}. 최근에는 작업기억의 유형이 시각적일 경우에도 주의 선택성이 향상된다는 결과가 보고되었다\citep{Roper_2013,Konstantinou_2014}. 시각 정보를 작업기억 부담으로 사용한 이 연구들에서는 숫자열 대신 색상 사각형들을 기억한 채 플랭커 과제를 실시하는 실험을 진행하였다. 이들의 실험 결과, 참가자들이 더 많은 색상을 기억한 조건에서 방해자극의 간섭은 줄어들었다. 숫자를 되내이는 작업기억 부담과 달리 시각 단기기억의 부담은 주의 선택성을 강화시킬 수 있었다. 또한, 작업기억의 내용물에 따라 인지 부담이 주의 선택성에 미치는 영향은 달라질 수 있었다.
    작업기억 내용물과 상관없이 많은 정보(capacity load)를 기억하는 것은 언제나 주의 선택성을 약화시킬 수 있다는 가능성도 제시되었다. \citet*{Zhang_2015} 은 작업기억의 부담을 용량 부담(capacity load)과 해상도 부담(resolution load)으로 나누어 정의하였다. 용량 부담은 더 많은 내용물을 기억하는 것을 필요로 하며, 해상도 부담은 기억할 대상을 헷갈리지 않고 정확하게 표상하는 것을 요구하였다. 실험은 각 부담 수준 조건의 사각형 색상을 기억한 채로 플랭커 과제를 실시하고, 기억 검사를 수행하는 것으로 진행되었다. 용량 부담 조건에서는 더 많은 색상을 기억하였고, 해상도 부담 조건에서는 같은 개수의 색상을 기억하지만 검사 단계에서 나타나는 색상이 약간만 차이나도록 조작되어 색상에 대한 정확한 기억을 해야 했다. 실험 결과, 해상도 부담이 큰 조건에서는 플랭커 효과가 감소하였지만, 용량 부담이 큰 조건에서는 플랭커 효과가 증가하였다. 용량 부담 조건의 실험 설계가 \citet{Roper_2013,Konstantinou_2014} 와 매우 유사함에도 불구하고 주의 선택에 미치는 영향은 완전히 달랐다.
    시각 단기기억 부담이 주의 선택을 강화한다는 결과와 약화한다는 결과는 상호 배타적이기 때문에 일관된 주의 선택 모형으로 설명되기 어렵다. 더 나아가 이들 연구에서 발견된 주의 선택의 변화가 믿을 만한 효과인지 의문을 갖게 한다. 한 가지 가설은 \citet{Roper_2013,Konstantinou_2014} 의 연구에서 공통적으로 발견되었듯이 시각 단기기억 부담이 주의 선택성을 좋게 할 수 있다는 것이다. 다른 하나는 최근 행해진 \citet*{Zhang_2015} 에서와 같이 시각 단기기억의 용량 부담이 주의 선택성을 나쁘게 한다는 것이다. 마지막으로 가능한 설명은 앞선 연구들의 효과가 1종 오류일 수 있으며, 그렇기 때문에 양방향으로 유의미한 결과가 나타났을 수 있다는 것이다. 실제로 심리학 연구들의 결과는 출판 편향을 내포하고 있기 때문에, 아주 작거나 없는 효과가 우연히 나타났을 가능성을 배제할 수 없다\citep{Hedges_1984,Ioannidis_2008,Lane_1978,Nelson_2014,Simonsohn_2015}.
    본 연구는 시각 단기기억 부담이 주의 선택성에 미치는 영향을 면밀히 조사하기 위해 선행 연구들을 재현하였다. \citet{Konstantinou_2014} 의 실험 설계에서는 플랭커 과제 화면과 시각 단기기억 부담의 제시 위치가 겹치지 않았기에 이를 바탕으로 재현 연구를 실시하였다. 실험의 결과를 간단히 요약하자면, 실험 1~3은 시각 단기기억 부담이 주의 선택에 어떠한 영향도 끼치지 못함을 발견하였다. 실험 4는 \citet*{Lavie_1995} 의 지각 부담 이론을 재현하여 시각 단기기억 부담이 주의 선택에 미치는 영향이 기존에 알려진 지각 부담과는 다르다는 점을 비교하였다. 실험 5는 플랭커의 위치와 시각 단기기억 자극의 위치가 겹칠 수 있게 조작하여 위치의 중첩이 주의 선택에 영향을 끼치게 하는지를 살펴보았다. 실험 5의 결과, 위치의 중첩은 아무런 차이를 만들어내지 못했으나 위치가 겹치지 않을 경우 시각 단기기억 부담에 의해 주의 선택성이 낮아지는 결과가 도출되었다. 비 중첩 조건에서 사용되는 지각 주의의 창이 크기 때문에 이러한 결과가 도출되었다고 예상되며, 주의 창이 넓어진 경우에는 시각 단기기억 부담이 주의 선택성을 저해할 수 있다는 새로운 증거를 제시하였다.

실험 1

실험 1에서는 \citet{Konstantinou_2014} 의 실험을 재현하였다. 참가자들은 한 개 혹은 네 개의 사각형 색상을 기억한 채로 플랭커 과제를 수행하였다. 플랭커 과제 후에는 기억 검사가 실시되어 시각 단기기억의 표상이 정확한지를 변화 탐지 과제를 통해 측정하였다. 검사 화면의 사각형들은 이전과 같거나 하나의 사각형 색이 달라져서 나타났다. 만일 \citet{Roper_2013,Konstantinou_2014} 의 주장이 타당하다면, 높은 시각 단기기억 부담 조건에서는 플랭커 간섭 효과가 줄어들 것이다. 하지만, \citet*{Zhang_2015} 의 결과가 타당할 경우 시각 단기기억 부담은 플랭커 간섭 효과를 증가시킬 것이다.

방법

참가자

선행 연구들의 참가자 수 (\citealt*{Roper_2013}: 20명, \citealt{Konstantinou_2014}: 22명, \citet*{Zhang_2015}: 18명)를 고려하여 20명의 참가자를 모집하였다(평균 23.65세, 여성 11명). 참가자는 심리학 과목의 크레딧 이수를 목적으로 실험을 수행하였다. 참가자의 나안 및 교정 시력은 0.8이상으로 제한되었다. 

도구 및 재료

실험 자극의 제시와 수집은 Matlab 2017a 및 Psychtoolbox 3\cite{Brainard_1997} 을 통해 이루어졌다. 참가자들은 약한 불빛으로 조명된 암실에 앉아 60cm 앞에 놓인 15.7인치 CRT 모니터 화면에 나타나는 자극을 처리하는 과제를 수행하였다. 모니터의 해상도는 1024 x 768 이었고, 85Hz의 주사율로 상영되었다. 참가자들의 반응은 DirectIN Button-Box(Empirisoft Corporation, New York, NY)을 통해 기록되었다.