정서와 생리반응 (자율신경계 반응) 간의 관계에 관하여 성인을 대상으로 최근가지 많은 연구가 행해져 왔다. 본 연구에서는 동일한 실험참여자를 대상으로 일정 기간 동안 여러 회의 반복실험을 통해 정서(기쁨, 슬픔, 분노, 공포, 혐오)에 따른 자율신경계의 반응의 일관성과 정서별 자율신경계 반응 패턴을 규명하고자 하였다. 본 실험에 앞서 저서를 유발하기 우한 도구인 정서유발자극세트와 정서에 대한 심리반응을 평가하기 위한 정서평가척도가 제작되었다. 정서유발자극세트는 2-4분 정도의 각 정서 장면이 포함된 총 5개의 동영상 장면들이다. 예비실험을 통해 70% 이상의 적합성 및 효과성을 가진 4개의 세트를 추출하여 본 실험에 사용하였다. 본 실험은 남녀 대학생 12명을 대상으로 4회 반복해서 실시되었다. 실험참여자들은 각 정서 장면을 시청 후, 유발된 정서에 대한 심리적인 평가를 하였다. 측정한 자율신경계 생리반응 변수는 ECG, PPG, EDA, SKT이었다. 연구 결과, 심리반응에서 정서유발자극세트는 75% 이상의 적합성 및 효과성을 보였다. 생리반응(ECG, EDA) 분석 결과, 정서에 따른 자율신경계 반응은 회기별로 일관적이었으며, 각 정서별로 특정적인 생리반응 패턴을 가지는 것으로 나타났다.
정서는 생리적 반응을 수반하는 주관적인 경험이다. 뇌파와 자율신경계 반응의 차이에 의한 기본정서 구분 연구는 보고된 바가 없다. 본 연구에서는 1) 여섯 기본정서를 뚜렷하게 유발하는 정서자극을 선정하고, 이를 사용하여 2) 기본정서를 구분할 수 있는 심리생리적 복합 지표 모델을 개발하고자 하였다. 국제정서사진체계에서 여섯 기본정서 (행복, 슬픔, 분노, 혐오, 공포, 놀람) 각각을 신뢰롭게 유발하는 여섯 쌍의 슬라이드를 선택하였다. 슬라이드 제시에 의하여 유발되는 뇌파, 심전도, 호흡, 피부전기반응을 기록하여 분석/비교하였다. 주요결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 뇌파의 상태적 출현량, 심박률, 호흡률, 피부전도반응은 안정상태와 정서상태간의 비교에서 유의미한 차이가 나타났다. 둘째, 뇌파분석결과에서는 theta (F4, 01), slow alpha (F3, F4), fast alpha (O2), fast beta (F4, O2)파의 상대적 출현량 변화값이 일부 정서들간에 유의미한 차이가 있었다. 셋째, 자율신경계 분석결과에서는 심박률, 호흡률, 피부전도반응이 일부 정서들간에 유의미한 차이를 보여주었다. 이들 결과를 토대로 기본정서를 특정적으로 구분할 수 있는 심리생리적 복합 지표 모델을 구성하였다. 네 기본정서 (공포, 혐오, 슬픔, 분노)는 뇌파와 자율신경계 반응패턴에 의한 구분이 가능하였으나, 행복과 놀람은 본 연구에서 사용한 심리생리지표에 의한 최종 구분이 불가능하였다. 여섯 기본정서를 모두 구분할 수 있는 적절한 지표를 찾아내는 후속연구가 필요하다.
그동안 정서의 실험적 유도의 어려움과 많은 제약으로 인해 성인 위주로만 이루어져 오던 정서연구가 최근 수 년 간의 정서연구에 대한 방법론의 발달로 아동에게까지 그 범위가 확대되고 있다. 본 연구에서는 아동의 다섯 가지 정서 (기쁨, 분노, 슬픔, 스트레스, 놀람)에 의해 유발되는 아동의 자율신경계 패턴을 확인하고자 한다. 놀람 정서를 추가한 "아동용 정서유발 프로토콜 (양경혜 등, 2000)"을 사용하여 아동에게 정서를 유발시키고, 정서가 유발되는 도안의 자율신경계 반응(KST, ECG, EDA, PPG)을 측정하였다. 초등학교 1, 2 학년인 34명(남: 18, 여:16)의 아동이 실험에 참여하였다. 실험 결과 다섯 가지 정서가 아동들에게 적절하고 효과적으로 유발되었으며, 정서에 따른 생리반응 변화가 관찰되었다. 분석에 사용된 12개 생리반응 변수 중 8개 변수에서 정서에 따른 차이가 발견되었으며, 정서에 따라 다른 자율신경계 반응 패턴을 얻을 수 있었다. 또한, 동일한 방법으로 수행한 본 연구실의 선행 연구와도 일치하는 결과를 보였다. 이는 아동용 정서유발 프로토콜이 표준화된 아동정서 유발자극으로 사용될 수 있으며, 생리반응 주형(template)을 이용하여 아동정서를 구분할 수 있음을 제시한다.
정서와 생리 반응간의 관계에 대한 연구는 주로 성인을 대상으로 이루어졌고, 최근에는 아동정서에 대하나 생리반응 연구도 증가하고 있다. 본 연구는 교감신경계의 활성화 지표인 피부전기 반응을 이용하여 아동의 정서를 구분하는데 목적이 있다. 실험참여자들은 남녀 학령 전\ulcorner학령 아동 132명이었다. 다섯 정서를 유발하기 위해 사용한 자극세트는 각 정서를 유발하는데 적합하다고 평가되는 배경음악과 조명 하에서 인형을 통해 들려주는 정서유발이야기로 구성되었다. 정서가 유발되기 전 안정상태와 정서를 경험하는 동안 피부전기활동을 측정하였다. 안정상태에 비해 모든 정서상태에서 피부전기반응이 통계적으로 유의미하게 변화하였다. 다섯 정서간에 피부전기반응의 변인들인, 피부전도수준, 피부전도수준의 수와 피부전도반응의 크기에서 유의미한 차이가 나타났다. 이 결과는 피부전기반응을 이용하여 아동의 정서 구분이 가능함을 시사한다.
많은 정서 연구에서 주관적 경험인 정서를 보다 객관적으로 측정하기 위하여 다양한 생리 반응을 통하여 객관적인 지표로 활용하고 있다. 특히 자율신경계 반응은 그 반응 패턴을 통하여 생리적 각성 여부를 추정할 수 있기 때문에 정서 연구에서 오랫동안 중요한 역할을 해왔다. 본 연구에서는 아동이 부정정서(공포와 혐오)를 느낄 때 나타나는 심리생리반응을 검증하고자 하였다. 47명의 아동(연령: 11-13세, 남: 23명, 여: 24명)을 대상으로 시청각 동영상(Audiovisual Film Clips)을 이용하여 공포와 혐오정서를 유발시킨 후, 이 때의 심리반응 및 자율신 경계 반응(ECG, EDA, PPG, SKT)을 측정하였다. 심리반응 결과, 공포정서는 100%, 혐오정서는 89.4%의 적합성을 보였고, 아동이 경험한 정서 강도(효과성)는 공포 4.05, 혐오 4.07 (5점 만점)인 것으로 나타났다. 자율신경계 반응 결과, 두 정서 모두 대부분의 생리지표에서 안정상태와 정서상태 간의 유의한 차이를 보여주었다. 정서에 따른 차이를 분석한 결과, 공포 정서에서는 피부전도수준, 피부전도반응 수, 심박률, 호흡주기관련 심박률, 호흡수, 심박률 분산의 고주파수 성분에서 유의하게 증가하였다. 반면, 혐오 정서에서는 피부전도수준은 감소하고 피부전도반응의 수는 증가하는 패턴을 보여 공포 정서와 구분되는 것으로 나타났다.
본 연구는 정서 영상을 보며 웨어러블 기구로 측정된 생리적 반응과 정서평정을 분석하여 유발된 정서가 어떻게 표상되는지 알아보고자 하였다. 연구 목적을 위해, 공유된 데이터셋을 다차원척도법(multidimensional scaling)을 통해 정서 영상, 생리적 반응 및 정서 평정을 2차원에 표상하였다. 또한, 참가자간 분류분석(cross-participant classification)을 활용해 참가자 간 정서표상이 얼마나 일관적인지 분석하였다. 추가적으로, 참가자들의 반응이 유사한 정도가 각 정서 조건 별로 다른지 확인하기 위해, 정서 영상 별 정확분류와 오분류를 혼동행렬(confusion matrix)을 통해 탐색하였다. 다차원척도법 결과, 정서 영상들과 정서 평정의 위치가 기존 이론과 부합하게 정서가 및 각성가 벡터에 따라 표상되어, Russell(1980)의 핵심정서이론을 지지하는 것을 확인했다. 표상된 생리적 반응 벡터를 통해, 심박률 증가-저각성, 높은 심박률변산성-부정정서 고각성, 피부전기활동 증가-부정정서 저각성의 관계를 시각화했다. 행동 및 생리 데이터로 학습한 참가자간 분류분석 결과, 평균 정확도가 우연수준보다 높았다. 이는 동일한 영상에 대한 참가자들의 공유되는 정서 표상이 있음을 지지한다. 혼동행렬표를 통해, 저각성 긍정정서로 표상된 감탄, 열정, 그리고 선호는 상대적으로 잘 분류되지 않았고, 서로 더 많이 오분류되는 것을 확인하였다. 다변량 분석인 다차원척도법과 분류분석을 통해, 본 연구는 영상 자극에 웨어러블 기구로 측정한 생리적 반응과 정서 평정도 핵심 정서 이론과 부합하는 결과를 얻은 것에 의의가 있다.
이 연구에서는 국제 사진 정서체계(International Affective Picture System: IAPS)중에서 가장 강한 부적 정서를 유발하는 6장의 슬라이드를 1분 동안 연속적으로 보여주어 스트레스 상태를 야기한 뒤 1분동안 정서를 유발하는 청각자극인 1/f음악이나 which noise를 들려주거나 또는 아무소리도 들려주지 않는 각 조건에서 뇌파의 상대적 출현량(reltive power)및 호흡률, 심박률, 피부전도수준 등의 자율신경계 반응의 변화를 분석하였다. 스트레스 정서 상태에서 이완상태로의 회복을 촉진시켜줌을 시사한다. 한편, 스트레스정서유발 상태에서 1/f 음악과 white noise이 제시되었을 때의 자율신경계 반응은 현저한 대비를 보여주었다. 그러나 스트레스 정서유발 이전의 기저선 수준과 비교할 때 1/f 음악에 의한 반응수준이 white noise 에 의한 반응수준 보다 기서선 수준에서 훨씬 더 벗어나 있었다. 따라서 이 결과는 부적정서상태에 부가된 정적 유발이 활성화된 자율신경계 반응의 안정상태로의 회복을 촉진한다는 가설을 지지하거나 부정하기에는 불충분하다. 이 연구에서 정서자극 제시 후의 회복단계에서 뇌파 반응과 자율신경계 반응의 시간경과에 따른 변화가 일치하지 않는 이유는 이들 생리신호의 반응속도가 다르기 때문일 수 있다. 이 실험은 시각과 청각의 복합 감각체계를 사용하여, 스트레스 정서상태에 정적정서유발자극이 부가되었을 때 스트레스 뇌파반응에서 이완된 뇌파반응으로의 회복이 촉진됨을 보여준 최초의 연구이다.
본 연구에서는 아동 성격검사지(Personality Inventory for Children: PIC)의 하위척도 중의 하나인 비행척도 점수가 높은 아동과 낮은 아동의 안정상태 시의 생리반응 특성을 밝히고, 다양한 정서 유발조건에서의 생리반응 변화의 특성을 규명하고자 하였다. 87명의 아동이 실험에 참여하였으며, 아동의 연령범위는 7∼9세였다. 안정상태와 각 정서(기쁨, 분노, 슬픔, 스트레스)를 유발하는 동안에 심전도(Electrocardiogram: ECG)와 피부전기활동(Electrodermal activity: EDA)을 측정하였다. 각 정서 유발자극이 제시된 후, 아동들은 자신이 느낀 정서를 보고하였다. 한국판 아동용 성격검사지에 포함되어 있는 비행척도 문항을 이용해 아동의 비행점수를 계산하였으며, 비행척도 점수가 높은 아동과 낮은 아동을 각각 임의로 12명씩 선정하였다 비행척도 점수가 높은 아동은 비행척도 점수가 낮은 아동에 비해 안정상태에서 피부전도수준(Skin conductance level: SCL)과 심장박동률(Heart rate: HR)이 낮은 것으로 나타났다. 정서를 유발하는 조건에서도 비행척도 점수가 높은 아동은 비행척도 점수가 낮은 아동에 비해 피부전도수준 변화와 심박률 변화가 적었다.
본 연구는 동영상자극에 의한 정서유발시의 표정변화와 생리반응을 밝혀내는 것을 목적으로 실행되었다. 18명의 실험참가자에게 각각 2종류씩의positive, negative 그리고neutral의 총5가지의 동영상자극을 약5분간 제시하였다. 표정변화는 비디오카메라로 기록하였고, 생리반응으로 뇌파(64ch), 심전도, 임피던스카디오그램, 안면근전위등을 측정했다. 표정의 분석결과, positive조건은 neutral조건에 비해 눈구석간의 거리가 감소하였고, 입 꼬리간의 거리는 증가하였다. 반면, negative조건은 neutral조건에 비해 오른쪽 눈구석과 눈 꼬리간의 거리가 증가하였다. 뇌파의 alpha/beta ratio변화량에 있어 positive조건은 neutral조건에 비해 우전두엽을 중심으로 감소하였고, negative조건은 좌전두엽에서 감소하였다. 심박수 및 PEP/LVET는 negative조건에서만 감소하였다. 또한, 근전위의 변화는 positive조건이 neutral조건보다 좌우볼 및 입부위에서 증가한 반면, negative조건은 좌우눈썹부위에서 증가하였다. 이에 본 연구를 통해, 정서유발시의 표정변화와 생리반응의 특성을 알 수 있었다.
이 연구의 목적은 IAPS(국제정저사진체계) 사진자극에 의해 유발된 각각의 주관적 정서상태에 특정적인 자율신경계 반응이 존재하는지를 규명하는 것이다. 부정적 정서(분노, 슬픔, 놀람)와 긍정적 정서(행복, 흥분)를 유발하는 IAPS사진을 각 60초 동안 제시하였을 때 유발되는 심박률, 호흡률, 피부전도반응을 측정하였다. 시각자극이 주어진 초리 30초 동안 통계적으로 유의미한 심박률 감속 및 호흡률 감소를 보여주었으며, 뚜렷한 피부전도반응이 출현하였다. 심박률 감속은 혐오보다 흥분에서 더 크게 나타났고, 피부전도반응의 진폭은 혐오보다 흥분에서 더 큰 것으로 나타났다. 한편, 피부전도반응의 진폭이 상승하는 시간은 슬픔, 행복, 놀람보다 혐오에서 더 짧아지는 경향을 보여주었다. 이와 같은 자율신경계 반응(심박률, 호흡률, 피부전도반응)은 정서상태간에 뚜렷한 차이를 보여주며, 특정 정서상태에서 자율신경계 반응은 개인차가 있기는 하지만 전체적으로 매우 전형적인 반응패턴을 보여주었다. 본 연구의 결과는 정서 특정적인 자율신경계 반응이 존재할 가능성을 시사해주며, 생리신호분석을 통해서 심리적 정서를 결정할 수 있는 형판(template)의 구성을 위해서 다양한 자율신경계 정서반응의 지표를 포괄적으로 측정 분석하는 후속연구가 요구된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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