심상 (정보 처리 이론): 두뇌 속 이미지 활용법

심적 심상은 장기 기억(LTM) 연구의 핵심이다(Matlin, 2009). 이 강의에서는 정보가 심상으로 어떻게 표현되는지, 그리고 심상을 사용하는 능력의 개인차에 대해 논의한다.

심상은 대상이나 사건의 물리적 속성을 포함하여 시각적/공간적 지식의 정신적 표상을 의미합니다. 주의를 끄는 시각적 자극은 감각 등록기에 진실한 형태로 잠시 보관된 후 작동 기억으로 전달됩니다. 작동 기억 표상은 그것이 나타내는 자극의 일부 물리적 속성을 보존하는 것으로 보입니다 (Gagné, Yekovich, & Yekovich, 1993). 이미지는 유사하지만 그것이 지시하는 대상과 동일하지 않은 아날로그 표상입니다 (Shepard, 1978).

심상은 고대 그리스 시대부터 높이 평가되어 왔습니다. 플라톤은 생각과 인식이 밀랍 덩어리처럼 마음에 새겨지고 이미지가 지속되는 한 기억된다고 생각했습니다 (Paivio, 1970). 그리스 시인 시모니데스는 이미지가 연상 매개체라고 믿었습니다. 그는 기억 보조 장치로 장소법을 고안했습니다. 이 방법에서는 기억해야 할 정보가 익숙한 환경의 위치와 쌍을 이룹니다.

심상은 또한 발견에도 영향을 미쳤습니다. Shepard (1978)는 전자기 이론의 상대론적 재공식화의 시작을 알린 아인슈타인의 사고 실험을 설명했습니다. 아인슈타인은 자신이 빛의 속도(초당 186,000마일)로 이동하고 있다고 상상했고, 그가 본 것은 빛도 고전 전자기 이론의 맥스웰 방정식에 의해 설명된 어떤 것도 아니었습니다. 아인슈타인은 일반적으로 이미지로 생각하고 상황을 시각적으로 개념화한 후에야 자신의 생각을 말과 수학 방정식으로 재현했다고 보고했습니다. 독일 화학자 케쿨레는 벤젠 구조를 시각화한 꿈을 꾸었고, 왓슨과 크릭은 유전 코드를 해독하기 위해 정신 회전을 사용한 것으로 보입니다.

이미지와는 대조적으로 명제는 구조에서 그것이 지시하는 대상과 유사하지 않은 개별적인 의미 표현입니다. “뉴욕시”라는 표현은 사전에서 무작위로 선택한 세 단어보다 실제 도시와 더 유사하지 않습니다. 고층 빌딩, 상점, 사람 및 교통 체증을 포함하는 뉴욕시의 이미지는 그것이 지시하는 대상과 구조가 더 유사합니다. 동일한 대조가 이벤트에서도 분명합니다. “검은 개가 잔디밭을 가로질러 달려갔다”라는 문장과 이 장면의 이미지를 비교해 보세요.

심상은 논란의 여지가 있는 주제입니다 (Matlin, 2009). 핵심 문제는 정신적 이미지가 실제 그림과 얼마나 유사한가입니다. 즉, 그림과 동일한 세부 사항을 포함합니까, 아니면 하이라이트만 묘사하는 흐릿한 그림입니까? 자극의 시각적 패턴은 해당 기능이 장기 기억 표현에 연결될 때 인식됩니다. 이는 이미지가 장기 기억 표현만큼만 선명할 수 있음을 의미합니다 (Pylyshyn, 1973). 정신적 이미지가 사람들의 인식의 산물인 한, 이미지는 자극의 불완전한 표현일 가능성이 높습니다.

사람들이 공간적 지식을 나타내기 위해 심상을 사용한다는 생각에 대한 지지는 참가자들에게 각각 3차원 물체를 묘사한 2차원 그림 쌍을 보여준 연구에서 비롯됩니다 (Cooper & Shepard, 1973; Shepard & Cooper, 1983). 과제는 각 쌍의 두 그림이 동일한 물체를 묘사하는지 여부를 결정하는 것이었습니다. 솔루션 전략에는 각 쌍에서 한 물체를 다른 물체와 일치하거나 개인이 어떤 회전도 동일한 물체를 생성하지 않는다고 결정할 때까지 정신적으로 회전시키는 것이 포함되었습니다. 반응 시간은 필요한 정신 회전 횟수의 직접적인 함수였습니다. 이러한 데이터와 다른 데이터는 사람들이 지식을 나타내기 위해 이미지를 사용한다는 것을 시사하지만 이미지가 실제 객체에 얼마나 밀접하게 해당하는지 직접적으로 다루지는 않습니다.

학생들이 공간적 및 시각적 지식을 나타내기 위해 심상을 사용하는 한, 심상은 구체적인 객체와 관련된 교육 콘텐츠와 관련이 있습니다. 다양한 유형의 암석 형성(산, 고원, 산등성이)에 대한 단원을 가르칠 때 강사는 다양한 형성 사진을 보여주고 학생들에게 그것들을 상상하도록 요청할 수 있습니다. 기하학에서는 정신 회전을 다룰 때 심상을 사용할 수 있습니다. 그림 삽화는 텍스트에서 학생들의 학습을 향상시킵니다 (Carney & Levin, 2002; 자세한 예는 '교실에서 심상 사용' 애플리케이션 참조).

증거에 따르면 사람들은 추상적인 차원에 대해 생각하기 위해 심상을 사용하기도 합니다. Kerst와 Howard (1977)는 학생들에게 자동차, 국가 및 동물의 쌍을 크기의 구체적인 차원과 적절한 추상적인 차원(예: 비용, 군사력, 흉포함)으로 비교하도록 요청했습니다. 추상적 차원과 구체적 차원은 유사한 결과를 낳았습니다. 항목이 더 유사해짐에 따라 반응 시간이 증가했습니다. 예를 들어 크기를 비교할 때 스라소니와 코끼리를 비교하는 것이 코뿔소와 하마를 비교하는 것보다 쉽습니다. 참가자들이 추상적인 차원을 어떻게 상상했는지 또는 심상을 사용했는지조차 명확하지 않습니다. 아마도 그들은 “미국(은) 자메이카(보다) 더 많은 군사력을 (가지고 있다)”와 같은 명제를 사용하여 군사력에 대해 미국과 자메이카를 비교하는 것과 같이 명제 측면에서 추상적인 차원을 나타냈을 것입니다. 연결된 아이디어의 그림 표현인 지식 지도는 학생 학습에 도움이 됩니다 (O’Donnell, Dansereau, & Hall, 2002).

많은 연구자들이 심상이 작업 기억(WM)에서 사용된다는 데에는 동의하지만, 그것이 장기 기억(LTM)에 보존되는지에 대해서는 의견이 분분합니다 (Kosslyn & Pomerantz, 1977; Pylyshyn, 1973). 이중 부호 이론은 이 문제를 직접적으로 다룹니다 (Clark & Paivio, 1991; Paivio, 1971, 1978, 1986). LTM은 지식을 표현하는 두 가지 수단을 가지고 있습니다. 언어로 표현된 지식을 통합하는 언어 체계와 시각적 및 공간적 정보를 저장하는 심상 체계입니다. 이러한 체계는 상호 관련되어 있습니다. 즉, 언어 코드는 심상 코드로 변환될 수 있고 그 반대도 가능하지만 중요한 차이점이 존재합니다. 언어 체계는 추상적인 정보에 적합한 반면, 심상 체계는 구체적인 객체나 사건을 표현하는 데 사용됩니다.

Shepard의 실험은 심상의 유용성을 지지하고 이중 부호 이론에 대한 간접적인 지지를 제공합니다. 다른 지지 증거는 구체적인 단어와 추상적인 단어 목록을 회상할 때 사람들이 추상적인 단어보다 구체적인 단어를 더 잘 회상한다는 연구에서 비롯됩니다 (Terry, 2009). 이 발견에 대한 이중 부호 이론의 설명은 구체적인 단어는 언어적으로나 시각적으로 부호화될 수 있지만, 추상적인 단어는 일반적으로 언어적으로만 부호화된다는 것입니다. 회상 시, 사람들은 구체적인 단어에 대해서는 두 기억 체계를 모두 활용하지만, 추상적인 단어에 대해서는 언어 체계만 활용합니다. 심상 기억 매개체에 대한 다른 연구는 이중 부호 이론을 지지합니다.

대조적으로, 단일 이론은 모든 정보가 언어 코드(명제)로 LTM에 표현된다고 가정합니다. WM의 심상은 언어적 LTM 코드에서 재구성됩니다. 이 개념에 대한 간접적인 지지는 Mandler와 Johnson (1976) 및 Mandler와 Ritchey (1977)에서 비롯됩니다. 언어적 자료와 마찬가지로, 사람들은 시각 정보를 습득하는 동안 스키마를 사용합니다. 요소가 일반적인 패턴으로 있을 때 장면을 더 잘 기억합니다. 요소가 체계적이지 않으면 기억력이 저하됩니다. 정보의 의미 있는 조직화 및 정교화는 언어적 자료에 대한 기억력을 향상시키는 것과 마찬가지로 장면에 대한 기억력을 향상시킵니다. 이 발견은 제시된 정보의 형태에 관계없이 공통 프로세스의 작동을 시사합니다.

이 논쟁에도 불구하고, 구체적인 자료와 그림을 사용하면 기억력이 향상됩니다 (Terry, 2009). 조작 자료, 시청각 보조 자료 및 컴퓨터 그래픽과 같은 교육 도구는 학습을 촉진합니다. 구체적인 장치는 추상적인 용어로 생각할 수 있는 인지 능력이 부족하기 때문에 어린 아이들에게는 의심할 여지 없이 더 중요하지만, 모든 연령대의 학생들은 여러 모드로 제시된 정보로부터 이점을 얻습니다.

사람들이 정보를 기억하기 위해 실제로 심상을 사용하는 정도는 인지 발달의 기능으로서 다양하게 나타납니다. Kosslyn(1980)은 어린이가 명제적 표상에 더 의존하는 성인보다 정보를 기억하고 회상하기 위해 심상을 사용할 가능성이 더 높다고 제안했습니다. Kosslyn은 어린이와 성인에게 “고양이는 발톱이 있다”, “쥐는 털이 있다”와 같은 진술을 제시했습니다. 과제는 진술의 정확성을 판단하는 것이었습니다. Kosslyn은 성인이 LTM에서 명제적 정보에 접근할 수 있기 때문에 더 빨리 응답할 수 있는 반면, 어린이는 동물의 이미지를 회상하고 스캔해야 한다고 추론했습니다. 성인의 전반적인 정보 처리 능력이 더 우수하다는 점을 통제하기 위해 일부 성인에게는 동물의 이미지를 스캔하도록 요청했고, 다른 성인에게는 자유롭게 전략을 사용하도록 했습니다.

성인은 심상 지시를 받았을 때 전략을 자유롭게 선택했을 때보다 응답하는 데 더 느렸지만, 어린이에게서는 차이가 발견되지 않았습니다. 이러한 결과는 어린이가 다른 방식으로 자유롭게 행동할 때에도 심상을 사용한다는 것을 시사하지만, 어린이가 (인지적 한계 때문에) 명제적 정보를 사용할 수 없는지, 아니면 사용할 수 있지만 심상이 더 효과적이라고 생각하여 선택하지 않는지는 다루지 않습니다.

심상 사용은 구성 요소 프로세스 수행의 효율성에 따라 달라지기도 합니다. 겉으로 보기에 두 가지 유형이 관련되어 있습니다. 한 세트의 프로세스는 이미지 부분의 저장된 기억을 활성화하는 데 도움이 됩니다. 다른 세트는 부분을 적절한 구성으로 배열하는 역할을 합니다. 이러한 프로세스는 뇌의 다른 부분에 국한될 수 있습니다. 심상에서의 개인차는 사람들이 이러한 이중 처리가 얼마나 효과적으로 발생하는지에 따라 발생할 수 있습니다(Kosslyn, 1988).

모든 연령대의 사람들의 심상 사용은 상상해야 할 대상에 따라 달라집니다. 구체적인 객체는 추상적인 객체보다 상상하기가 더 쉽습니다. 심상 사용에 영향을 미치는 또 다른 요인은 심상을 사용할 수 있는 능력입니다. 에이데틱 심상, 즉 사진 기억(Leask, Haber, & Haber, 1969)은 실제로는 사진과 다릅니다. 사진은 전체로 보이는 반면, 에이데틱 심상은 조각으로 나타납니다. 사람들은 이미지가 한 번에 모두 나타나는 것이 아니라 부분적으로 나타났다가 사라진다고 보고합니다.

에이데틱 심상은 성인보다 어린이에게서 더 흔히 발견되지만(Gray & Gummerman, 1975), 어린이 중에서도 흔하지 않습니다(약 5%). 에이데틱 심상은 발달하면서 사라질 수 있으며, 아마도 명제적 표상이 심상적 사고를 대체하기 때문일 것입니다. 또한 성인이 명확한 이미지를 형성할 수 있는 능력을 유지하지만 명제적 시스템이 더 많은 정보를 나타낼 수 있기 때문에 일상적으로 수행하지 않을 수도 있습니다. 기억력을 향상시킬 수 있는 것처럼 이미지를 형성하는 능력도 개발할 수 있지만, 대부분의 성인은 심상을 선명하게 하기 위해 명시적으로 노력하지 않습니다.