올해 돈더스 연구소(Donders Institute)는 인지 뇌 연구의 창시자인 프란시스쿠스 돈더스(Franciscus Donders) 탄생 200주년을 기념합니다. 이 기념일을 맞아 언어 심리학자 아르디 로엘로프스(Ardi Roelofs)는 150년 전 돈더스(Donders)가 보여준 사고에는 시간이 걸린다는 획기적인 실험을 반복했습니다. 그는 위트레흐트 대학 박물관 기록보관소의 원본 자극 목록을 사용했습니다.
Radboud University의 언어 및 주의 교수로서 Donders Institute에 소속되어 있는 Ardi Roelofs는 "마침내 근무 시간 동안 Franciscus Donders의 역사에 대해 알아볼 충분한 이유가 생겼습니다."라고 말합니다. 뇌, 인지 및 행동을 연구하는 이 네이메겐 연구소는 1818년 틸뷔르흐에서 태어난 의사이자 생리학자인 그의 이름을 따서 명명되었습니다. Donders는 눈과 눈 질환에 대한 연구로 세계적인 명성을 얻었지만, 동시에 눈 질환 분야의 요람에 서 있었습니다. 당시에는 아직 미개척 분야였던 인지뇌과학
“당시에는 신경 전도가 빛보다 빠르다고 생각되었습니다. 그래서 측정할 수 없습니다. 생각의 속도에도 똑같이 적용됩니다.”라고 Roelofs는 말합니다. "그러나 Donders의 친구 Hermann von Helmholtz는 1850년에 이것이 사실이 아님을 보여주었습니다." 독일의 물리학자는 개구리 다리를 잘라 전기 회로에 내장했습니다. 그는 근육으로부터 다양한 거리에 있는 신경 경로를 자극하고 근육이 얼마나 빨리 수축하는지 관찰했습니다. 그는 측정한 내용을 바탕으로 신경 속도를 초당 30미터로 추정했습니다.
또한 19 e 에도 세기에 실험 목적으로 다리를 자르는 것은 비윤리적이었습니다. 그래서 폰 헬름홀츠는 이것이 인간에게 어떻게 작용하는지 조사하기 위해 자신의 방법을 약간 조정해야 했습니다. 그는 피험자들의 다리 여러 곳에 전기 자극을 주고 가능한 한 빨리 버튼을 누르도록 요청했습니다. 발이 허벅지보다 더 멀리 떨어져 있기 때문에 여기서도 신경 속도를 추정할 수 있습니다. Roelofs:“그러나 Von Helmholtz는 그의 실험 대상들 사이에 많은 차이가 있음을 발견했습니다. 그에 따르면 그 어려운 두뇌가 원인이었다고 한다. Donders는 신호가 뇌를 통해 전달된다는 사실이 흥미로웠다. 그는 특히 그의 딸 Marie와 함께 실험을 반복했고 뇌가 측정이 간접적임을 보장한다는 것을 깨달았습니다.” 그런 다음 그는 또 다른 실험을 고안했는데, 2002년에 그의 이름이 네이메헌 연구소의 외부 정면에 표시되었습니다.
생각에는 시간이 걸립니다
이 실험에서 피험자는 거의 동일한 세 가지 작업을 수행합니다. 과제 A에서는 누군가가 '기'를 계속 말하고 피험자는 가능한 한 빨리 그것을 반복해야 합니다. 과제 B에서는 주어도 말한 내용을 반복하지만 이제는 'ka', 'ke', 'ki', 'ko' 또는 'ku'가 될 수 있습니다. 따라서 피험자의 뇌는 소리를 서로 구별하고 해당 조음 프로그램을 신속하게 선택해야 합니다. 과제 C에서 피험자는 B와 동일한 소리를 듣지만 '기'를 들을 때만 반복하면 됩니다. 따라서 그의 뇌는 이미 조음 프로그램을 선택할 수 있지만 피실험자는 서로 소리를 구별하기 위해 주의 깊게 들어야 합니다.
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Donders는 다양한 반응 시간을 등록하고 이를 서로 빼서 추가 '사고 단계'에 소요된 시간을 결정했습니다. 작업 C의 응답 시간에서 작업 A의 응답 시간을 빼서 소리를 구별하는 데 약 36밀리초가 걸린다는 사실을 알아냈습니다. 올바른 조음 프로그램을 선택하는 데는 약 47밀리초가 소요됩니다. 이는 작업 B와 C 사이의 반응 시간 차이에서 명백히 드러납니다. Roelofs:“예를 들어 그는 정신적 과정에는 시간이 걸린다는 것을 보여주었습니다. 그는 즉시 다양한 언어로 발표한 놀라운 발견이었습니다.”
생각하는 시간 등록
Donders의 반응 시간 실험은 매우 혁신적이었습니다. 물론 그에게는 아직 빠른 컴퓨터도 없었는데 어떻게 그렇게 정확하게 측정할 수 있었을까요? “이를 위해 그는 음성기를 사용했습니다. 프랑스인 Leon Scott de Martinville이 특허를 취득한 장치입니다.”라고 Roelofs는 말합니다. “실제로는 녹음만 할 수 있고 연주는 할 수 없는 일종의 하프 축음기입니다. 경적에 대고 말하면 막이 진동합니다. 그 막은 작은 바늘을 사용하여 그을음 종이에 파동을 일으키고, 이 파동은 원통 위에서 회전합니다. 나중에 에디슨은 그을린 종이를 왁스로 대체하면 소리도 재구성할 수 있다고 생각했습니다.”
Donders는 옆에 있는 두 사람의 소리를 제대로 인식할 수 있도록 경적의 입을 약간 넓혔습니다. 그는 또한 장치에 소리굽쇠를 달았습니다. 순음의 균일한 음파가 시간을 나타내는 역할을 했습니다. 그런데, 노에마타코그래프('생각 속도 작가')가 탄생했습니다.
놀라운 발견
동일한 노에마타코그래프는 현재 위트레흐트 대학교 박물관이 소유하고 있으며, 이번 기념일을 맞아 Radboudumc 해부학 박물관에 전시되었습니다. 위트레흐트 대학교 박물관에는 Roelofs가 수색 중에 발견한 Donders의 과거에 대한 더 귀중한 작품이 있습니다. “박물관에는 Donders가 직접 작성한 자극 목록 원본도 모두 보관되어 있습니다.”라고 그는 말합니다. 목록에는 결과를 포함하여 다양한 작업에 대해 읽은 음절이 포함되어 있습니다. “예를 들어, 나는 1865년 8월 21일 월요일 저녁 7시에 Donders가 두 명의 학생인 Hamer와 Stark와 함께 9개의 목록을 완성한 것을 보았습니다. 그들은 실험에서 역할을 계속 바꾸었지만 Donders는 자신의 반응 시간만 발표했습니다. 당시에는 그게 관례였죠.”
역사적 평행
Roelofs는 학생들의 반응 시간을 분석하기로 결정하고 놀라운 발견을 했습니다. 과제 B의 반응 시간은 과제 C보다 Donders의 반응 시간이 확실히 더 길었지만, 그의 학생들에서는 이러한 반응 시간이 거의 또는 전혀 다르지 않았습니다. Roelofs:"Donders는 이미 그의 기사에서 사람들이 작업 C에 어려움을 겪고 너무 빨리 반응하기 때문에 실수를 한다고 언급했습니다." 그러나 Donders와 동시대의 Wilhelm Wundt는 다른 문제를 보았습니다. 실험 심리학의 창시자인 그는 더 이상 거기에서 조음 프로그램을 선택할 필요가 없지만 발음할지 여부는 선택해야 한다고 말했습니다. 이는 선택(구별 외에도)에도 시간이 걸리는 '가거나 가지 마세요' 작업입니다.
이 문제는 아직 해결되지 않았기 때문에 Roelofs는 지난 봄에 직접 작업을 시작했습니다. 그의 딸 스테레(Sterre)와 함께 – '아름다운 역사적 평행선을 만들기 위해'. 그는 Donders의 목록을 타이핑하고 딸에게 큰 소리로 읽게 한 다음 자신의 반응 시간을 측정했습니다. "9개의 목록에 대한 평균은 Donders와 동일한 패턴을 보여줍니다. 비록 제가 전체적으로 Donders보다 약간 느렸지만 말이죠."라고 그는 말합니다. “게다가 과제 B와 C의 차이는 그 사람보다 제가 더 작습니다. 그리고 '가다/가지마' 과제에 더 많은 어려움을 겪었습니다.”
추가 사고 단계
그런 다음 그는 인근 막스 플랑크 연구소의 동료들과 함께 지난 25년 동안 개발한 언어 생성을 위한 계산 모델을 사용하여 논쟁점을 테스트했습니다. 이 모델에는 실험을 수행하는 데 필요한 모든 단계(듣기, 식별하기, 선택하기, 표현하기)가 포함되어 있습니다. Roelofs:“저는 거기서 고전적인 Donders 패턴을 얻었습니다. 하지만 '가거나 가지 마세요' 결정을 내리고 시간이 걸리면 Donders의 학생들과 정확히 같은 패턴을 얻게 됩니다. 이는 추가 사고 단계에 시간이 걸린다는 Wundt의 아이디어에 대한 추가 지원입니다.” 그래서 돈더스 본인도 자기 일을 굉장히 잘했던 것 같아요.
돈더스 연구소(Donders Institute)의 피터 하구르트(Peter Hagoort) 소장은 인지 뇌 연구 창시자의 이름을 따서 연구소 이름을 지어야 한다는 점은 처음부터 분명했습니다. 연구소 사이트에서 그는 다음과 같이 썼습니다. “Donders는 현대 이미징 기술의 기반이 되는 뺄셈 방법으로 인해 잘 알려진 이름이었습니다. 신경과학과 관련된 이름을 원했습니다. 전 세계적으로요.” Donders 연구원 Roelofs의 복제 연구를 통해 이제 원은 멋지게 둥글게 되었습니다.
