반응시간 실험과 데이터 분석
선택반응시간 실험의 변수 · 기울기와 처리율 · Sternberg 실험의 시행 구조
이 차시를 마치면
- UserInput과 probe의 실제 집합 포함 여부는 다른 변수다.
- 회귀 분석에 오류 반응을 포함했는지 확인해야 한다.
- p=.1598은5%수준에서 기울기0을 기각할 근거가 부족한 결과다.
선택반응시간 실험의 변수
Hick 모형에서는 자극의 정보량 H를 설명변수로, 반응시간 RT를 결과로 둔다. 등확률 대안이면 H=log₂N이다.
N과 H는 다른 척도이므로 분석 전에 무엇을 회귀의 x로 넣는지 정한다. 반응시간뿐 아니라 정확도와 시행 조건도 기록해야 빠른 오답을 좋은 수행으로 잘못 해석하지 않는다.
실습의 CRT2는 흰 상자 두 개 중 X가 나타난 위치에 따라 왼쪽 C, 오른쪽 B를 누르는 과제다. 20번 반복하며 X의 위치와 출현 시간은 무작위다. 조건 수·시행 수·정보량을 구분한다.
Reaction Time(RT)은 반응시간이다. SRT는 Simple Reaction Time, CRT는 Choice Reaction Time이며 동일한 ms 단위로 측정하더라도 과제의 선택 요구가 다르다.
SRT 시연은 흰 상자 하나에 X가 나타나면 Space Bar(스페이스바)를 누르는 과제다. CRT4는 왼쪽부터 네 상자에 X·C·B·N 키를 대응시킨다. CRT4 안내도 20회 반복과 자극 위치·출현 시간의 무작위를 명시한다. 과제를 시작하는 스페이스바와 각 자극에 답하는 키를 구별한다.
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기울기와 처리율
RT=a+bH의 b 단위는 시간/bit다. 처리율 bit/시간을 구하려면 단위를 초로 맞추고 역수를 취한다.
150 ms/bit=.15 s/bit이므로 약 6.67 bit/s다. 절편 a에는 선택 정보량 외의 기본 처리 시간이 포함될 수 있으며, 이를 기울기와 혼동하지 않는다.
Sternberg 실험의 시행 구조
기억 집합을 제시한 뒤 probe가 집합에 속했는지 판단하고 반응시간을 측정한다. 집합 크기, 실제 포함 여부, 참가자의 응답을 서로 다른 변수로 저장해야 한다. 실습 지시는 3–6개 숫자 집합에 대해 있으면 v, 없으면 n을 누르는 방식이며, 5초 동안 입력이 없으면 시간초과로 처리한다.
UserInput이 TRUE라는 것은 참가자가 ‘있었다’고 답했다는 의미다. 실제 포함 여부와 다를 수 있으므로 두 값을 비교해 정답 여부를 계산한다. 기억 집합 크기를 곧바로 Hick의 정보량과 동일시하지 않는다.
Positive Set Size(PSS)는 기억 집합의 항목 수, Probe는 포함 여부를 묻는 숫자다. 시간초과(TimeOut)는 5000 ms로 기록될 수 있으므로 정상 반응시간과 동일하게 처리하지 않도록 분석 기준을 정한다.
프로그램에서는 집합 크기 3·4·5·6 중 하나를 먼저 선택한다. 기억할 숫자 집합이 나온 뒤 단일 probe가 제시되어 v 또는 n으로 응답하는 순서다.
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시행별 데이터에서 분석 자료로
분석의 기본 행은 한 참가자의 한 시행이다. 참가자, 집합 크기 또는 자극 수, 응답, 정답 여부, 반응시간을 함께 유지한다. 로그의 Index, Number Set, Number, User Input, T/F, Time(ms)는 각각 시행 번호, 기억 집합, probe, 응답, 정오와 시간을 나타낸다.
오류 반응과 비정상적인 시간의 처리 기준을 정한 뒤 조건별 표본 수와 요약값을 계산한다. 같은 참가자의 여러 시행을 전부 서로 독립적인 사람처럼 해석하지 않는다. 평균뿐 아니라 분포와 변동도 확인한다.
텍스트 로그를 엑셀로 가져올 때 쉼표로 구분된 열을 분리한다. Time(ms)의 단위는 밀리초다. Excel의 LOG(3,2)는 밑이 2인 로그로 약 1.584963이고, 이 계산 자체와 기억 탐색 모형에서 log₂집합크기를 설명변수로 쓰는 것이 타당한지는 별개다.
Sternberg 로그의 예에서 집합 (2 6 1), probe 2, User Input TRUE, T/F TRUE, 1498 ms는 ‘있다’고 답해 맞힌 시행이다. 집합 (1 3 4), probe 2, User Input FALSE, T/F TRUE, 1201 ms는 ‘없다’고 답해 맞힌 시행이다. 반면 (7 3 1), probe 3, User Input FALSE, T/F FALSE는 집합 안의 숫자를 없다고 답한 오답이다. 따라서 User Input FALSE와 오답을 같은 뜻으로 읽으면 안 된다.
실습 표의 시행 번호 Index는 0부터 19까지다. 첫 시행에는 User Input=TimeOut, T/F=FALSE, Time(ms)=5000이 기록되어 있다. 시간초과 행은 응답한 시행과 구분해 보존하고, 분석에 포함하거나 제외하는 기준을 명시한다.
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산점도와 회귀 분석
조건별 반응시간을 산점도로 살펴보고 이론이 제안하는 설명변수로 모형을 적합한다. Hick 과제에서는 log₂N에 대한 선형식이 출발점이다.
R에서 H <- log2(N), model <- lm(RT~H), summary(model)로 분석할 수 있다. 기울기와 단위, 잔차, 사용한 시행 조건을 함께 읽는다. 예상한 경향과 표본 결과가 다를 수 있다.
SRT·CRT 자료를 합친 예에서는 2개 자극 조건의 bits를 1, 4개 자극 조건을 2, 1개 자극 조건을 0으로 입력한다. 이는 각각 log₂2, log₂4, log₂1의 값이다. 자극 위치를 나타내는 번호와 조건 전체의 정보량을 혼동하지 않는다.
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기억 탐색 모형 비교
기억 집합 크기가 증가할 때 RT가 어떻게 변하는지와 YES/NO 조건의 기울기를 비교한다. 순차·병렬 처리와 자기종결·전수 탐색은 서로 구분되는 모형 질문이다.
전체 평균이 느리거나 특정 조건이 더 빠르다는 사실 하나로 모형을 확정하지 않는다. 집합 크기에 따른 증가량, 정확도와 응답 조건을 함께 사용하여 설명이 예측하는 패턴을 비교한다.
Serial/Parallel Processing은 순차·병렬 처리, Self-terminating/Exhaustive Search는 자기종결·전수 탐색이다. YES/NO는 참가자의 응답 또는 실제 포함 여부 중 어느 조건인지 명시해야 하며, 틀린 반응을 섞으면 조건별 반응시간의 의미가 달라진다.
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유의성·효과·예측의 구분
회귀의 p값은 특정 계수에 관한 가설검정 결과이고, 기울기는 변화량, R²는 설명한 변동 비율이다. 각각을 다른 지표 대신 사용하면 안 된다.
실습 출력의 예측식은 RT=424.32+78.83H(ms), R²=.03378, 수정 R²=.01712, 모형 p=.1598이다. 이 표본에서는 5% 수준에서 기울기 0을 기각할 근거가 부족하다. 이는 관계가 절대로 없다는 증명이 아니다. 오류 시행의 처리와 조건별 변동, 표본 수를 함께 고려한다.
화면의 회귀 자료는 60개 관측값이며 잔차 자유도는 58이다. 절편의 표준오차는 71.46, H 기울기의 표준오차는 55.35, 기울기 t는 1.424다. 잔차 표준오차 350.1 ms와 낮은 R²를 함께 읽으면, 양의 기울기 하나만으로 강한 예측력을 주장할 수 없음을 알 수 있다.
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핵심을 내 말로 정리하기
- UserInput과 probe의 실제 집합 포함 여부는 다른 변수다.
- 회귀 분석에 오류 반응을 포함했는지 확인해야 한다.
- p=.1598은5%수준에서 기울기0을 기각할 근거가 부족한 결과다.
이해했는지 확인해 보기
먼저 답을 생각한 뒤 문제를 눌러 풀이와 비교하세요.
1. UserInput이True이면 probe가 실제로 기억 집합에 있었다는 뜻이다. 이 설명의 문제점은?
사용자가 잘못 응답할 수 있으므로 정답 여부와 실제 포함 여부를 별도로 계산한다.
2. 모든 반응시간은 응답 정확도를 고려하지 않고 동일하게 사용해야 한다. 이 설명의 문제점은?
분석 목적과 사전 기준에 따라 오류 처리와 제외 수를 명시한다.
3. p=.1598이면 어떤 관계도 절대로 존재하지 않는다는 증명이다. 이 설명의 문제점은?
표본 크기와 변동을 고려해야 하며 유의하지 않음을 무관계의 입증으로 바꾸지 않는다.
이 차시에서 주의할 표현
- 분석 목적과 사전 기준에 따라 오류 처리와 제외 수를 명시한다.
- 표본 크기와 변동을 고려해야 하며 유의하지 않음을 무관계의 입증으로 바꾸지 않는다.
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