인지 현상의 변인들
인지 현상과 관련된 변인 들에는 신경세포의 전기 화학적 변화라는 미시적 변인으로부터, 언어적 요인, 문화적 요인, 사회적 요인 등의 거시적 변인에 이르기까지 다양한 변인들이 여러 수준에서 관련되어 있다. 따라서 생물체로서의 인간, 정보처리로서의 마음, 인지, 지, 그리고 동물과 컴퓨터의 I 지능(intelligence) 등의 변인들을 모두 고려하여 연구하려면 현상의 여러 수준 중에 어느 한 측면에서만 또는 어느 한 설명 수준에서만 연구해서는 충분한 연구가 될 수 없다.
따라서 여러 학문이 협동적으로 수렴된 관점에서, 다원적 설명 수준 접근을 통해 (levels of explanation)(Craik, 1943) 인지 현상을 기술하고 설명할 필요성이 제기된다. 인지과학의 핵심적 특성은 정보처리적 패러다임, 계산 주의, 표상주의, 그리고 다 학문적 학제적 접근이라고 할 수 있다.
인지과학은 전통적 실험실 실험법, 컴퓨터시뮬레이션, 현장 관찰, 메타분석 등의 여러 방법을 사용하여 연구한다. 인지과학 실험에서 (예: 분할 뇌 실험, 대상 인식 실험) 흔히 사용되는 독립변수에는 물리적 자극(예: 감각 자극, 언어 자극 등)의 특성, 또는 자극 제시 양식(예: 계열적 처리 제시, 병렬적 처리 제시)’와 같은 자극 변수와, 개인의 정보처리 양식, 뇌 손상 부위 등과 같은 유기체 변수가 사용된다. 이러한 독립변수를 조작하여 그에 따른 (정보처리) 반응 특성이 측정된다. 반응 정확성, 반응시간, 반응 빈도, 비율, 난이도 성취 수준, 시간 경과 상에서의 반응 경향성의 변화 등이 측정된다.
인지과학에는 여러 학문이 수렴되고 연계되어 있다. 따라서 그 연구 방법에는 관련해 여러 학문이 지녀 온 방법들이 모두 사용되고 있다. 심리학과 신경과학에서 주로 사용되던 실험실 실험법, 철학과 언어학에서 주로 사용되던 직관적 논리적 분석법과 형식적 분석 기술(記述)법, 컴퓨터과학(인공지능학)에서 주로 사용되던 컴퓨터 모의실험, 심리학과 인공지능학에서 주로 사용되던 내성 보고 분석법(protocol analysis), 심리학, 인류학 등에서 사용하던 자연 관찰법 및 민생방법(ethnomethodology), 담화 분석법(discourse analysis) 등이 인지과학의 주 연구 방법으로 사용된다.
물론 인지과학의 각 핵심 학문은, 어느 한 방법만을 쓰기보다는 여러 방법을 사용하는 경향이 있으나, 각 학문 자체의 특성에 따라 특히 선호하는 방법론을 지닌다.
인지과학의 연구 방법론
심리학자들은 주로, 엄밀하게 통제된 실험실 실험에 의해 인지를 연구하거나, 자연적으로 일어나는 행동들을 체계적이고 상세하게 자연 관찰하는 연구법을 주로 사용한다. 언어학자들은 주로 문법적 또는 비 문법적 문장들에 대한 언어 사용자의 직관을 분석하거나, 아동들의 언어 획득 현상 또는 말실수 등을 관찰하고 분석하여 문법적 구조에 대한 가설을 검증하는 방법을 주로 사용한다. 인공지능학자들은 지능적 행동을 보일 수 있는 컴퓨터 프로그램을 작성하고 이 프로그램이 어디에서 문제가 발생하는가를 검사하여 자신의 가설을 검증하는 시뮬레이션 방법을 주로 사용한다.
철학자들은 주로 인지과학적 이론들의 개념적 통일성(정합성; coherence)을 이성적으로, 논리적으로 분석하고 좋은 인지과학적 이론들이 충족시켜야 할 보편적 제약을 형성한다.
신경과학자들은 신경생물학적, 신경생리학적, 인지 신경적 실험 등을 통해 두뇌의 정보처리 과정의 신경과학적 기초를 밝힌다.
이처럼 분야에 따라 선호하는 연구 방법들이 있지만, 분야에 따라서는 과거에 선호하던 방법과는 다른 방법들이 인접 분야로부터 도입되어 사용되는 경우도 많다. 전통적으로 인문학으로 분류되어온 철학이나 언어학에서도 실험실 실험법을 사용하여 연구하는 경향이 점차 늘고 있다. 인지과학자들이 사용하는 주요 방법들의 내용을 다시 묶어서 설명하면 다음과 같다.
전통적 실험실 실험법과 반응시간(reaction time)(reaction time)법
자연과학과 심리학에서 사용해 오던 전통적 실험법이 인지과학에서도 사용된다. 인지심리학을 중심으로 한 연구에서는 전통적 실험법에 반응시간 측정법이라는 방법을 첨가하여 이를 주요 실험기법으로 사용한다. 반응시간 법은 심리적 과정들 사이의 질적 또는 양적 차이를 추정할 수 있는 방법으로서 인지심리학에서 체계화되고 세련된 방법이다.
이 반응시간 측정 방법, 특히 선택적 반응시간(choice reaction time) 측정 방법은 인지심리학의 중심 방법으로서, ‘시간인지이다(time is cognition)’라는 전제하에, 인지적 과제가 질적으로(특히 복잡성에서) 달라짐에 따라 정보처리 시간(속도)이 달라진다고 보고, 문제 상황이 조금씩 달라짐에 따라 일어나는 반응 시간의 차이에서 어떤 특정 정보처리구조 또는 작용 과정이 존재하는가를, 또 그 특성이 다른 구조나 과정과 질적으로 어떻게 다른가를 추론하는 방법이다.
인지 신경(신경 생리적) 방법: 뇌 기능 영상 인지신경과학 기법
신경과학과 심리학에서는 이전에는 신경섬유 절단이나, 색소 주입, 단일 세포 기록법(single neuron electrophysiology), 단순한 뇌파(EEG) 검사법에 의해 신경 구조의 특성과 심리 과정 및 구조의 특성을 연결하려 했었지만, 최근에는 컴퓨터를 활용한 신경 생리 연구 기법의 개발로 인지과정 및 구조와 신경 생물적, 신경 생리적 구조와 메커니즘(기제)을 연결하는 연구 방법의 급속한 발전이 이루어지고, 인지과학 연구의 새로운 지평을 열고 있다.
인지과학자들은 다음과 같은 자기공명 영상 기법, 양전자 방출 단층 촬영법, 컴퓨터단층촬영법 등의 신경 생리적 감지 기법을 사용하여 뇌의 혈류, 신진대사량의 변화를 측정하며, 개선된 뇌파 측정 방법을 사용하여 제반 인지 현상과 신경계의 관계를 연구하고 있다.