과학 독서 토론 모임 : 학습과학 특강(2)
신경영상기술과 교육신경과학의 관계
1. 서론 : 학습과학 특강에서 새로운 학문인 교육신경과학에 대해 알아보고 같이 생각해 보는 시간을 갖자
2. 본론
- 발췌 내용 : fMRI(기능성자기공명영상)의 발전은 뇌과학의 교육학적 적용에 결정적인 역할을 했다. 특정 뇌 영역의 활성화가 무엇을 뜻하는지 알 수 있게 됐기 때문이다. 인지과정뿐만 아니라 감정, 사회적 행동, 성격 등과 관련된 뇌 신경망 연구를 활발하게 할 수 있게 된 것도 fMRI 덕분이다. 이를 일반적인 발달과정과 학업능력 측정 등에 폭넓게 적용되고 있다.
1. 신경망의 연결구조
한 가지 과제를 수행하더라도 뇌의 여러 영역이 함께 작동한다. 뇌의 각 영역이 어떻게 연결되어 있는지 살펴보기 위해 시간에 따라 변하는 뇌 활성도와 뇌 영역 간의 상관관계를 fMRI를 이용해 연구하는 방법도 있다. fMRI는 어떤 과제를 수행할 때 각 영역의 뇌 부분에 혈류의 변화를 통해 활성화 정도를 측정하는 방식이다. 예를 들면, 읽기나 듣기처럼 주의를 집중해야 하는 과제를 수행하는 동안 활성화되는 전대상회와 주변 영역들을 단순화해서 보여주고 있다. (그림1) 주의집중 신경망을 이루는 전대상회는 여러 뇌 영역과 폭넓게 연결되어 있으며 다른 뇌 신경망을 통제하기에 이상적인 위치에 있다
2. 전기적 신호와 자기장 영상의 결합
fMRI는 혈류의 변화에 의존하여 서서히 진행되므로 짧은 시간 동안 일어나는 작은 변화를 탐지하기 어렵다. 이와 대조적으로 두피에서 일어나는 전기적 활동을 뇌전도(EEG)를 이용해 측정하는 방식은 시간에 따른 정확도를 높일 수 있다. 이에 머리 바깥 부분에서의 자기장을 탐지한 기록과 두피에서의 전기적 기록을 합치면 시간해상도와 공간해상도를 모두 높일 수 있다.
3. 뇌파 분석
두피에 부착한 전극에서 오는 복잡한 전기적 신호, 즉 뇌파는 분석을 거쳐 사인파와 코사인파로 분리된다. 이를 통해 뇌의 상태가 변함에 따라 뇌파가 어떻게 달라지며 뇌의 여러 기능과 활동이 어떻게 통합되는지 분석한다. 편안한 휴식 상태에서 알파파가 관찰되고 자신이 실수했음을 깨달을 때 세타파 활동이 두드러지며 하나의 대상을 분석하는 뇌의 여러 영역의 활동을 통합하는 감마파 활동이 중요한 것으로 추정된다.
4. 개인차, 양육조건, 교육
신경망을 형성하거나 신경망 효율성에 개인차를 만드는데 유전자가 중요한 역할을 하지만, 그에 못지않게 특정 경험도 신경망을 변화시키는데 중요한 역할을 한다. 예를 들면, DRD4 유전자(도파민 수용체 유전자로 이동, 보상, 인지, 감정 등 다양한 기능에 관여하며 새로운 것을 추구하는 경향이 강해 일명 모험 유전자로 불림)가 양육의 질과 밀접하게 관련되어 있다고 한다. 한 연구에 따르면, DRD4 계열의 유전자가 있는 아이는 부모가 어떻게 양육하는가에 따라 충동성을 낮출 수 있는데 반해, DRD4 계열의 유전자가 없는 아이는 부모의 양육이 충동성을 낮추는 데 거의 영향을 미치지 않는다. 이는 아이를 양육하는 문화적 측면이 유전자의 신경망 형성방식에 궁극적으로 아이의 행동에 영향을 줄 수 있다는 것을 의미한다.
즉 주의력이 좋은 아이와 좋지 않는 아이의 차이가 아주 크다고 전제할 때(유전적 개인차), 주의력 훈련은 주의력이 좋지 않았던 아이들에게 더 많은 도움이 될 것이다.
학생A : 음.... 오늘 내용은 좀 어렵네요^^; 신경과학, 뇌과학에 대한 내용인데 고2때 생명과학1에서 신경계 부분에서 배우는 것이 다라서 ㅎㅎ 하지만 뇌파 분석이라던지, fMRI에 대한 내용은 흥미로웠어요 단순히 교육을 애기하는 것이 아니라 뇌과학적 분석이 연결된다는 것도 흥미로웠고요
교사 : 맞아 쌤은 생명과학 전공으로 생명과학을 가르치는 입장이니 더욱 흥미로운 부분이 많았어^^ 그리고 교육을 하는 입장에서 학생들의 감정, 느낌, 생각, 반응이 궁금할 때가 많았는데 이를 조금씩 의미 있게 해석해 주는 것 같아서 좋았지 ㅎㅎ
학생B: 저는 사람의 개인차이는 유전자가 만들지만 외부 환경적 자극, 경험들도 개인차이에 영향을 미친다는 부분이 흥미로웠어요 그래서 가정환경, 부모님의 양육 방식, 학교에서 어떤 선생님을 만나고 배우느냐 등에 많은 영향을 받겠구나 라는 생각이 드네요 ㅎ
교사 : 그렇지 교사 입장에서 보면, 어렸을 때 학생들이 겪는 문제의 대부분은 부모님의 영향이 크다는 생각이 들어 이런 부분에서 학교가 학생 교육뿐만 아니라 학부모 상담이나 교육도 함께 병행되어야 하지 않을까 하는 생각도 하게 되었지 ㅎ
3. 결론
교육이란 행위에 뇌과학적 측면에서 바라보며 가르침을 통해 학생들의 변화를 이해하고 다층적으로 대응하는 노력이 필요할 것이다.
