[뇌 건강 관련 자료] 경두개 전기 자극 기법이 어휘 학습에 긍정적인 영향을 준다.

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이 자료는 2022년에 발표된 자료입니다. 내용 중 [번호]는 인용 논문을 표신한 것으로 본 글에서는 생략되었습니다.

 

1. 소개

구어는 인간이 서로 상호 작용하기 위해 사용하는 주요 의사소통 형식 중 하나입니다. 오늘날 하나 이상의 외국어 유창성은 세계 여러 지역에서 보편화되었으며 점점 더 많은 사람들이 2개 국어 또는 다국어를 구사합니다. 또한 다른 언어에 능통하면 많은 이점과 이점을 얻을 수 있습니다. 다른 나라로 여행하는 사람들이 언어 장벽을 극복하는 데 도움이 됩니다. 또한 직장에서 승진이나 개선을 위한 더 큰 기회를 제공합니다 [32]. 여러 연구에서 다른 언어를 배우는 것이 다양한 인지 영역의 개선 [50] 또는 치매 증상의 시작 지연 [9]과 같은 건강상의 이점이 있음을 보여주었습니다.. 또한 신경영상 연구에서는 뇌의 특정 부분(해마 및 대뇌 피질)의 부피와 두께가 증가하고 외국어를 학습하는 동안신경 연결이 강화되는 것으로 보고되었습니다 [ 12,51 ]. 대조적으로, 이중 언어 사용에는 몇 가지 단점이나 단점이 있을 수 있다는 증거도 있습니다. 2개 국어 또는 다국어 사용의 가장 두드러진 단점은 주로 (1) 명백히 언어 습득을 지연시킨다는 것입니다. (2) 언어 문제가 있는 아동의 언어 장애를 악화시킨다. (3) 언어 유창성, 음운 능력 및 문법과 같은 언어 능력에 영향을 줄 수 있습니다. (4) 습득한 언어의 어휘력을 감소시킬 수 있습니다 [4]. 또한 제2언어 또는 제3언어 습득 연령, 이러한 언어에 대한 사용 또는 노출 빈도와 같은 요인도 다른 언어의 학습 및 숙련도 유지에 영향을 미친다는 점에 유의하는 것이 중요합니다 [15 ]. 다른 언어를 배우거나 향상시키는 것은 어려운 작업이 될 수 있습니다. 따라서 다양한 도구 및/또는 방법이 학습 과정을 촉진하거나 촉진하기 위한 목적으로 지속적으로 개발되고 있습니다 [23] , [31] , [85]. 이것은 비침습적 경두개 전기 자극 (tES) 기술 의 경우입니다. 경두개 전기 자극 기술은 건강한 뇌를 가진 사람과 신경학적 또는 신경 정신 장애가 있는 사람 모두에서 비침습적이고 안전한 방식으로 신경 과정을 조절할 수 있게 합니다 [66 ]. tES 방법에는 경두개 직류 자극 (tDCS), 경두개 무작위 소음 자극 (tRNS) 및 경두개 교류 자극 (tACS) 등 다양한 유형이 있습니다. 그들 사이의 주요 차이점은 약한 전류가 두피에 전달되는 방식입니다 [62]. tDCS는 약한 직류(보통 1~2mA)를 사용하여 신경 활동을 조절하여 뇌에 장기간 기능적 후유증을 유발합니다. [58] , [86]. tRNS는 무작위 전류 강도 및 주파수로 저강도 전류를 적용하여 신경 활동을 조절하는 반면, tACS는 외부에서 적용된 전기 주파수로 고유 피질 진동을 조작할 수 있습니다 [2] , [62] , [78]. 최근 몇 년 동안 비임상 샘플(건강한 인구) 중에서 tES가 언어에 미치는 영향을 조사한 여러 연구가 있었습니다 [44]. 그들 중 다수는 명명 [25] , [76]과 같은 다양한 언어 능력 [48]의 향상에 긍정적인 효과를 보였습니다. 언어 유창성 [14] , [13] , [56] ; 그리고 어휘 [29] , [37]. 그러나 최근 과학 문헌 [6]에 따르면 이러한 기술이 외국어 학습 과정에 미치는 영향에 초점을 맞춘 연구는 많지 않습니다. 특히, tDCS는 다른 모국어(L1) 개선 연구에 자주 적용되었습니다. 이는 모국어 생산 ( 예: 그림 명명, 언어 유창성, 의미 론적 차단) 건강한 참가자. 기사에 포함된 45개의 효과 크기 중에서 절반 이상(57.77%)이 tDCS를 사용했고 나머지는 TMS를 ​​사용했습니다. 그들은 자극의 작지만 신뢰할 수 있는 전반적인 효과를 관찰했으며 TMS 연구는 tDCS 연구( g =. 38)에 비해 더 높은 유의미한 효과(g =. 22)를 보여주었습니다 [ 44]. 또한 최근 연구에서는 건강한 참가자의 언어 능력 향상을 위해 tDCS를 사용했습니다. Fioriet al. [26] 건강한 지원자에게 tDCS를 적용하고 동시에 신경 영상을 사용하여 동사 학습 프로세스를 분석했습니다. 그들은 anodal tDCS로 행동 개선을 발견했고 왼쪽 IFG(inferior frontal gyrus)와 오른쪽 대응 부분에서 작업 관련 활동의 상당한 감소를 관찰했습니다 [26]. Perceval et al. [64] 무작위 이중 맹검 연구에서 젊은 성인과 노인에게 tDCS를 적용하여 여러 자극 세션 후에 언어 학습 및 기억에 긍정적인 효과를 관찰했습니다 [64]. 또한 Owusu와 Burianová [60] 건강한 성인에게 tDCS를 적용하여 새로운 단어 회상 개선을 연구했으며 가짜(위약) 그룹과 비교하여 유의미한 긍정적인 효과를 얻었습니다 [60]. 저자가 아는 한, 건강한 참가자의 언어 습득을 촉진하기 위해 다른 tES 기술을 사용한 연구는 거의 없습니다. 예를 들어, Pasqualotto 외. [61] 외국어(FL) 어휘 학습(특히 스와힐리어)을 위해 전두엽 및 측두엽 영역에서 tRNS를 사용했습니다. 그들은 뒤 정수리 영역에 대한 자극이 긍정적인 장기적 효과를 갖는 것을 관찰했습니다 [61]. Antonenko 등이 실시한 또 다른 연구에서. [3] tACS를 적용한 후 암시적 학습의 개선이 특히 노인 그룹에서 관찰되었습니다. 특정 몽타주는 언어 학습에서 반복적으로 사용되는 경향이 있습니다. 가장 일반적인 것들은 양극 전류 전극이 왼쪽 반구 전측두엽-두정엽 영역(예: 베르니케 영역, 브로카 영역, 배외측 전두엽 피질(DLPFC) 등) 위에 위치하여 전극을 양측에 배치하는 것입니다. [71]. 음극 전극은 일반적으로 우반구의 뇌 관심 영역(예: 우측 안와상부 영역, 우측 안와전두피질 등)에 배치됩니다 [71].. 서로 다른 저자에 따르면 양측 몽타주에 대한 주요 주장은 서로 다른 언어 기능(예: 이해력, 생산력, 언어 유창성 등)과 뇌 영역이 서로 강력하다는 현재 지식을 기반으로 합니다. 양측 설정 사용 빈도가 높은 또 다른 근거 있는 이유는 일반적으로 사용되는 이분법 청취(DL) 측정으로 얻은 데이터 때문일 수 있으며 , 이는 언어 편측화 및 청각 주의를 평가할 수 있습니다 [38] , 5]. 여러 연구에서 언어 이해 [5] 또는 음성 인식 [36] , [80]과 같은 다양한 언어 기술과 DL의 중요한 연관성을 발견했습니다.. DL 연구에서 이루어진 관찰 결과 중 오른쪽 귀 이점(REA) 현상이 눈에 띕니다. 오른쪽 귀 이점은 DL 패러다임의 음성 자극 중에 참가자가 오른쪽 귀에 제시된 자극을 더 많이 치는 경향이 있을 때 발생합니다. REA에 대한 가장 널리 퍼진 설명 중 하나는 왼쪽 반구의 언어 처리의 전문화와 청각 경로의 반대쪽 우세로 인해 발생한다는 것입니다 [41 , 42 , 77]. 이와 관련하여 REA 수정을 목표로 한 다양한 tES 연구에서는 양측 설정을 사용할 때 상당한 효과를 발견했지만 일방적 몽타주를 적용할 때는 효과가 없음을 발견했습니다 [ 19,67 ]. 그럼에도 불구하고 최근 몇 년 동안 Klaus와 Schutter [43]는 언어 향상에 대한 비침습적 뇌 자극 연구에 대한 완전히 새로운 접근 방식을 제안했습니다. 그들은 기존의 몽타주(IFG 및 오른쪽 상안 와 영역에 기준 전극이 있는 후상전두회, pSTG)와 대체 전극 설정(왼쪽 반구에도 기준 전극이 있는 IFG 및 pSTG)을 연구했습니다. tDCS에 대한 관심 있는 뇌 영역에 집중하고 보다 확실한 결과를 제공합니다 [43]. tDCS에서 방출되는 전기장을 조사한 여러 연구에서 전극이 배치된 위치에 따라(그리고 어떤 강도로 연구 중인 뇌 영역에 더 적거나 더 큰 영향을 미칠 수 있음을 관찰했습니다 [46], [ 68 ]. 더욱이 , 양측 설정에서는 전극에서 방출되는 전기장의 최대 효과가 다른 영역으로 확산되는 것으로 보인다 [68]. 효과 [72] 그러나 그 이후로 언어 연구 [27]에서 위에서 설명한 기존의 양자 설정 외에 다른 설정을 사용한 연구는 거의 없습니다. 이 연구의 주요 목적은 외국어 어휘 학습을 향상시키기 위해 건강한 참가자에 대한 다양한 tES 기술의 효과를 조사하는 것이었습니다. Klaus와 Schutter의 제안에 따라 왼쪽 반구(IFG 및 상측두회, STG ; 베르니케 영역에 대한 자극 영향 영역 ) 참가자들이 새로운 외국어 어휘를 배우는 동안. 이것은 단일 세션에서 자극 도중과 직후에 모두 발생했습니다. 또한 학습에 대한 단일 자극 세션의 장기적인 효과를 평가하기 위해 2주간의 후속 조치가 수행되었습니다. 대조군-위약군(가짜 조건)을 포함했습니다. 언어 학습을 향상하기 위해 tES를 사용한 이전 연구 [61,73 ]를 기반으로 우리는 tES가 가짜 자극과 비교할 때 외국어 어휘 학습을 향상시킬 것이라고 기대했습니다. 또한 후속 평가에서 활성 tES 자극이 가짜보다 더 나은 성능을 이끌 것으로 예상했습니다. 또한 여러 연구 [16 , 30 , 8 , 10]에서 인지 기능에 대한 교육 수준의 영향(예: 작업 기억).

 

2. 재료 및 방법

2.1. 참가자들

64명의 지원자(49명의 여성과 15명의 남성, 평균 연령 28.50 ± 10.76)가 연구에 참여했습니다. 참가자들은 4개의 그룹으로 나뉘었고, 그룹당 16명의 참가자가 있었습니다. 그들 모두는 스페인 바스크 지방 출신의 성인과 스페인어 원어민(L1)이었습니다. 그들 중 누구도 정신과적 또는 신경학적 장애를 보고 하지 않았으며 Edinburgh Handedness Inventory(tDCS 그룹: 12.25 ± 2.60; tRNS 그룹: 16.00 ± 9.28; tDCS-tRNS 그룹: 14.00 ± 7.44; 가짜 그룹: 13.56 ± 3.16) [59]. 참가자의 대다수는 대학생(42.2%는 학부생 또는 대학 학위 수료자, 23.4%는 대학원생 또는 대학원 수료자)이었으며, 그중 9.4%는 박사 학위 수료자 또는 박사 과정 학생이었고 25.1%는 고등 교육 수료증을 마쳤습니다. 총 참가자 수 중 89.1%는 바스크어(바스크 지방의 공동 공용어)를 제2언어(L2)로 사용했으며, 평균 연령은 1.98(SD =. 68) 세이며 습득한 수준이 서로 다릅니다. L1에 비해 숙련도(낮음, 중간 또는 높음). 모든 참가자는 7세 때 학교에서 영어에 노출되었음을 확인했습니다. 그들은 모두 정상 또는 정상으로 교정된 시력을 가졌습니다. [배제 기준은 다음을 포함한다: (1) 빈번하거나 심한 두통 또는 편두통을 앓는 것; (2) 뇌 수술 이력; (3) 임신 중이거나 (4) 신경 장애 또는 손상(뇌졸중, 심각한 뇌 손상, 간질 또는 경련성 발작)의 병력, 및 (5) 금속 뇌 이식을 받은 경우.] 이 연구는 Deusto 대학 윤리 위원회(Ref: ETK-40/18–19)의 승인을 받았으며 헬싱키 선언 [87]의 인간 피험자를 대상으로 하는 의학 연구에 대한 윤리적 원칙에 따라 수행되었습니다. 참가자들은 연구 참여에 대해 어떠한 금전적 보상도 받지 않았습니다.

2.2. 자극 선택(어휘 / 개체 사진)

우리는 110개의 단어, 스페인어로 된 55개 단어와 그에 상응하는 영어 단어를 선택했습니다. 이 단어는 Moreno-Martinez와 Montoro(2012)의 연구에서 검색되었습니다. 그들의 기사에서 그들은 Snodgrass & Vanderwart [74] 에 대한 생태적 대안을 제안하고 실험 및 임상 사용을 위해 해당 컬러 이미지와 함께 360 단어를 제공했습니다. 그들은 각 단어에 대한 7개의 관련 심리언어학적 변수(습득 연령, 친숙성, 조작 가능성, 이름 동의, 전형성, 시각적 복잡성 및 어휘 빈도)를 분석했습니다. 본 연구에서 사용된 단어는 17개의 서로 다른 의미 범주에 속했습니다( 보충 자료, 표 S1 참조). ), 스페인어 원어민의 사용빈도에 따라 고빈도(일반적으로 사용, 쉬움), 중빈도(중간 어려움), 저빈도(어려움)로 선정하였다 [57 ]. 따라서 패러다임의 55개 단어 중 3개가 높은 빈도(5.45%), 29개는 중간 빈도(52.72%), 23개는 낮은 빈도(41.81%)로 분류할 수 있었다. 패러다임의 인식 부분에 대해 55개의 다른 단어가 추가되었습니다. 이 단어들은 표준화되지 않은 다른 출처에서 무작위로 선택되었습니다. 개체 사진은 Moreno-Martinez와 Montoro(2012)의 기사에 있는 360개의 이미지 중에서 이전에 선택한 어휘와 짝을 이룬 55개의 그림이 선택되었습니다. 모두 고품질 컬러 이미지 광고(크기: 615 ×458픽셀)였습니다.

2.3 . 실험적 학습 패러다임

자극은 참가자 응답도 기록된 SuperLab 소프트웨어(4.5 버전)를 사용하여 제시되었습니다. 사용된 학습 패러다임은 Meinzer et al. 이 만들고 적용한 학습 패러다임을 기반으로 합니다. (2014). 이 패러다임은 (1) 학습 단계, (2) 회상 단계 및 (3) 인식 단계의 세 부분으로 나뉩니다. 학습 또는 습득 단계에서 단어와 이미지가 동시에 제시되었는데 처음에는 스페인어(그림 + 스페인어 단어)로 4초 동안, 같은 단어와 이미지는 영어(그림 + 영어 단어)로 다시 4초 동안 제시되었습니다. 또한, 영어 단어가 나오면 참가자는 단어의 정확한 발음 녹음을 듣고 그것을 반복하도록 요청했다. 각 단어에 대해(처음에는 스페인어로 표시된 다음 영어로 표시됨), 선택한 영어 용어에 대한 참가자의 지식수준을 평가하기 위해 두 가지 질문을 사용했습니다(스페인어 단어(4초) → 질문(4초) → 영어 단어 번역(4초) + 단어의 소리). 질문은 다음과 같습니다. 영어 단어를 아십니까? 예/아니요 ”; “ 영어 단어를 기억하십니까? Y/N ”(원래 스페인어로 작성됨). 참가자들에게 그 특정 단어를 영어로 알고 있는지(즉, 이전에 영어로 배운 어휘 내에 있는지) 알고 있다면 큰 소리로 말할 수 있는지 또는 그 반대인지 솔직하게 대답하도록 지시했습니다. , 그 순간 평가자에게 말하지 못함(혀끝 현상, TOT) [1]. 회상 단계에서는 참가자가 이전 단계에서 배운 단어를 영어로 올바르게 작성해야 하는 빈 공간 아래에 그림을 스스로 제시했습니다. 참가자는 각 단어를 입력하는 데 10초가 주어졌습니다. 문법적으로 올바른 단어는 대문자 또는 소문자 여부에 관계없이 올바른 것으로 간주됩니다. 마지막으로 세 번째 단계에서는 두 개의 영어 단어와 함께 그림이 동시에 나타나며 참가자는 마우스 왼쪽 또는 오른쪽 버튼을 클릭하여 올바른 단어를 선택해야 했습니다. 정답을 선택하는 데 5초가 주어졌습니다. 모든 응답은 참가자가 작업을 수행할 때마다 무작위로 지정되었습니다. 패러다임의 각 단계의 예가 그림 1에 나와 있습니다.

그림 1 . 외국어 어휘 학습 패러다임의 단계별 예시. 참고: 참가자들은 첫 번째 세션에서 세 단계를 완료했습니다. 그러나 마지막 두 단계(회상 및 인식)는 자극 없이 2주 후에 구현되었습니다.

2.4. 전기 자극 프로토콜

네오프렌 캡의 뒷면에 부착된 가벼운 배터리 구동식 전류 자극 장치(Neuroelectrics Inc., Barcelona)를 사용하여 자극을 가했습니다. 전류는 추가 30초 램프 업 및 램프 다운 단계와 함께 20분 동안 전달되었습니다. 모의 조건에서 전류는 30초 램프 업에 이어 20분 후 활동의 30초 램프 다운을 사용하여 적용되었습니다. 전극 임피던스는 10kΩ 미만인지 확인하기 위해 자극 적용 전과 도중에 평가되었습니다. 전극은 International 10–20 System [81]에 따라 배치되었습니다. 각 전극 배치에 대한 자극 전기장은 그림 2에서 볼 수 있습니다.

그림 2. 자극을 위한 전극 배치(tDCS, tRNS, 결합된 tDCS-tRNS 자극). 참고: 현실적인 머리 모델을 기반으로 Stim Weaver 소프트웨어(Neuroelectrics Inc., Barcelona)에서 제공하는 전극 몽타주 영향 맵 [55]. A.: tDCS; B.: tRNS; C.: 조합된 tDCS-tRNS.

2.5.1. 경두개 직류 자극(tDCS)

tDCS 자극 그룹에서 양극은 IFG 영역(International Electrode Placement System 10/20의 FC5에 해당) 위에 배치되었고 음극은 STG 영역(EEG 10/20에 따른 P5) 위에 배치되었습니다. 참가자들은 두 개의 식염수에 적신(스펀지당 약 5ml) 8cm 2 원형 스폰지를 통해 1.5mA를 받았습니다.

2.5.2. 경두개 무작위 잡음 자극(tRNS)

tRNS 그룹에서 전극은 1.5mA 전류(100–500Hz)로 동일한 영역(P5 및 FC5)에 배치되었습니다. 두 개의 식염수에 적신(스펀지당 약 5ml) 8cm2 원형 스폰지를 통해 도포했습니다.

2.5.3. 결합된 tDCS-tRNS 자극

이러한 유형의 자극에서 0.5mA의 tRNS(고주파: 100-500Hz)가 있는 1mA tDCS가 동시에 적용되었으며 자극 설정은 다른 세션과 동일했습니다.

2.5.4. 가짜/위약 조건

실제 자극을 받지 않았음에도 불구하고 연구 설계가 이중 맹검이었기 때문에 원형 식염수에 적신 스폰지를 사용하여 다른 그룹과 동일한 전극 배치를 사용했습니다. 따라서 전류는 처음에 30초 램프 업을 사용하여 적용되었고 20분 후에 30초 램프 다운 활동이 적용되었습니다.

2.6. 절차

이 연구는 무작위, 가짜 통제, 병렬 그룹, 이중 맹검 디자인을 가졌습니다. 지원자들은 Research Randomizer 온라인 소프트웨어 [82]를 사용하여 서로 다른 조건 그룹(tDCS, tRNS, tDCS/tRNS 또는 가짜)에 무작위로 할당되었습니다. 모든 참가자는 두 개의 다른 세션에서 개별적으로 테스트되었습니다. 단일 세션(첫 번째 세션)에서 피험자는 실험적 어휘 학습 패러다임의 3단계를 완료해야 했습니다. 그들은 조용한 방에서 태블릿 화면 앞에 앉아 자극 효과를 극대화하기 위해 학습 단계에서 20분 동안 능동적 또는 가짜 자극을 받았다 [73]. 그런 다음 자극 캡을 제거하고 자극을 받지 않고 회상 및 인식 단계를 수행했습니다(오프라인). 약 2주 후(14.67 ± 1.61일, 범위 9 [최소 11일, 최대 19일]) 두 번째 세션에서 참가자들은 자극 없이 어휘 학습 패러다임의 회상 및 인식 작업을 수행했습니다. 64명의 참가자 중 2명은 COVID-19 바이러스에 감염되어 후속 평가에 참석하지 못했습니다. 따라서 단일 자극 세션에서 64명의 참가자가 평가되었지만 후속 세션에는 62명만 참석했습니다. 따라서 두 번째 세션에서 그룹은 14명의 참가자 샘플로 남겨진 tRNS 그룹을 제외하고는 동일한 샘플(N = 16)로 유지되었습니다. 그림 3 절차도 (생략)

 

3. 통계 분석

통계 분석은 Windows용 SPSS 버전 27(IBM [18] )을 사용하여 수행되었습니다. 데이터의 정규성은 Kolmogorov-Smirnov 테스트를 사용하여 평가되었습니다. 참가자의 기본 특성을 보다 자세히 보여주기 위해 기술 분석을 수행했습니다. 분산 분석(ANOVA) 및 카이 제곱 테스트( χ2 )를 사용하여 연령, 교육 기간, 손 사용, 수면 시간, 소비된 각성제(예: 커피, 차, 에너지 음료, 등.). 리콜을 위한 단일 세션(오프라인 결과) 자극 점수와 종속 변수로 후속 세션 점수를 사용하여 공분산 분석(ANCOVA)을 수행했습니다(오프라인 및 후속 자극 효과 비교를 위해 리콜 단계 점수가 사용됨). 및 공변량으로서의 기준 영어 지식 점수(영어 어휘의 기준 지식). 마지막으로 SPSS [33] 용 PROCESS 매크로(V4.0)를 사용하여 중재 분석을 수행하여 교육 기간이 자극 효과와 학습 수행 간의 관계에 영향을 미칠 수 있는지 여부를 테스트했습니다. 유의 수준은 0.05로 설정되었습니다. Bonferroni 방법은 다중 비교의 수정에 사용되었습니다. ANCOVA에서 효과 크기를 측정하기 위해 부분적 에타 제곱( η p 2 )을 사용했습니다. η p 2의 해석 구간은 0.01이 작은 효과 크기, 0.06이 중간 효과 크기, 0.14가 큰 효과 크기로 간주되었다 [17].

 

4. 결과

4.1. 그룹의 사회인구학적 특성

그룹의 기본 변수는 표 1(생략)에 나와 있습니다. 연령, 성별, 교육 기간 및 손 사용 측면에서 그룹 간에 유의미한 차이가 발견되지 않았습니다(Edinburgh Handedness Inventory). 평가 전에 참가자들은 평소보다 더 적게 또는 더 많이 잤는지 또는 평소보다 더 적거나 더 많은 자극성 음료를 마셨는지에 대한 질문을 받았습니다. 각성 음료(예: 차, 커피, 에너지 드링크)의 소비 또는 평가 전 수면 시간에서 그룹 간에 통계적으로 유의미한 차이가 발견되지 않았습니다.

4.2. 외국어 어휘 학습에 대한 tES의 전반적인 효과

참가자가 얻은 모든 결과는 표 2(생략)에 표시됩니다. 오프라인 세션에서는 실험 조건( F (3, 59) = 1.33; p  =. 27; η p 2 =. 06) 간의 학습에 통계적으로 유의미한 차이가 없었습니다. 2주 후 후속 세션에서 네 그룹 간에 유의미한 차이가 있었습니다( F (3, 57) = 3.10; p  =. 034; η p 2 =. 14). 사후 분석에 따르면 2주 후 tRNS 그룹은 가짜 그룹( M = 11.68, SE = 1.67)에 비해 더 많은 단어( M = 18.59, SE = 1.74)를 기억했습니다. 그러나 tDCS 또는 tDCS/tRNS와 가짜 사이에는 통계적으로 유의미한 차이가 발견되지 않았습니다.

4.3. 학습 성과에 대한 다른 변수의 영향

교육 기간이 중재자 분석을 수행하는 참가자의 언어 학습 성과에 영향을 미칠 수 있는지 여부를 분석했습니다. 받은 조건과 언어 학습 성취 사이의 관계를 설명할 수 있는 교육 기간 변수의 통계적으로 유의한 조정은 없었습니다( β  = -. 47 [-2.31 ~ 1.36], SE =. 92, t  = -. 52, p  =. 60).

 

5. 논의

이 연구는 다양한 tES 기술이 건강한 성인의 외국어 어휘 학습 향상에 미치는 영향을 비교하고 테스트하는 것을 목표로 했습니다. 전반적인 결과는 2주 후 학습에서 tES의 이점을 보여주었으며 특히 tRNS를 받은 참가자가 학습한 새로운 외국어의 기억력을 향상시켰습니다. 자극 직후(첫 번째 실험 세션) 참가자의 학습 성능에는 즉각적인 차이가 관찰되지 않았습니다. 마지막으로, 수년간의 교육이 학습 성과에 대한 자극의 영향을 조절한다는 증거는 없었습니다. 전반적으로, 이러한 결과는 건강한 개인의 외국어 학습과 관련된 프로세스에 대한 tES(특히, tRNS)의 가능한 장기적 이점을 시사합니다.

2주 후 자극의 긍정적인 효과를 발견했음에도 불구하고, 첫 번째 실험 세션에서 능동 자극 그룹과 가짜 자극 그룹 간에 유의미한 차이가 관찰되지 않았습니다. 이 연구에서 보고된 결과는 tDCS 양측 설정을 적용한 다른 유사한 연구에서 얻은 결과와 대조됩니다. 양극은 Wernicke 영역에, 음극 전극은 반대 측 안와 상부 영역 또는 오른쪽 전두엽 피질에 20 또는 24분 동안 1mA 또는 1.5mA [28] , [26] , [29] , [60]. 그들은 비단어 학습 작업 [28] , [29] , [60] 및 외국어로 된 동사를 사용했습니다 [26]. 또 다른 연구에서는 위에서 언급한 동일한 뇌 영역에 1mA의 강도로 양측 tACS (6Hz)를 적용하여 단일 세션에서 동일한 즉각적인 긍정적 결과를 얻었습니다 [3]. 그럼에도 불구하고 자극(특히 tDCS)의 즉각적인 유익한 효과에 대한 과학적 증거가 발견되었지만 [28] , [26] , [29] , [3] , [60] , [73] , 다른 유사한 연구에서도 다음과 같은 사실을 발견할 수 있습니다. 단일 실험 세션에서 자극의 유익한 효과가 관찰되지 않음 [21] , [27] , [61] , [63] , [84] , [83] 따라서 본 연구 결과와 일치하였다. 이 연구는 왼쪽 반구, 특히 Broca [21] 또는 Wernicke 영역 [27] , [63]에 대해 1mA [21] , [63] 또는 2mA의 강도로 20분 동안 양극 tDCS로 양측 몽타주를 적용했습니다. [27]. 그들은 인공 문법 [21] , 외국어 어휘 [61] , [63] 및 비단어 학습 작업 [27]을 사용했습니다.

서로 다른 연구 간의 결과의 변동성은 몇 가지 요인으로 인한 것일 수 있습니다. 이 문제는 표준화된 자극 프로토콜(예: 온라인 대 오프라인 자극, 전극 배치, 전류 강도 등)의 부족을 보고한 여러 저자에 의해 연구되었습니다 [22] , [54] , 일반적으로 사용되는 작은 연구 샘플 [53] , [54] , 다른 실험 조건 또는 샘플 특성(예: 건강한 참가자) [35] , [34], 무엇보다도. 우리의 경우, 새로운 FL 단어 학습에서 tES의 "즉각적인" 개선의 부족은 실험 자체의 특성 또는 참가자 변수(예: 피로 수준, 집중 능력, 평가 시간, 학습 능력, L2 및 L3의 다양한 수준의 숙련도 등). 프로토콜 특성과 관련하여 주요 영향 요인은 연구에 사용된 전극 설정일 수 있습니다. 우리의 결과는 단반구 설정, 특히 Klaus와 Schutter가 이전에 제안한 제안을 기반으로 합니다 [43].. 언어 학습 연구에 사용되는 설정이 덜 일반적이기 때문에 가장 널리 사용되고 자주 사용되는 설정이 tDCS와 함께 적용되는 양자 설정이기 때문에 그 효과의 비교가 복잡할 수 있습니다. 마찬가지로, 이전 저자들은 모집 과정에서 참가자의 생물학적 특성에 이르기까지 자극 결과에 대한 광범위한 다른 요인의 영향을 지적했습니다 [79]. 이러한 요인은 본 연구에서 얻은 결과에도 영향을 미쳤을 수 있습니다.

샘플과 관련하여 참가자가 다국어 환경에서 왔다는 점을 강조해야 합니다. 바스크 지방에는 두 개의 공식 언어(바스크어와 스페인어)가 있으며 사람들은 어린 시절부터 제3의 언어를 배웁니다(7세부터 학교에서 기본 영어를 가르칩니다). 또한 일부 고등학교에서는 12세부터 학생들에게 제4의 언어(일반적으로 프랑스어 또는 독일어)를 배울 수 있는 옵션을 제공합니다. 따라서 참가자들은 L2 및 L3(균형이 맞지 않는 이중 언어)의 숙련도가 서로 다르지만 외국어 학습 향상에 있어 자극의 즉각적인 이점을 선호하거나 방해할 수 있음에도 불구하고 언어 학습에 익숙했습니다 [39 ] , [ 45] , [49] , [65] , [7] , [88]. 또한 대상 모집단은 건강한 표본입니다. 이로 인해 단일 자극 세션의 즉각적인 유익한 효과가 임상 샘플, 특히 특정 인지 능력에 대한 기준선이 일반적으로 평균 기준선(천장 효과)보다 낮은 임상 샘플에서와 같이 눈에 띄지 않게 될 수 있습니다[34 ] .

본 연구의 추가 목표 중 하나를 충족하기 위해 2주 후에 후속 평가가 수행되었습니다. 이전에 자극을 받은 참가자가 가짜 자극을 받은 그룹에 비해 훨씬 더 나은 성과를 거둔 것으로 관찰되었습니다. 특히, tRNS를 받은 개인만이 다른 참가자보다 훨씬 더 나은 결과를 얻은 것으로 나타났습니다. 모든 참가자는 더 적은 단어를 기억했지만 tDCS, tRNS 또는 tDCS/tRNS, 특히 tRNS를 받은 사람들은 장기적으로 더 많은 외국어를 기억할 수 있었습니다. 이러한 결과는 이전 연구에서 관찰한 것과 일치합니다. 예를 들어, Pasqualotto와 동료(2015)가 수행한 연구에서 그들은 건강한 성인(대상 언어에 이전에 노출되지 않은 단일 언어)의 양측 고주파(100~500Hz) tRNS를 외국어 어휘 학습(영어-스와힐리어)에 미치는 영향을 조사하기 위해 20분 동안 DLPFC 및 후두정피질 (별도). 그들은 전체 학습에서 그룹 간에 차이가 없음을 발견했습니다. 그러나 1주일 후 후속 조치에서; 그들은 언어 학습 과정에서 DLPFC의 역할을 강조한 자극을 받은 사람들의 개선을 관찰했습니다 [61]. 또한, 최근에 발표된 연구에서는 건강한 성인에게 정신 심상을 사용하면서 외국어 학습을 위해 DLPFC에 대해 1~1.5mA의 강도로 20분 동안 양측 tDCS를 적용했습니다 [11]., 후속 평가에서 자극의 유익한 효과가 일주일 후에 관찰되었습니다. 따라서 그들의 발견은 또한 DLPFC(국제 10-20 시스템에 따른 F3)에 대한 양극 tDCS 자극의 장기적인 효과를 시사합니다.

단일 자극 세션의 결과로 관찰되는 장기적인 효과는 여러 가지 이유 때문일 수 있습니다. 그중 하나는 tRNS가 신경 활동에 작용하는 메커니즘과 관련이 있을 수 있습니다 [20] , [2] , [78]. tRNS의 기능이 완전히 명확하지는 않지만 여러 연구에서 얻은 증거에 따르면 tRNS 메커니즘은 시간이 지남에 따라 보다 점진적인 유익한 효과가 있는 것으로 보이며, 이는 즉시 관찰되지 않지만(tDCS의 경우가 더 자주 발생함) 장기적으로 용어 [20] , [69] , [75]. 새로운 정보의 통합 프로세스에 대한 tES의 영향 때문일 수도 있습니다. 자극 은 시간이 지남 에 따라 새로운 정보 의 통합을 촉진하거나 수면 중에 신경 재활성화를 용이하게 할 수 있습니다 [ 11,61,62,70,75 ] . 또 다른 가능성은 본 연구에서 적용한 외국어 단어 학습 과제일 수 있다. 다른 유사한 연구에서와 같이 사용된 패러다임은 널리 사용되고 효과적인 언어 학습 기술인 연관 학습(이 경우 단어-그림 연관)을 기반으로 합니다 [52].. 과학 문헌에 따르면 적절한 훈련 과제와 적절한 자극 프로토콜의 조합이 목표 인지 능력을 향상시키는 데 핵심이 될 수 있습니다 [75].

마지막으로 본 연구에서는 교육 기간이 학습 과정에서 관련 변수로 간주되는 자극 및 과제 수행의 효과에 영향을 미칠 수 있는지 조사했습니다 [24 , 40 , 47]. 그러나 참여자의 학습성과에는 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 이전의 유사한 연구와 일치하지 않습니다. 베리힐 앤 존스 [8] 작업 기억력을 향상시키기 위해 건강한 노인 샘플의 전두엽 피질에 tDCS를 적용한 연구를 수행했습니다. 그들은 교육 수준이 높은 노인들에게서 자극 혜택이 더 크다는 것을 관찰했습니다. 그러나 샘플의 특성은 교육 기간이 우리 연구 결과에 영향을 미치지 않은 주요 이유 중 하나일 수 있습니다. 참가자들은 대부분 교육 수준이 높은 청년들이었으며, 그 결과 교육 수준과 관련하여 매우 동질적인 표본이 생성되었습니다. 이는 잠재적으로 다른 연구에서 보고된 변수의 영향을 제한할 수 있습니다.

5.1. 한계 및 향후 방향

본 연구에서는 얻은 결과를 해석할 때 고려해야 할 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 첫째, 다른 관련 연구와 유사한 표본 크기를 사용했음에도 불구하고 비교 집단의 수로 인해 집단당 참여자 수를 늘리는 것이 바람직했을 것이라고 생각한다. 둘째, 본 연구의 비교 설계는 피험자 간이었다. 이것은 여기서 제안된 가설의 조사를 위한 적절한 디자인이지만, tES의 효과에 대한 더 많은 정보를 얻기 위해 향후 유사한 연구에서 피험자 내 분석도 수행되어야 합니다. 셋째, 시간적 제약으로 인해 각 참가자의 기본 외국어 수준에 대한 광범위한 평가를 수행하거나 학습 스타일을 평가할 수 없었습니다. 패러다임 자체가 각 참가자의 기본 수준에 대한 간단한 외국어 어휘 평가를 통합한다는 것은 사실입니다. 그러나 더 자세한 정보를 얻고 자극의 효과가 언어 숙련도에 따라 더 눈에 띌 수 있는지 분석하는 것이 흥미로웠을 것입니다(예: L3의 숙련도 수준이 낮을수록 tES의 효과). 따라서 향후 연구에서는 각 참가자의 외국어 기본 수준에 대한 추가 확장 평가를 수행해야 한다고 제안합니다. 이러한 데이터는 tES의 강화 효과 범위 외에도 본 연구에서 얻은 결과에 대한 추가 세부 정보 또는 가능한 설명을 제공할 수 있습니다.

 

6. 결론

요약하면, 여기에 설명된 연구는 외국어 학습 과정에 대한 tES의 유익한 효과에 대한 기존 증거에 대한 새로운 관련 데이터를 제공했습니다. 그것은 비 침습적 뇌 자극을 제안합니다 건강한 뇌를 강화하고 그것에 대해 더 많이 배울 수 있는 유용한 도구가 될 수 있습니다. 또한 연구 이외의 시나리오에 쉽게 적용할 수 있는 접근 가능한 도구입니다. 그러나 주제에 대한 연구의 부족과 자극 프로토콜의 이질성은 이 특정 주제에 대한 강력한 과학적 증거가 제공될 때까지 아직 갈 길이 멀다는 것을 나타냅니다. 이 연구는 tRNS가 장기적으로 외국어 학습을 강화할 수 있음을 보여주었고, 이전에 자극의 도움으로 학습한 새로운 단어의 회상을 촉진했습니다. 또한, 이 연구는 tDCS 및 양측 전극 배치 외에도 다른 유형의 tES 및 다른 유형의 설정의 사용을 장려하는 것이 흥미로울 것이라는 생각을 강화합니다.