대칭: 사물이 눈에 보이는 것보다 적게 있음

점이나 무언가가 대칭으로 나타난다면 누군가가 사이드 미러에 표착되어있듯 아래의 주의문구를 삽입해야 하겠다.

"사물이 눈에 보이는 것보다 적게 있음"

오늘의 논문

Apthorp, D., & Bell, J. (2015). Symmetry is less than meets the eye. Current Biology, 25(7), R267-R268.

첫 문장

Symmetry is a ubiquitous teature in the visual environment and can be detected by a variety of species, ranging from insects through to humans.

서론

거울 대칭은 자연적이든 인위적인 시각 장면이든, 심지어 어지러운 배경에 있어도 최소 50ms에서 탐색 가능.

대칭은 짝 선택(mate selection)에서 핵심 결정 요인이다. (진짜?)

ㄴ근거: 얼굴 매력 지각에서 대칭이 큰 부분 차지.

대칭 프로세스 기제는 시각 시스템에서 중요하다. 저자들은 더 나아가 자신의 주장을 통해 대칭의 중요성을 모양과 사물의 프로세스로 확장하고자 한다.

주장

거울 대칭 패턴은 비대칭 패턴에 비해 요소가 더 많아보인다. (대칭과 숫자를 연관시킴.)

실험

Figure 1

실험 1

참가자들은 거울 대칭에 있는 점의 갯수와 비교해서 비대칭의 점이 대략적으로 어느정도인지 추청했다. 대칭적인 패턴과 비대칭적인 패턴을 나란히 보여주고, 어느 array가 더 많은 점들로 이루어져 있는지 물어봤다. 각 array는 300ms씩 보여주고, 그 사이에는 500ms씩 간격을 두었다.

(Figure 1A의 위에 두 그림 참고) 두 디스플레이 모두 겹쳐지지 않는 점으로 이루어져있었다. 비대칭 패턴에서 점들은 원형 형태로 랜덤하게 흩어져있었고, 거울 대칭 패턴에서는 반은 랜덤하게, 다른 반쪽은 그 점과 대칭이 되도록 위치했다.

처음 데이터셋은 수직으로 대칭이 이루어지도록 했다. (수직은 가장 잘 보이는 축이다. oblique effect 참고)

참고 화면(reference displays)에는 50이나 100, 200개의 점들을 포함시켰고, 이와 비교한 화면(comparison displays)에는 point of subjective equality(PSE)를 맞추기 위해 QUEST procedure을 사용해 조절했다.

결과는 대칭적 화면이 비대칭적 화면보다 더 적은 숫자로 판단하는 것으로 나타났다. 수직적 거울 대칭으로 이루어진 점은 비대칭적인 점과 같은 수로 보이려면 대략 10% 더 요소의 수가 많아야 했다. (Figure 1B 참고)

There was a main effect of the base number of reference dots, F(2,8) = 7.63, p=0.014, consistent with the bias remaining at a constant proportion of the base number, and the number of additional dots was significantly different from zero for each display, corrected for multiple comparisons (p=0.003, 0.015 and 0.033, respectively).

실험 2

그 다음은 대칭이 얼마나 두드러지는가에 따른 효과 크기를 측정하였다.

수직축으로 나뉘는 대칭은 수평이나 대각선으로 나뉘어지는 것과 비교했을 때 관찰자에게 가장 두드러지게 보여지는 대칭이다. 얼마나 대칭이 눈에 더 잘 띄는지, 축에 따라서도 효과 크기가 달라질 것이라는 가설을 세우고 수직축과 대각선축(45º)인 대칭으로 실험을 진행하였다. base display는 50개와 100개의 점들로 이루어져있었다.

결과는 대각선 축으로 이루어진 대칭에서는 수직축 조건과 비교했을 때 35% 정도 숫자 편견이 줄어들었다. (Figure 1C 참고) 점의 수가 적게 보이는 효과가 수직 축을 가진 대칭에서는 감소되는 것으로 보아, 이 효과는 관찰자가 보는 대칭의 현저한 정도에 영향을 미치는 것으로 보인다. (그렇다면 축 말고도 다른 요소도 그럴까?)

실험 3, 4

마지막으로, 저자는 이 효과가 구조의 인식으로 일어난 게 아니라는 것을 보여주는 실험을 하였다.

이를 위해 저자는 Glass pattern을 이용해서 구조적(structured, concentric)인 패턴과 비구조적(unstructured, randomly oriented)인 패턴을 사용했다. (Figure 1A의 밑에 두 그림이 각각 비구조적, 구조적 패턴이다.)

저자는 피험자에게 Glass 패턴과 수직 대칭 패턴을 주고 얼마나 구조적인지 visual analogue scale을 이용해 체크하도록 했다. visual analogue scale은 0(very unstructured)부터 10(very structured)까지 있는 스케일을 왼쪽, 오른쪽 방향키로 마커를 움직이게 해서 "이 자극이 얼마나 구조화되어 보입니까?" 질문에 답할 수 있게 만들어졌다.

피험자들은 비구조적 패턴과 비대칭적 패턴을 별로 구조적이지 않다고 값을 매겼고, 구조적 패턴(Glass 패턴)과 수직 대칭적 패턴은 많이 구조화되어 있다고 평했다.

그러나, 대칭 자극과 비교해서 구조적인 Glass 패턴은 대략 2% 정도로 굉장히 작은 숫자 편견만 보여줬다. 거울 대칭 패턴보다 80%정도 감소된 크기이다. (Figure 1D, 이 실험은 실험 1과 똑같은 대칭/비대칭 자극을 사용했고, 여기에 Glass dot pairs도 추가했다. 구조적 조건에서는 Glass pair이 중심적(concentrically)으로 정렬되었고, 랜덤 조건에는 무작위로 정렬되었다.)

이 결과를 보면 이 효과는 구조화 정도와는 상관이 없고, 대칭과 상관이 훨씬 강하다고 볼 수 있다.

결론

이 발견은 시각적 수를 계산하는 과정을 이해할 수 있는 중요한 단서가 될 수 있다.

불필요한 정보에 주의를 감소시키는 것과 같은 기제로, 대칭 패턴은 비대칭 패턴보다 더 작게 지각된다.