감각-운동 모델링 이론(SENSORY-MOTOR MODELLING THEORY)

감각-운동 모델링 이론(SENSORY-MOTOR MODELLING THEORY)

이 이론은 Megan Neilson과 그의 동료들(Andrews 등, 1983; Neilson & Neilson, 1985, 1987, 2000; Neilson, Neilson, & O'Dwyer, 1992)에 의해 개발되었다. 우리가 이를 감각-운동 모델링 이론(Sensory-motor modelling theory)이라 부르는 것은 저자와 그의 동료들이 그렇게 불렀기 때문이다(Andrew 등, 1983 참조). 그러나 때에 따라 “이론적 입장(theoretical position)” (Andrews 등, 1983), “가설” (Andrews 등, 1983; Neilson & Neilson, 1987), “구조(framework)” (Neilson & Neilson, 2000; Neilson 등, 1992)로 언급되기도 했다.

이 이론은 “말더듬이들은 구어 산출을 보조하는 청각-운동 관계를 결정하고 적합하게 유지하게 하는 신경 처리 자원(neuronal processing resources)이 부족하다” (Neilson, 1987, p. 332)고 주장한다. 그래서 이 이론은 사람들이 더듬는 이유를 - 일반적인 용어로 - 설명하는 구조적인 조건을 제안한다. 이러한 신경 처리에서의 결핍은 말더듬의 발생에 필수적인 것이다. 그러나 이러한 결핍을 가진 아이들 중 일부는 이를 보상하는 높은 지능과 같은 충분한 자원을 지니고 있기에 결코 말을 더듬지 않을 것이므로 이는 말더듬 발생의 충분 조건은 아니다. 한 사람이 말더듬이가 되는지 아닌지는 그 사람의 “감각에서 운동으로 그리고 운동에서 감각으로의 변환과 구어 행위로부터 발생한 요구를 위한 신경학적 능력” (Andrews 등, 1983, p. 239)에 달려있다.

다음은 이 이론을 요약한 것이다:

불충분한 중추신경계 능력(central capacity)으로 인해 말더듬이들은 말하는 동안에 발생하는 원심성(efferent) 활동과 이와 관련된 재구심성(reafferent) 활동 간의 관계를 평가하는 능력이 낮게 나타난다. 결과적으로 말더듬이들은 이러한 관계를 평가하기 위해 더 많은 시간을 사용하거나 다른 기능들로부터 빌려온 추가적인 능력을 사용해야 할 것이다.

(Neilson & Neilson, 1985, p. 76)

논쟁을 구어산출시 우반구가 더 많이 관여하는 것과 같은 생리학적인 수준으로 이끈 Andrews 등(1983)은 능력의 근본적인 결손이 대뇌 조직의 유전적 경향으로 인한 것일 수 있다고 주장하였다. 이 모델은 말더듬의 원인을 단일 요인으로 단정하기 때문에 단일요인적이다. 그러나 Neilson과 동료들은 그들의 저작물들을 통해 다른 요인들이 말더듬의 심한 정도에 영향을 미칠 수 있음을 언급하였다.

배경 및 발달

이 이론은 구어에 관한 인공두뇌학적(cybernetic) 접근에 흥미를 가진 Neilson으로부터 나오게 된다. 이러한 접근은 Fairbanks(Fairbanks, 1954)에 의해 최초로 개발되었고 구어 산출에 관해 이 모델은 정확한 구어 산출을 위해 청각, 촉각, 고유수용성감각 피드백의 기여를 강조하였다. 이러한 생각을 말더듬에 적용시킨 것이 지연 청각 피드백(DAF)에 대한 관심과 말더듬이 청각 피드백 회로(auditory feedback loop)내의 변동(oscillation)이라는 가설로 나타났다. 그러나 이후에 논의하겠지만 DAF를 착용하고 말할 때 일반적으로 유창한 화자들에게서 발생하는 유창성의 붕괴가 말더듬이들이 말하는 동안에 청각 피드백이 저해되어왔음을 의미하는 것은 아니다(Lane & Tranel, 1971).

“말더듬이 구어 산출을 제어하는 가상의 자동제어(servomechanism) 시스템내의 불안정의 발현이라고 널리 알려져 있을 당시에” (Neilson & Neilson, 1985, p. 70) Neilson과 동료들의 연구 프로그램은 위에 언급한 영역에서 출발하였다. 이 연구 프로그램의 원동력은 Marx가 진정한 모델링으로 설명했던 것이며 - Neilson과 동료들은 구어 운동 조절을 이해하기 위한 모델로서 체계 분석 접근(systems analysis approach)을 적용하였다. - 이러한 모델링을 통해 구어 운동 조절의 붕괴가 어떻게 말더듬을 발생시키는가에 대한 설명을 제공하였다.

말을 더듬는 그룹과 정상적인 유창성을 가진 통제 그룹을 비교하는 Neilson의 연구 프로그램에는 다양한 추적과제(tracking task)가 포함되어 있었다. 입력(독립) 변수들은 음(tone)의 음도와 강도 그리고 시각 자극이었고 출력 방식은 턱과 손의 추적이었다. 추적 과제의 사용에 대해 설명하면서 Neilson과 Neilson(1985)은 시각-운동 추적 과제가 어떻게 항공기 조종사들의 조정 능력을 확인하는데 사용되어왔었는가에 대한 예를 제공한다. 구어 통제에서 그러한 대용물이 바로 청각-운동 추적 과제이다.

연구 프로그램의 결과는 이 이론이 나타난 다양한 출판물들을 통해 설명되었다. 예를 들어, Neilson과 Neilson(1985, 1987)은 말더듬이들이 시각 추적 과제들에서는 통제 그룹과 동등한 수준의 수행을 보였으나 청각 추적 과제들에서는 그러지 못했다고 보고하였다. Neilosn과 Neilson(1985)에 따르면 “말더듬이들은 변화하는 청각 자극을 추적하는데 있어서 말을 더듬지 않는 이들보다 더 큰 시간 지연을 보인다” (p. 74). 또한 말더듬이들은 흐트러진 반응력(response power) 혹은 “소란(noise)” (Neilson & Neilson, 1987, p. 331)의 증가를 보였다고 보고되었다. 결과적으로 말더듬이들은 “들려오는 반응음(response tone)의 변화와 그러한 변화들을 발생시키는 운동 활동 간의 관계를 적절하게 평가하는” (Neilson & Neilson, 1985, p. 76) 능력이 감소되어 있다는 가설이 세워지게 되었다. 이러한 발견과 일반적인 운동 통제와 관련된 다른 연구들이 감각-운동 모델링 이론의 발달을 이끌게 되었다.

Neison과 Neilson(1987)은 구어 산출은 단순히 숙련된 감각-운동 행동의 특별한 경우이며 혼합 적응 제어(hybrid adaptive control) 혹은 적응 피드백 제어(adaptive feedback control)에 속하는 것이라고 주장하였다. 이런 점에서 피드백은:

제어 시스템(controlled system)의 특징들이 변하지 않음을 확인하기 위해 간헐적으로 사용된다. 만약 그런 경우가 아니라면 피드백은 제어 시스템의 새로운 특징들을 평가하기 위해 사용될 것이다. 이후 그러한 특징들의 반전 모델(inverse model)은 필수 출력 신호를 적절한 입력 신호로 변화하는데 사용될 수 있을 것이다(p. 326).

중추 신경계는 외부로 나가는 명령들을 감시하고 그러한 명령들과 그로인해 발생하는 감각적 결과들을 비교한다. 이는 감각-운동간 관계의 적응 내적 모델(adaptive internal model)이다. 불일치는 반전 내부 모델(inverse internal model)의 자동적 재조정을 일으킨다. 이러한 신경 처리과정에 대한 계산 이론(computational theory)은 적응 모델 이론으로 알려져있다(Neilson 등, 1992. 참조).

이에 의존하여 Neilson과 동료들은 구어 운동 활동은 그 활동의 감각적 결과로 인해 정확하게 드러난다고 주장하며 실험을 통해 조사된 청각-운동 추적과 구어의 청각적 제어, 즉 청각과 운동감각적 신호들의 통합을 비교하였다. Neilson 등(1992, p. 538)에 따르면:

구어 과제는 호흡, 후두, 상후두의 활동과 그러한 활동에 의해 산출되는 구어 신호의 동시 청각적 피드백(concomitant auditory feedback)간의 관계에 대한 모델링이 필요하다.

반전 내부 모델(inverse internal model)은 원하는 음향학적인 구어 출력을 적합한 운동 명령으로 변형시키며 원하는 음향학적 신호에 적합한 운동 반응을 생성하는 구어 근육을 활성화시킨다.

실험가능성

이 이론은 논리적이며 내적인 일관성을 가지고 있다. 이 이론은 신경처리과정에서의 결손을 가지지 않은 개인들에서는 말더듬이 나타나지 않아야 했기에 적어도 논리적 수준에서는 반증가능하다. 만약 그러한 개인들에게서 말더듬이 발견된다면 이 이론은 거짓으로 증명될 것이다. 그러나 이 이론은 그 가정들이 개념일 뿐 조작가능하며 실험적으로 조사할 수 있는 실재가 아니기에 적어도 직접적으로는 반증가능하지 않다. 예를 들어, 그러한 것들이 말더듬과 인과적으로 관련되어있는지를 결정하기 위해 “반전 감각-운동 모델(inverse sensory-motor model)” 혹은 “미숙한 중추신경계 능력(inadequate central capacity)” 혹은 “구어를 보조하는 청각-운동 관계”를 조작할 수는 없을 것이다. 그러나 미래에는 이 이론을 지지하는 더 많은 자료들이 나타날지도 모른다.

설명력

Neilson과 동료들은 이 이론이 말더듬의 다양한 현상들을 어떻게 설명할 수 있는지에 대해 오랫동안 토의하였다.

형태학

이 이론은 말더듬의 형태학에 대해서 자세하게 설명하지 않지만 부적절한 내부 모델이 감각에서 운동 변형 혹은 그 반대의 경우에 사용되어 왔을지 모른며 이는 말더듬의 실제적인 행동들을 설명할 수 있을지도 모른다고 주장하였다. 이 이론은 다른 특징들(추측컨대 고정된 자세와 과잉 행동(superfluous behavior) 같은 것들)은 아마도 도구적 학습(instrumental learning)에 의해 획득되었을 것이라고 주장하였다.

발생과 발달

말더듬 발생의 시기는 - 명백한 정상 구어 발달 기간 이후에 초기 아동기에서 발생하는 것을 말함 - 이러한 발달 단계에서 “언어 능력의 폭발적인 성장이 아직 미성숙한 구어 운동 기관을 추월한다는” (Andrews 등, 1983, p. 239) 사실을 통해 설명된다.

자연 회복

이 이론에서는 말을 더듬기 쉬운 아이들 중 일부는 신경학적 능력에서의 결핍을 보상할 수 있는 높은 지능을 지니고 있기 때문에 어떤 아이들은 말더듬에서 자연적으로 회복된다고 주장하였다; 이런 아동들은 “결코 말을 더듬지 않거나 재빠르게 회복될” (Andrews 등, 1983, p. 239) 것이다.

유전학

이 이론에 따르면, 말더듬의 성 비율은 “한성(sex limitation)” 유전되는 말더듬으로 설명할 수 있으며 또한 여성들은 양쪽 반구에서 언어 자원을 처리하기 때문에 발생할 수 있다.

변이성

Andrews 등(1983)에 따르면 개인 간에서 나타나는 말더듬 심한 정도의 차이는 그러한 차이가 “가족력과는 별개의 것이며 그러므로 이론에서 가정한 원심성-재구심성 모델링(efferent-reafferent modelling)을 위한 중추 신경계의 결손과도 관련되어 있지 않기” (p. 239 ) 때문에 설명하는 것이 어렵다고 한다. 그렇지만 빈번한 말더듬은 감각-운동 모델이 효과적인 감각 피드백으로 끊임없이 갱신되기 때문에 지속적인 말더듬이 될 수도 있을 것이다(Andrews 등, 1983).

개인내 말더듬의 자연적 변이성은 언어적 요구 기능 혹은 “관련 자원에 대한” (Neilson & Neilson, 1987, p. 331) 다른 과제들과의 경쟁을 통해 설명된다. 말더듬은 “더 어려운 구어 운동 조절 과제에서, 예를 들어 문장의 첫 단어” (Andrews 등, 1983, p. 239) 상황에서 증가한다. 피드백 이론은 피드백의 발생 이전인 발화 시작시의 말더듬에 대해 설명할 수 없다고 간주되어왔다. 그러나 Neilson과 Neilson(1985)은 감각-운동 모델의 갱신이 지체되는 것을 통해 이를 설명할 수 있다고 주장하였다. 이는 스트레스가 “과제에 할당되는 중추 신경계의 능력” (Neilson & Neilson, 1985, p. 75) 을 감소시킴으로서 추적 과제의 수행을 악화시켜 스트레스 하에서 말더듬이 더 심해질 수 있음을 암시하는 것이다.

이 이론에 따르면 말더듬이 유창성을 증가시키는 상황들에서 감소하는 것은 그러한 상황들이 모두 구어 처리과정을 단순화하는 것과(혹은) 느리게하는 것을 포함하고 있기 때문이다. 이는 이러한 늦춤이 “감각-운동 모델의 갱신” (Andrews 등, 1983, p. 239)에 더 많은 시간을 제공한다는 것을 의미한다. 반복된 읽기를 통해 말더듬이 감소하는 적응 효과(adaptation effect)는 내적 모델의 수정에 대한 필요를 감소시킴으로서 차례로 통제 과제가 단순해짐으로서 발생한다고 한다. 반응 수반성 자극(Response contingent stimulation)은 화자가 “구어 산출에 더 많은 자원을 사용하도록” (Neilson & Neilson, 1985, p.76) 촉진하기 때문에 말더듬을 감소시킨다. 청각 차폐(변조 피드백 상황, an altered feedback condition)는 “처리되는 청각 피드백을 제거하여 정상보다 덜한 부담을” (p. 76) 감각-운동 통합 과정이 가지게 하는 것으로 생각되며 속삭이는 구어와 구화(lipped speech)는 유성음화(voicing)가 없기 때문에 구어 산출을 단순화한다. 이러한 상황하에서 말더듬의 개선이 이루어짐을 개관하며 Neilson과 Neilson(1987)은 다음과 같이 언급하였다: “유창성은 제한된 자원에 대한 요구가 공급을 초과하지 않을 때에만 가능할 것이다.” (p. 331).

경제성

이 이론은 단 하나의 구조를 가지며 또한 상당한 설명력을 지니고 있기에 경제적이다.

발견적 가치

이는 말더듬에 대한 통찰을 얻기위해 모델링의 전통적인 적용에 의지하는 특별히 흥미로운 이론이다. 시스템 제어 이론(systems control theory)의 적용은 운동 구어 조절에 대한 새로운 이해와 그러한 조절이 어떻게 말더듬을 분석할 수 있는지를 보여주었다(Neilson 등, 1992 참조). 그러나 위에서 언급한 것처럼 이 이론을 어떻게 실험하는가하는 것은 분명치 않다. 그래서 시스템 제어 이론에서 말더듬을 모델링하는 것이 흥미로운 생각이기는 하지만 그러한 유추의 적합성을 결정하는 것은 불가능한 것으로 나타났다.

이 이론에 대한 두 가지 보고들(Andrews 등, 1983; Neilson & Neilson, 1985)은 요청된 토의에 의한 것이었다. 1983년의 보고에 대한 두 개의 논평들(Kent, 1983; Wingate, 1983)은 “부가적 대뇌피질 능력(additional cortical capacity)”과 “일반 산술 연산자(general mathematical operator)”와 같은 용어들이 정의되지 않았기 때문에 충분히 정교하지 않고, 피설명항들(explicanda)은 이론과 다소 느슨하게 관련되어있으며 이는 다른 이론적 입장들에 의해서도 충분히 설명이 가능하며, 구어 패턴의 변화를 일으키는 유창성을 증진시키는 상황과 치료가 필수적으로 구어 과제의 복잡성을 감소시키는 것은 아니라고 주장하며 이 이론에 대해 다소 비판적이었다. 그러나 이 이론은 아직까지 통용되고 있다(Neilson & Neilson, 2000 참조).

우리가 이해하기로는 이 이론은 새로운 연구 경향을 만들기에는 유용하지 않았다. 이는 아마도 언급한 것처럼 이 이론이 조작적 용어들로 표현되지 않았기 때문일 것이다. 흥미롭게도 감각-운동 모델링 이론은 이후에 토의하게 될 요구 용량 모델의 시조격으로 언급되곤 한다(Adams, 1990 참조). 이를 반대로도 얘기할 수 있는데, 다시 말해서 요구 용량 모델이 이 이론의 발달에 영향을 주었다는 것이다(Curlee, 2000 참조). 그러나 유사한 전문 용어(demands & capacity로 언급되는)를 사용하고 특정 요소들을 구어 체계에 필수적인 것으로 설정하는 개념을 포함한다는 사실에서 둘의 유사성은 끝이 난다. 감각-운동 모델링 이론이 꽤 분명하게 말더듬이들은 능력의 결손을 가진다고 말하는 반면 요구 용량 모델은 꽤 분명하게 그것이 말더듬이 발생하는 필수조건이 아니라고 말한다.

이 이론은 “특별히 빨리 말하거나 느리게 말하는 부모들” (Andrews 등, 1983, p. 239) 로 인해 불균형이 발생할 때 환경적인 영향들이 말더듬에 영향을 미친다고 주장한다. 이 이론은 또한 다음과 같이 말하기도 한다:

더 느린 음성유발시간(voice onset times), 중추 청각 기능에 대한 실험에서 더 빈약한 수행, 지체된 구어 발달, 조음 오류의 등장, 불연속적이고 연속적인 자극들에 대한 더 느린 청각 반응 시간은 모두 중추신경계 처리 능력에서의 결손을 표현하는 것일 수 있다.

(Andrews 등, 1983, p. 239)

이 이론은 새로운 구어 패턴을 통해 유창성을 유발하는 구어의 재훈련(retraining)에 의존하는 치료들의 효율성에 대한 통찰을 제공해준다. 이 이론은 그러한 치료들이 구어 과제를 단순화기 때문에 효율적일 것이라고 설명한다. 치료는 “점점 정상화되어가는 감각-운동 모델에 의한 감각적 결과라는 말로” (Andrews 등, 1983, p. 240) 구어를 제어하는 광범위한 연습을 허락한다.

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