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신념 편향 효과에 대한 연구는 조너선 에반스에 의해 논리적 추론과 결론의 진실에 대한 사전 지식 사이에 갈등을 일으키도록 처음 고안되었다. 참가자들은 다음과 같은 삼단논법을 평가하도록 요청받는다: 믿을 수 있는 결론을 가진 유효한 논증, 믿을 수 없는 결론을 가진 유효한 논증, 믿을 수 있는 결론을 가진 무효한 논증, 그리고 믿을 수 없는 결론을 가진 무효한 논증. 참가자들은 주어진 전제에서 논리적으로 도출되는 결론에만 동의하도록 지시받는다. 결과는 결론이 믿을 수 있을 때, 사람들은 무효한 논증이 불쾌한 결론을 지지할 때보다 무효한 결론을 유효하다고 잘못 받아들이는 경우가 더 많다는 것을 시사한다. 이는 시스템 1의 신념이 시스템 2의 논리를 방해한다는 것을 시사한다.
작업 기억을 이용한 테스트.
드 네이즈는 삼단논법 문제를 풀면서 작업 기억 용량을 조작하는 연구를 수행했다. 이는 보조 과제로 집행 과정을 부담시킴으로써 이루어졌다. 결과는 시스템 1이 올바른 반응을 유발했을 때 방해 과제가 올바른 답을 내는 데 아무런 영향을 미치지 않았음을 보여주었는데, 이는 시스템 1이 자동적이며 작업 기억과 독립적으로 작동한다는 사실을 지지한다. 그러나 신념 편향이 존재했을 때(시스템 1의 신념 기반 반응이 논리적으로 올바른 시스템 2의 반응과 다를 때) 참가자의 성능은 작업 기억의 가용성 감소로 인해 저해되었다. 이는 추론의 이중 과정 설명에 대한 시스템 1과 시스템 2에 대한 지식과 일치하는데, 시스템 1은 작업 기억과 독립적으로 작동하는 것으로 나타났고, 시스템 2는 작업 기억 공간 부족으로 인해 방해를 받아 시스템 1이 주도하여 신념 편향이 발생했기 때문이다.
fMRI 연구.
비노드 고엘(Vinod Goel) 외 연구진은 fMRI 연구를 통해 추론의 이중 과정 설명을 뒷받침하는 신경심리학적 증거를 제시했다. 그들은 뇌의 해부학적으로 다른 부분이 두 가지 다른 종류의 추론을 담당한다는 증거를 발견했다. 그들은 내용 기반 추론이 좌측 측두엽 활성화를 유발하는 반면, 추상적 형식 문제 추론은 두정엽 시스템을 활성화한다는 것을 발견했다. 그들은 의미론적 내용에 따라 다른 종류의 추론이 뇌의 두 가지 다른 시스템 중 하나를 활성화시킨다고 결론지었다.
유사한 연구는 신념 편향 테스트 동안 fMRI를 통합했다. 그들은 서로 다른 정신적 과정이 신념 편향 테스트에서 주어진 문제에 대한 반응을 통제하기 위해 경쟁하고 있다는 것을 발견했다. 전전두피질은 시스템 2의 특징인 갈등을 감지하고 해결하는 데 중요하며, 이미 시스템 2와 관련이 있었다. 시스템 1의 더 직관적이거나 휴리스틱한 반응과 관련이 있는 것으로 알려진 복내측 전전두피질은 전전두피질과 경쟁하는 영역이었다.
근적외선 분광법.
쓰지이와 와타나베는 고엘과 돌란의 fMRI 실험에 대한 후속 연구를 수행했다. 그들은 근적외선 분광법(NIRS)을 사용하여 신념 편향 추론 시 하전두피질(IFC) 활동에 대한 신경 상관 관계를 조사했다. 피험자들은 주의를 요구하는 보조 과제를 수행하면서 일치하는 삼단논법과 불일치하는 삼단논법을 사용하는 삼단논법 추론 과제를 수행했다. 연구자들의 관심은 보조 과제가 일치하는 추론 과정과 불일치하는 추론 과정 동안 IFC 활동을 어떻게 변화시키는가에 있었다. 결과는 참가자들이 불일치하는 테스트보다 일치하는 테스트에서 더 나은 성능을 보였다(신념 편향에 대한 증거). 높은 요구를 요하는 보조 테스트는 일치하는 추론보다 불일치하는 추론을 더 많이 손상시켰다. NIRS 결과는 불일치하는 시행 동안 오른쪽 IFC가 더 많이 활성화되었다는 것을 보여주었다. 오른쪽 IFC 활동이 증가한 참가자들은 오른쪽 IFC 활동이 감소한 참가자들보다 불일치하는 추론에서 더 나은 성능을 보였다. 이 연구는 오른쪽 IFC, 특히 충돌하는 추론을 해결하는 데 중요하지만 주의를 요구하며, 주의력 손실과 함께 효과가 감소한다는 fMRI 결과를 강화하는 일부 증거를 제공했다. 주의력 손실에 따른 시스템 2의 효과 감소는 자동적인 휴리스틱 시스템 1이 주도하도록 만들고, 이는 신념 편향을 초래한다.
매칭 편향.
매칭 편향은 비논리적 휴리스틱이다. 매칭 편향은 추론하는 진술의 어휘 내용이 관련 정보로 인식되는 경향이 있으며, 반대로 일치하지 않는 관련 정보를 무시하는 경향으로 설명된다. 이는 주로 추상적인 내용의 문제에 영향을 미친다. 사전 지식이나 신념을 포함하지는 않지만, 논리적인 시스템 2와 경쟁하는 시스템 1 휴리스틱으로 여전히 간주된다.
웨이슨 선택 과제는 매칭 편향에 대한 증거를 제공한다. 이 테스트는 사람의 논리적 사고 능력을 측정하기 위해 고안되었다. 웨이슨 선택 과제 수행은 제시되는 내용과 맥락에 민감하다. 웨이슨 선택 과제의 조건부 진술에 부정적인 구성 요소를 도입하면, 예를 들어 '카드 한쪽에 A가 있으면 다른 쪽에는 3이 없다'와 같이, 논리적 상태와 관계없이 부정적인 조건의 항목과 일치하는 카드를 선택하려는 강한 경향이 있다. 테스트를 진실성 및 거짓 여부가 아닌 규칙 따르기 테스트로 변경하면 참가자들이 논리를 무시하고 단순히 규칙을 따르는 또 다른 조건이 된다. 예를 들어, 테스트를 경찰관이 미성년 음주자를 찾는 테스트로 변경하는 것이다. 원래 과제는 시스템 2의 명시적이고 추상적인 논리적 사고를 필요로 하므로 더 어렵고, 경찰관 테스트는 시스템 1의 관련 사전 지식에 의해 유도된다.
연구에 따르면 매칭 편향을 억제하도록 훈련할 수 있으며, 이는 추론의 이중 과정 이론에 대한 신경심리학적 증거를 제공한다. 훈련 전후의 시행을 비교하면 활성화된 뇌 영역의 전방 이동에 대한 증거가 있다. 사전 테스트 결과는 복측 경로를 따라 위치 활성화를 보여주었고, 사후 테스트 결과는 복내측 전전두피질과 전측 대상회를 중심으로 활성화를 보여주었다. 매칭 편향은 삼단논법 추론에도 일반화되는 것으로 나타났다.
이중 과정 이론가들은 일반적인 추론 시스템인 시스템 2가 늦게 진화하여 시스템 1의 더 오래된 자율적 하위 시스템과 함께 작동했다고 주장한다. 현생 인류의 성공은 다른 호미니드보다 높은 인지 능력에 대한 증거를 제공한다. 미센은 50,000년 전 표상 예술, 이미지, 도구 및 인공물 디자인이 처음 기록될 때 인지 능력의 증가가 발생했다고 이론화한다. 그녀는 이러한 변화가 시스템 2의 적응 때문이라고 가설을 세운다.
대부분의 진화심리학자들은 이중 과정 이론가들과 동의하지 않는다. 그들은 마음이 모듈화되어 있고 영역 특이적이라고 주장하며, 따라서 시스템 2의 일반적인 추론 능력 이론에 동의하지 않는다. 그들은 두 가지 다른 추론 방식이 있고 하나는 진화적으로 오래되었고 다른 하나는 새로운 것이라는 주장에 동의하기 어렵다. 이러한 불편함을 완화하기 위해, 시스템 2가 진화한 후에는 유전적 통제가 거의 없는 '긴 고삐' 시스템이 되어 인간이 개별적인 목표를 추구할 수 있게 되었다는 이론이 있다.
추론의 이중 과정 설명의 문제점.
추론의 이중 과정 설명은 위에서 언급했듯이 오래된 이론이다. 그러나 에반스에 따르면 이는 오래된 논리주의 패러다임에서 다른 종류의 추론에도 적용되는 새로운 이론으로 적응했으며, 이론은 과거보다 현재 더 영향력이 있다는 점은 의문스럽다. 에반스는 5가지 "오류"를 제시했다.
오스만이 제시한 추론의 이중 과정 설명에 대한 또 다른 반론은 시스템 1과 시스템 2의 제안된 이분법이 달성된 과정의 범위를 적절하게 수용하지 못한다는 것이다. 모시만은 두 가지 유형이 아닌 네 가지 가능한 처리 유형이 있어야 한다고 제안했다. 이들은 암묵적 휴리스틱 처리, 암묵적 규칙 기반 처리, 명시적 휴리스틱 처리, 명시적 규칙 기반 처리이다. 또 다른 세분화된 구분은 다음과 같다: 암묵적 행동 중심 과정, 암묵적 비행동 중심 과정, 명시적 행동 중심 과정, 명시적 비행동 중심 과정(즉, 암묵적-명시적 구분과 절차적-선언적 구분을 모두 반영하는 네 가지 구분).
이분법적인 처리 유형이 있는지에 대한 질문에 대해, 많은 사람들은 대신 암묵적 과정과 명시적 과정 사이의 연속체를 포함하는 단일 시스템 프레임워크를 제안했다.
클레레만스와 히메네스가 처음 제안한 동적 등급 연속체(DGC)는 추론의 이중 과정 설명에 대한 대안적인 단일 시스템 프레임워크이다. 이는 이중 과정 이론보다 더 낫다고 받아들여지지 않았으며, 대신 이중 과정 모델을 평가하는 비교 대상으로 주로 사용된다. DGC는 다중 시스템 프레임워크를 가정하지 않고 표상에서의 차이가 추론 형태의 변화를 생성한다고 제안한다. 이는 추론 중에 생성되는 표상의 등급 속성이 어떻게 다른 유형의 추론을 유발하는지 설명한다. 이중 과정 모델이 시스템 1 전체를 지칭하기 위해 암묵적 및 자동 처리와 같은 용어를 상호 교환적으로 사용하는 것과 달리, DGC는 암묵적에서 명시적, 그리고 자동적으로 이동하는 추론의 연속체를 사용한다.
퍼지-트레이스 이론.
찰스 브레이너드와 발레리 레이나의 기억과 추론의 퍼지-트레이스 이론에 따르면, 사람들은 두 가지 기억 표상, 즉 원문(verbatim)과 요지(gist)를 가지고 있다. 원문은 표면 정보(예: 이 문장의 단어)에 대한 기억인 반면, 요지는 의미론적 정보(예: 이 문장의 의미)에 대한 기억이다.
이 이중 과정 이론은 우리가 이러한 두 가지 기억 흔적에 정보를 각각 그리고 완전히 독립적으로 부호화, 저장, 회상, 그리고 망각한다고 가정한다. 또한, 두 기억 흔적은 다른 속도로 소멸된다: 원문은 빠르게 소멸되는 반면, 요지는 더 오래 지속된다.
추론 측면에서 퍼지-트레이스 이론은 우리가 성숙함에 따라 원문 정보보다 요지 정보에 점점 더 의존한다고 가정한다. 이에 대한 증거는 원문 정보(백분율)가 요지 설명으로 대체될 때 프레이밍 효과가 더 강해지는 프레이밍 실험에서 찾을 수 있다. 다른 실험에서는 전망 이론(확장 및 원본)뿐만 아니라 현재의 다른 판단 및 의사결정 이론의 예측을 배제한다.
의식의 신경 상관물(neural correlates of consciousness, NCC)은 그들이 관련된 마음 상태의 발생에 충분한 최소한의 신경 사건 및 메커니즘 집합이다. 신경과학자들은 실증적 연구를 사용하여 주관적 현상의 신경 상관물을 발견한다. 즉, 특정 경험과 필연적이고 규칙적으로 상관하는 신경 변화이다.
의식에 대한 신경생물학적 접근.
의식의 과학은 주관적인 정신 상태와 뇌 상태 사이의 정확한 관계, 의식적인 마음과 신체의 전기화학적 상호작용 (심신 문제) 사이의 관계의 본질을 설명해야 한다. 신경심리학과 신경철학의 발전은 마음에 초점을 맞추기보다는 신체에 초점을 맞추는 데서 비롯되었다. 이러한 맥락에서 의식의 신경 상관물은 그 원인으로 간주될 수 있으며, 의식은 정의되지 않은 복잡하고, 적응적이며, 고도로 상호 연결된 생물학적 시스템의 상태 의존적 속성으로 생각될 수 있다.
신경 상관물을 발견하고 특성화하는 것은 특정 시스템이 어떻게 어떤 것을 경험하는지 설명할 수 있는 의식의 인과 이론을 제공하지 않는다. 이것은 소위 의식의 어려운 문제라고 불리지만, NCC를 이해하는 것이 인과 이론으로 나아가는 한 걸음이 될 수 있다. 대부분의 신경생물학자들은 의식을 발생시키는 변수들이 고전 물리학의 지배를 받는 신경 수준에서 발견될 것이라고 제안한다. 양자역학에 기반한 양자 의식 이론들이 제안되었다.
신경망에는 명백한 중복성과 병렬성이 존재하므로, 한 그룹의 뉴런 활동이 한 경우의 지각과 상관될 수 있지만, 이전 그룹이 손실되거나 비활성화되면 다른 집단이 관련 지각을 매개할 수 있다. 모든 현상적, 주관적 상태에는 신경 상관물이 있을 수 있다. NCC가 인위적으로 유도될 수 있는 곳에서는 피험자가 관련된 지각을 경험할 것이고, 특정 지각의 상관 영역을 교란하거나 비활성화하면 지각에 영향을 미치거나 사라지게 하여 신경 영역에서 지각의 본질로의 인과 관계를 제공한다.
수년간 제기된 제안에는 다음이 포함된다: NCC를 특징짓는 것은 무엇인가? 시각과 청각을 위한 NCC 사이의 공통점은 무엇인가? NCC는 특정 시점의 피질에 있는 모든 피라미드 세포를 포함할까? 아니면 후두엽 감각 피질로 투영되는 전두엽의 장거리 투영 세포의 하위 집합만을 포함할까? 리듬적으로 발화하는 뉴런? 동기적으로 발화하는 뉴런?
분자생물학적 방법과 광학 도구를 결합하여 뉴런을 조작하는 신경과학자들의 능력 증대(예: Adamantidis et al. 2007)는 대규모 유전체 분석 및 조작에 적합한 적절한 행동 검사 및 모델 유기체의 동시 개발에 달려 있다. 동물에서의 정밀한 신경 분석과 인간에서의 점점 더 민감한 정신물리학 및 뇌 영상 기술의 결합은 견고한 이론적 예측 프레임워크의 개발로 보완되어 생명의 중심 미스터리 중 하나인 의식에 대한 합리적인 이해로 이어지기를 희망한다.
연구에 따르면 인간 태아 발달의 임신 2기 말에 뇌 구조에 측정 가능한 중요한 변화가 있으며, 이는 태아의 초기 의식 발현을 촉진한다. 이러한 구조적 발달에는 신경 연결의 성숙과 감각 처리 및 정서 조절과 관련된 주요 뇌 영역의 형성이 포함된다. 이러한 영역들이 더욱 통합됨에 따라 태아는 외부 자극에 대한 반응을 보이기 시작하며, 이는 환경에 대한 초기 인식을 시사한다. 이 초기 의식 단계는 나중에 인지 및 사회성 발달의 기초를 마련하고, 출생 후 개인이 주변 세계와 상호 작용하는 방식에 영향을 미치므로 매우 중요하다.
각성 수준과 의식 내용.
의식이라는 용어에는 두 가지 일반적이지만 구별되는 차원이 있다. 하나는 각성과 의식 상태를 포함하고 다른 하나는 의식 내용과 의식 상태를 포함한다. 어떤 것을 의식하려면 뇌는 깨어 있거나 렘 수면 상태에서 상대적으로 높은 각성 상태(때로는 경계라고도 함)에 있어야 하며, 꿈에서 생생하게 경험되지만 보통 기억되지 않는다. 뇌 각성 수준은 일주기 리듬에 따라 변동하지만 수면 부족, 약물 및 알코올, 육체적 활동 등에 영향을 받을 수 있다. 각성은 어떤 기준 반응을 유발하는 신호 진폭(예: 눈 움직임이나 소리 방향으로 머리를 돌리는 데 필요한 소리 수준)으로 행동적으로 측정될 수 있다. 임상의는 글래스고 혼수척도와 같은 점수 시스템을 사용하여 환자의 각성 수준을 평가한다. 유사하게, NCC는 연구에서 내용 특이적 및 완전 유형으로 설명되며, 둘 다 의식의 배경 조건과 구별된다.
높은 각성 상태는 특정 내용을 가진 의식 상태, 즉 무언가를 보거나, 듣거나, 기억하거나, 계획하거나, 환상하는 것과 관련이 있다. 의식의 다른 수준이나 상태는 다른 종류의 의식 경험과 관련이 있다. "깨어 있는" 상태는 "꿈꾸는" 상태(예를 들어 후자는 자기 성찰이 거의 또는 전혀 없음) 및 깊은 수면 상태와 상당히 다르다. 세 가지 경우 모두 뇌의 기본 생리가 영향을 받으며, 약물을 복용하거나 의식적 지각과 통찰이 정상적인 깨어 있는 상태에 비해 향상될 수 있는 명상 중에도 의식의 변화된 상태에서 영향을 받는다.
임상의들은 "혼수 상태", "지속적 식물인간 상태"(PVS), "최소 의식 상태"(MCS)와 같이 손상된 의식 상태에 대해 이야기한다. 여기서 "상태"는 혼수, 지속적 식물인간 상태 및 전신 마취에서 완전히 부재하는 것부터 몽유병이나 복잡 부분 간질 발작과 같은 최소 의식 상태에서 의식적 감각의 변동적이고 제한적인 형태에 이르는 다양한 "양"의 외부/물리적 의식을 의미한다. 최소 의식 상태의 환자가 접근할 수 있는 의식 상태 또는 경험의 레퍼토리는 상대적으로 제한적이다. 뇌사 상태에서는 각성이 없지만, 경험의 주관성이 중단되었는지, 아니면 유기체와의 관찰 가능한 연결이 중단되었는지는 알려져 있지 않다. 기능적 신경 영상은 무의식으로 추정되는 식물인간 환자에서도 피질의 일부가 여전히 활동하고 있음을 보여주었다. 그러나 이러한 영역은 인식을 위해 활동이 필요한 연합 피질 영역과 기능적으로 분리된 것으로 보인다.
의식 경험의 잠재적 풍부함은 깊은 수면에서 졸음, 그리고 완전한 깨어남으로 증가하는 것으로 보이며, 이는 의식 경험의 차원과 세분화를 모두 포함하여 통합 정보 이론적 의식 설명을 제공하는 복잡성 이론의 개념을 사용하여 정량화될 수 있다. 행동적 각성이 증가함에 따라 가능한 행동의 범위와 복잡성도 증가한다. 그러나 렘 수면에서는 특유의 근무력증, 낮은 운동 각성이 나타나며 사람을 깨우기 어렵지만, 여전히 높은 대사 및 전기적 뇌 활동과 생생한 지각이 존재한다.
시상, 중간뇌 및 다리뇌에 있는 뚜렷한 화학적 특징을 가진 많은 핵들은 피험자가 어떤 것을 경험하기에 충분한 뇌 각성 상태에 있도록 기능해야 한다. 따라서 이러한 핵들은 의식의 활성화 요인에 속한다. 반대로, 특정 의식적 감각의 구체적인 내용은 피질의 특정 뉴런과 그와 관련된 위성 구조(편도체, 시상, 담장, 기저핵 포함)에 의해 매개될 가능성이 높다.
지각의 신경 기반.
시간과 공간에서 시각적 지각을 정확하게 조작할 수 있는 가능성은 시각을 NCC 탐색에서 선호되는 양식으로 만들었다. 심리학자들은 마스킹, 양안 경쟁, 연속 플래시 억제, 움직임 유도 맹점, 변화맹, 부주의 맹점 등 여러 기술을 완성했다. 이러한 기술에서 세상의 물리적 자극과 피험자의 마음속에서 그와 관련된 지각 사이의 겉보기에는 단순하고 명확한 관계가 교란된다. 특히 자극은 한 번에 몇 초 또는 심지어 몇 분 동안 지각적으로 억제될 수 있다. 즉, 이미지가 관찰자의 한쪽 눈에 투영되지만 보이지 않고 인식되지 않는다. 이러한 방식으로 물리적 자극보다는 주관적 지각에 반응하는 신경 메커니즘을 분리하여 뇌에서 시각 의식을 추적할 수 있다. 지각 착각에서는 물리적 자극은 고정되어 있지만 지각은 변동한다. 가장 잘 알려진 예는 깊이에서 두 가지 다른 방식으로 지각될 수 있는 12개의 선을 가진 네커 입방체이다.
정확하게 제어할 수 있는 지각 착각은 양안 경쟁이다. 여기서 두 개의 다른 정적 이미지가 각 눈에 표시된다. 의식적인 관찰자는 번갈아 가며 한 이미지 또는 다른 이미지를 본다. 뇌는 두 이미지를 동시에 지각하는 것을 허용하지 않는다.
로고테티스와 동료들은 양안 경쟁 과제를 수행하는 깨어 있는 마카크 원숭이의 다양한 시각 피질 영역을 기록했다. 마카크 원숭이는 왼쪽 또는 오른쪽 이미지를 보는지 보고하도록 훈련될 수 있다. 전환 시간의 분포와 한쪽 눈의 대비 변화가 여기에 영향을 미치는 방식은 원숭이와 인간이 동일한 기본 현상을 경험한다는 것을 거의 의심할 여지없이 보여준다. 1차 시각 피질(V1)에서는 소수의 세포만이 원숭이의 지각 기능으로 반응을 약하게 조절했지만, 대부분의 세포는 동물이 당시 무엇을 지각하는지에 거의 관계없이 한쪽 또는 다른 쪽 망막 자극에 반응했다. 그러나 복측 흐름을 따라 열등 측두 피질과 같은 고수준 피질 영역에서는 거의 모든 뉴런이 지각적으로 우세한 자극에만 반응했다. 따라서 "얼굴" 세포는 동물이 얼굴을 보았음을 나타낼 때만 발화하고 다른 쪽 눈에 제시된 패턴에는 발화하지 않았다. 이는 NCC가 열등 측두 피질에서 활성인 뉴런을 포함한다는 것을 의미한다. 열등 측두 피질과 전전두 피질의 특정 부분에서 뉴런의 특정 상호 작용이 필요할 가능성이 높다.
양안 경쟁 및 관련 착각을 이용하여 인간의 시각 의식을 뒷받침하는 혈류 역학적 활동을 식별하는 여러 fMRI 실험은 복측 경로의 상부 단계(예: 방추상 얼굴 영역 및 해마곁 장소 영역)와 V1 및 외측 슬상핵(LGN)을 포함한 초기 영역의 활동이 망막 자극이 아닌 지각을 따른다는 것을 상당히 확실하게 보여준다. 또한 여러 fMRI 및 DTI 실험은 V1이 시각 의식에 필요하지만 충분하지는 않음을 시사한다.
관련된 지각 현상인 플래시 억제에서는 한쪽 눈에 투영된 이미지와 관련된 지각이 원래 이미지는 남아 있는 동안 다른 쪽 눈에 다른 이미지를 플래싱하여 억제된다. 양안 경쟁에 비해 방법론적 이점은 지각 전환의 타이밍이 내부 이벤트가 아닌 외부 트리거에 의해 결정된다는 것이다. 플래시 억제 동안 지각을 보고하도록 훈련된 원숭이의 하측두 피질과 상측두구에 있는 대다수의 세포는 동물의 지각을 따른다. 세포가 선호하는 자극이 지각될 때 세포는 반응한다. 그림이 망막에 여전히 존재하지만 지각적으로 억제되면, 1차 시각 피질 뉴런이 발화하더라도 세포는 침묵한다. 플래시 억제 동안 간질 환자의 내측 측두엽에서 단일 뉴런 기록은 선호하는 자극이 존재하지만 지각적으로 마스킹될 때 반응이 소멸됨을 유사하게 보여준다.
일반 의식의 신경학적 기반.
뇌 활동 측정은 신경조절물질의 존재에 의해 혼란될 수 있기 때문에, 연구는 피험자가 과제를 수행하지 않고 꿈과 같은 의식 상태에 있을 때 이를 측정하는 데 초점을 맞춘다. 이는 완전한 NCC를 지각을 위한 피질 후방 부분의 측두엽, 두정엽 및 후두엽 사이의 상호작용과 사고를 위한 피질 전두엽 영역으로 국소화했으며, 이는 후방 피질이 내용 특이적 NCC를 촉진하는 것으로 의심되는 방식과 유사하다.
전반적인 의식 장애.
의식에 필요한 최소한의 신경 상관물에 대한 합의된 기준이 없는 상황에서, 규칙적인 수면-파동 전환을 보이고 움직이거나 웃을 수 있는 지속적 식물인간 환자와 (때때로) 의미 있는 방식으로 (예를 들어, 눈 움직임을 달리하여) 의사소통할 수 있고 의식의 일부 징후를 보이는 최소 의식 환자 간의 구별은 종종 어렵다. 전신 마취에서는 환자가 심리적 외상을 경험하지 않아야 하지만, 각성 수준은 임상적 필요성에 부합해야 한다.
혈액 산소 수준 의존성 fMRI는 심각한 외상성 뇌 손상 후 식물인간 상태에 있는 환자가 테니스를 치거나 집안 방들을 방문하는 것을 상상하도록 요청받았을 때 정상적인 뇌 활동 패턴을 보여주었다. 이러한 전반적인 의식 장애(운동불능증 포함)가 있는 환자의 차등 뇌 영상은 내측 및 외측 전전두엽과 두정엽 연합 영역을 포함하는 광범위한 피질 네트워크의 기능 장애가 전반적인 인식 상실과 관련되어 있음을 나타낸다. 측두엽의 간질 발작에서 의식 손상 또한 전두엽 및 두정엽 연합 피질의 뇌 혈류 감소와 내측 시상과 같은 중앙선 구조의 증가를 동반했다.
중앙선 (정중선) 피질하 구조에 상대적으로 국부적인 양측성 손상도 완전한 의식 상실을 유발할 수 있다. 따라서 이러한 구조는 뇌 각성 (대사 또는 전기 활동에 의해 결정됨)을 가능하게 하고 제어하며, 필수적인 신경 상관물이다. 한 가지 예는 상부 뇌간 (다리뇌, 중간뇌 및 후부 시상하부)의 각 측면에 있는 20개 이상의 핵들의 이질적인 집합이며, 이를 통틀어 그물 활성계(RAS)라고 한다. 그들의 축삭은 뇌 전체에 광범위하게 투영된다. 이 핵들 — 자체 세포 구조 및 신경화학적 정체성을 가진 뉴런들의 3차원 집합 —은 아세틸콜린, 노르아드레날린/노르에피네프린, 세로토닌, 히스타민 및 오렉신/히포크레틴과 같은 뚜렷한 신경조절물질을 방출하여 시상 및 전뇌의 흥분성을 제어하고, 각성 및 수면의 교대뿐만 아니라 행동 및 뇌 각성의 전반적인 수준을 매개한다. 그러나 이러한 외상 후 결국 시상 및 전뇌의 흥분성이 회복되고 의식이 돌아올 수 있다. 의식의 또 다른 활성화 요인은 시상의 5개 이상의 수내측핵 (ILN)이다. 이들은 많은 뇌간 핵으로부터 입력을 받고, 기저핵에 강하게 직접 투영하며, 더 분산된 방식으로 신피질의 많은 부분의 1층으로 투영한다. 시상 ILN의 비교적 작은 (1 cm3 이하) 양측성 병변은 모든 인식을 완전히 없앤다.
전방 투영 대 피드백 투영.
감각 입력에 대한 많은 행동은 빠르고, 일시적이며, 정형화되어 있고, 무의식적이다. 이들은 피질 반사로 생각될 수 있으며, 예를 들어 복합 부분 간질 발작에서 볼 수 있듯이 상당히 복잡한 자동화된 행동의 형태를 취할 수 있는 빠르고 다소 정형화된 반응으로 특징지어진다. 이러한 자동화된 반응은 때때로 좀비 행동이라고 불리며, 더 넓고 덜 정형화된 감각 입력 측면(또는 이미지에서와 같이 이러한 입력의 반영)을 더 느리게 처리하고 적절한 생각과 반응을 결정하는 데 시간이 걸리는 느리고 다목적 의식 모드와 대조될 수 있다. 이러한 의식 모드 없이는 특이한 사건에 반응하기 위해 엄청나게 많은 다른 좀비 모드가 필요할 것이다.
인간을 대부분의 동물과 구별하는 특징은 우리가 스스로 생존할 수 있는 광범위한 행동 프로그램 레퍼토리를 가지고 태어나지 않는다는 것이다("생리적 미숙"). 이를 보완하기 위해 우리는 학습할 수 있는 타의 추종을 불허하는 능력을 가지고 있다. 즉, 모방이나 탐색을 통해 그러한 프로그램을 의식적으로 습득할 수 있다. 일단 의식적으로 습득되고 충분히 연습되면, 이 프로그램들은 우리의 인식 영역을 넘어 실행될 정도로 자동화될 수 있다. 예를 들어, 베토벤 피아노 소나타를 연주하는 데 발휘되는 놀라운 미세 운동 기술이나 구불구불한 산길을 오토바이로 타는 데 필요한 감각 운동 협응력을 생각해 보라. 이러한 복잡한 행동은 관련된 하위 프로그램 중 충분한 수가 최소한의 또는 심지어 중단된 의식적 제어 하에 실행될 수 있기 때문에 가능하다. 사실, 의식 시스템은 실제로 이러한 자동화된 프로그램을 다소 방해할 수도 있다.
진화론적 관점에서 볼 때, 정형화되고 자동화된 방식으로 빠르게 실행될 수 있는 자동화된 행동 프로그램과 더 복잡한 행동을 생각하고 계획하는 시간을 허용하는 약간 느린 시스템을 모두 갖는 것은 분명히 합리적이다. 이 후자의 측면은 의식의 주요 기능 중 하나일 수 있다. 그러나 다른 철학자들은 의식이 진화 과정에서 어떤 기능적 이점에도 필요하지 않을 것이라고 제안했다. 그들은 기능적으로 동등한 비의식 유기체(즉, 철학적 좀비)가 의식 유기체와 동일한 생존 이점을 달성할 수 없는 이유에 대해 아무도 인과적 설명을 제공하지 않았다고 주장한다. 진화 과정이 의식 유기체 O와 비의식 유기체 O*에 의해 수행되는 기능 F의 차이를 알지 못한다면, 의식이 어떤 적응적 이점을 제공할 수 있는지는 불분명하다. 결과적으로, 의식에 대한 부적응적 설명은 일부 이론가들에게 호감을 얻었으며, 이들은 의식이 적응으로 진화한 것이 아니라 뇌 크기 증가 또는 피질 재배열과 같은 다른 발달의 결과로 발생하는 부적응이라고 가정한다. 이러한 의미에서 의식은 망막의 맹점에 비유되는데, 이는 망막의 적응이 아니라 망막 축삭이 연결된 방식의 부산물일 뿐이다. 핑커, 촘스키, 에덜먼, 루리아를 포함한 여러 학자들은 고차원 의식 발달 맥락에서 인간 언어의 출현이 학습 및 기억의 중요한 조절 메커니즘으로서 중요함을 지적했다.
피질의 시각 좀비 모드는 주로 두정엽의 등쪽 흐름을 사용하는 것으로 보인다. 그러나 두정엽 활동은 적어도 일부 상황에서는 복측 흐름에 대한 주의 효과를 생성함으로써 의식에 영향을 미칠 수 있다. 시각에 대한 의식 모드는 주로 초기 시각 영역(V1 너머)과 특히 복측 흐름에 크게 의존한다.
겉보기에는 복잡한 시각 처리(예: 자연스럽고 어수선한 장면에서 동물을 감지하는 것)는 인간 피질에서 130–150밀리초 이내에 완료될 수 있으며, 이는 눈 움직임과 의식적 지각이 발생하기에는 너무 짧은 시간이다. 더욱이, 안뜰반사와 같은 반사는 훨씬 더 빠른 시간 척도에서 발생한다. 이러한 행동은 망막에서 V1, V4, IT 및 전전두 피질을 거쳐 척수에서 손가락 누름을 제어하는 운동 뉴런에 영향을 미칠 때까지 순전히 전방으로 이동하는 스파이킹 활동의 파동에 의해 매개될 가능성이 상당히 높다(전형적인 실험실 실험에서와 같이). 정보의 기본 처리가 전방이라는 가설은 IT 세포에서 선택적 반응이 나타나는 데 필요한 짧은 시간(약 100밀리초)에 의해 가장 직접적으로 뒷받침된다.
반대로, 의식적 지각은 더 지속적이고 반복적인 신경 활동을 필요로 하는 것으로 여겨진다. 이는 아마도 신피질의 전두엽 영역에서 감각 피질 영역으로 다시 돌아오는 전역적 피드백을 통해 이루어지며, 이는 시간이 지남에 따라 임계값을 초과할 때까지 축적된다. 이 시점에서 지속적인 신경 활동은 두정엽, 전전두엽 및 전대상피질 영역, 시상, 담장 및 단기 기억, 다중 양식 통합, 계획, 언어 및 의식과 밀접하게 관련된 기타 과정을 지원하는 관련 구조로 빠르게 전파된다. 경쟁은 하나 이상의 또는 아주 적은 수의 지각이 동시에 활발하게 표현되는 것을 방지한다. 이것이 의식의 글로벌 작업 공간 이론의 핵심 가설이다. 최근 제안된 기능적 프레임워크는 추가적인 가능성을 제시한다. 즉, 뇌의 언어 출력 채널에서 발생하는 활동이 신경 재활용을 통해 입력 채널에서 내부적으로 감지되어 잠재적으로 표현될 동일한 사이버네틱스 프록시 구성의 활성화가 발생하여 반복적인 루프를 생성한다는 것이다.
간단히 말해, 시상-피질 시스템의 빠르지만 일시적인 신경 활동은 의식적 감각 없이 복잡한 행동을 매개할 수 있지만, 의식은 장거리 피질-피질 피드백에 의존하는 지속적이지만 잘 조직된 신경 활동을 필요로 하는 것으로 추측된다.
신경생물학자 크리스트프리트 야콥 (1866–1956)은 신경 상관물이 반드시 존재해야 하는 유일한 조건은 직접적인 감각과 반응이라고 주장했으며, 이를 인토네이션(intonations)이라고 불렀다.
동물에 대한 신경생리학적 연구는 의식적인 행동의 신경 상관물에 대한 일부 통찰력을 제공했다. 1960년대 초반, 버논 마운트캐슬은 체성감각계에서 지각의 신경 기반을 연구함으로써 그가 심신 문제(Mind/Brain problem)라고 명명한 이 문제 집합을 연구했다. 존스 홉킨스에 있는 그의 연구실은 미국 국립보건원의 에드워드 V. 에바츠 연구실과 함께 행동하는 원숭이의 신경 활동을 기록한 최초의 연구실 중 하나였다. S. S. 스티븐스의 크기 추정 접근 방식의 우아함에 감탄한 마운트캐슬 그룹은 체성 감각의 세 가지 다른 양식이 하나의 인지적 속성을 공유한다는 것을 발견했다. 모든 경우에 말초 뉴런의 발화율은 유발된 지각의 강도와 선형적으로 관련되어 있었다. 최근에는 켄 H. 브리튼, 윌리엄 T. 뉴섬, C. 대니얼 살츠만이 원숭이 뇌의 MT 영역에서 뉴런이 움직임 방향에 대한 의사 결정의 기반임을 시사하는 변동성을 가지고 반응한다는 것을 보여주었다. 그들은 먼저 신호 탐지 이론을 사용하여 뉴런의 비율이 의사 결정을 예측할 수 있음을 보여주었고, 다음으로 이러한 뉴런의 자극이 의사 결정을 예측 가능하게 편향시킬 수 있음을 보여주었다. 이러한 연구는 라눌포 로모가 체성 감각계에서 다른 지각과 뇌 영역을 사용하여 한 뇌 영역의 소수의 뉴런이 지각적 의사 결정의 기초임을 확인하기 위해 수행되었다.
다른 연구 그룹들은 마운트캐슬의 선구적인 연구를 따르며 인지 변수를 더 복잡한 인지 과제와 관련된 신경 활동과 연관시켰다. 원숭이는 자신의 지각에 대해 말할 수 없지만, 동물들이 비언어적 보고를 하는 행동 과제가 만들어졌는데, 예를 들어 손 움직임을 만들어내는 방식이다. 이러한 연구 중 많은 부분이 지각 착각을 사용하여 감각(즉, 뇌가 받는 감각 정보)과 지각(즉, 의식이 이를 어떻게 해석하는지)을 분리한다. 단순히 감각 입력이 아니라 지각을 나타내는 신경 패턴은 의식의 신경 상관물을 반영하는 것으로 해석된다.
그러한 설계를 이용하여 니코스 로고테티스와 동료들은 측두엽에서 지각 반영 뉴런을 발견했다. 그들은 상충되는 이미지를 다른 눈에 제시하는 실험 상황을 만들었다(즉, 양안 경쟁). 그러한 조건에서 인간 피험자들은 양안 경쟁 지각을 보고한다. 즉, 번갈아 가며 한 이미지 또는 다른 이미지를 지각한다. 로고테티스와 동료들은 원숭이들이 어떤 이미지를 지각했는지 팔 움직임으로 보고하도록 훈련시켰다. 로고테티스 실험에서 측두엽 뉴런은 원숭이들이 지각한 것을 종종 반영했다. 그러한 특성을 가진 뉴런은 시각 처리의 비교적 초기 단계에 해당하는 1차 시각 피질에서는 덜 자주 관찰되었다. 인간의 양안 경쟁을 사용한 또 다른 일련의 실험은 특정 피질층이 의식의 신경 상관물의 후보에서 제외될 수 있음을 보여주었다. 로고테티스와 동료들은 이미지 중 하나를 지각하는 동안 눈 사이에서 이미지를 전환했다. 놀랍게도 지각은 안정적으로 유지되었다. 이는 의식적 지각은 안정적으로 유지되었고 동시에 시각 피질의 입력층인 4층에 대한 1차 입력은 변경되었다는 것을 의미한다. 따라서 4층은 의식의 신경 상관물의 일부가 될 수 없다. 미하일 레베데프와 그의 동료들은 원숭이의 전전두엽에서 유사한 현상을 관찰했다. 그들의 실험에서 원숭이들은 시각 자극 움직임의 지각된 방향(환상일 수 있음)을 눈 움직임으로 보고했다. 일부 전전두엽 뉴런은 자극의 실제 변위를 나타냈고 일부는 지각된 변위를 나타냈다. 전전두엽에서 지각 관련 뉴런의 관찰은 의식의 신경 상관물이 전전두엽에 존재한다고 가정한 크리스토프 코흐와 프랜시스 크릭의 이론과 일치한다. 분산된 신경 처리를 지지하는 사람들은 의식이 뇌에 정확한 위치를 가지고 있다는 견해에 이의를 제기할 가능성이 높다.
크릭의 저서 놀라운 가설의 핵심 주장은 의식의 신경 상관물이 우리의 신경 세포와 관련 분자에 있다는 것이다. 크릭과 그의 협력자 코흐는 상관관계이지 인과관계가 아님을 강조함으로써 의식 연구와 관련된 철학적 논쟁을 피하고자 노력해왔다.
이 상관물의 본질에 대해서는 의견 불일치가 많다(예: 뇌의 다른 영역에서 뉴런의 동기화된 스파이크가 필요한가? 전두엽 또는 두정엽 영역의 공동 활성화가 필수적인가?). 철학자 데이비드 차머스는 의식의 신경 상관물이 기억과 같은 다른 상관물과는 달리 현상에 대한 만족스러운 설명을 제공하지 못할 것이라고 주장한다. 그는 이를 의식의 어려운 문제라고 부른다.
카마스어(Kamas, Kamassian)는 과거 사얀 산맥 지대에서 카마신인들이 사용하던 사모예드어파의 사어이다. 마토르어 및 셀쿠프어와 함께 사모예드어파의 남부 어군으로 묶이는데 이는 지리적 구분이다.
카마스어는 러시아령 시베리아의 사얀 산맥 북쪽에 살던 카마신인들이 사용하였다. 마지막 화자들은 주로 아발라코보(Абалаково) 마을에 살았는데, 카마신인들은 18-19세기에 산맥 지대에서 이곳으로 이주하였었다. 사멸하기 전 카마스어는 튀르크어와 예니세이어로부터 큰 영향을 받았다. 카마스어의 마지막 모어 화자인 클라브디야 플로트니코바(Klavdiya Plotnikova)가 1989년 사망하면서 언어는 사멸했다. 다만 여전히 소수의 활동가들이 카마스어에 대한 지식을 가지고 있는 것으로 알려졌다.
상황 인식(situation awareness) 또는 상황 인지, 흔히 SA로 약칭되는 이것은 환경, 환경의 요소, 그리고 시간 또는 다른 요인에 따라 환경이 어떻게 변하는지에 대한 이해이다. 이것은 또한 시간과 공간을 고려하여 환경의 요소를 지각하고, 그 의미를 이해하며, 가까운 미래에 그 상태를 예측하는 것으로 정의된다. 또한 역동적인 과업 환경에 대한 지식을 습득하고 그 환경 내에서 지향적인 행동을 하는 데 초점을 맞춘 적응적이고 외부 지향적인 의식으로도 정의된다.
상황 인식은 법집행, 항공, 항공 교통 관제, 선박 항해, 의료, 비상 대응, 군사 지휘통제 작전, 송전 시스템 운영자, 자기방어, 해상 유전 및 원자력 발전소 관리와 같이 인간의 생명과 재산 보호를 포함하는 많은 상황에서 성공적인 의사 결정을 위한 중요한 기반으로 인식된다.
부적절한 상황 인식은 인적오류로 인한 사고의 주요 원인 중 하나로 확인되었다. 엔즐리(Endsley)의 상황 인식 이론에 따르면, 위험한 상황에 직면했을 때, 사람은 패턴 인식 및 매칭, 정교한 프레임워크 형성, 그리고 올바른 의사 결정을 돕는 근본적인 지식을 포함하는 적절하고 정확한 의사 결정 과정이 필요하다.
상황 인식의 공식적인 정의는 종종 세 가지 상승하는 수준으로 설명된다.
가장 높은 수준의 상황 인식을 가진 사람들은 자신의 목표와 결정에 관련된 정보를 지각할 뿐만 아니라, 그 정보를 통합하여 의미나 중요성을 이해하고, 가능성 있는 미래 시나리오를 예측할 수 있다. 이러한 높은 수준의 상황 인식은 요구되는 환경에서 주도적인 의사 결정을 하는 데 중요하다.
상황 인식의 세 가지 측면이 연구의 초점이었다: 상황 인식 상태, 상황 인식 시스템, 상황 인식 과정. 상황 인식 상태는 사람들이 상황에 대해 실제로 가지고 있는 인식 수준을 의미한다. 상황 인식 시스템은 많은 환경에서 상황 인식을 지원하기 위해 개발된 기술을 의미한다. 상황 인식 과정은 상황 인식 상태의 업데이트와 상황 인식의 순간적인 변화를 이끄는 것을 의미한다.
이 용어 자체는 비교적 최근에 등장했지만, 이 개념은 군사 이론의 역사에 뿌리를 두고 있다. 예를 들어, 손무의 손자병법에서도 찾아볼 수 있다. 이 용어는 제1차 세계대전으로 거슬러 올라가는데, 군용 항공기 승무원에게 중요한 기술로 인식되었다.
상황 인식(situational awareness)이라는 용어가 더글러스 에어크래프트에서 수직 및 수평 상황 디스플레이를 개발하고 차세대 상업용 항공기를 위한 디지털 제어 장치 배치를 평가하는 인간 요인 공학 연구 중에 처음 사용되었다는 증거가 있다. 비행 승무원 컴퓨터 상호 작용 및 정신 작업 부하 측정에 대한 연구 프로그램은 학습 중 우발성 인식(contingency awareness)을 측정한 일련의 실험에서 시작된 인식 측정 개념을 기반으로 구축되었고, 나중에 정신 작업 부하 및 피로로 확장되었다.
상황 인식은 1983년에 시제품 터치스크린 항법 디스플레이의 이점을 설명하면서 기술 문헌에 처음 등장했다. 1980년대 초에는 여러 전기 기계식 계기를 대체하기 위해 상업용 항공기용 통합 "수직-상황" 및 "수평-상황" 디스플레이가 개발되었다. 통합 상황 디스플레이는 여러 계기의 정보를 결합하여 중요한 비행 매개변수에 더 효율적으로 접근할 수 있도록 하여 상황 인식을 개선하고 조종사의 작업 부하를 줄였다.
이 용어는 1988년 엔즐리에 의해 처음으로 공식적으로 정의되었다. 1990년대에 인간 요인 과학자들에게 널리 채택되기 전, 이 용어는 미국 공군 (USAF) 전투기 승무원들이 한국과 베트남 전쟁에서 돌아온 후 사용되었다고 한다. 그들은 우수한 상황 인식을 공중전 교전에서 결정적인 요소, 즉 "에이스 요인"으로 규정했다. 도그파이트에서의 생존은 일반적으로 상대방의 다음 움직임을 상대방이 관찰하고 예측하기 직전에 관찰하고 예측하는 문제였다.
미국 공군 조종사들은 상황 인식을 미국 공군 전쟁 이론가인 존 보이드 대령이 설명한 유명한 관찰-지향-결정-행동(observe-orient-decide-act) 루프 (OODA 루프) 또는 보이드 사이클의 "관찰" 및 "지향" 단계와 동일시하기 시작했다. 전투에서 승리하는 전략은 단순히 자신의 결정을 더 빨리 내리는 것이 아니라, 상대방보다 더 나은 상황 인식을 가지고 상대방이 모니터링하거나 심지어 이해할 수 없는 방식으로 상황을 변화시킴으로써 상대방의 OODA 루프 "내부로 들어가는" 것이다. 반대로 자신의 상황 인식을 잃는 것은 "루프에서 벗어나는" 것과 같다.
분명히 상황 인식은 개인과 팀이 환경에서 효과적으로 기능하기 위해 필요하므로 광범위한 응용 분야를 가지고 있다. 따라서 상황 인식은 항공 분야를 넘어 다양한 환경에서 수행되는 작업에 적용되고 있다. 상황 인식은 항공 교통 관제, 원자력 발전소 운영, 비상 대응, 해상 작전, 우주, 석유 및 가스 시추, 차량 운영, 의료 (예: 마취통증의학과 및 간호)와 같은 다양한 분야에서 연구되고 있다.
엔즐리의 상황 인식 인지 모델.
가장 널리 인용되고 받아들여지는 SA 모델은 미카 엔즐리 박사에 의해 개발되었으며, 이는 연구 결과에 의해 크게 지지되는 것으로 나타났다. 리(Lee), 카사노-핀체(Cassano-Pinche), 그리고 비센테(Vicente)는 엔즐리의 SA 모델이 그들의 검토 기간 30년 동안 휴먼 팩터스(Human Factors)에 게재된 다른 논문들보다 출판 후 50% 더 많은 인용을 받았다는 것을 발견했다.
엔즐리의 모델은 사람들이 SA를 개발하기 위해 상황을 평가하는 데 사용되는 인지 과정 및 메커니즘과 SA를 얻는 능력에 영향을 미치는 과업 및 환경 요인을 설명한다. 이 모델은 SA 형성의 세 가지 수준(지각, 이해, 예측)을 자세히 설명한다.
지각 (레벨 1 SA): SA를 달성하는 첫 단계는 환경에서 관련된 요소의 상태, 속성 및 역학을 지각하는 것이다. 따라서 가장 기본적인 SA 수준인 레벨 1 SA는 모니터링, 단서 탐지 및 단순 인식 과정을 포함하며, 이는 여러 상황 요소 (객체, 이벤트, 사람, 시스템, 환경 요인) 및 그들의 현재 상태 (위치, 조건, 모드, 행동)에 대한 인식으로 이어진다.
이해 (레벨 2 SA): SA 형성의 다음 단계는 패턴 인식, 해석 및 평가 과정을 통해 분리된 레벨 1 SA 요소들을 통합하는 것을 포함한다. 레벨 2 SA는 이 정보를 통합하여 개인의 목표와 목적에 어떻게 영향을 미칠지 이해하는 것을 요구한다. 여기에는 세계, 또는 개인에게 관련된 세계의 그 부분에 대한 포괄적인 그림을 개발하는 것이 포함된다.
예측 (레벨 3 SA): SA의 세 번째이자 가장 높은 수준은 환경 요소의 미래 행동을 예측하는 능력을 포함한다. 레벨 3 SA는 요소의 상태와 역학에 대한 지식과 상황에 대한 이해 (레벨 1 및 2 SA)를 통해 달성되며, 그 다음 이 정보를 시간상으로 외삽하여 운영 환경의 미래 상태에 어떻게 영향을 미칠지 결정한다.
엔즐리의 모델은 SA가 "복잡하고 동적인 시스템 운영에서 후속 의사 결정 및 성능을 위한 주요 기반을 제공하는" 방법을 보여준다. 비록 SA 단독으로는 성공적인 의사 결정을 보장할 수 없지만, SA는 좋은 의사 결정의 기반이 되는 필수 입력 과정 (예: 단서 인식, 상황 평가, 예측)을 지원한다.
SA는 또한 시간적 및 공간적 구성 요소를 모두 포함한다. SA는 개인의 행동, 과업 특성 및 주변 환경에 의해 결정되는 속도로 변화하는 동적인 구성 요소이므로, 시간은 SA에서 중요한 개념이다. 새로운 입력이 시스템에 들어오면, 개인은 이를 이 정신적 표상에 통합하고, 원하는 목표를 달성하기 위해 필요에 따라 계획 및 행동을 변경한다.
SA는 또한 개인에게 관심 있는 특정 위치에서 발생하는 활동 및 이벤트에 대한 공간적 지식도 포함한다. 따라서 SA의 개념은 상황 정보의 지각, 이해 및 예측뿐만 아니라 시간적 및 공간적 구성 요소를 포함한다.
엔즐리의 SA 모델은 개인, 과업 및 환경 요인을 포함하여 SA의 개발 및 유지 관리에 영향을 미칠 수 있는 여러 변수를 보여준다.
요약하자면, 이 모델은 SA와 관련된 인지 과정을 설명하는 몇 가지 핵심 요인으로 구성되어 있다.
이 모델은 또한 SA에 영향을 미치는 과업 및 환경의 여러 특징을 지적한다.
경험과 훈련은 처리 요구를 줄이고 사람들이 목표의 우선순위를 더 잘 정하는 데 도움이 되는 정신 모델 개발에 미치는 영향 때문에 SA 개발 능력에 상당한 영향을 미친다. 또한, 개인마다 SA를 습득하는 능력에 차이가 있다는 것이 밝혀졌다. 따라서 동일한 시스템과 훈련을 제공한다고 해서 모든 개인에게 유사한 SA가 보장되는 것은 아니다. 연구에 따르면 공간 능력과 멀티태스킹 기술의 차이 등 일부 사람들이 다른 사람들보다 SA에 더 능숙하게 만드는 여러 요인이 있다.
SA에 대한 비판.
SA 구성 및 모델에 대한 비판은 일반적으로 근거가 없고 해결되었다고 간주된다. 엔즐리 모델은 SA와 관련된 정확한 인지 과정을 매우 자세하게 설명한다. SA, 성능 및 기타 인간 요소 구성에 대한 서술적 문헌 검토에서는 SA가 "...복잡한 시스템에서 인간-시스템 성능을 이해하고 예측하는 데 유용하다"고 명시한다.
그럼에도 불구하고 SA에 대한 몇 가지 비판이 있다. 한 가지 비판은 SA와의 순환성의 위험이다. “SA가 언제 상실되었는지 어떻게 알 수 있는가? 인간이 부적절하게 반응했기 때문이다. 인간이 왜 부적절하게 반응했는가? SA가 상실되었기 때문이다.” 순환성 문제에 더하여, 다른 이들은 SA가 자주 과도하게 일반화되고 반증 불가능하다는 이유로 SA를 민간 모델로 간주했다. 이러한 비판에 대한 반박은 SA 측정값이 “...예측 유용성 측면에서 반증 가능하다”고 주장하는 것이다.
최근 SA 측정에 대한 검토 및 메타 분석은 SA 측정값이 성능과 높은 상관 관계를 보이거나 예측력이 있음을 보여주었으며, 이는 SA에 대한 비판을 반박하는 강력한 정량적 증거를 제공하는 것처럼 보인다. 그러나 이 메타 분석의 포함 기준은 바람직한 통계적 유의성 수준에 도달하는 양의 상관 관계에만 국한되었다. 즉, 가설을 지지하는 바람직한 결과는 포함되었지만, 가설과 상충되는 덜 바람직한 결과는 제외되었다. 그 정당성은 "모든 SA 측정값이 성능과 관련이 있는 것은 아니다"라는 것이었다. 이는 동일한 데이터 세트를 분석하여 얻은 결과에 따라 분석 대상 데이터 세트를 선택하는 순환 분석 또는 이중 분석의 예이다.
더 바람직한 효과만 포함되었기 때문에 이 메타 분석의 결과는 미리 결정되었다 – SA의 예측 측정값이 예측 가능했다. 또한, 통계적 유의성을 사용하여 결과를 선택하지 않은 분석과 비교하여 평균 효과 크기 추정치가 부풀려졌다. 결과의 바람직성을 기반으로 SA의 관련성을 결정하고 지지하는 결과만을 분석하는 것은 SA의 순환적 개념화이며 SA의 반증 가능성에 대한 우려를 다시 불러일으킨다.
이 섹션에서는 상황 인식과 관련된 몇 가지 인지 과정을 간략하게 설명한다. 아래 표는 이러한 개념들 간의 관계를 보여주려고 한다. 상황 인식과 상황 평가는 항공 및 군사 작전과 같은 정보 융합 복잡한 영역에서 더 흔히 논의되며 즉각적인 전술적 목표 달성과 더 관련이 있다는 점에 유의하라. 의미 구성과 이해 달성은 산업 및 조직 심리학 문헌에서 더 흔히 발견되며 종종 장기적인 전략적 목표 달성과 관련이 있다.
상황 인식에는 테스토스테론과 같은 호르몬, 그리고 도파민과 노르에피네프린과 같은 신경전달물질을 포함한 생물학적 매개체가 존재한다.
상황 이해.
상황 인식은 때때로 "상황 이해"라는 용어와 혼동된다. 군사 지휘통제 응용 프로그램의 맥락에서 상황 이해는 "부대의 상황 인식에 분석 및 판단을 적용하여 존재하는 요소들의 관계를 파악하고, 병력 또는 임무 달성에 대한 위협, 임무 달성 기회, 정보 격차에 대한 논리적 결론을 도출하는 결과물"을 의미한다. 상황 이해는 엔즐리 모델의 레벨 2 SA와 동일하다. 즉, 정보가 서로 통합되어 개인의 목표에 따라 의미를 이해하는 것이다. 이는 지각된 데이터의 "그래서 무엇"에 해당한다.
상황 평가.
간단히 말해, 상황 인식은 "지식의 상태"로 간주되고, 상황 평가는 그 지식을 달성하는 데 사용되는 "과정"으로 간주된다. 엔즐리는 "지식의 상태로서의 상황 인식이라는 용어를 그 상태를 달성하는 데 사용되는 과정과 구별하는 것이 중요하다"고 주장한다. 이러한 과정은 개인과 맥락에 따라 매우 다양할 수 있으며, 상황 평가 또는 SA를 달성, 획득 또는 유지하는 과정이라고 불릴 것이다. SA는 상황 평가 과정에 의해 생성될 뿐만 아니라, 순환적인 방식으로 동일한 과정을 이끈다. 예를 들어, 현재의 인식은 다음에 무엇에 주의를 기울일지, 그리고 지각된 정보를 어떻게 해석할지를 결정할 수 있다.
정신 모델.
정확한 정신 모델은 SA 달성을 위한 전제 조건 중 하나이다. 정신 모델은 경험을 통해 시간이 지남에 따라 개발된 잘 정의되고 고도로 조직화되었지만 동적인 지식 구조의 집합으로 설명될 수 있다. 복잡한 운영 환경에 내재된 방대한 양의 데이터는 초보 의사결정자가 이 정보를 효율적으로 주의를 기울이고 처리하고 통합하는 능력을 압도하여 정보 과다를 초래하고 SA에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 대조적으로, 숙련된 의사결정자는 현재 상황을 평가하고 해석하고(레벨 1 및 2 SA) "정신 모델"로 장기 기억에 저장된 개념적 패턴을 기반으로 적절한 행동을 선택한다. 환경의 단서들이 이러한 정신 모델을 활성화시키고, 이는 다시 그들의 의사 결정 과정을 안내한다.
의미 구성.
클라인(Klein), 문(Moon), 호프만(Hoffman)은 상황 인식과 의미 구성을 다음과 같이 구분한다.
간단히 말해, 의미 구성은 상황 인식의 기반이 되는 지식 상태라기보다는 "궤적을 예측하고 효과적으로 행동하기 위해 연결성(사람, 장소, 사건 간의 연결성)을 이해하려는 동기 부여된 지속적인 노력"으로 더 많이 간주된다. 엔즐리는 노력을 요하는 과정으로서 의미 구성은 실제로 상황 인식을 유지하는 데 사용되는 과정의 하위 집합을 고려하는 것이라고 지적한다. 대다수의 경우 SA는 즉각적이고 손쉽게 환경의 핵심 요인에 대한 패턴 인식에서 발생한다. "스포츠, 운전, 비행 및 항공 교통 관제와 같은 활동의 운영 속도는 대다수의 경우 그러한 의식적인 숙고를 사실상 금지하며, 예외적인 경우에만 허용한다." 엔즐리는 또한 의미 구성은 과거 사건에 대한 이유를 형성하는 후향적 초점인 반면, 상황 인식은 일반적으로 효과적인 의사 결정 과정을 알리기 위해 앞으로 일어날 일을 예측하는 선향적 초점이라고 지적한다.
팀 운영에서.
많은 시스템과 조직에서 사람들은 개인으로서뿐만 아니라 팀의 구성원으로서도 일한다. 따라서 개별 팀 구성원의 SA뿐만 아니라 팀 전체의 SA도 고려해야 한다. 팀 내에서 SA에 필요한 것이 무엇인지 이해하려면 먼저 팀을 구성하는 것이 무엇인지 명확하게 정의해야 한다. 팀은 단순히 개인의 집합이 아니다. 오히려 팀은 몇 가지 정의적 특성을 가지고 있다. 팀은 다음과 같다.
팀 SA.
팀 SA는 "각 팀 구성원이 자신의 책임에 필요한 SA를 소유하는 정도"로 정의된다. 팀의 성공 또는 실패는 각 팀 구성원의 성공 또는 실패에 달려 있다. 팀 구성원 중 한 명이라도 SA가 좋지 않으면 전체 팀의 성공을 저해할 수 있는 치명적인 성능 오류로 이어질 수 있다. 이 정의에 따르면 각 팀 구성원은 자신의 업무와 관련된 요소에 대해 높은 수준의 SA를 가져야 한다. 팀 구성원 중 한 명이 중요한 정보를 알고 있어도 그 정보가 필요한 팀 구성원이 알지 못한다면 충분하지 않다. 따라서 팀 구성원은 정보 교환(상황 변화를 해석하거나 예측하여 레벨 2 및 3 SA를 형성하는 방식 포함)에 성공하거나 각자 필요한 정보를 독립적으로 얻을 수 있어야 한다.