Mario Liotti, Marty G. Woldorff, Ricardo Perez III, Helen S. Mayberg
An ERP study of the temporal course of the Stroop color-word
interference effect(2000)
Stroop 색-단어 간섭효과의 전기생리학적 상관성이 고해상도 ERP를 이용하여 여덟명의 건강한 대상자에서 검증되었다. 세 가지 반응 양태가 비교되었다; Overt Verbal, Covert Verbal, Manual. Stroop의 Overt Verbal과 Manual version 모두 일치된 색단어에서 보다 불일치된 색단어일 때 더 긴 RT를 보임으로써
강력한 Stroop 색단어 간섭을 만들었다. 불일치 Vs 일치 ERP 파형의 차이는 두 가지 효과를 나타내었다. 첫 번째 효과는 자극 후 350-500ms 사이의 내측 등쪽 음전위이다(410ms 에서 최대진폭). 이 효과는 Overt 또는 Covert일때 anterior-medial 지점에서 나타나고, verbal 과 Manual Stroop version에서 유의하게 다른 두피 전류분포를 보였고 manual 과제에서 더 광범위한 medial-dorsal 전류분포를 보였다. 쌍극자 전류원 분석은 ACC에서 두 개의 독립적 발생원을 제시했다. 그런 이후에 왼쪽 superior temporo-parietal 두피에 걸쳐 자극 후 500-800ms 사이에서 연장된 양전위가 발생되었다. 이 효과는 모든 세 가지 반응 양태에서 나타났다. 이들 결과에 대한 가능한 설명은 Stroop 색단어 간섭은 ACC(350-500ms)에서 먼저 활성되고 그런 다음 아마도 단어의미의 추가적 처리를 필요로 하는 것과 관련된 왼쪽 temporo-parietal cortex의 활성이 뒤따르는 것일 것이다.
본 연구의 목적은 고해상도(64 channel) ERP 기록을 사용하여 전통적인 mixed-trial Stroop 색단어 패러다임을 실시하는 동안 알려진 뇌영역 활성의 시간적 과정을 검증하기 위함이다. 연구의 추가적 목적은 두 가지 전환 반응양태를 사용하는 Stroop 과제의 같은 대상자내에서 직접적인 비교와 전통적 버젼을 시행하는 것이다; Covert 색 명명하기 조건, 과제의 네 가지 선택 manual version. 이런 접근접은 이용된 특정한 반응 양태에 관한 뇌 활성의 Stroop 효과의 종속 변수를 검증할 수 있게 해주고, 뿐만 아니라 ERP와 fMRI와 같이 동작에 의한 잡음에 노출되기 쉬운 뇌활성 측정을 이용한 Stroop 효과에 대한 미래의 연구들에 지대한 흥미를 유발할 수 있을 것이다.
Methods
Subjects
본 연구는 건강한 참가자 8명을 대상으로 하였다. 대상자들은 과거 또는 현재에 신경학적, 정신의학적 질환을 앓고 있지 않고 시력 또는 교정 시력이 정상이었다. 참가 동의서는 모든 대상자들에게서 작성되었다.
Stimuli and Task
대상자들은 눈으로 부터 40cm 위치에 모니터가 있는 안락한 의자에 앉았다. 어두운 회색 스크린 중앙에 단어 "red", "green", "blue"또는 "yellow"가 나타났다. 자극 주기는 150ms, 자극크기는 1.8-3.6 ×0.7, 자극간 주기는 1700-2200ms 사이에 무작위로 제시되었다. Stroop조건에서 단어들의 절반은 일치된 색으로 무작위로 나타나고, 절반은 세 가지 불일치된 색으로 나타나게 되었다. NonColor 조건에서, 모든 단어들은 밝은 회색으로 나타났다. 총 8가지 조건이 있다. Stroop-Verbal Overt 조건에서, 대상자들은 나타난 단어의 색을 크게 말했고, 목소리 개시 시간은 대상자 앞에 있는 마이크를 통해서 기록되었다. Stroop-Verbal Covert 조건에서 대상자들은 단어의 색을 그들 자신의 입술, 혀, 턱 모두 아무런 움직임 없이 마음속으로 조용히 말하라고 지시 받았다. Stroop-Manual4 조건에서, 대상자들은 게임패드에서 각 손에 두개의 버튼 씩, 해당하는 색의 네개 버튼 중 하나를 누르는 것으로 단어 색에 반응했다. 반응시간과 오류가 같이 기록되었다. 다섯개의 추가적인 조절과제가 있다. Stroop-Passive block 들에서, 색 단어는 스크린에 수동적으로 점멸되었다.
Stroop-Manual 조건에서, 색단어는 스크린 중앙에 나타났고, 대상자들은 오른손을 이용해서 나타난 단어의 색에 해당하는 키를 누르는 반응을 했다. Stroop-Vocal 조건에서 색단어는 스크린에 나타났고 대상자들은 크게 "baagaa"라 말하며 반응하였다. NonColor 조건에서, 같은 단어가 흰색으로 나타났다.
NonColor-Manual4 block에서 대상자들은 Stroop-Manual4 조건과 같이 네개 버튼 중 하나를 누르는 것으로 각 단어의미에 반응했다. NonColor-Verbal Covert 조건에서 대상자들은 소리없이 단어를 읽어야 했다.
Stroop-Covert 와 Stroop-Manual4 조건에 대해 8개씩 총 36시행(run)으로 이루어졌다;
두개는 Stroop-Overt, 그리고 나머지 과제들의 각 네개. 각 시행은 총 72자극(Stroop block 에서 일치 36, 불일치 36 색단어), 약 2.5min 지속. Stroop-Overt block에는 144자극이 있고(일치 Vs 불일치 색단어 각 72개), 다른 모든 과제에는 576 자극이 있다. Stroop-Overt 와 Stroop-Manual4는 일치와 불일치 색단어에서 각 288 자극을 가진다.
본 실험에 들어가기에 앞서, 대상자들은 Stroop-Overt 과제에 대해서 짧은 연습시행을 가졌고, 네 가지 반응 방식을 학습하기 위해서 NonColor-Manual4 과제에 대한 연습시행을 가졌다. 자극 개시로 부터 버튼 누르기까지 반응시간 또는 목소리 반응의 개시는 ms에 가깝게 기록되었다.
반복측정 ANOVA가 행동반응 parameter에 적용되었다; 모든 조건에서 평균 반응시간이 기록되었고,
Manual 버젼에서 일치 Vs 불일치 색단어에 대한 오류율도 기록되었다. 요인 비교는 과제유형
(Manual4 Vs Verbal4)과 자극 유형(일치 Vs 불일치)이다.
EEG recording
뇌전류 활성은 네개의 눈 움직임에 대한 전극과 왼쪽 mastoid 전극을 포함하는 맞춤형 64 channel cap
(Electrocap Inc®, Eaton, OH)을 이용하여 연속적으로 기록되었고, 기준전극은 오른쪽 mastoid이다
(bandpass=0.01-100Hz, gain=10_4, sampling rate=400Hz, impedences＜5㏀). 눈 움직임에 대한 잡음은 오프라인으로 제거되었다. 크게 말하기 과제에서 말하기 관련 활성이 inferior orbital 부위에서 높은 진폭 전위를 수반하기 때문에 눈 깜박임 잡음은 모든 과제에서 frontal supraorbital 부위에 기반을 두고 제거되었다.
색단어의 개시에서 ERP는(자극전 기준선 500ms 와 자극후 2000ms) 각 대상자에 대해서 그리고 다음 각 조건에 대해서 선택적으로 평균되었다; Stroop 과제에서(Overt-Verbal, Covert-Verbal, Manual4), 독립적인 평균은 일치조건과 불일치조건 색단어에서 획득되었다(정답만 포함); 나머지 다른 조건에서(Stroop-Passive, Stroop-Manual1, Stroop-Verbal1, nonColor-Manual4, NonColor-Covert), 모든 자극은 다같이 평균되었다. 그런 다음, 각 조건에 대해서 ERP 대상자의 평균은 여덟명의 대상자들 간 grand-average가 시행되었다.
ERP 진폭은 자극전 기준선 기간인 200ms에 조정되었다. 관심있는 주요 ERP 효과는 Stroop-Verbal; Overt,
Stroop-Verbal Covert, Stroop-Manual4 조건에서 색-일치와 불일치 사이를 비교하는 것이다. 이들 비교에 대한 grand-average 파형의 검사와 일치와 불일치 ERP 의 차이를 보여주는 파형의 순차적 topography의 검사는 색-단어 간섭의 두 가지 주요효과가 있다는 것을 보여주었다; 초기효과 350-500ms와
후기효과 500-800ms
초기효과는 350-500ms까지 50ms 시간창에서 검증되었다. 우리는 대상회의 위쪽인 medial dorsal 두피부위에 Stroop 관련 변화가 보일 것이라는 선험적 가설을 검증할 것이다. 전-후축을 따라 네개의 중심부위(FCz, Cz, Pzs, Pzi)와 네개의 시상부근의 위치가 선택되었다. 각 시간창(3500-400, 400-450, 450-500ms)와 각 반응 양태(Covert, Overt, Manual)에 대해서 일치성, 전-후 위치, 좌우 방향을 반복측정 ANOVA를 통하여 분석하였다. 추가적으로 효과의 최대 진폭(400-450ms)에서 반응 양태들 사이의 두피 분포에서의 차이를 통계적으로 분석하였다. 반응유형은 요인에 포함되었다.
후기 효과는 500-800ms까지 100ms 시간창으로 검증되었다. 전두와 왼쪽 후위에 걸친 특정효과의 타이밍을 검증하기 위해서 각 반구에서 세개의 전극을 이용하여 각 반응 양태내에서 각 시간창(500-600, 600-700, 700-800ms)을 반복 측정 ANOVA를 통하여 분석하였다(P＞0.05).
ERP 전류원 분석은 BESA 프로그램을 이용하여 Covert 조건과 Manual Stroop 과제에 대한 불일치와 일치차이에 관해서 수행되었다. 이 프로그램은 three-shell spherical head model 에서 추산된 쌍극자를 국소화 시키고 모델 쌍극자가 만들어지는 분산과 관찰된 두피 전위사이의 최대 적절한 산출을 위한 위치와 방향을 반복적으로 조정한다.
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