쉽게 보는 언어처리 고전 ERP 연구 - P600 -

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  이전 PPT에 이어, 마찬가지로 개인 공부 겸 만들었던 Osterhout and Holcomb (1992)의 쉽게 보는 P600 연구입니다. 언어처리와 관련된 P600을 본격적으로 널리 알린 논문 중 하나죠. 마찬가지로 페이스북 페이지 '언어학덕후'에 있던 걸 일부 수정하여 올립니다.
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  • 1. 문장의 구조가 이상하거나 복잡할 때 머릿속에선 무슨 일이 일어날까? 쉽게 보는 언어처리 ERP 연구 씨-리즈 2편 2018년 10월 17일 박기효
  • 2. - 지난 번엔 N400을 이야기해봤죠? 이번 포스트에서는 다른 ERP component를 이야기해봅시당. 2
  • 3. - 혹시나 까먹으셨을 분들을 위해서 N400(이하 N4)에 대해서 다시 한 번 간단히 말씀드리면, N4는 의미 위반이 일어날 때나 문장을 이해할 때 예상치 못한 요소가 나타날 때 나타나는 것이었습니다.(언어처리 차원에서는요) 3
  • 4. - 1980년 최초로 Marta Kutas(좌)와 Steven Hillyard(우)가 N4를 보고한 후, N4에 대한 연구는 상당히 진행됐습니다. “내가 좀 쩔지ㅋ” “나도ㅋ” 4
  • 5. - 하지만 사실 문장은 의미가 이상할 때만 있는 게 아니죠. - 다음 슬라이드에 나오는 것들처럼 문장의 구조가 이상하거나, 아니면 복잡할 수도 있습니다. 둘 다일 수도 있구요. 5
  • 6. - 일본어: “教授が学生に図書館司書が貸した珍しい古文書を見せた.” → ‘学生に(학생에게)’가 ‘貸した(빌려주었던)’에 붙을 수도, ‘見せた(보여주었다)’에 붙을 수도 있음. - 영어: “The horse raced past the barn fell.” → 사실 raced는 주절의 동사가 아닌 축약된 관계절(that was raced)의 동사. - 독일어: “Dass sie nach dem Ergebnis zu fragen tatsächlich erlaubt hat.” → hat가 나오기 전까진 ‘sie’가 주격의 sie인지, 목적격의 sie인지 헷갈림. - 스와힐리어: “Juma na Elewisa wanapigana.” → wanapigana에서 -an은, Juma와 Elewisa가 ‘서로’ 싸우고 있거나, 아니면 ‘함께’ 싸우고 있다란 해석 둘 다 가능케 함. - 한국어: “신문사의 사장이 비밀리에 정치적으로 이용한 의원의 사무실에 깡패가 들이닥쳤다.” → 사연_많은_사무실.jpg 6
  • 7. - 언어학자들, 특히 문장의 구조가 어떻게 구성되는 지 이야기하는 통사론(Syntax)을 연구하는 사람들에게 있어 문장에서 나타나는 통사적 위반은 다른 의미, 화용(~맥락) 위반과 더불어 크게 눈에 띠는 현상입니다. - 그렇다면 이것이 ERP 측정을 했을 때도 관찰될 수 있는 현상일까요? - 만약 관찰된다면, N4와는 구분되는 ERP component로서 나타날까요? 7
  • 8. - 다음 두 영어 문장을 살펴봅시다. (별표(*) 표시는 비문법적임을 표시) (1) The woman struggled to prepare the meal. (2) *The woman persuaded to answer the door. - (1)에서 자동사(intransitive verb) ‘struggle’은 목적어를 취하지 않는 동사입니다. 따라서 to + 동사 + 목적어 형태의 보어(clausal complement)가 추가로 나와도 큰 문제가 없죠. - 반면 (2)의 타동사(transitive verb) ‘persuade’는 능동태로 쓰였을 때, 꼭 목적어를 취해야만 하는 동사입니다. 따라서 (1)과 같은 양상의 보어가 나오면, 비문법적인 문장이 되어버립니다. - 물론, persuaded가 축약된 관계절(reduced relative clause), 즉 The woman (who was) persuaded to answer the door로서 사용될 수도 있습니다. 이 경우라면 문법적이겠죠? 8
  • 9. - 이렇게 생기는 문장 구조들을 언어학적으로 표현하면 아래와 같이 수형도(Tree Diagram)로도 그려낼 수 있습니다. 좀 옛날 방식으로 그렸지만 20년도 더 된 논문이니 그런가보다 합시다. 요즘도 이렇게 그리는 사람들이 있긴 하지만 9
  • 10. - 비문법적인 문장으로 취급됐던 (2)의 문장을 조금 다른 방식으로 다시 한 번 볼까요? (2-1) *The woman persuaded to answer the door. - 위 문장을 읽고 있는 사람들의 뇌파를 측정했을 때, 두 개의 가설을 생각해볼 수 있습니다. - 첫째는 만약 사람들이 persuaded를 축약된 관계절로 해석하지 않고, 나아가 능동태로 해석한다면 persuaded 다음에 to를 접하게 될 때 문장이 이상하다는 걸 느낀다는 가설입니다. - 즉, ‘persuaded가 나왔으니 누군가(목적어)를 설득해야하는데 왜 to가 나와버리는 거지?’와 같은 생각을 할 수 있죠. 이를 언어학적으론 하위범주(subcategorization)를 위반한다고 이야기합니다. - 둘째는 위와 같이 어떤 선호되는 문장 구조를 먼저 상정하지 않고 가능한 모든 문장구조를 생각하거나, 혹은 문장 구조가 확실해질 때까지 어떠한 판단도 유보한다면 to가 아니라 door를 접했을 때 사람들은 문장이 이상하다고 10
  • 11. - 편의를 위해서 첫번째 가설은 초기처리가설(early processing hypothesis)로, 두번째 가설은 후기처리가설(late processing hypothesis)이라고 정합시다. - 명명 기준은 그냥 to는 문장 앞에 있어서고, door는 문장 끝에 있어서 그렇습니다. 뭐 대단한 거 아님(…). - 과연 무엇을 지지하는 결과가 나올까요? 아니면 둘 다 지지하지 않는 결과가 나올까요? - 그리고 이 때 나오는 ERP component는 무엇일까요? 11
  • 12. - (1)과 (2)와 같은 문장들이 실험참여자들에게 제시됐습니다. - 부착된 전극은 총 13개로 후두엽 좌우, 전두엽 좌우, 정수리 앞, 정수리, 정수리 뒤, 베르니케 영역 두 부분, 두정측두엽 두 부분, 전방측두엽 두 부분에 붙여졌습니다. (I) 자동사(Intransitive) 조건 - The woman struggled to prepare the meal. (II) 타동사(Transitive verb) 조건 - *The woman persuaded to answer the door. 12
  • 13. - 실험참여자에게 ‘to’가 제시됐을 때 나타나는 뇌파들을 평균치로 나타낸 그림입니다. (옛날 논문이라서 화질구지 죄송 ㅠㅠ) 13
  • 14. - 파란 박스가 N4를 가리키는 부분입니다. 두 가지 조건을 제시했을 때 나타나는 뇌파 반응이 눈으로 봐도 그닥 큰 차이가 없음을 알 수 있습니다. - 반면, 빨간 박스의 경우엔 파란 녀석과는 달리 육안으로도 뇌파 반응 차이가 크게 나타나는 걸 볼 수 있네요. 이 때 나타나는 ERP 양상은 +(positive) 방향, 약 600ms 전후로 나타나니, 이를 P600(이하 P6)라고 N4 (x) P6 (o) 14
  • 15. - 즉, 초기처리가설을 지지하는 결과가 나왔습니다. 그리고 이 때 관련되는 ERP component는 바로 P6라는 녀석이구요. - 그렇다면 이 P6는 통사적 위반(하위범주 위반)이 있을 때 나타나는 것이라고 일단은 생각해볼 수 있습니다. 이제부터 주목해야할 친구죠. N4 (x) P6 (o) 15
  • 16. - 혹시 몰라 문장의 마지막 단어가 제시 됐을 때 나오는 뇌파를 살펴보았습니다. 이 경우엔 P6가 아닌, N4가 나오는 걸 알 수 있네요. N4 (o) 16
  • 17. - 이 새로운 ERP component를 발견한 저자(Osterhout, Holcomb)들은 혹시나 다른 조건들과 비교했을 때도 P6 elicitation의 재현이 일어나는 지 확인하기 위해 두 번째 실험을 진행하였습니다. - 총 4가지 조건의 문장들이 만들어졌습니다. 이 중 두 조건은 앞에서 진행한 실험과 동일하고, 나머지 두 조건은 살짝 다르게 만들어졌습니다. 17
  • 18. - …이렇게 말이죠! (I) 단형 자동사 문장 조건 (Short intransitive verb sentences) - The broker hoped to sell the stock. (II) 단형 타동사 조건 (Short transitive verb sentences) - *The broker persuaded to sell the stock. (III) 장형 자동사 조건 (Long intransitive verb sentences) *물음표 표시는 문법적인 건지 아닌지 표시 - ?The broker hoped to sell the stock was sent to jail. (IV) 장형 타동사 조건 (Long transitive verb sentences) - The broker persuaded to sell the stock was sent to jail. - 살펴보면 아시겠지만, 세번째 조건은 첫번째 조건을, 네번째 조건은 두번째 조건을 변형시킨 것입니다. 18
  • 19. - 앞선 실험에서 ‘to’가 제시됐을 때 P6가 나왔으니, 마찬가지로 네번째 조건에서도 P6가 나올 것이라고 예상할 수 있습니다. - 그렇다면 세번째, 네번째 조건의 경우 ‘to’말고 ‘was’가 실험참여자에게 제시됐을 때의 뇌파 활동 양상이 어떻게 나타날까란 질문이 생길 수 있습니다. - 세번째, 네번째 조건의 문장을 다시 볼까요? 19
  • 20. (3) ?The broker hoped to sell the stock was sent to, jail. - 사람들이 hoped를 수동태로 해석하지 않고, 단순능동태로 해석하는 전략을 취한다면(이런 전략을 최소부착(minimal attachment)이라고 합니다) (3)과 같은 문장에 있는 ‘was’를 접했을 때 어려움을 느낄 겁니다. - 왜냐하면 이미 hope를 능동태 동사로 간주하고 The broker에 부착시킨 뒤 읽어가고 있는데 ‘was’라는 또 다른 부착 가능한 요소가 나와버리니 사람들은 The broker를 hoped에 부착시킬지, 아니면 was에 부착시킬지 헷갈리기 때문입니다. - 더욱이 hope를 수동태로 쓰는 경우는 ‘it is hoped/to be hoped’와 같이 (대충 말하자면) 많은 사람들이 어떤 사건이 일어나길 바랄 때나, 소망 등을 이야기할 때나 ‘it’과 함께 나타나곤 합니다. 사람이 주어일 땐 거의 안 나오죠. 20
  • 21. (4) The broker persuaded to sell the stock was sent to jail. - 마찬가지로, (4)의 경우에도 사람들은 ‘was’를 접하는 순간 잠깐 동안 문장이 이상하다고 느낄 수 있습니다. - 하지만 (3)과는 달리 곧바로 persuaded를 능동태가 아닌 수동태, 즉 축약된 관계절로 다시 해석한 뒤 계속 해석을 이어나갈 것이므로(왜냐하면 The broker는 설득 당하는 게 가능하니깐요), (3)에 비해 그 처리 양상이 훨씬 수월할 것입니다. - 따라서 (3)의 ‘was’와 (4)의 ‘was’를 각각 접했을 때 나타나는 뇌파 양상은, (3)을 (4)에 비교해 보았을 때 P6가 나타날 것이라 예상할 수 있겠네요. - 과연 어떤 결과가 나왔을까요? 실험셋팅은 이전 실험과 동일합니다. 다만 이번 실험의 참여자는 이전 실험에 참여하지 않았다는 거에서 다를 뿐입니다. 21
  • 22. - 일단 이전 실험과 동일한 조건들인 첫번째 두번째 조건은 이전과 마찬가지로 ‘to’ 구간에선, N4는 나오지 않았고 P6만 나왔네요. N4 (x) P6 (o) 22
  • 23. - 마찬가지로, 문장의 마지막 단어에서는 이전 실험과 동일하게 N4가 나왔구요. - 이제 대망의 세번째, 네번째 조건의 문장들이 제시됐을 때 나타나는 뇌파양상을 살펴보죠. N4 (o) 23
  • 24. - 으아니? P6가 나왔습니다! 첫번째 실험과 마찬가지로, 통사위반이 일어났을 때 나타나네요! P6 (o)N4 (x) 24
  • 25. - 이러한 결과들을 바탕으로 저자 Osterhout와 Holcomb는 P6가 통사위반이 일어날 때 나타나는 ERP component라고 이야기합니다. - 또한 실험에 제시된 문장들을 오도문(garden-path sentence)라고도 하는데요. 원문을 직역하면 정원길 문장 이라고 하는데, 유럽의 유명한 정원들을 가보신 분들은 아시겠지만 정원 내 특정 장소에 가려면 길이 복잡할 때가 있어 처음 갔던 길에서 되돌아가 다른 길을 찾아가야할 때가 있습니다. - 즉, 그 장소를 찾아가는 사람의 입장에선 그곳에 다다르기 위해 그 경로를 ‘재분석’하며 올바른 길을 찾아야하죠. 25
  • 26. 대충 이런 느낌으로요! 26
  • 27. - 마찬가지로, 저자 Osterhout와 Holcomb가 사용한 문장은 오도문으로도 취급되기 때문에, 통사적 재분석을 요구하는 문장이 되는 것입니다. - 따라서 저자들은 P6를 오도문 처리와 하위범주 위반과 같은 통사 위반이 나타났을 때 검출되는 것이라고 이야기했죠. - 이후 많은 후속 연구를 통해 P6는 N4와 더불어 오늘날 언어처리와 주로 관련된 ERP component로 여겨지게 됐습니다. 그 구체적인 해석은 연구자마다 다르고, 또 논의 중이지만 전자는 통사처리와 관련된 것으로, 후자는 의미처리와 관련된 것으로 대표되고 있죠. 27
  • 28. - 하지만 2000년대에 들어서는 P6를 단순히 통사처리와 관련된 것으로 간주하지 않고, 문장 내 통사 및 의미 관계를 해석하면서 감지되는 다양한 위반요소를 감지하고 이를 재분석하는 처리 과정을 반영하는 것으로 이야기합니다. 결국엔 재분석이란 맥락에서 이야기되고 있는 셈이죠. - 어찌됐든 Osterhout와 Holcomb의 P6 발견을 시작으로, 오늘날 심리/신경언어학자들이 자주 들여다보는 ERP component로서 활약하고 있습니다. 28
  • 29. 끝!
  • 30. (보너스) 그 때 그 시절 EEG 셋팅 (feat. Young Marta Kutas)
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