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I. 시지각 기능과 학습



시각 정보(Visual Perception) : 입력 정보의 65%
  시력 : 물체를 정확하게 인식하는 능력
  비젼 : 물체를 파악/이해하는 능력






시지각 정보 처리와 학습


망막에 들어오는 이미지를 12,600만 조각으로 나누어서 각각의 요서에 해당되는 신호를 시상의 정거장에 보낸다.
  → 시각 피질의 신경망이 활성화되고
  → 정보는 다시 전두엽으로 전달되어 연속적인 패턴으로 조각들을 다시 통일하게 된다.

시지각 처리 과정은 각각의 독립적이고 병렬적인 통로를 따라 이루어지고
  ① 한 시스템은 모양에 대한 정보를 처리
  ② 한 시스템은 색깔에 대한 정보를 처리
  ③ 한 시스템은 운동, 위치, 공간적 구조를 처리(색맹의 예; 움직임은 알 수 있다)

구불구불한 대뇌 피질이 시각 이미지를 다른 감각 메시지와 과거 경험과 통합할 수 있게 하여 각각의 시각적 상황에 고유한 의미를 부여할 수 있다.
동물들은 대뇌 피질에 굴곡이 없어서 시각 정보 처리 과정은 단순히 보는 것으로만 일어나는데 사람은 대부분의 시각 정보를 시각 피질로 올려 보내서 처리한다.




시각 연합 피질 : 연속적인 pattern을 만들기 위해서는 퍼즐 조각들이 꿰어 맞추어져야 한다. 이것은 Visual association cortex에서 하는데, 물체가 무엇인지, 어디에 있는지를 첨가.
  측두엽 - 색깔, 질, 모양에 대한 정보
  두정엽 - 공간적 내용
  전두엽 - 좀 더 분석하게 된다.

* 내가 장미를 보는 것과 꽃 파는 사람이 보는 것은 의미가 다르다.




시각 정보 처리 과정


시각정보가 수정체를 통과하여 망막에 도달하면 시각적 경험은 시작된다.
간상 세포(rod cell:1억 2천 만개)와 원추 세포(cone cell:6백 만개)로 알려진 광수용체가 빛의 파장과 강도를 감지한다.
이러한 raw data는 뇌가 이해하는 언어인 신경 자극(neural impulses)으로 전환시킨다.
원추 세포는 색지각(color vision)을 책임지며 빨강, 노랑, 파랑 빛에 더욱 예민하다.
인간은 망막에서 어떤 색깔의 신호가 가장 강하기 때문에 물체가 어떤 색깔을 갖고 있다고 보고 있다. 즉 빨간 물체로부터 들어오는 파장은 빨강 원추 세포의 광지각을 synchronize 하고 활성을 강화시켜 빨강이라는 강한 신호를 뇌로 보낸다.
뇌는 이런 강한 신호를 노랑, 파랑의 약한 신호들과 비교하여 그 물체가 빨간색이라고 결론을 내린다. 간상 세포는 시력이 좋지 않지만 광도가 낮은 빛에 민감하고 어두울 때의 시력의 부분을 담당한다. 아마 원시 시대에 야간에 사냥을 하기 위해서 더 필요했을 것이다.

간상 세포와 원추 세포는 그림을 단지, 명암, 색깔의 독립적인 점들로 이루어진 영역으로 본다. 특수한 형태의 원추 세포가 색을 구별하는 능력이 모자라거나 상실한 것이 부분 혹은 완전 색맹의 원인이다. 간상 세포와 원추 세포에 의해 발생된 신경 신호는 시신경 통로를 통해 뇌의 시지각 처리 센터로 간다. 인간의 눈은 외부 세계를 스냅 사진처럼 찍어서 뇌의 도움 없이도 이미지를 색깔, 빛의 방향 등에 따라 분배된 수백만의 작은 정보 덩어리로 나눈다.

눈에서 뇌간(brain stem)을 거쳐 대뇌 피질로 가는 주 경로가 두 가지가 있다.
즉 GSP(Geniculo Striate Pathway)와 TPP(TectoPulvinar Pathway)이다.
TPP는 눈이 자극을 향해 방향을 돌리게 하는 역할을 한다. 즉 TPP는 인간이 보고자 하는 부분 이외의 모든 것을 무시하게 해준다. (Attentional Specificity)
TPP가 보고자하는 특징의 물체를 감지하면 GSP는 실제로 보게 해준다.

GSP는 시상(Thalamus)의 LGB(Lateral Geniculate Body)에서 시작된다.
LGB는 Parvo cell과 Magno cell로 구성된다.
빠른 처리 과정인 Magno cell은 운동, 위치, 공간 구조 정보를 처리하는 반면, 천천히 정보르 처리하는 시스템인 Parvo cell은 정지된 물체와 색깔에 대한 정보를 처리한다.
즉 Parvo 시스템은 빨리 움직이는 차가 무슨(What) 색인지를 보고 Magno 시스템은 차가 얼마나(How) 빨리 움직이는지를 본다.

이러한 차가 달리는 정보를 조각내어서 다시 통합하여 연속적으로 지각하도록 하는 것은 대뇌 피질(Cerebral Cortex)에서 담당하고 있으며 이 때 소뇌(Cerebellum)와 같이 작업한다.
시상(thalamus)에서 처리된 시각 정보는 후두엽(occipital libe)으로 보내진다. 여기서 신호는 V₁으로 알려진 시각 피질 영역(visual cortex region)에 도달한다. 이 영역은 시각 체계에서 비서와 같은 역할을 하여서 신호들을 뇌 전체에 분산되어 있는 색, 모양, 크기, 방향 등 한가지의 특징을 구분하기 위해서 특화된 30개 이상의 분리된 영역으로 배당한다.
일차 시지각 피질(primary visual cortex)은 module로 구성되어 있고, 각 module 안의 신경 세포들은 시야의 한 작은 부위의 특수한 양상을 분석한다. 즉, 어떤 module들은 감지된 상의 각각의 조각들을 처리하고 또 다른 module 들은 시야 내에서의 움직임이나 방향과 같은 특징에 반응한다. 예를 들면, 단지 어떤 신경 세포는 수직 방향으로 orientation되어 있기 때문에 그림에서 수직스트로크에만 반응하는 것이다.
그러나 각각의 module로부터의 정보가 통합되기 전까지는 인간은 아직도 벽 위에 있는 그림을 감지할 수 없다. 연속적인 pattern을 만들기 위해서는 각각의 퍼즐의 조각들이 꿰매어 맞춰져야 한다.
이러한 과정은 visual association cortex에서 시작되는데 여기서 물체가 무엇인지(What: Temporal Lobe), 어디에 있는지(Where: Parietal Lobes)에 대한 자료를 첨가한다.
색깔, 질 모양에 대한 정보는 측두엽(Temporal Lobe)에서 다루고 자세한 공간적 내용은 두정엽(Parietal Lobe)에서 다룬다.

결과를 좀 더 통합적으로 분석하기 위해서 뇌의 최고의 영역인 전두엽(Frontal Lobe)로 보내진다. 여기에서 최종적으로 정보가 처리되면 벽 위에 그림을 보고 있는 자신의 몸을 의식하게 된다.

그러나 시각 통로는 일방 통행이 아니다.
뇌의 고위 영역에서 시각 피질의 낮은 영역에 있는 신경 세포로 시각 자극을 역방향으로 보낼 수 있다. 예를 들어 자신이 해운대 앞바다에서 가족과 피서를 즐기고 있는 모습을 상상해보라 (시각화: visualization: mental image).
사람은 마음의 눈(Mind eye)으로 볼 수 있는 능력을 갖고 있다. 즉, 시각적 자극이 없어도 지각 경험을 가질 수 있다.
전두엽에서 이러한 심상을 떠올리게 하면 후반부의 visual association cortex, parietal cortex, visual cortex 역시 심상에 맞게 활성화가 일어난다.

인간의 뇌가 최고위 인지처리 센터인 전두엽에서 거꾸로 후반부의 시각 피질로 상당한 양의 신경 연결망을 내보내고 있기 때문에 가능한 일이다.
그리고 이러한 최고위 영역인 전두엽은 보고 있는 그림 중 한 곳에만 집중을 하도록 명령을 내려 그곳만 관심을 갖도록 할 수 있다.