Neural Mechanisms underlying Iconic Memory Decay of Number and Color

Abstract

영상 기억이 쇠잔하는 속도는 일차 시각 피질에 저장된 감각 표상의 쇠잔 속도가 결정하는 것으로 알려져 있다. 동시에 영상 기억의 쇠잔 속도를 측정하는 부분보고법의 특성상 주의기능과 작업기억이 관여하는 것으로도 알려져 있으며, 해당 요인들은 영상 기억 쇠잔 속도를 결정하는 잠재적 요인일 가능성이 있다. 숫자가 색깔에 비해 영상 기억이 쇠잔하는 속도가 빠르다는 선행 연구는 주의기능과 작업기억 관련 요인이 잠재적 요인일 가능성을 더해주었다. 본 연구는 부분보고 과제에서 지시하는 위치로 주의를 이동하는 주의이동 속도와, 영상 기억이 작업 기억으로 전달되는 효율에 관여하는 중앙집행기를 가능한 잠재적 요인으로 두고 이를 검증하기 위한 목적으로 네 개의 실험을 진행하였다. 첫 번째 실험에서는 확인적 요인분석을 통해 부분보고 과제로 측정한 숫자와 색깔에 관한 영상 기억 쇠잔 속도 지표를 주의이동 속도 혹은 중앙집행기 기능으로 설명하는 모델이 감각 표상의 쇠잔 속도로 설명하는 모델보다 적합한 지 분석하였다. 두 번째 실험에서는 경두개자기자극기를 이용하여 감각 표상이 저장되는 것으로 알려진 일차 시각피질과 주의이동에 관여하는 전두안구영역의 신경 활성도를 변조하면서 색깔과 숫자에 관한 영상 기억 쇠잔 속도의 변화를 살폈다. 세 번째 실험은 경두개전류자극기를 이용하여 일차 시각피질의 활성도의 방향성이 숫자와 색깔에 관한 영상 기억 쇠잔 속도에 미치는 영향을 보았고, 샴 조건에서 안구 운동을 측정하여 주의이동이 숫자와 색깔에 관한 영상 기억 쇠잔 속도에 미치는 영향을 살폈다. 분석 결과, 숫자와 색깔에 관한 영상 기억 쇠잔 속도를 결정하는 신경기전으로서 주의이동 속도나 작업기억의 중앙집행기 기능은 유의미하지 않은 것으로 나타났다. 하지만 숫자와 색깔 보고 조건 사이에서 유의미한 시각 작업 기억 용량 차이가 관찰되었으며, 동시에 경두개자기자극기 결과는 숫자에 관한 영상 기억 쇠잔 속도를 결정하는데 시각적 특징의 그룹화 과정이 유의미한 신경 기전으로서 관여했을 가능성을 시사하였다. 이는 시각 작업기억 용량과 그룹화 과정이 숫자와 색깔 간 영상 기억 쇠잔 속도 차이를 설명할 수 있을 가능성을 보강하면서, 그룹화가 필요한 다수의 시각 특징을 가진 복잡한 자극을 영상 기억 과제에 활용할 경우 감각 표상 쇠잔 속도와 더불어 시각 작업 기억 용량 및 그룹화 과정을 잠재적 요인으로 고려해야 할 가능성을 시사하였다.

The decay of sensory representations stored in the primary visual cortex is known to be the neural mechanism underlying the decay rate of the iconic memory. However, the partial report task demands attention and working memory, which could be potential factors determining the decay rate of iconic memory as well. Moreover, the faster decay rate of iconic memory about number compared to color also suggests that attention and working memory may be factors that determine iconic memorys decay rate. Three experiments were conducted to investigate the involvement of attention and working memory in determining iconic memory decay by assessing the role of the following two factors; attentional orienting efficiency and the central executive part of working memory. In the first experiment, confirmatory factor analysis was performed with neuropsychological indices measuring potential factors that may cause iconic memory decay and the behavioral index of iconic memory to compare the models explaining the decay rate. In the second experiment, transcranial magnetic stimulation was used to investigate the influence of attentional orienting efficiency on the decay rate of iconic memory about number and color by modulating the neural activity of the primary visual cortex and frontal eye field. The third experiment was conducted using transcranial direct current stimulation and an eye tracker to investigate whether the activity of the primary visual cortex and attentional orienting efficiency could explain the different decay rates of iconic memory about number and color. The converging evidence lowered the possibility that attentional orienting efficiency and the central executive part of working memory were neural mechanisms determining the decay rate of iconic memory in both number and color. Instead, the results of transcranial magnetic stimulation suggested that the additional process of visual feature grouping during number shape perception could be a significant factor that induced different iconic memory decay rates between colors and numbers. In addition, different visual working memory capacities with respect to color and numbers appear to be another possible factor. The results indicate that stimuli with multiple visual features should consider the grouping process of visual features and the capacity of visual working memory as potential neural mechanisms underlying the decay rate of iconic memory.