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Korean J Child Stud > Volume 38(3); 2017 > Article
유아의 다중과제 수행과 심리적 불응기: PRP 패러다임 과제를 중심으로

Abstract

Objective

This study aimed to identify children’s cognitive processing and performance characteristics while multiple task performance. It confirmed whether their multiple task performance and psychological refractory period (PRP) varied by task condition (stimulus onset asynchrony [SOA] and task difficulty) and stimulus modality.

Methods

Seventy 5-year-olds were recruited. Multi-task tools were developed using the E-prime software. The children were required to respond to two stimuli (visual or auditory) presented with microscopic time difference and their response times (RTs) were recorded.

Results

As the SOA increased, the RTs in the first task increased, while the RTs in the second task and PRP decreased. The RTs of the first and second tasks, and the PRP for difficult tasks, were significantly longer than those for easy tasks were. Additionally, there was an interaction effect between the SOA and task difficulty. Although there was no main effect of stimulus modality, task difficulty moderated the modality effect. In the high difficulty condition, the RTs of the first and second tasks and PRP for the visual-visual task were significantly longer than those for auditory-auditory task were.

Conclusion

These results inform theoretical discussions on children’s multi-task mechanism, and the loss of multiple task performance. Additionally, they provide practical implications and information on the composition of multi-tasks suitable for children in educational environments.

서론

오늘날 과학 기술의 급격한 발달로 인해 유아의 생활 및 교육 환경은 다양하고 풍부한 자극들로 가득 차고 있다. 유아는 일상생활에서 다양한 매체를 쉽게 접할 수 있고 과거에 비해 더 많은 시 . 청각 자극들을 접할 수 있게 되었다. 또한 유아의 교육 환경에서 교사들은 다양한 시 . 청각 자료들, 매체, 재료 등을 이용하여 유아들이 더 많은 교육적 자극들을 경험하고, 인지적 처리와 반응을 할 수 있도록 하고 있다(Courage, Bakhtiar, Fitzpatrick, Kenny, & Brandeau, 2015). 이러한 환경 속에서 유아들이 많은 자극과 정보들을 충분히 잘 처리할 수 있다면 이는 유아의 발달과 정보처리 능력의 향상으로 이어질 것이다. 하지만 유아들이 많은 자극과 정보들을 한 번에 처리하는 데에 한계를 보이고 이러한 처리들이 서로 간섭 효과를 일으킨다면, 유아에게 제시된 과도한 자극과 정보들은 유아의 정보 처리의 질 저하와 수행 저하를 야기하여 발달적, 교육적으로 부정적인 영향을 미칠 수 있을 것이다(Courage et al., 2015). 따라서 유아들이 다중 자극과 정보들을 얼마나 잘 처리할 수 있는지, 그 역량과 한계는 어느 정도인지를 밝히는 것은 유아들의 발달 적합성에 맞는 생활 및 교육환경을 조성하고, 유아들에게 적절한 다중과제 활동을 구성 및 제공하는 데에 기여할 것이다.
지금까지 유아의 다중과제 수행을 조사한 여러 연구들은 기억, 시각적 추적, 자극 탐지 등의 다양한 인지 과제들을 이용하여 유아들이 두 가지 인지 과제를 각각 수행할 때와 동시에 수행할 때 과제 수행 수준이 어떻게 나타나는지 살펴보고, 연령이 증가함에 따라 단일과제의 수행과 다중과제의 수행이 어떻게 달라지는지 확인하였다(Bjorklund & Hamishfeger, 1987; Halford, Maybery, & Bain, 1986; Irwin-Chase & Burns, 2000; Kee & Davies, 1988). 많은 연구들은 단일과제 조건에 비해 다중과제 조건에서 과제 수행이 저하되고, 또한 다중과제수행에서 나타나는 이러한 수행의 저하가 유아의 연령이 높아짐에 따라 점차 감소함을 확인하였다(Birch, 1976; Bjorklund & Hamishfeger, 1987; Irwin-Chase & Burns, 2000). 이는 유아의 연령이 높아질수록 두 과제를 동시에 수행하면서도, 각 과제를 다른 과제의 방해 없이 잘 수행해내는 능력이 점차 발달함을 의미한다. 다중과제의 수행 능력은 개인의 주의 할당 능력, 작업기억 능력, 인지적 통제 능력 등이 관여하는 고차원적 인지 능력으로(Bühner, König, Pick, & Krumm, 2006; Colom, Martínez-Molina, Shih, & Santacreu, 2010; Holtzer, Stern, & Rakitin, 2005), 선행 연구자들은 유아의 연령이 증가함에 따라 나타나는 다중과제의 수행 향상이 유아의 주의 및 실행기능의 발달, 인지적 처리 용량의 증가 등과 관련이 있음을 제안하였다(Bjorklund & Hamishfeger, 1987; Irwin-Chase & Burns, 2000).
이와 같이 유아의 다중과제 수행 연구들이 유아의 동시적 정보처리 능력의 한계와 발달적 변화, 고차원적 정보처리 능력들과의 연관성 등에 대해 많은 가치 있는 정보들을 제공해 주었음에도 불구하고, 이 연구들은 몇 가지 한계를 보인다. 먼저 다중과제 수행의 손실 지표가 연구마다 그 기준이 다르고, 대부분 이론적 모델에 바탕을 둔 타당화 과정을 거치지 않았다(Bogartz, 1976). 또한, 연구별로 방법론적인 차이가 매우 커서 연구 결과를 함께 비교하고 해석하기가 어렵다. 마지막으로 대부분 일정한 시간 동안 진행되는 다중과제 수행의 전반적인 수행 저하를 살펴본 것이기 때문에, 미시적 시간 수준에서 수행의 간섭이 어떻게 나타나는지, 또 간섭이 어떠한 기제로 어떠한 처리 단계에서 나타나는지 등에 대해서는 거의 정보를 제공하지 못하였다. 이 연구에서는 강력한 실험적 통제를 제공하고 미시적 수행 간섭을 확인할 수 있는 실험 방법을 이용하여 유아의 다중과제 수행을 보다 깊이 있게 확인하고자 하였다.
체계적인 실험 통제 하에 다중과제 수행의 미시적 간섭을 확인하고자 선행 연구자들에 의해 제안된 것이 심리적 불응기(Psychological Refractory Period [PRP]) 패러다임이다(Logan & Gordon, 2001; Welford, 1952). PRP 패러다임은 피험자들에게 서로 다른 두 자극을 0–1000ms 사이의 매우 짧은 자극간 시간차(Stimulus Onset Asynchrony [SOA])로 제시하고 이들에 각각 빠르게 반응할 것을 요구한다. 이 패러다임은 실험 절차가 체계적이고, 관련 소프트웨어를 이용하여 자극의 제시와 반응의 측정이 정확하다. 또한 과제가 단순하고 명료하다는 장점을 가진다. PRP 패러다임을 이용한 많은 연구들은 두 번째 자극이 단독으로 처리될 때보다 바로 직전에 선행 자극이 제시될 때 처리가 지연됨을 확인하였다(Arnell & Duncan, 2002; Pashler, 1994; Welford, 1952). 이는 첫 번째 자극의 처리 동안 두 번째 자극에 대한 처리가 이루어지지 않는 시간이 있다는 것을 반영한다. 연구자들은 다중과제 수행 시 나타나는 두 번째 자극에 대한 처리 지연 시간을 심리적 불응기(PRP)라고 명명하고, 이러한 지연 효과를 심리적 불응기(PRP) 효과라 명명하였다(Pashler, 1994; Welford, 1952). 심리적 불응기 효과는 다중과제의 수행 시 나타나는 미시적 처리 및 수행 간섭을 잘 보여주는 현상이다.
지금까지 PRP 패러다임을 이용한 많은 다중과제 연구들은 주로 성인을 대상으로 이루어졌고, 심리적 불응기 효과에 기반 하는 인지적 처리 기제와 특징(Besner, Reynolds, & O’Malley, 2009; Lien & Proctor, 2002; Pashler, 1994), 2차 과제의 처리 간섭(Brisson & Jolicœur, 2007), 개인차 영향 요인(Laguë-Beauvais, Gagnon, Castonguay, & Bherer, 2013) 등이 다양하게 조사되었다. 유아들을 대상으로 한 관련 연구는 찾아보기 어려우며, 아동과 청소년을 대상으로 한 연구들이 소수 있을 뿐이다. 아동과 청소년을 대상으로 한 선행연구들은 아동과 청소년의 다중과제 수행에서도 심리적 불응기 효과가 나타나고, 연령이 증가함에 따라 다중과제의 수행 간섭 및 손실이 감소함을 보여주었다(Hong, 2005; Park, 2002; Park & Lee, 2003). 하지만, 이 연구들은 다중과제 수행 시의 처리 간섭을 더 정밀하고 깊이 있게 살펴보지 못하였다는 한계가 있다.
먼저, 이 연구들은 다중과제의 처리 간섭을 2차 과제 반응 시간을 통해 주요하게 살펴보았을 뿐 심리적 불응기를 별도로 계산하고 분석하지 않았다. 심리적 불응기는 다중과제 수행으로 인한 2차 과제의 순수한 처리 지연 시간으로, 다중과제 수행의 간섭과 손실을 보다 정확하고 명료하게 보여줄 수 있다. 따라서 다중과제 수행에서 나타나는 심리적 불응기에 대한 별도의 계산과 분석이 요구된다. 또한 일부 연구들(Hong, 2005)은 자극간 시간차가 변하여도 1차 과제의 수행은 영향을 받지 않는다는 성인 대상 연구들의 결과를 바탕으로(McCann & Johnston, 1992; Van Selst & Jolicoeur, 1994), 1차 과제의 수행은 제외하고 2차 과제의 수행만을 확인하고 분석하였다. 하지만, 고차원적 정보처리 능력이 충분히 발달하지 않은 유아들의 경우(Casey, Galvan, & Hare, 2005; Luciana & Nelson, 2002; Zelazo & Carlson, 2012), 1차 과제에 대한 우선적 주의 할당과 통제적 인지 처리가 어려울 수 있어 다중과제 수행 시 처리가 간섭받고 손상될 가능성이 있다. 따라서 이 연구에서는 유아의 다중 과제 수행 시 2차 과제의 수행 뿐 아니라 1차 과제의 수행 또한 확인해볼 필요가 있다.
선행연구들은 다중과제 수행에 영향을 미치는 다양한 과제 조건들에 대해 다루어왔다. 많은 선행연구들은 다중과제의 수행이 자극간 시간차, 과제 난이도 등의 주요 과제 조건에 따라 달라질 수 있음을 확인하였고, 이러한 결과를 인간의 다중과제 처리 기제 및 인지적 처리 한계 등과 관련하여 논의하였다(Chung & Kim, 1991; Fischer & Hommel, 2012; McCann & Johnston, 1992). 다중과제의 처리 간섭과 인지적 처리 한계를 설명하는 가장 잘 알려진 이론적 모델은 중심병목모델(central bottleneck model)이다(Welford, 1952). 이 모델에 따르면, 인간의 인지적 처리는 자극의 인식, 반응선택, 반응실행의 일련의 처리 단계를 거쳐 이루어지는데, 이 중 자극의 인식과 반응실행 단계에서는 처리가 동시에 제약 없이, 즉 병렬로 이루어질 수 있지만, 반응선택 단계에서는 한 번에 한 가지의 처리만이 이루어질 수 있다. 이와 같이 반응선택 단계에서 일렬 처리만을 허용하는 인지적 처리 체계가 중심병목(central bottleneck)이다. 중심병목이 시스템에 구조적으로 존재하는지(McCann & Johnston, 1992), 아니면 전략적 필요에 의해 나타나는 것인지(Logan & Gordon, 2001) 그 본질에 대해서는 의견이 분분하지만, 중심병목은 다중과제의 처리 한계와 수행 저하에 핵심적인 역할을 하는 것으로 제안되고 있다.
자극간 시간차와 과제 난이도 요인에 따른 다중과제 수행의 차이는 주요하게 반응선택 단계에서의 처리 간섭과 관련하여 연구되어 왔다. 선행연구들은 자극간 시간차가 감소함에 따라 다중과제의 2차 자극에 대한 반응시간이 증가하고, 심리적 불응기가 증가함을 밝혔고, 연구자들은 이러한 다중과제 수행의 지연을 반응선택 과정에 관여하는 중심병목으로 인한 것으로 해석하였다(Fischer & Hommel, 2012; Hong, 2005; Park & Lee, 2003). 또한 선행연구들은 1차 과제의 반응선택 수가 늘어남에 따라, 2차 과제의 반응시간과 심리적 불응기가 더 길어지는 것을 확인하고, 1차 과제의 중심병목에서 요구되는 인지적 부하와 다중과제의 수행 간섭 간의 관계에 대해 논의하였다(Chung & Kim, 1991; Hong, 2005; Song, 1995).
선행연구의 결과에서 특히 주목할 부분은 자극간 시간차와 과제 난이도와의 상호작용 효과이다(Brisson & Jolicœur, 2007; Chung & Kim, 1991; Hong, 2005). 자극간 시간차에 따른 심리적 불응기 효과는 과제 난이도가 높은 조건에서 더 크고 명확하게 나타났다. 이는 다중과제 수행 시 인지적 처리 부하가 높을수록 동시에 수행하는 2차 과제의 처리 지연이나 손실이 훨씬 더 커질 수 있음을 시사한다. 유아들이 일상생활 또는 교육 환경에서 접하는 다중과제들은 다양한 과제 조건들을 지닌다. 자극의 제시 시점이나 다중과제의 난이도가 유아의 다중과제 수행에 미치는 영향을 조사하는 것은 유아의 다중과제 수행 시 나타나는 인지적 처리 특성과 수행 특성을 보다 면밀하게 살펴볼 수 있게 해줄 것이다.
한편, 자극양식은 다중과제 수행 시 감각 인식적 처리와 관련한 처리 간섭과 한계를 논의할 수 있게 해주는 영향 요인으로, 지금까지 자극양식의 효과는 주로 운전 상황 등의 다중과제 수행에서 활발하게 연구되어 왔다(Hibberd, Jamson, & Carsten, 2010, 2013). 선행연구자들은 동일하지 않은 감각 양식의 동시 처리가 동일한 감각양식의 동시 처리보다 더 효율적으로 이루어질 수 있음을 확인하고(Hibberd et al., 2010, 2013), 이러한 현상을 다중자원이론(multiple resource theory)으로 설명하였다. 다중자원이론은 각 감각양식별로 개별적 처리 채널이 존재함을 가정하며, 따라서 동일 감각 자극들이 한 채널에서 동시에 처리될 때 인지적 과부하가 발생하여 처리가 간섭받을 수 있다고 주장한다.
이와 같이 지금까지의 선행연구들은 주로 동일감각 자극들의 처리와 다감각 자극들의 처리의 차이에 주목하고 관련 논의를 이끌었지만, 인간의 감각 처리에서 가장 기본이 되는 시각과 청각 양식의 처리 특성에 주목하고 다중과제 수행에서 나타나는 연속된 시각 처리 또는 청각 처리의 특징을 관심 있게 살펴본 연구는 찾아보기 어렵다. 일반적으로 청각 시스템은 시간적 처리 정밀도가 훨씬 크며, 시각 시스템은 공간적 처리 해상도가 크다고 알려져 있다(Bruce, Green, & Georgeson, 1996; Ghirardelli & Scharine, 2009; Krumbholz, Patterson, Nobbe, & Fastl, 2003; Leshowitz, 1971). 또한 시각 자극보다 청각 자극에 대한 단순반응 시간이 더 짧고, 시각 자극이 동일한 청각 자극보다 더 짧게 경험된다는 연구 결과들(Grondin, Roussel, Gamache, Roy, & Ouellet, 2005; Mioni et al., 2016; Rammsayer, 2014)은 청각 처리의 우위성을 제안한다. 아직까지 유아의 시각과 청각 처리 특성에 대해서는 자세히 조사된 바가 없고, 또한 유아들이 일련의 시각 자극들 또는 청각 자극들을 연속으로 접할 때 이들을 얼마나 잘 처리할 수 있는지에 대해서도 알려진 바가 없다. 따라서 시각과 청각 자극양식에 따라 유아의 다중과제 수행과 심리적 불응기가 달라지는지 확인해보고, 자극양식의 효과가 특정 과제 조건에서 두드러지게 나타나는지 함께 확인할 필요가 있다. 이러한 조사는 유아의 시 . 청각 자극 처리와 관련한 다중과제 수행 간섭을 밝혀줄 것이며, 특히 감각 인식적 처리 단계에서의 처리 간섭과 특성에 대해 정보를 제공해줄 것이다.
이와 같은 연구 필요성에 따라 이 연구에서는 PRP 패러다임을 이용하여 5세 유아들의 다중과제 수행 시 인지적 처리 및 수행 특성을 살펴보고자 하였다. 구체적으로 과제 조건(자극 간 시간차, 과제 난이도)과 자극양식에 따라 유아의 다중과제 수행과 심리적 불응기가 어떻게 나타나는지 조사해보고자 하였다. 선행연구들은 개인의 주의, 작업기억, 실행기능 등의 고차원적 정보처리 능력이 다중과제의 수행에 영향을 미칠 수 있는 내적 요인임을 밝히고 있다(Bühner et al., 2006; Colom et al., 2010; Holtzer et al., 2005). 이 연구에서는 과제 변인에 따른 다중과제 수행의 차이를 보다 정확히 확인하기 위해 이러한 내적 영향 요인을 통제하고자 하였다. 또한 많은 연구자들이 작업기억을 실행기능의 하위 요소로 제안하고 있기에(Becker, Miao, Duncan, & McClelland, 2014; Garon, Bryson, & Smith, 2008), 이 연구에서는 유아의 주의 및 실행기능을 측정하고 그 개인차를 분석과정에서 통제하고자 하였다. 이 연구의 연구문제는 다음과 같다.
연구문제1
유아의 다중과제 수행과 심리적 불응기는 과제 조건(자극간 시간차, 과제 난이도)에 따라 차이를 보이는가? 과제 조건 간(자극간 시간차와 과제 난이도 간)에 상호작용 효과가 나타나는가?
연구문제2
유아의 다중과제 수행과 심리적 불응기는 자극양식에 따라 차이를 보이는가? 자극양식과 과제 조건(자극간 시간차, 자극 양식) 간에 상호작용 효과가 나타나는가?

연구방법

연구대상

이 연구에서는 과제 조건과 자극양식에 따른 유아의 다중과제 수행과 심리적 불응기를 확인하기 위해, 서울, 경기, 충청, 전라 지역의 어린이집과 유치원에 다니는 만 5세 이상 유아 70명(남아 35명, 여아 35명)을 연구 대상으로 하였다. 만 3, 4, 5세 유아를 대상으로 한 예비조사 결과, 만 3세와 4세의 경우 정보처리 능력의 부족으로 이 연구의 다중과제를 집중하여 정확하게 수행하는 것을 어려워하였다. 만 5세의 경우 모든 종류의 다중과제 수행에서 정답률이 1에 가까운 정확한 수행을 보였고, 따라서 이 연구에서는 유아교육 기관의 만 5세 이상 유아를 연구 대상으로 하였다. 연구 참여 유아의 평균 연령은 72.50개월, 연령 범위는 60–81개월이었다.

연구도구

다중과제 도구

다중과제 도구는 E-prime 소프트웨어(E-prime 2.0 Standard version)를 이용하여 제작하였다. 다중과제 도구는 자극양식의 종류에 따라 시각-시각 다중과제와 청각-청각 다중과제로 구성되었고, 두 종류의 다중과제는 각각 낮은 난이도와 높은 난이도의 하위 과제들로 구성되었다. 낮은 난이도의 과제는 1차 단순반응 과제와 2차 변별반응 과제로, 높은 난이도의 과제는 1차 변별반응 과제와 2차 변별반응 과제로 구성되었다. 이 연구에서 다중과제의 자극간 시간차는 선행연구(Brisson & Jolicœur, 2007; Hong, 2005; Park, 2002)와 예비조사 결과를 토대로 250ms, 500ms, 800ms로 선정하였다.
시각-시각 다중과제 선행연구들은 과제의 시각 자극으로 기 본도형, 알파벳, 숫자 등을 다양하게 이용하였다(Bherer et al., 2005; McCann, & Johnston, 1992; Van Selst & Jolicoeur, 1994). 이 연구에서는 유아들에게 익숙하고 유아들이 시각적으로 잘 구별할 수 있는 자극들을 선정하고, 이 자극들을 과제 구성에 이용하였다. 이 연구에서 1차 과제의 시각 자극으로는 하트, 별 모양을, 2차 과제의 시각 자극으로는 빨강, 파랑 네모를 선정하였다. 예비조사 결과, 이 자극들은 매우 짧은 제시에도 모양 및 색이 각각 명확하게 구분되어 유아가 과제 지시에 따라 적절하게 반응할 수 있음을 확인하였다. 하트와 별 모양은 검정으로 색이 통제되었다. 모든 시각 자극들은 이미지 파일(*.png)로 저장되어 노트북 화면을 통해 2.5 × 2.5cm의 크기로 제시되었다. 이와 같은 자극들을 이용하여, 시각-시각 다중과제는 낮은 난이도의 과제로 1차 모양반응 과제와 2차 색변별 과제가, 높은 난이도의 과제로 1차 모양변별 과제와 2차 색변별 과제가 구성되었다.
청각-청각 다중과제 선행연구들은 과제의 청각 자극으로 주파수가 다양한 음조(tone) 자극들을 이용하였다(Bherer et al., 2005; McCann & Johnston, 1992; Van Selst & Jolicoeur, 1994). 하지만, 예비조사에서 유아들은 주파수가 다른 음조 자극들을 즉각적으로 잘 구별하는 데에 어려움을 보여, 이 연구에서는 유아들에게 더 익숙하고 유아들이 명확하게 구별할 수 있는 청각 자극들을 선정하고, 이를 과제 구성에 이용하였다. 이 연구에서 1차 과제의 청각 자극으로는 고양이 울음 소리와 강아지 짖는 소리를, 2차 과제의 청각 자극으로는 자동차 경적 소리와 초인종 벨 소리를 선정하였다. 예비조사 결과, 1차 과제의 소리 자극과 2차 과제의 소리 자극은 서로 유사한 특징을 지니지 않아 과제 수행 시 혼동을 주지 않으며, 매우 짧은 제시에도 명확하게 구분되어 유아가 과제 지시에 따라 적절하게 반응할 수 있음을 확인하였다. 각 청각 자극은 인터넷 공유 파일을 다운로드 받아 음향 편집 프로그램인 Audacity1.3 Beta software를 이용하여 음향 파일(*.wav) 형식으로 제작하였고, 소리의 크기와 길이(200ms)가 동일하도록 제작하였다. 이 연구에서 청각 자극들은 유아의 다중과제 수행 시 노트북의 외장 스피커를 통해 유아에게 제시되었다. 이와 같은 자극들을 이용하여, 청각-청각 다중과제는 낮은 난이도의 과제로 1차 소리반응 과제와 2차 소리변별 과제가, 높은 난이도의 과제로 1차 소리변별 과제와 2차 소리변별 과제가 구성되었다.
다중과제의 수행 절차는 다음과 같다. 연구자는 노트북(15.6inch)을 통해 다중과제를 유아에게 제시하고, 과제 수행 방법을 설명하였다. 과제가 시작되면 연구자는 유아가 화면 중앙의 +를 응시하여(1000ms) 시선을 고정할 수 있도록 하였다. 난이도가 낮은 과제에서(단순반응-변별반응), 연구자는 유아에게 화면에 제시되는 자극을 보고(또는 듣고) 가능한 빨리 왼손으로 지정된 버튼을 누르고, 바로 이어 제시되는 자극을 확인하여 가능한 빨리 오른손으로 해당 버튼을 누르도록 지시하였다. 또한, 난이도가 높은 과제에서(변별반응-변별반응), 연구자는 유아에게 화면에 제시되는 자극을 확인하여 가능한 빨리 왼손으로 해당 버튼을 누르고, 바로 이어 제시되는 또 다른 자극을 확인하여 가능한 빨리 오른손으로 해당 버튼을 누르도록 지시하였다. 서로 다른 두 자극은 일정한 자극간 시간차(250ms, 500ms, 800ms)를 두고 각각 제시되었다. 유아의 반응이 노트북에 입력되면 차폐 화면(빈 화면)이 500ms 동안 제시되고, 이후 +가 제시되면서 시행이 반복되었다(Figure 1).
노트북의 각 해당 버튼에는 자극과 일치하는 아이콘 스티커를 부착하고, 해당 버튼을 제외한 키보드 판은 흰색 종이로 덮어 유아의 반응 혼란을 최소화하였다. 또한, 과제의 수행에서 오른손 반응이 왼손 반응보다 빠르다는 점(Badwe, Patil, Yelam, Vikhe, & Vatve, 2012)을 고려하여, 절반의 유아들은 과제1과 과제2를 각각 왼손과 오른손으로 반응하도록 하였고 나머지 절반의 유아들은 두 과제를 각각 오른손과 왼손을 이용하여 수행하도록 하였다. 이를 통하여 반응 손으로 인한 영향을 통제하였다. 유아들은 각 과제에서 연습시행 3회와 본시행 24회(각 SOA당 8회, SOA는 임의의 순서로 제시)를 수행하였고, 쉬운 과제와 어려운 과제를 임의의 순서로 수행하였다.

단일과제 도구

이 연구에서 단일과제 도구는 다중과제 수행 시 개별 유아의 심리적 불응기를 계산하기 위해 제작되었다. 단일과제는 E-prime 소프트웨어를 이용하여 제작하였다. 단일과제는 다중과제의 2차 과제를 단독으로 수행하는 것이었다. 단일과제는 시각변별 과제와 청각변별 과제로 구성되었고, 자극은 다중과제의 2차 과제에서 이용한 자극들을 그대로 이용하였다.
단일과제의 수행 절차는 다음과 같다. 연구자는 노트북을 통해 단일과제를 유아에게 제시하고, 과제 수행 방법을 설명하였다. 과제가 시작되면 먼저 유아가 화면 중앙의 +를 응시하여(1000ms) 시선을 고정할 수 있도록 하였다. 단일변별 과제에서, 연구자는 유아에게 화면에 제시되는 자극을 확인하고 가능한 빨리 오른손으로 해당 버튼을 누르도록 지시하였다. 유아의 반응이 노트북 버튼을 통해 입력되면 차폐 화면(빈 화면)이 500ms 동안 제시되고, 이후 +가 제시되면서 시행이 반복되었다. 반응 손은 유아별로 2차 과제의 수행 손과 동일하게 하였다. 유아들은 각 과제에서 연습시행 2회와 본시행 3회를 수행하였고, 순서효과를 고려하여 시각변별 과제와 청각변별 과제를 임의의 순서로 수행하였다.

주의 및 실행기능 측정 도구

이 연구에서는 유아의 정보처리 능력의 개인차를 통제하기 위하여 유아의 주의 및 실행기능이 측정되었다. 이 연구에서 이용한 주의 및 실행기능 측정 도구는 기존의 성인용 선로 잇기 검사를 Williams 등(1995)이 아동용으로 개발한 아동 색 선로 검사(Children’s Color Trails Test: CCTT)를 Koo와 Shin (2008)이 한국 아동 5–15세를 대상으로 표준화한 검사이다.
이 검사는 CCTT-1 검사와 CCTT-2 검사로 구성되었다. CCTT-1 검사에서는 1–15까지의 숫자가 포함된 15개의 노란색 또는 분홍색의 원이 검사지(A4 크기)에 임의로 배치되어 있었다. CCTT-1 검사에서 연구자는 유아에게 검사지에 제시된 1–15까지의 숫자가 적힌 원을 오름차순으로 빠르게 선으로 연결할 것을 지시하였다. 수행 중 유아가 10초간 이후에도 다음의 원으로 선을 긋지 못하면 다음으로 이어질 적절한 원을 가르쳐주었고(촉진 점수로 기록), 유아가 마지막 원까지 선을 모두 그으면 검사를 끝마쳤다. CCTT-2 검사에서는 1–15까지의 숫자가 포함된 15개의 노란색 원과 같은 숫자들이 포함된 15개의 분홍색 원(총 30개)이 검사지(A4 크기)에 임의로 배치되어 있었다. CCTT-2 검사에서 연구자는 유아에게 검사지에 제시된 1–15까지의 숫자가 적힌 원을 같은 방식으로 숫자의 순서를 유지하되 분홍색 원과 노란색 원을 번갈아가며 선으로 빠르게 연결해 나갈 것을 지시하였다. 수행 중 유아가 10초간 이후에도 다음의 원으로 선을 긋지 못하면 다음으로 이어질 적절한 원을 가르쳐주고(촉진 점수로 기록), 유아가 마지막 숫자의 원까지 선을 모두 그으면 검사를 끝마쳤다.
각 검사의 시행 전 연구자는 유아에게 연습 과제를 제시하여, 유아가 각 과제를 충분하게 이해할 수 있도록 하였다. 연구자는 유아의 과제 수행시간을 초시계를 이용하여 측정(0.01초 단위)하고, 이를 기록하였다. 또한, 촉진 점수, 숫자 및 색 순서 오류 점수, 근사 오류 점수가 부가적으로 기록되었다. 이 연구에서 주의 및 실행기능 점수는 아동 색 선로 검사의 CCTT-1과 CCTT-2의 수행시간을 합산하여 분 단위(소수점 둘째 자리)로 변환한 값을 이용하였다.

연구절차

예비조사

본조사를 실시하기 전 이 연구에서 제작한 다중과제의 자극 적합성, 자극간 시간차의 적합성, 연령에 따른 수행 적합성 등을 검토하기 위해 예비조사를 실시하였다. 예비조사는 연구자가 서울에 위치한 어린이집을 방문하여 실시하였다. 1차 예비조사에서는 만 3, 4, 5세 유아 각 5명(총 15명)을 대상으로 연령에 따른 수행 적합성을 검토하였다. 예비조사 결과, 이 연구의 다중과제는 만 5세 유아가 수행하는 데 적절한 것을 확인하였다. 2차 예비조사에서는 만 5세 유아 12명을 대상으로 과제의 자극 적합성과 자극간 시간차 적합성을 검토하였다. 예비조사 결과, 추상적인 소리(사인파 등)와 구체적인 소리 중 구체적인 소리가 유아의 다중과제 청각 자극으로 적합하고 크기, 모양, 색의 시각 요소들 중 모양과 색이 유아의 다중과제 시각 자극으로 적합함을 확인하였다. 또한 유아에게 적합한 자극간 시간차는 250ms에서 900ms 사이인 것을 확인하였다. 이와 같은 1차, 2차 예비조사를 통하여 확인된 결과들을 바탕으로 최종 다중과제를 제작하였고 이를 본조사에 이용하였다.

본조사

이 연구는 생명연구윤리위원회의 승인(SNUIRB No. 1608/002-001)을 받아 실시되었다. 연구의 내용 및 목적을 상세히 전달받은 유아의 부모가 유아의 연구 참여를 동의한 경우 그 유아를 연구대상자로 선정하였다. 본조사는 2016년 8월 18일 부터 11월 4일까지 서울, 경기, 충청, 전라 지역의 어린이집과 유치원에 다니는 만 5세 이상 유아 총 70명을 대상으로 실시하였다. 유아의 과제 주의집중 시간을 고려하여 유아별로 2일에 걸쳐 조사를 진행하였다. 1일차에는 두 종류의 하위 다중 과제 중 하나와 두 종류의 하위 단일과제 중 하나, 그리고 주의 및 실행기능 검사를 실시하였고, 2일차에는 나머지 하위 다중 과제와 하위 단일과제를 실시하였다. 1일 1회 조사에 소요된 시간은 유아 1인당 약 15–20분 정도였다. 본조사는 개별 유아를 기관 내 조용한 공간으로 안내하여 실시하였다. 먼저 연구자는 유아와 라포 형성을 위한 대화의 시간을 갖고, 유아에게 노트북을 이용하여 과제를 제시한 후 과제를 설명하였다. 또한 연습시행을 통해 유아가 과제를 충분히 이해할 수 있도록 한 후, 본시행을 실시하였다. 1일 1회에 조사하는 다중과제 수행과 단일과제 수행은 임의의 순서로 실시하였다.
다중과제 수행에서 유아의 1차 과제 반응시간과 2차 과제 반응시간이 각각 기록되었고, 단일과제 수행에서 유아의 과제 반응시간이 기록되었다. 조건별 과제 반응시간은 유아가 각 시행에서 보인 반응시간(정반응과 오반응 모두 포함)의 평균으로 계산되었다. 심리적 불응기는 다중과제 수행의 2차 과제 반응시간에서 단일과제 수행(2차 과제에 대한)의 반응시간을 뺀 값으로 계산되었다.

자료분석

수집된 자료는 IBM SPSS 20 (IBM Co., Armonk, NY)프로그램을 이용하여 분석하였다. 유아의 주의 분산, 버튼 입력 실패 등에 의해 극단적으로 입력된 데이터는 이상치 기준(개인의 수행 데이터의 3사분위수 × 1.5 초과)에 따라 제거되었다. 통계 방법으로는 평균, 표준편차, 반복측정 변량분석, 대응표본 t-검증 등을 이용하였다. 유아의 다중과제 수행의 전반적 경향을 파악하기 위해 평균, 표준편차 등의 기초 통계분석이 실시되었다. 또한 첫 번째 연구문제인 자극간 시간차와 과제 난이도에 따른 다중과제 수행과 심리적 불응기의 차이를 살펴보기 위해, 자극간 시간차와 과제 난이도를 피험자 내 변인으로 하는 반복측정 변량분석을 실시하였다. 두 번째 연구문제인 자극양식에 따른 효과와 자극양식과 다른 과제 조건들 간의 상호작용 효과를 살펴보기 위해, 자극양식, 자극간 시간차, 과제 난이도를 피험자 내 변인으로 하는 반복측정 변량분석을 실시하였다. 각 요인의 주효과를 먼저 확인하고, 각 요인 간의 상호작용 효과가 유의하게 나타난 경우, 대응표본 t-검증 등의 분석을 실시하여 결과를 구체적으로 확인하였다. 통계 분석에서 유아의 주의 및 실행기능 점수는 공변인으로 투입되어 유아의 정보처리 능력의 개인차가 통제되었다.

연구결과

과제 조건(과제 난이도와 자극간 시간차)에 따른 유아의 다중과제 수행과 심리적 불응기

이 연구의 과제 조건인 자극간 시간차와 과제 난이도에 따른 유아의 다중과제 수행과 심리적 불응기의 전반적인 경향은 Table 1과 같다. 자극간 시간차와 과제 난이도에 따라 유아의 다중과제 수행과 심리적 불응기가 차이를 보이는지 확인하기 위해, 자극간 시간차와 과제 난이도를 개인내 변인으로 투입한 3 (SOA) × 2 (난이도) 반복측정 분산분석을 실시하였다.
그 결과, Table 2와 같이 자극간 시간차에 따른 주효과가 유아의 1차 과제 반응시간(F [2, 136] = 3.32, p < .05), 2차 과제 반응 시간(F [2, 136] = 12.52, p < .001), 심리적 불응기(F [2, 136] = 12.52, p < .001)에서 각각 나타났다. 성인을 대상으로 한 선행연구들은 자극간 시간차에 따라 1차 과제의 반응시간이 변화하지 않음을 보고하였다. 하지만 이 연구에서는 유아의 1차 과제 수행이 자극간 시간차에 따라 달라졌다. 유아의 1차 과제 반응시간은 자극간 시간차가 250ms, 500ms, 800ms로 증가할 때, 각각 1.34 (SD = .29)초, 1.39 (SD = .35)초, 1.52 (SD = .39)초로 증가하였고, 모든 자극간 시간차 간의 차이가 유의하였다. 이와 같은 결과는 다중 자극의 처리에서 선행 자극의 처리가 이후 자극의 처리에 일방적으로 영향을 미치는 것이 아니라, 두 자극의 처리 간에 양방향적인 간섭과 영향이 존재할 수 있음을 보여준다. 이는 양방향적 처리 간섭과 관련하여 새로운 처리 모형을 제시한 최근의 연구들(Janczyk, Pfister, Hommel, & Kunde, 2014; Lien & Proctor, 2002)과 함께 더 논의될 수 있을 것이다.
유아의 2차 과제 반응시간은 자극간 시간차가 250ms, 500ms, 800ms로 증가할 때, 각각 1.66 (SD = .35)초, 1.52 (SD = .38)초, 1.40 (SD = .37)초로 감소하였고, 모든 자극간 시간 차 간의 차이가 유의하였다. 이러한 결과는 심리적 불응기 효과를 확인한 많은 선행연구들의 결과와 일치하며(Fischer & Hommel, 2012; McCann & Johnston, 1992; Park, 2002), 시간 공유 과제에서 중심병목의 존재로 인하여 특히 짧은 자극간 시간차에서 2차 과제의 수행이 지연됨을 확인시켜준다.
중심병목에 따른 2차 과제의 수행 간섭과 손실은 실질적 지연 시간인 심리적 불응기에서 더 구체적으로 확인되었다. 자극간 시간차 조건이 250ms, 500ms, 800ms일 때, 유아의 심리적 불응기는 각각 0.96 (SD = .31)초, 0.83 (SD = .32)초, 0.70 (SD = .32)초로, 모든 자극간 시간차 간에 유의한 차이가 나타났다. 이는 두 자극이 250ms의 짧은 시간차로 제시될 때 2차 과제의 수행이 거의 1초 가까이 처리가 지연됨을 의미한다. 선행연구들에서는 유사한 자극간 시간차 조건에서 성인들의 심리적 불응기가 50–250ms 정도임을 보고하였다(Chung & Kim, 1991; Leonard, 1959; Song, 1995). 따라서 성인에 비해 유아의 경우 다중과제 수행 시 매우 큰 폭으로 수행이 손상됨을 알 수 있다.
다음으로, 과제 난이도에 따른 주효과가 1차 과제 반응시간(F [1, 68] = 27.22, p < .001), 2차 과제 반응시간(F [1, 68] = 17.09, p < .001), 심리적 불응기(F [1, 68] = 17.09, p < .001) 모두에서 나타났다. 1차 과제 반응시간은 낮은 난이도(M = 1.24, SD = .36)에서 보다 높은 난이도(M = 1.59, SD = .33)에서 유의하게 증가하였다. 이 연구에서 낮은 난이도 조건은 1차 과제로 단순반응 과제를, 높은 난이도 조건은 1차 과제로 변별반응 과제를 이용하였다. 따라서 이러한 1차 과제 난이도의 차이는 인지적 과제를 수행할 때 부과되는 인지 부하의 차이를 야기한다. 특히 자극의 인식 후 자극에 대한 반응을 선택하고 계획하는 단계에서 변별반응 과제는 단순반응 과제보다 더 많은 처리시간을 요구한다. 이에 따라 과제 난이도가 높은 조건에서 1차 과제의 반응시간이 더 길게 나타났다고 볼 수 있다.
2차 과제의 반응시간도 낮은 난이도(M = 1.33, SD = .34)에서보다 높은 난이도(M = 1.72, SD = .40)에서 유의하게 증가 하였다. 이와 같은 결과는 1차 과제의 난이도가 높을수록 2차 과제의 반응시간이 더 큰 영향을 받음을 확인한 선행연구들(Chung & Kim, 1991; Hong, 2005; Song, 1995)의 결과와 일치하며, 유아의 다중과제 수행 특성을 잘 보여준다. 즉, 두 자극에 대한 인지적 처리가 시간적으로 공유될 때, 과제 1과 과제 2는 더 이상 독립적으로 처리되지 않는 것이다. 이 연구에서 다중과제의 난이도는 과제 1의 처리에 요구되는 인지적 부하량의 차이로 조작되었지만, 결과는 과제 1에 대한 처리 차이가 과제 2의 수행에까지 영향을 미친 것을 보여준다. 심리적 불응기의 중심병목모델(Pashler, 1994; Welford, 1952)에 따르면 반응선택 단계에 중심병목이 존재하기 때문에 1차 과제의 반응 선택 단계가 길어진다면 그만큼 2차 과제의 반응선택 처리가 지연되고 2차 과제의 전체 수행 또한 지연된다. 이 연구의 결과는 중심병목모델의 이론을 지지하며, 시간적으로 공유하는 과제의 수행에서 선행 과제의 반응선택 단계의 인지적 부하량이 두 번째 과제의 처리와 수행에 영향을 미침을 보여준다.
이 같은 결과는 심리적 불응기에서도 동일하게 나타나 심리적 불응기는 낮은 난이도 과제 수행 시(M = .63, SD = .29)보다 높은 난이도의 과제 수행 시(M = 1.03, SD = .35)에 더 크게 나타났다. 2차 과제의 단독 수행시간은 유아별로 달라 이에 따라 개인의 심리적 불응기가 각각 계산되었지만, 전반적으로 난이도에 따른 심리적 불응기의 차이는 난이도에 따른 2차 과제의 반응시간 차이와 맥락을 같이 한다. 1차 과제의 난이도의 차이는 1차 과제의 반응선택 단계의 인지적 처리의 양을 좌우하며, 높은 난이도에서 이 처리의 소요 시간이 길어짐에 따라 2차 과제의 반응선택 처리를 위해 대기하는 시간이 더 길어지게 된다.
마지막으로, 자극간 시간차와 과제 난이도 간의 유의한 상호작용 효과가 2차 과제 반응시간(F [2, 136] = 3.15, p < .05)과 심리적 불응기(F [2, 136] = 3.15, p < .05)에서 나타났다. 보다 구체적인 분석 결과, Table 3과 같이 유아의 2차 과제 반응시간은 낮은 난이도 조건(F [2, 136] = 3.47, p < .05)보다 높은 난이도 조건(F [2, 136] = 11.18, p < .001)에서 자극간 시간차에 따라 더 크고 뚜렷한 차이를 보였다. 이는 선행연구의 결과들(Chung & Kim, 1991; Hong, 2005)과 일치한다. 1차 과제의 난이도가 높다는 것은 1차 과제의 수행에 많은 인지적 부하가 할당된다는 것을 의미한다. 따라서 짧은 자극간 시간차로 2차 자극이 주어질 때, 부족한 인지적 자원으로 인해 각 자극에 대한 주의의 통제, 주의의 전환, 2차 과제의 즉시적 수행 등이 간섭을 받고 수행이 손상될 수 있다. 2차 자극의 수행 지연 시간인 심리적 불응기에서도 이와 유사한 결과가 나타났으며, 동일한 해석이 적용될 수 있을 것이다. 여기에서 주목할 점은 1차 과제 반응시간에서는 이와 같은 결과가 나타나지 않았다는 점이다. 이는 다중과제의 수행에서 인지적 부하가 우선적으로 1차 과제에 주요하게 할당되기 때문에 높은 난이도와 짧은 자극간 시간차 조건에서 인지적 자원의 한계로 인한 수행 손실은 주로 2차 과제에서 나타나는 것으로 보인다.

자극양식에 따른 유아의 다중과제 수행과 심리적 불응기

자극양식에 따른 유아의 다중과제 수행과 심리적 불응기의 전반적인 경향은 Table 4와 같다. 유아의 다중과제 수행과 심리적 불응기가 자극양식에 따라 차이를 보이는지 확인하고 자극 양식이 다른 과제 조건들과 상호작용 효과를 보이는지 확인하기 위해, 자극양식과 자극간 시간차, 과제 난이도를 피험자 내 변인으로 하는 2 (자극양식) × 3 (SOA) × 2 (난이도) 반복측정 분산분석을 실시하였다.
분석 결과, Table 5와 같이 유아의 1차, 2차 과제 반응시간과 심리적 불응기 모두에서 자극양식에 따른 유의한 주효과는 나타나지 않았다. 유아의 1차 과제 반응시간은 시각-시각 과제(M = 1.46, SD = .38)보다 청각-청각 과제(M = 1.37, SD = .33)에서, 2차 과제 반응시간은 시각-시각 과제(M = 1.56, SD = .38)보다 청각-청각 과제(M = 1.49, SD = .38)에서, 심리적 불응기는 시각-시각 과제(M = .86, SD = .39)보다 청각-청각 과제(M = .80, SD = .35)에서 각각 짧은 경향을 보였지만, 이러한 차이가 통계적으로 유의하지는 않았다.
하지만, 자극양식과 과제 난이도 간의 유의한 상호작용 효과가 유아의 1차 과제 반응시간(F [1, 68] = 5.57, p < .05), 2차 과제 반응시간(F [1, 68] = 5.04, p < .05), 심리적 불응기(F [1, 68] = 5.04, p < .05)에서 각각 나타났다. 구체적인 분석 결과, Table 6과 같이 1차 과제 반응시간, 2차 과제 반응시간, 심리적 불응기는 낮은 난이도 조건에서는 자극양식에 따라 유의한 차이를 보이지 않았지만, 높은 난이도 조건에서는 자극양식에 따라 각각 유의한 차이를 보였다. 즉, 높은 난이도에서는 시각-시각 과제보다 청각-청각 과제에서 1차, 2차 과제 반응시간, 심리적 불응기가 모두 유의하게 더 짧게 나타났다. 이러한 결과는 시각 정보에 비해 청각 정보가 처리 우위성을 가진다는 선행연구들(Grondin et al., 2005; Mioni et al., 2016; Rammsayer, 2014)의 주장과 관련하여 해석해볼 수 있다. 이 연구의 결과는 다중과제의 수행 시 유아에게 인지적 부하가 높게 걸릴 때, 즉 1차 과제의 난이도가 높을 때(변별반응 과제) 청각 자극의 처리 효율성이 더 부각되고, 일련의 청각 자극들의 처리가 시각 자극들의 처리보다 처리 손실을 더 적게 야기할 수 있음을 보여준다.
과제 난이도별 자극간 시간차와 자극양식에 따른 심리적 불응기의 그래프는 Figure 2와 같다. 이 그래프에서 유아의 심리적 불응기는 자극간 시간차가 짧을수록, 과제 난이도가 높을수록 더 길게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 그리고 높은 난이도 조건에서 시각-시각 과제의 심리적 불응기가 청각-청각과제의 심리적 불응기보다 더 길게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 즉, 유아의 다중과제의 수행은 자극간 시간차가 짧고, 과제 난이도가 높을 때, 그리고 과제 난이도가 높은 경우 일련의 청각 자극들의 처리보다 일련의 시각 자극들의 처리에서 더 높은 수행의 손실을 보임을 알 수 있다.

논의 및 결론

오늘날 유아에 대한 다중과제 수행 요구는 유아교육 자료의 발달과 환경 자극의 다양화와 함께 점차 증가하고 있으나, 아직까지 유아의 다중과제 수행에서 나타나는 인지적 처리 특성과 수행 특성에 대해 깊이 있는 조사가 이루어지지 못하였다. 특히, 유아를 대상으로 한 많은 선행연구들은 유아들의 다중과제 수행 시 미시적 수준에서 발생하는 인지적 처리 특성에 대해 밝히지 못하였다(Bjorklund & Hamishfeger, 1987; Irwin-Chase & Burns, 2000). 이 연구는 유아들의 다중과제 수행 시 나타나는 처리 간섭과 처리 특성에 대해 구체적인 정보를 밝히려는 목적에서, 강력한 실험적 통제를 특징으로 하는 심리적 불응기(PRP) 패러다임을 이용하여 다중과제의 수행 간섭 현상을 살펴보고자 하였다. 다중과제 수행 시 간섭은 심리적 불응기로 나타난다는 점에 주목하여, 이 연구에서는 만 5세 이상 유아 70명을 대상으로 과제 조건(자극간 시간차, 과제 난이도)과 자극양식에 따라 유아의 다중과제 수행과 심리적 불응기가 어떻게 나타는지 확인하였다.
수집된 자료를 바탕으로 다음의 결론과 논의점을 도출하였다. 첫째, 유아의 다중과제 수행과 심리적 불응기는 자극간 시간차에 따라 달라진다. 자극간 시간차가 길어질수록 유아의 1차 과제 반응시간이 증가하고, 2차 과제 반응시간과 심리적 불응기가 감소하였다. 다중과제의 수행에서 유아의 1차 과제 반응이 증가하였다는 사실은 다중과제 처리의 양방향적 처리 간섭에 대한 논의를 가능하게 해준다. 최근의 연구들(Janczyk et al., 2014; Lien & Proctor, 2002)은 1차 자극에 대한 반응이 2차 자극에 대한 반응에 따라 역으로 영향을 받을 수 있음을 확인하고(Backward Crosstalk Effects [BCEs]), 이를 반응선택 단계 전의 반응 활성화 단계에서 주고 받는 혼선(crosstalk)으로 인한 것으로 보았다. 이 주장에 따르면 각각의 자극 인식 단계 후에 반응 활성화 단계가 존재하며 두 과제의 반응 활성화 단계가 서로 중첩되는 시점이 존재한다. 지금까지 많은 가설적 모형들은 자극간 시간차가 긴 조건에서 1차 과제의 반응선택 처리 중에 2차 과제의 자극 인식이 이루어질 것으로 예측하였지만, 위와 같은 최근의 모형들은 다중과제 수행 시 실제로는 두 자극의 인식이 모두 이루어진 후 1차 자극에 대한 반응선택 처리가 수행될 가능성을 제안한다. 실제로 성인의 연구에서도 1차 과제 반응시간은 자극간 시간차에 따라 유의한 차이를 보이지 않았지만 자극간 시간차가 0ms에서 900ms까지 증가할 때 거의 100ms 가까이 증가하였다(Logan & Gordon, 2001). 이 연구의 결과는 이러한 최근의 연구 모형들을 지지하며, 유아가 다중과제를 수행할 때 2차 과제에 대한 수행 손실 뿐 아니라 1차 과제에 대한 수행 손실도 상당하게 존재할 수 있음을 확인시켜준다.
또한 2차 과제 반응시간과 심리적 불응기가 감소하였다는 사실은 그동안 높은 연령층을 대상으로 해왔던 많은 선행 연구들의 결과와 주장을 지지하며(Fischer & Hommel, 2012; McCann & Johnston, 1992; Park, 2002), 유아와 성인의 인지적 처리 체계가 서로 다르지 않으며 유아에서도 처리의 핵심 단계에 중심병목이 존재함을 확인시켜준다. 하지만, 이 연구에서 과제 처리 및 수행의 지연을 다중과제 수행 손실로 보았을 때, 유아들의 다중과제 수행 손실은 성인 또는 아동, 청소년보다 훨씬 큰 수준이며 2차 과제 뿐 아니라 1차 과제의 수행에서도 상당한 손실이 나타날 수 있음이 제안된다. 이러한 손실 수준의 차이는 몇몇 선행연구들이 제안한 바와 같이(Bjorklund & Hamishfeger, 1987; Irwin-Chase & Burns, 2000), 자극 인식, 주의 전환, 통제적 과제 수행 등에 필요한 정보처리 능력이 성인에 비해 유아가 크게 떨어지기 때문에 나타나는 것으로 추정해볼 수 있다.
둘째, 유아의 다중과제 수행과 심리적 불응기는 과제 난이도에 따라 달라진다. 과제의 난이도가 낮은 조건에 비해 높은 조건에서 유아의 1차 과제 반응시간과 2차 과제 반응시간, 심리적 불응기가 모두 증가하였다. 다중과제의 수행 시 과제 난이도는 인지적 부하를 증가시키는 주요 요인이 될 수 있다. 중심병목모델에 따라, 특히 1차 과제의 반응선택에 더 많은 인지적 부하가 할당되면, 병렬적인 처리가 불가능한 시스템, 즉 중심병목을 더 오래 이용하게 되고 2차 과제가 처리되지 않고 대기하는 시간이 더 길어지게 된다. 따라서 2차 과제를 단독으로 수행하는 경우에 비해 다중과제 수행 시 선행 과제가 있을 때 과제 수행이 지연될 수 있는 것이다. 이 연구에서는 유아들이 두 가지의 단순한 과제를 각각 한 번씩 수행하였지만, 실생활에서는 더 복잡한 과제들을 더 오래 수행해야 할 수도 있다. 이 경우 유아의 다중과제 수행 손실은 더 크고 누적적으로 나타날 수 있을 것이다.
셋째, 유아의 다중과제 수행과 심리적 불응기에서 과제 난이도와 자극간 시간차 간의 상호작용 효과가 있다. 연구 결과는 높은 난이도 조건에서 자극간 시간차가 짧아질수록 2차 과제의 반응시간과 심리적 불응기가 더 뚜렷하게 길어짐을 확인시켜 주었다. 높은 과제 난이도는 과제의 처리에 높은 인지적 부하를 할당하기 때문에 두 과제를 각각 통제적으로 실행할 수 있는 인지적 자원이 부족하게 된다. 특히 짧은 자극간 시간차 조건에서는 2차 자극의 인식 과정이 매우 초기에 진행되기 때문에 인지적 자원 배분에 더 큰 문제를 보일 수 있다. 이 연구의 결과는 유아의 다중과제 수행 시 짧은 자극간 시간차에서 나타나는 수행 손실이 다중과제의 난이도가 높아질 때 훨씬 커질 수 있음을 보여주며, 미시적 다중 정보처리에 있어 유아에게 할당되는 적절한 인지적 부하의 중요성을 시사해준다.
넷째, 유아의 다중과제 수행과 심리적 불응기는 전반적으로 자극양식에 따라 달라지지 않지만, 과제 난이도가 자극양식의 효과를 조절한다. 높은 난이도 조건에서 시각-시각 과제는 청각-청각 과제에 비해 유아들에게 더 큰 다중과제 처리 손실을 야기하였다. 유아의 1차 과제 반응시간, 2차 과제 반응시간, 심리적 불응기는 청각-청각 과제보다 시각-시각 과제의 수행에서 더 길게 나타났다. 이 연구에서 단일과제의 수행에서는 청각변별과 시각변별 간의 유의한 차이가 나타나지 않았다. 단일과제는 다중과제보다 인지적 부하가 높지 않은 과제로 청각 자극과 시각 자극의 처리 차이가 매우 미미할 수 있었을 것으로 보인다. 또한, 다중과제의 수행에서도 1차 과제의 난이도가 낮은 조건(단순반응 과제)에서는 자극양식이 수행에 미치는 영향이 나타나지 않았고, 높은 난이도 조건에서만 그 영향이 나타났다. 청각 정보의 처리는 시간적 해상도가 높아 자극이 순간적으로 제시되었을 때 이를 인식하고 파악하는 데 더 유리하다고 알려져 있다(Grondin et al., 2005; Mioni et al., 2016; Rammsayer, 2014). 이 연구의 결과는 다중과제의 수행 시 초기 인식적 단계에서 나타나는 시각과 청각의 처리 효율성의 차이가 전체 다중과제의 수행에 영향을 미칠 수 있으나, 특히 인지적 부하가 크게 할당되는 조건들에서 그 영향이 뚜렷하게 나타날 수 있음을 시사해준다.
이 연구는 몇 가지 학술적, 실용적 의의를 가진다. 첫째, 이 연구는 체계적이고 강력한 실험적 통제를 특징으로 하는 심리적 불응기(PRP) 패러다임을 이용한 최초의 유아 대상 연구라는 점에서 의의를 가진다. 이 연구는 심리적 불응기 패러다임을 이용하여 유아의 다중과제 처리 특성과 수행 특성을 미시적 수준에서 깊이 있게 살펴볼 수 있었으며, 다양한 과제 조건과 관련한 이론적 논의들을 제공할 수 있었다. 둘째, 이 연구는 다양한 측정치로 유아들의 다중과제의 수행과 수행 손실에 대하여 보다 많은 정보를 제공하였다는 데 의의가 있다. 이 연구에서는 2차 과제의 수행뿐 아니라 1차 과제의 수행과 심리적 불응기까지 모두 살펴봄으로써, 유아의 1차 과제의 수행 손상 등을 확인하고 기존의 연구 결과들을 확장할 수 있었다. 또한 유아의 다중과제 수행 간섭에 대해 더 구체적인 정보를 제공할 수 있었다. 셋째, 그동안 유아의 다중과제 수행에서 자극양식의 영향을 살펴본 연구가 부재한 가운데, 이 연구는 유아의 다중과제 수행에서 시각과 청각 자극양식에 따른 처리 특성을 살펴보았다는 데 의의가 있다. 이를 통해 그동안 논의되지 못했던 유아의 감각별 정보처리 특성, 감각 간 처리 간섭과 손실의 차이 등을 확인하고 이에 대해 논의할 수 있었다.
이 연구의 실용적, 실천적 의의는 다음과 같다. 이 연구의 결과들은 유아들을 위한 교구나 매체의 제작 시 고려될 수 있다. 유아들은 감각적 체험과 조작 활동을 통해 능동적으로 지식을 구성해간다. 오늘날 유아교육 교구 및 매체는 이러한 유아기 발달 특성을 반영하여 보다 감각적 조작과 상호작용이 가능한 형태로 발달해가고 있다. 특히 미래에 유아들이 접하는 자료들은 가상의 공간에서 내용을 보거나 듣고 동시에 대상을 만지거나 돌리는 등의 감각적 조작을 요구할 수 있다. 이 연구의 결과는 행동적 수행을 요구하는 과제들이 유아에게 동일 시점에 제시되지 않도록 구성되어야 함을 제안한다. 각 과제들은 유아에게 일정 시간 간격을 두고 제시되어야 하며, 과제의 난이도에 따라 제시 시간 간격이 조절되어야 할 것이다. 또한 일련의 시각 자극들을 과도하게 제시하기보다는 오히려 적당한 시각 자극과 함께 일련의 청각 자극을 통해 정보를 제공하는 것이 교구나 매체의 교육적, 발달적 효과성을 높일 수 있을 것이다. 이 연구에서 밝혀진 유아의 다중과제 처리 능력은 교육 재료의 구성뿐 아니라 교사의 교육 활동에도 반영될 수 있다. 유아교사들은 유아들이 단일과제로는 충분히 잘 수행할 수 있는 과제들도 다른 과제와 함께 동시에 수행해야 할 때에는 그 처리가 매우 손상될 수 있음을 인식하고, 과도한 다중과제의 상황을 조성하지 않도록 노력해야 할 것이다. 특히, 유아의 안전과 직결되는 과제 수행 등에서 유아의 다중과제 처리 역량과 처리 한계는 더욱 중요하게 고려되어야 할 것이다.
이 연구는 몇 가지의 단순한 자극들을 이용한 실험 통제적 연구로 유아들이 실생활에서 접하는 더 다양한 다중과제 수행에 대해 다각적으로 살펴볼 수 없다는 한계를 가진다. 또한 더 다양한 감각 조합에 따른 다중과제 처리 특성과 수행에 대해서는 정보를 제공하지 못한다는 한계를 가진다. 후속 연구들에서 이를 보완하는 실험 설계와 조사가 이루어진다면 유아들의 다중과제 수행 능력과 처리 특성에 대해 더 의미 있는 많은 정보들을 제공할 수 있을 것이다.

Conflict of Interest

No potential conflict of interest relevant to this article was reported.

Figure 1.
Figure 1.
Example of multiple task trial using the visual-visual task.
kjcs-38-3-75f1.tif
Figure 2.
Figure 2.
Children’s psychological refractory period according to stimulus onset asynchrony and stimulus modality in each condition of task difficulty.
kjcs-38-3-75f2.tif
Table 1
Children’s Multiple Task Performance and Psychological Refractory Period According to Stimulus Onset Asynchrony and Task Difficulty
Task difficulty SOA
Total
250ms 500ms 800ms
M (SD) M (SD) M (SD) M (SD)
1st RTs Low 1.14 (.31) 1.22 (.36) 1.37 (.43) 1.24 (.36)
High 1.54 (.30) 1.56 (.38) 1.66 (.38) 1.59 (.33)
Total 1.34 (.29) 1.39 (.35) 1.52 (.39) 1.41 (.33)
2nd RTs Low 1.43 (.35) 1.31 (.35) 1.24 (.36) 1.33 (.34)
High 1.88 (.40) 1.73 (.45) 1.55 (.43) 1.72 (.40)
Total 1.66 (.35) 1.52 (.38) 1.40 (.37) 1.52 (.35)
PRP Low .73 (.31) .62 (.31) .55 (.31) .63 (.29)
High 1.19 (.36) 1.04 (.39) .86 (.39) 1.03 (.35)
Total .96 (.31) .83 (.32) .70 (.32) .83 (.30)

Note. RTs = response times; PRP = psychological refractory period; SOA = stimulus onset asynchrony.

Table 2
Differences in Children’s Multiple Task Performance and Psychological Refractory Period According to Stimulus Onset Asynchrony and Task Difficulty
Factor 1st RTs
2nd RTs
PRP
SS df MS F SS df MS F SS df MS F
SOA (A) .20 2 .10 3.32* .70 2 .35 12.52*** .70 2 .35 12.52***
Difficulty (B) 1.6 1 1.60 27.22*** 1.17 1 1.17 17.09*** 1.17 1 1.17 17.09***
A × B .05 2 .03 1.76 .14 2 .07 3.15* .14 2 .07 3.15*
Error (A) 4.02 136 .03 3.81 136 .03 3.81 136 .03
Error (B) 4.01 68 .06 4.64 68 .07 4.64 68 .07
Error (A × B) 2.04 136 .02 2.91 136 .02 2.91 136 .02

Note. RTs = response times; PRP = psychological refractory period; SOA = stimulus onset asynchrony.

* p < .05.

*** p < .001.

Table 3
Effects of the Interaction Between Stimulus Onset Asynchrony and Task Difficulty on Response Times in the Second Task and Psychological Refractory Period
Task difficulty SOA 2nd RTs
PRP
M (SD) F M (SD) F
Low 250ms 1.43 (.35) 3.47* .73 (.31) 3.47*
500ms 1.31 (.35) .62 (.31)
800ms 1.24 (.36) .55 (.31)
High 250ms 1.88 (.40) 11.18*** 1.19 (.36) 11.18***
500ms 1.73 (.45) 1.04 (.39)
800ms 1.55 (.43) .86 (.39)

Note. RTs = response times; PRP = psychological refractory period; SOA = stimulus onset asynchrony.

* p < .05.

*** p < .001.

Table 4
Children’s Multiple Task Performance and Psychological Refractory Period According to Stimulus Modality, Stimulus Onset Asynchrony, and Task Difficulty
Stimulus modality Task difficulty SOA
Total
250ms 500ms 800ms
M (SD) M (SD) M (SD) M (SD)
1st RTs VV Low 1.16 (.39) 1.24 (.41) 1.36 (.51) 1.25 (.41)
High 1.66 (.40) 1.63 (.46) 1.72 (.47) 1.67 (.40)
Total 1.41 (.36) 1.43 (.40) 1.54 (.45) 1.46 (.38)
AA Low 1.11 (.32) 1.20 (.38) 1.38 (.46) 1.23 (.37)
High 1.41 (.32) 1.50 (.40) 1.61 (.41) 1.51 (.34)
Total 1.26 (.29) 1.35 (.36) 1.50 (.40) 1.37 (.33)
2nd RTs VV Low 1.44 (.42) 1.31 (.39) 1.22 (.40) 1.33 (.38)
High 1.99 (.45) 1.78 (.49) 1.60 (.47) 1.79 (.43)
Total 1.71 (.39) 1.54 (.40) 1.41 (.40) 1.56 (.38)
AA Low 1.41 (.37) 1.31 (.38) 1.26 (.39) 1.32 (.35)
High 1.78 (.49) 1.68 (.55) 1.50 (.49) 1.65 (.47)
Total 1.60 (.40) 1.49 (.41) 1.38 (.39) 1.49 (.38)
PRP VV Low .75 (.36) .62 (.36) .53 (.36) .63 (.33)
High 1.29 (.41) 1.08 (.45) .91 (.44) 1.09 (.39)
Total 1.02 (.34) .85 (.36) .72 (.36) .86 (.33)
AA Low .72 (.36) .62 (.34) .57 (.36) .64 (.32)
High 1.09 (.48) .99 (.49) .81 (.45) .97 (.43)
Total .91 (.39) .80 (.36) .69 (.36) .80 (.35)

Note. VV = visual-visual; AA = auditory-auditory; RTs = response times; PRP = psychological refractory period; SOA = stimulus onset asynchrony.

Table 5
Differences in Children’s Multiple Task Performance and Psychological Refractory Period According to Stimulus Modality, Stimulus Onset Asynchrony, and Task Difficulty
Factor 1st RTs
2nd RTs
PRP
SS df MS F SS df MS F SS df MS F
Modality (A) .00 1 .00 .01 .02 1 .02 .09 .10 1 .10 .35
A × SOA (B) .04 2 .02 .73 .00 2 .00 .00 .00 2 .00 .00
A × difficulty (C) .51 1 .51 5.57* .62 1 .62 5.04* .62 1 .62 5.04*
A × B × C .07 2 .04 1.14 .15 2 .08 1.68 .15 2 .08 1.68
Error (A) 15.96 68 .24 16.52 68 .24 18.58 68 .27
Error (A × B) 4.04 136 .03 5.18 136 .04 5.18 136 .04
Error (A × C) 6.23 68 .09 8.34 68 .12 8.34 68 .12

Note. RTs = response times; PRP = psychological refractory period; SOA = stimulus onset asynchrony.

* p < .05.

Table 6
Effects of the Interaction Between Stimulus Modality and Task Difficulty on the Response Times in the First and Second Task and Psychological Refractory Period
Task difficulty Stimulus modality 1st RTs
2nd RTs
PRP
M (SD) t M (SD) t M (SD) t
Low VV 1.25 (.41) .55 1.33 (.38) .02 .63 (.33) -.04
AA 1.23 (.37) 1.32 (.35) .64 (.32)
High VV 1.67 (.40) 4.10*** 1.79 (.43) 2.76** 1.09 (.39) 2.68**
AA 1.51 (.34) 1.65 (.47) .97 (.43)

Note. VV = visual-visual; AA = auditory-auditory; RTs = response times; PRP = psychological refractory period.

** p < .01.

*** p < .001.

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