패턴인식(심리학)

심리학과 인지신경과학에서 패턴인식은 자극에서 얻은 정보와 기억에서 찾아낸 정보를 매칭하는 인지과정을 기술한다.^[1]

패턴 인식은 환경으로부터 정보를 받아 단기 기억으로 입력했을 때 발생하며, 장기 기억의 특정 콘텐츠가 자동으로 활성화된다. 이것의 초기 예는 알파벳을 순서대로 배우는 것이다. 보호자가 패턴 인식을 활용해 아이에게 'A, B, C'를 여러 번 반복하면 아이는 'A, B'를 순서대로 듣고 나서 'C'라고 말한다. 패턴을 인식하면 다가올 일을 예측하고 예상할 수 있다. 패턴 인식 과정은 받은 정보와 뇌에 이미 저장되어 있는 정보를 일치시키는 것을 포함한다. 기억과 정보 사이의 연결을 인식하게 하는 것은 식별이라고 불리는 패턴 인식의 한 단계다. 패턴 인식은 경험의 반복을 필요로 한다. 암묵적으로 그리고 무의식적으로 사용되는 의미기억은 인식과 관련된 기억의 주요 유형이다.^[2]

패턴 인식은 인간뿐만 아니라 다른 동물들에게도 중요하다. 심지어 덜 발달된 사고력을 가진 코알라도 유칼립투스 잎을 찾아 소비하기 위해 패턴 인식을 이용한다. 인간의 뇌는 더 발달했지만, 새와 하등 포유류의 뇌와 유사성을 가지고 있다. 인간의 뇌 외층 신경망의 발달은 시각과 청각 패턴의 더 나은 처리를 가능하게 했다. 환경에서의 공간적 위치설정, 발견사항 기억, 생존 가능성을 높이기 위한 위험요소 및 자원 탐지가 인간과 동물에 대한 패턴 인식 적용의 예다.^[3]

패턴 인식의 주요 이론은 템플릿 매칭, 프로토타입 매칭, 형상 분석, 성분별 인식 이론, 상향 및 하향 처리, 푸리에 분석 등 6가지다. 이러한 이론을 일상생활에 적용하는 것은 상호 배타적이지 않다. 패턴 인식은 우리가 단어를 읽고, 언어를 이해하고, 친구를 알아보고, 심지어 음악을 감상할 수 있게 해준다. 각각의 이론은 패턴인식이 관찰되는 다양한 활동과 영역에 적용된다. 얼굴, 음악, 언어 인식, 세리머니는 그러한 영역 중 몇 가지다. 안면 인식과 톱니화는 시각 패턴 인코딩을 통해 발생하는 반면, 음악과 언어 인식은 청각 패턴 인코딩을 사용한다.

이론들

템플릿 일치

템플릿 매칭 이론은 인간 패턴 인식에 대한 가장 기본적인 접근법을 설명한다. 모든 지각된 물체가 장기기억에 "템플릿"으로 저장된다고 가정하는 이론이다.^[4] 수신 정보를 이러한 템플릿과 비교하여 정확한 일치 항목을 찾는다.^[5] 즉, 모든 감각적 입력은 하나의 개념적 이해를 형성하기 위해 대상의 복수의 표현과 비교된다. 그 이론은 인식을 근본적으로 인식에 기반한 과정으로 정의한다. 그것은 우리가 보는 모든 것, 오직 과거의 노출을 통해서만 이해한다고 가정하고, 그것은 외부 세계에 대한 우리의 미래 인식을 알려준다.^[6] 예를 들어 A, A, A는 모두 A자로 인식되지만 B는 인식되지 않는다. 그러나 이러한 관점은 내부 메모리 템플릿과 비교되지 않고 새로운 경험을 이해할 수 있는 방법을 설명하는 데 한계가 있다.^{[citation needed]}

프로토타입 매칭

정확한, 일대일, 템플릿 매칭 이론과는 달리, 시제품 매칭은 대신 들어오는 감각 입력을 하나의 평균 시제품과 비교한다.^{[citation needed]} 이 이론은 일련의 관련 자극에 대한 노출이 이들의 공유된 특징에 기초하여 "일반적인" 프로토타입의 생성으로 이어진다는 것을 제안한다.^[6] 단일 표현으로 표준화하여 저장된 템플릿의 수를 줄인다.^[4] 프로토타입은 템플릿 매칭과 달리 새로운 자극의 인식에 가변성을 허용하기 때문에 지각 유연성을 지원한다.^{[citation needed]} 예를 들어, 만약 아이가 전에 잔디 의자를 본 적이 없다면, 그들은 네 개의 다리와 한 개의 좌석을 가지고 있는 그것의 본질적인 특징에 대한 이해 때문에 여전히 그것을 의자로 인식할 수 있을 것이다. 그러나 이 아이디어는 예를 들어, 예를 들어, 개와 같이 반드시 "평균화"될 수 없는 개체의 개념화를 제한한다. 개, 늑대, 여우 모두 전형적으로 털이 많고 다리가 네 개인 적당한 크기의 귀와 꼬리를 가진 동물이지만 모두 같지는 않아 시제품 매칭 이론에 대해서는 엄밀하게 인식할 수 없다.

특성분석

여러 이론들은 인간이 어떻게 환경의 패턴을 인식할 수 있는지를 설명하려고 노력한다. 특징검출 이론은 신경계가 들어오는 자극을 선별하고 필터링하여 인간(또는 동물)이 정보를 이해할 수 있도록 하는 것을 제안한다. 유기체에서, 이 시스템은 특정한 지각 특성을 암호화하는 개별 뉴런, 즉 뉴런의 그룹인 형상 검출기로 구성되어 있다. 그 이론은 검출기와 지각 특성 사이의 관계에서 증가하는 복잡성을 제안한다. 가장 기본적인 특징 감지기는 자극의 단순한 특성에 반응한다. 지각 경로를 따라 더 나아가서, 고도로 구성된 형상 검출기는 더 복잡하고 구체적인 자극 특성에 반응할 수 있다. 피쳐가 반복되거나 의미 있는 순서로 발생할 때 피쳐 검출 시스템 덕분에 이러한 패턴을 식별할 수 있다.

다중 식별 스케일링

이 섹션은 독자들에게 혼란스럽거나 불명확할 수 있다. 특히 50%의 거리가 무엇을 의미하는지 불분명하다. 섹션을 명확히 설명하는 데 도움을 주십시요. 토크 페이지에서 이에 대한 논의가 있을 수 있다. (2018년 8월) (이 템플릿 메시지를 제거하는 방법과 시기 알아보기)

객체(및 상황)의 인식에 대한 템플릿 및 형상 분석 접근법이 다중 차별 이론에 의해 병합/조정/추월되었다. 이것은 템플릿의 각 두드러진 특징의 시험 자극에 포함된 양은 템플릿의 특징의 양으로부터 50%의 차별(객관적 성과 'JND')^{[clarification needed][7]}의 보편적 단위에서 거리에 있는 것으로 지각적 판단에서 인식된다고 명시한다.^[8]

성분 이론에 의한 인식

형상 검출 이론과 유사하게 성분별 인식(RBC)은 처리 중인 자극의 상향 기능에 초점을 맞춘다. 어빙 비더만(1987년)에 의해 처음 제안된 이 이론은 인간이 지온(즉, 실린더, 큐브, 원뿔 등)이라고 하는 기본적인 3D 기하학적 모양으로 사물을 분해함으로써 사물을 인식한다고 기술하고 있다. 예를 들어 커피잔처럼 흔한 물건을 어떻게 분해하는가가 있다: 우리는 액체를 지탱할 수 있는 측면에 있는 속이 빈 실린더와 구부러진 손잡이를 인식한다. 비록 모든 커피 컵이 정확히 같은 것은 아니지만, 이러한 기본적인 구성 요소는 예시(또는 패턴)에 걸쳐 일관성을 인식하는 데 도움을 준다. RBC는 합치면 사실상 무제한의 물체를 형성할 수 있는 36개 미만의 고유 지온이 존재한다고 제안한다. 어떤 물체를 구문 분석하고 해부하기 위해 RBC는 우리가 두 가지 특정한 특징, 즉 가장자리와 콩크리트(colfacity)에 참석할 것을 제안한다. 가장자리는 관찰자가 시야각과 조명 조건에 관계없이 물체의 일관된 표현을 유지할 수 있게 한다. 뇌는 두 가장자리가 만나는 곳이며 관찰자가 한 개의 총이 어디에서 끝나고 또 다른 총이 어디서 시작되는지를 지각할 수 있게 한다.

시각 물체 인식의 RBC 원리는 청각 언어 인식에도 적용될 수 있다. 지온 대신에, 언어 연구자들은 구어가 음소라고 불리는 기본적인 요소들로 분해될 수 있다고 제안한다. 예를 들어, 영어에는 44개의 음소가 있다.

하향식 및 상향식 처리

하향식 처리

하향식 처리란 패턴 인식에 배경 정보를 사용하는 것을 말한다.^[9] 항상 사람의 이전 지식에서 시작하여, 이미 습득한 지식 때문에 예측을 한다.^[10] 심리학자 리처드 그레고리는 눈에서 뇌로 가는 데 걸리는 시간 사이에 약 90%의 정보가 손실된다고 추정했는데, 이것이 바로 뇌가 과거의 경험을 바탕으로 그 사람이 무엇을 보는지를 추측해야 하는 이유다. 즉 현실에 대한 우리의 인식을 구성하며, 이러한 인식은 과거의 경험과 저장된 정보에 근거한 가설이나 명제라고 할 수 있다. 부정확한 명제가 형성되면 시각적 착시 등 인식 오류가 발생한다.^[9] 어려운 필체로 쓰인 단락을 볼 때, 낱말을 따로 읽는 것보다 단락 전체를 읽으면 작가가 전달하고자 하는 바를 더 쉽게 이해할 수 있다. 뇌는 주변 단어들이 제공하는 문맥 때문에 단락의 요지를 인지하고 이해할 수 있을 것이다.^[11]

상향 가공

상향 가공은 감각 수용체의 자극에서 비롯되기 때문에 데이터 중심 가공이라고도 한다.^[10] 심리학자 제임스 깁슨은 하향식 모델에 반대하며 인식은 직접적이며 그레고리가 제안한 것처럼 가설 검사의 대상이 아니라고 주장했다. 그는 센세이션은 지각이며, 우리 환경에는 세계를 직접 이해하기에 충분한 정보가 있기 때문에 추가적인 해석이 필요하지 않다고 말했다. 그의 이론은 때때로 "생태학 이론"으로 알려져 있는데, 그 이유는 지각은 환경적인 면에서만 설명될 수 있다는 주장 때문이다. 밑단 업 프로세싱의 예로는 사람의 밭 가운데 꽃을 놓는 것이 있다. 꽃의 광경과 자극에 관한 모든 정보는 망막에서 뇌의 시각피질로 옮겨진다. 신호가 한 방향으로 이동한다.^[11]

세리케이션

심리학자 장 피아제의 인지 발달론에서는 3단계를 콘크리트 작동상태라고 부른다. '열정'이라는 추상적인 사고 원리가 자연스럽게 아이에게서 발달하는 것은 이 단계다.^[12] 세로막대란 길이, 무게, 나이 등 양적 차원을 따라 논리적인 순서로 항목을 배열하는 능력이다.^[13] 그것은 유아기가 끝날 때까지 완전히 숙달되지 않은 일반적인 인지 기술이다.^[14] 침을 뱉는 것은 물체가 차원을 따라 주문될 수 있다는 것을 이해하는 것을 의미하며,^[12] 이를 효과적으로 하기 위해서는 아이가 "다음은 무엇이 오느냐"^[14]는 질문에 대답할 수 있어야 한다. 세리머니 기술은 또한 문제 해결 능력을 발달시키는데 도움을 주는데, 이것은 패터닝 작업을 인식하고 완성하는데 유용하다.

피아제의 침술에 관한 연구

피아제는 어린이들의 기술을 시험하기 위해 다양한 길이의 막대기를 사용하는 실험에서 스제민스카와 함께 세리머니의 발달을 연구했다.^[15] 그들은 그 기술의 발달에는 세 가지 뚜렷한 단계가 있다는 것을 발견했다. 첫 번째 단계에서, 4세 전후의 아이들은 첫 열 개의 막대기를 순서대로 배열할 수 없었다. 그들은 2 대 4의 더 작은 그룹을 만들 수 있었지만, 모든 요소들을 한데 모을 수는 없었다. 아이들이 5~6세였던 2단계에서는 시행착오 과정을 거쳐 처음 열 개의 봉으로 도배작업에 성공할 수 있었다. 그들은 시행착오를 통해 다른 일련의 봉들을 순서대로 삽입할 수 있었다. 3단계에서는 7~8세 아이들이 큰 시행착오 없이 모든 봉을 정돈할 수 있었다. 아이들은 먼저 가장 작은 막대기를 찾고, 나머지 막대기는 가장 작은 막대기를 찾는 체계적인 방법을 사용했다.^[15]

문제 해결 기술 개발

이어 문제해결 능력을 발전시키는 세례술의 기술을 개발하려면, 아이들에게 크기관계로 일할 때 '크게', '크게' 등 적절한 언어를 사용하여 순서대로 정리할 수 있는 기회를 제공해야 한다. 또한 질감, 소리, 맛, 색에 따라 물체를 순서대로 배열할 수 있는 기회를 주어야 한다.^[14] 침술의 특정한 작업과 함께, 아이들에게 그들이 놀 때 사용하는 다른 재료와 장난감을 비교할 수 있는 기회를 주어야 한다. 이와 같은 활동을 통해 사물의 특성에 대한 진정한 이해가 발전할 것이다. 어린 나이에 그들을 돕기 위해서는, 물체들 간의 차이점이 분명해야 한다.^[14] 마지막으로, 서로 다른 두 세트의 사물을 배열하고 두 세트의 관계를 보는 더 복잡한 작업도 제공되어야 한다. 이것의 일반적인 예는 아이들이 다른 크기의 소스팬에 소스팬 뚜껑을 장착하거나 다른 크기의 너트와 볼트를 함께 장착하도록 하는 것이다.^[14]

학교에서의 종교행위의 적용

아이들에게 수학 능력을 길러주기 위해, 선생님과 부모님들은 그들이 세리머니와 패터닝을 배우도록 도울 수 있다. 침윤을 이해하는 어린 아이들은 가장 낮은 것부터 가장 높은 것까지 숫자를 순서대로 배열할 수 있다. 결국 그들은 6이 5보다 높고, 20이 10보다 높다는 것을 이해하게 될 것이다.^[16] 마찬가지로, 아이들이 ABAB 패턴처럼 패턴을 복사하거나 그들 자신의 패턴을 만들도록 하는 것은 그들이 질서를 인식하고 곱셈과 같은 나중의 수학 기술을 준비하는데 도움을 주는 좋은 방법이다. 보육 제공자들은 아주 어린 나이에 아이들이 그룹을 만들고 총 개체 수를 세게 함으로써 어린이들을 패턴에 노출시키기 시작할 수 있다.^[16]

안면 패턴 인식

얼굴을 인식하는 것은 패턴 인식의 가장 흔한 형태 중 하나이다. 인간은 얼굴을 기억하는 데 매우 효과적이지만, 이러한 편안함과 자동성은 매우 어려운 문제를 가지고 있다.^[17][18] 모든 얼굴은 신체적으로 비슷하다. 얼굴은 두 개의 눈과 한 개의 입, 그리고 한 개의 코가 모두 예측 가능한 위치에 있지만, 인간은 몇 개의 다른 각도와 다양한 조명 조건에서 얼굴을 인식할 수 있다.^[18]

신경과학자들은 얼굴 인식이 3단계로 이뤄진다고 본다. 첫 번째 단계는 시각적으로 신체적 특징에 초점을 맞추는 것으로 시작한다. 그러면 안면인식 시스템은 이전의 경험으로부터 그 사람의 정체성을 재구성할 필요가 있다. 이것은 우리에게 이 사람이 우리가 아는 사람일 수도 있다는 신호를 준다. 얼굴이 사람의 이름을 끌어낼 때 인식의 마지막 단계가 완성된다.^[19]

인간은 정상적인 시야각 아래에서 얼굴을 인식하는 데 뛰어나지만, 거꾸로 뒤집힌 얼굴은 알아보기가 엄청나게 어렵다. 이는 얼굴 인식의 어려움뿐만 아니라 인간이 정상적인 직립 시야 조건에서 얼굴을 인식하기 위한 전문적인 절차와 능력을 어떻게 가지고 있는지를 보여준다.^[18]

신경 메커니즘

과학자들은 뇌에 얼굴 가공에 특별히 전념하는 특정 영역이 있다는 것에 동의한다. 이 구조를 방추형 회라고 하며, 뇌 영상 연구에서는 대상자가 얼굴을 볼 때 매우 활발해진다는 것을 밝혀냈다.^[20]

몇몇 사례 연구는 이 부위에 국부적으로 병변이나 조직 손상이 있는 환자들은 심지어 그들 자신의 얼굴까지도 인식하는데 엄청난 어려움을 겪는다고 보고했다. 비록 이 연구의 대부분은 정황이지만, 스탠포드 대학의 연구는 안면 인식에 있어서 방추형의 회오리 역할에 대한 결정적인 증거를 제공했다. 독특한 사례 연구에서, 연구원들은 환자의 방추형 회오리에게 직접 신호를 보낼 수 있었다. 환자는 이 전기 자극이 진행되는 동안 의사와 간호사의 얼굴이 바뀌어 눈앞에서 움푹 패였다고 보고했다. 연구원들은 이것이 이 신경 구조와 얼굴을 인식하는 인간의 능력 사이의 설득력 있는 인과 관계를 증명한다는 데 동의한다.^[20]

안면인식발달

성인의 경우 안면인식이 빠르고 자동적이긴 하지만, 아이들은 청소년기까지 성인의 (실험실 업무에서) 수행 수준에 도달하지 못한다.^[21] 안면인식이 정상적으로 어떻게 진행되는지를 설명하기 위해 두 가지 일반적인 이론이 제시되었다. 첫 번째, 일반 인지 발달 이론은 얼굴을 인코딩하는 지각 능력이 유년기에 완전히 발달되어 있으며, 안면인식이 성인이 되어서도 지속적으로 향상되는 것은 다른 일반적인 요인에 기인한다고 제안한다. 이러한 일반적인 요소에는 주의 집중력 향상, 신중한 작업 전략 및 메타인식이 포함된다. 연구는 이러한 다른 일반적인 요소들이 성인기에 극적으로 개선된다는 주장을 뒷받침한다.^[21] 얼굴 특유의 지각 발달 이론은 어린이와 어른 사이의 얼굴 인식이 개선된 것은 얼굴 인식의 정확한 발달 때문이라고 주장한다. 이러한 지속적인 발전의 원인은 얼굴과의 지속적인 경험으로 제안된다.

개발 문제

몇 가지 발달상의 문제들은 안면인식 능력이 저하된 것으로 나타난다. 방추형의 역할에 대해 알려진 것을 이용하여, 연구는 자폐증 스펙트럼을 따라 손상된 사회발달은 이러한 개인들이 얼굴을 외면하는 경향이 있는 행동표지기와 방추형의 신경활동이 감소된 것이 특징인 신경표지를 동반한다는 것을 보여주었다. 마찬가지로 발달된 프로소파뇨증(DP)을 가진 사람들은 종종 자신의 얼굴조차 식별할 수 없을 정도로 얼굴 인식에 어려움을 겪는다. 많은 연구들은 세계 인구의 약 2%가 발달된 프로소파뇨를 가지고 있으며, DP를 가진 개인들은 그 성질에 대한 가족력을 가지고 있다고 보고한다.^[18] DP를 가진 개인은 행동적으로 방추형의 회에 물리적인 손상이나 병변을 가진 개인과 구별할 수 없으며, 다시 안면 인식에 중요성을 부여한다. DP나 신경학적 손상을 입은 사람들에도 불구하고, 전체 인구에서 안면 인식 능력에 큰 변동이 있다.^[18] 생물학적, 환경적 기질인지 안면인식능력의 차이를 무엇으로 설명하는지 알 수 없다. 최근 일란성 쌍둥이와 이란성 쌍둥이를 분석한 연구에서는 일란성 쌍둥이의 얼굴 인식이 상당히 높은 상관 관계를 보여, 안면 인식 능력에서 개인의 차이점에 강한 유전적 요소를 시사했다.^[18]

언어발달성

언어 습득 시 패턴 인식

최근의^[when?] 연구는 유아 언어 습득이 인지 패턴 인식과 관련이 있다는 것을 보여준다.^[22] 언어발달에 대한 고전적인 자연주의자나 행동 이론과는 달리,^[23] 과학자들은 이제 언어가 학습된 기술이라고 믿는다.^[22] 히브리 대학과 시드니 대학의 연구는 둘 다 시각적 패턴을 식별하는 능력과 새로운 언어를 배우는 능력 사이의 강한 상관관계를 보여준다.^[22][24] 형태인식이 높은 아이들은 지능과 기억능력의 효과를 조절할 때에도 더 나은 문법 지식을 보여주었다.^[24] 이는 언어학습이 통계학습에 근거한다는 이론이 뒷받침하는 것으로,^[22] 유아들이 소리와 단어의 공통 조합을 언어로 인지하고 이를 이용해 미래의 음성생성을 알리는 과정이다.

음운 발전

유아 언어 습득의 첫 번째 단계는 모국어의 가장 기본적인 소리 단위를 해독하는 것이다. 여기에는 모든 자음, 모든 짧고 긴 모음 소리, 그리고 영어의 "th"와 "ph"와 같은 추가 문자 조합이 포함된다. 음소라고 불리는 이러한 단위는 노출과 패턴인식을 통해 검출된다. 유아들은 단어의 소리를 구별하기 위해 "대신 기능 검출기" 기능을 사용한다.^[23] 그들은 정언적 인식의 메커니즘을 통해 그것들을 음운으로 나누었다. 그런 다음, "qu" 또는 "h"와 모음과 ^[23]같이 어떤 음의 조합이 함께 발생할 가능성이 가장 높은지를 인식하여 통계 정보를 추출한다. 이렇게 해서 그들의 단어 학습 능력은 바로 초기의 음성 패터닝의 정확성에 바탕을 두고 있다.

문법발달성

음소적 분화에서 고차원의 단어 생산으로의^[23] 전환은 언어의 계층적 획득의 첫 단계일 뿐이다. 패턴 인식은 단어들 사이의 스트레스와 억양 패턴을 감지하는 데 더 많이 활용된다.^[23] 그런 다음 문장 구조와 전형적인 절 경계의 이해에 적용한다.^[23] 이 모든 과정이 독서에 반영되기도 한다. 첫째로, 아이는 개별적인 글자의 패턴을 인식하고, 그 다음에는 단어들을 함께 그룹화하고, 그 다음에는 단락을 만들고, 마지막으로 책의 전체 장들을 인식한다.^[25] 언어를 읽는 법을 배우고 말하는 법을 배우는 것은 지각 패턴 인식에서 "패턴의 단계적 정교화"^[25]에 바탕을 두고 있다.

음악 패턴 인식

음악은 듣는 사람에게 깊고 감정적인 경험을 제공한다.^[26] 이러한 경험들은 장기 기억 속의 콘텐츠가 되고, 우리가 같은 곡을 들을 때마다 그러한 콘텐츠들이 활성화된다. 음악의 패턴으로 내용을 인식하는 것은 우리의 감정에 영향을 미친다. 음악과 경험의 패턴인식을 형성하는 메커니즘은 여러 연구자들에 의해 연구되었다. 우리가 좋아하는 음악을 들을 때 느끼는 감각은 동공의 팽창, 맥박과 혈압의 증가, 다리의 근육으로 피가 흐르는 것, 신체 움직임과 관련된 뇌 부위인 소뇌의 활성화로 뚜렷이 나타난다.^[26] 한 곡의 기억을 되찾아오는 것이 음악적 패턴에 대한 일반적인 인식을 보여주는 반면, 처음으로 한 곡을 듣는 동안 패턴 인식도 일어난다. 반복되는 미터 속성은 듣는 사람이 어떤 곡조를 따르고, 미터법을 인식하고, 곧 일어날 일을 예상하며, 리듬을 알 수 있게 한다. 익숙한 음악 패턴을 따르는 흥분이란 패턴이 깨져서 예측할 수 없게 될 때 일어난다. 이런 패턴을 따르고 깨는 것은 경험을 형성하는 정신에 문제 해결의 기회를 만들어낸다.^[26] 심리학자 다니엘 레비틴은 이 음악의 반복, 멜로디적 성격, 구성이 뇌에 의미를 부여한다고 주장한다.^[27] 뇌는 환경에 의해 활성화되었을 때 동일한 정보를 검색하는 뉴런의 배열로 정보를 저장한다. 끊임없이 정보를 참조하고 환경으로부터 추가적인 자극을 줌으로써, 뇌는 음악적 특징을 지각적 전체로 구성한다.^[27]

알츠하이머병에 걸린 마지막 부위 중 하나인 내측 전두엽 피질은 음악에 의해 활성화되는 영역이다.

인지 메커니즘

음악 패턴 인식을 이해하기 위해서, 우리는 각각 이 과정의 일부를 다루는 기본적인 인지 시스템을 이해할 필요가 있다. 한 곡의 음악과 그 패턴의 이러한 인식 속에서 다양한 활동들이 이루어지고 있다. 연구원들은 음악에 대한 자극적인 반응의 이유를 밝히기 시작했다. 몬트리올에 본부를 둔 연구원들은 음악을 듣는 "칠기"를 얻은 10명의 자원봉사자들에게 뇌 활동을 감시하는 동안 그들이 가장 좋아하는 노래를 들어달라고 요청했다.^[26] 그 결과는 동기, 보상, 중독 등과 같은 인지 과정과 관련된 핵 부위가 경험을 구성하는 신경 배치를 만드는 중요한 역할을 한다는 것을 보여준다.^[26] 이 곡의 클라이맥스 이전의 기대감에 의해 보상 예측의 감각이 만들어지는데, 클라이맥스에 도달하면 해결의식이 찾아온다. 청자가 기대했던 패턴을 더 오래 거부할수록 패턴이 돌아올 때 감정적인 흥분이 더 커진다. 음악학자 레오나드 마이어는 이 개념을 검토하기 위해 베토벤의 현악 4중주곡 5악장 C-sharp 단조 Op. 131의 50악장을 사용했다.^[26] 이 경험이 강할수록 생생한 기억을 만들어 저장해 둘 것이다. 이러한 강도는 음악적 패턴의 인식과 검색의 속도와 정확성에 영향을 미친다. 뇌는 특정한 곡조를 인식할 뿐만 아니라, 표준 음향 특징, 언어, 음악을 구분한다.

MIT 연구원들은 이 개념을 조사하기 위해 연구를 수행했다.^[28] 그 결과 청각피질 내에 있는 6개의 신경성단이 소리에 반응하는 것으로 나타났다. 4개는 표준 음향 특징을 들을 때 촉발되었고, 1개는 언어에 구체적으로 반응했고, 마지막은 음악에 전적으로 반응했다. 음악의 뇌, 톤과 리듬의 특징의 시간적 진화 사이의 상관관계를 연구한 연구자들은 음악이 운동, 감정, 창조성과 연결된 뇌 영역과 결합한다는 결론에 도달했다. 이 연구는 음악을 들을 때 뇌 전체가 "조명"한다는 것을 보여준다.^[29] 이 정도의 활동량은 기억력 보존을 증진시켜, 따라서 패턴 인식에 도움이 된다.

음악의 패턴을 인식하는 것은 음악가와 듣는 사람에게 다르다. 비록 음악가는 매번 같은 음을 연주할 수 있지만, 주파수의 세부사항은 항상 다를 것이다. 듣는 사람은 변주곡에도 불구하고 음악적 패턴과 그 유형을 인식할 것이다. 이러한 음악적 유형은 개념적이고 학습된 것으로, 문화적으로 다양할 수 있다는 것을 의미한다.^[30] 듣는 사람이 음악적 소재를 인식하는 것(불확실성)에 관여하는 반면, 음악가들은 이를 상기하는 것(불명성)^[2]에 관여한다.

UCLA의 한 연구는 음악이 연주되는 것을 보거나 들을 때, 악기 불을 연주하는 데 필요한 근육과 관련된 뉴런이 있다는 것을 발견했다. 미러 뉴런은 음악가와 비뮤지션들이 한 곡을 들을 때 불이 들어온다.^[31]

개발 문제

음악의 패턴 인식은 음악적 동기화 및 주의력 연주, 음악적 표기법 및 두뇌 결합과 같은 다른 기술을 구축하고 강화할 수 있다. 심지어 몇 년간의 음악 훈련도 기억력과 주의력을 향상시킨다. 뉴캐슬 대학의 과학자들은 음악으로 인한 자전적 기억(MEAMs)을 조사하기 위해 대중음악을 이용하여 중증 후천적 뇌손상(ABIs) 환자와 건강한 참여자에 대한 연구를 실시했다.^[29] 참가자들은 노래에 대한 친숙함, 노래가 마음에 들었는지, 어떤 추억을 불러일으켰는지 등을 기록하도록 했다. 그 결과 ABI 환자는 MEAM이 가장 높았고, 참가자들 모두 일반적으로 양성인 사람, 사람 또는 생명에 대한 MEAM을 가지고 있었다.^[29] 참가자들은 패턴 인식 능력을 활용해 과제를 완료했다. 기억의 환기 때문에 그 노래들은 더 친숙하고 듣기 좋은 소리로 들리게 되었다. 이 연구는 자전적 기억력에 근본적인 결핍이 없는 자전적 기억상실증 환자들을 재활시키는 데 도움이 될 수 있다.^[29]

캘리포니아 대학의 연구에서 데이비스는 참가자들이 음악을 듣는 동안 두뇌를 지도화했다.^[32] 그 결과 뇌 영역과 자전적 기억, 친숙한 음악에 의해 활성화되는 감정 사이의 연관성을 알 수 있었다. 이 연구는 음악에 대한 알츠하이머 환자의 강한 반응을 설명할 수 있다. 이 연구는 패턴 인식 개선 과제를 가진 환자들을 도울 수 있다.

잘못된 패턴 인식

실제로 존재하지 않는 패턴을 보는 인간의 경향을 아포페니아라고 한다. 그 예로는 달의 남자, 그림자, 구름, 그리고 구운 과자의 소용돌이처럼 고의적인 디자인이 없는 패턴의 얼굴이나 인물, 그리고 사실 관계가 없는 사건들 사이의 인과관계에 대한 인식이 있다. 아포페니아는 음모론, 도박, 통계와 과학적 자료의 오해, 그리고 어떤 종류의 종교적이고 불가사의한 경험에서 두드러지게 나타난다. 랜덤 데이터에서 패턴을 잘못 인식하는 것을 pareidolia라고 부른다. 최근 신경과학과 인지과학에 대한 연구는 예측 코딩의 패러다임에서 '허위 패턴 인식'을 이해할 것을 제안한다.

참고 항목

• 아포페니아
• 갬블러의 오류
• 형태 심리학, 게슈탈트 심리학
• 파레돌리아
• 동시성
• 씬-슬라이징

메모들

참조

외부 링크

Wikimedia Commons의 시각적 패턴 인식 관련 미디어