공부를 잘할 수 있는 비결은 존재했다
우리는 뇌는 어떻게 배우는가
인간이 이렇게 까지 문화를 발전시킬 수 있었던 이유는 크게 두 가지라 할 수 있다. 첫째는 언어이고 둘째는 배움이다. 인간은 언어를 통해 집단을 형성하고 그 속의 문화를 만들며 배움으로 문화를 계승한다. 그렇다면 배움이란 뭘까? 내가 알지 못하는 것과 알고 싶은 것의 괴리를 줄임에 있다. 그렇다면 잘 배우는 방법이란 존재할까? 놀랍게도 인간의 뇌는 배우는 방식이 모두가 같은 패턴이라 한다.
우리는 배워야 한다. 5만 년의 역사에서 진화를 거친 뇌의 dna에 입력된 어떠한 패턴을 우리가 건설할 수 없지만 세부적인 것들은 세워 가는 건 우리의 몫이다. 관리자가 도면을 지형에 맞춰 조정하는 것이다. 우리는 뇌의 회로를 유전학적으로 물려받았지만, 그 복잡한 알고리즘 조절은 각자에게 달렸다. 일반적으로 모든 동물은 자신이 있는 곳의 예기치 못한 환경에 빠르게 적응해야 한다. 다윈의 자연선택은 적응력을 선사했지만 시간이 걸린다. 그러나 인간의 배우는 능력은 훨씬 빠르다. 이 점이 배울 수 있는 기본 능력을 갖춘 인간이 다른 동물에 비해 생존 가능성이 높아졌고, 자신의 유전자를 다음 세대로 넘겨줄 확률도 높아진 것이다. 한마디로 배움은 인간 특유의 ‘재능’이다. 그리고 인류는 ‘교육’이란 제도를 이용하여 배움이라는 뛰어난 인간 능력을 훨씬 더 발전시킨다. 교육은 인간만이 누리는 특권이다. 우리는 배우는 걸 배워야 한다.
인간을 한마디로 정의한다면 ‘배우는 존재’라고 할 수 있다. 과연 배움이란 무엇인가? 우리의 뇌는 어떻게 배우는가?
배운다는 것은 뇌를 활용한 것이고, 뇌의 알고리즘에 대해 알고 있어야 효율적인 배움이 가능하다. 지난 30여 년간 컴퓨터 과학, 신경 생물학, 인지 심리학 분야의 눈부신 발전으로 뇌가 사용하는 알고리즘과 관련 뇌 회로, 그 효율성에 영향을 미치는 요소들과 인간에게만 효과를 발휘하는 이유가 대체로 다 밝혀졌다. ‘배움이란 외부 세계의 내부 모델을 만드는 것’이다. 배움의 힘은 외부 세계에 적응하고 에러들을 바로잡는 능력에 달려 있다. 인간의 뇌는 dna에서부터 전반적인 살아감에 필요한 지식과 감각을 가지고 태어난다. 표면적으로 전혀 지식이 없는 거 같지만 신생아의 뇌에는 오랜 진화의 역사를 통해 물려받은 상당한 지식이 들어 있다.
각종 실험 결과, 아기들은 이미 물질계의 대한 깊은 직관련을 갖고 우리와 마찬가지로 자신의 기대가 빗나갈 때 깜짝 놀란다. 또 무얼 볼 거라 기대했는지 추론할 수도 있다. 아기들은 세상에 대한 방대한 지식을 가지고 있었던 거다. 또한 숫자에 대한 감각도 가지고 태어난다. 숫자 그 자체, 추상적인 숫자 감각이 있다. 뿐만 아니라 확률에 대한 직관력도 있다. 이런 아기들의 능력은 최신 인공신경망들의 능력을 뛰어넘는다. 무엇보다도 우리는 태어날 때부터 언어 습득에 대한 능력을 가지고 태어 난다. 임신 기간 중 태아는 이미 특정 음 패턴과 멜로디를 인식한다. 아이들은 태어나자마자 전 세계 모든 언어의 모음과 자음을 거의 다 구분한다. 그리고 그 음들을 카테고리화에 받아들인다. 이것이 영어 사용자들이 프랑스어 /u/와 /eu/ 을 발음하기 어려워하고, 일본인들이 /r/과 /l/ 음을 구분하지 못하는 이유이다. 아기들은 통계학적 분석을 통해 다른 단어들보다 더 빈번히 사용되는 특정 단어들(관사, 대명사) 같은 문법어들도 알게 된다. 이처럼 유아의 뇌는 이미 잘 조직화되어 있다.
‘아기의 뇌피질은 태어날 때부터 이미 어른의 뇌만큼이나 주름져 있다. 그리고 이미 특화된 감각 영역 및 인지 영역 들로 세분화되어 있고, 정확하고 재연성이 있는 신경섬유 덩어리들과 연결되어 있다. 또한 아기의 뇌 피질 안에는 부분적으로 특화된 모듈들이 있으며, 각 모듈은 외부 세계를 향해 특별한 형태의 발현을 한다.’
-p.141
뇌의 발달 과정에서 유전적 소인은 부정할 수 없다. 그러나 발달 궤적에서 또 다른 큰 역할을 하는 건 환경이다.
교육의 필요성, 신경 가소성
뇌 부위는 서로 연결되어 있다. 복잡하고도 복잡한 뇌는 굉장히 다양한 영역으로 이루어져 우리 몸과 정신에서 일어나는 모든 것들을 전달받고, 통합하고, 명령을 내린다. 뇌가 각 감각들로부터 받는 피드백에 따라 어떤 뇌 회로들은 안정화되고 어떤 회로들은 쓸모없어지거나 퇴보한다. 신경세포는 신경세포와 연결된다. 그 연결 지점을 시냅스라 부르며, 이 구간에서 신경세포는 화학적 반응이 일어나 어떠한 메시지를 전달받고, 전달한다. 그런데 이 시냅스는 계속 변한다. 신경세포들이 서로를 자극하는 능력을 강화시킴으로써 신경 세포들의 활동이 안정화되는 쪽으로 변화들이 일어난다. 한마디로 많이 사용할수록 강해진다. 활성화된다. 이것을 신경 가소성이라 부른다. 사용하면 강해지고, 사용하지 않으면 사라진다. 그리고 이 시냅스 연결은 평생에 걸쳐 변한다.
‘신경세포는 서로 간의 연결되는 힘을 조정하고 그룹 지원을 강화해 그 신경세포들이 다음에 다시 활성화되기 쉽게 만든다. 어떤 시냅스들은 물리적으로 더 커지며 심지어 복제되기도 한다. 또한 목표 신경세포는 종종 새로운 수상돌기 가시나 종말 버튼 또는 수상돌기로 자라기도 한다. 이 모든 해부학적 변화는 몇 시간 또는 며칠에 걸쳐 일어나는 새로운 유전자의 발현을 뜻한다. 이런 변화는 학습의 물리학적 토대로, 서로 합쳐져 기억에 필요한 기질을 형성한다.’
-p.156
기억은 크게 4가지로 구분한다. 몇 초간 심적 표상을 유지하는 작업 기억, 살면서 겪는 사건이나 일화들을 기록하는 일화 기억, 영구적인 지식으로 변화시키는 의미 기억, 그리고 우리가 같은 행동을 되풀이할 때 피질과 다른 피질하 회로들 내 신경세포들을 변화시켜 정보가 더 잘 흐르게 하는 절차 기억이 있다.
이 또한 시냅스의 연결에 의해 일어난다. 따라서 시냅스를 강화해야 한다. 그것은 곧 ‘배움’에 있을 것이다. 학습기간이 길어지면 뇌의 해부학적 구조 자체가 완전히 변한다. 신경세포뿐 아니라 신경세포를 둘러싼 모든 환경 또한 변화시키는 게 ‘학습’이다.
뇌의 시냅스우리는 뇌 회로를 재활용하여 유전적인 변화 없이 단순히 학습과 교육을 통해 뇌 회로 기능을 변화시킬 수 있다. 그리고 앞서 말했듯 평생에 걸쳐 가능하다.
배움의 네 가지 양상
이런 배움에도 양상이 있다. 우리는 이를 암으로 좀 더 효율적인 배움을 할 수 있다.
주의: 우리가 중시하는 정보를 확대시킨다
뭔가를 배울 때 적절한 정보를 선택하기 위해 주의를 가져야 한다. 불필요한 정보를 거르고 적절한 정보에 집중하는 것, 뇌의 활발한 활성화를 일으키는 방법이다. 의식적 주의를 통해 신경세포들이 눈에 띄게 활성화된다. 의식적 주의를 두면 뇌 피질 회로 깊숙이 파고들어 전두엽 안 까지 들어간다. 그러면 그 단어는 기억될 가능성이 훨씬 높다. 의식을 두지 않으면 뇌의 감각 회로들 안에만 머물고 곧 잊어버리게 된다. 뇌가 각성되고, 필터를 하여 어떤 행동 방침을 선택해 밀고 나가야 하는 지를 집행해 준다. 배우고자 하는 열정과, 우선순위를 두어 그 한 가지 일에만 집중할 수 있어야 한다.
적극적 참여: ‘호기심’이라고도 불리는 알고리즘으로 우리의 뇌로 하여금 끊임없이 새로운 가설을 테스트하게 한다.
수동적인 생명체는 배우지 못한다 하였다. 뭔가를 배우기 위해 우리 뇌는 먼저 외부 세계에 대한 마음속 가설 모델을 만들어야 한다. 그리고 그걸 주변 환경에 투영하고, 예측한 것들을 실제 감각을 통해 받아들인 것들과 비교함으로써 직접 검증한다. 이것은 즉 적극적으로 참여하여 관심을 갖는 자세를 말한다. 명확한 목표를 가지고 전력투구할 때만 제대로 배울 수 있다. 결과가 아닌 방법을 알려주며 학생에게 동기를 부여하고 호기심을 가지고 적극적으로 참여하게 해주어야 한다. 이때 뇌는 훨씬 더 깊게 배운다.
‘아이들이 계속 호기심을 갖기 위해서는 자신이 아직 모르는 게 있다는 걸 알아야 한다. 메타인지 능력을 가져야 한다. 메타인지는 인지의 상위 인지이다. 호기심 괴리에 따라 메타인지는 우리의 학습을 끊임없이 관리 감독하며, 우리가 아는 것과 모르는 것을 확인하고, 옳은지 아닌지 또 학습 속도가 빠른지 느린지 등을 평가한다. 메타인지는 우리가 우리 자신의 마음에 대해 알고 있는 모든 것들을 아우른다.’
-p.298
에러 피드백: 예측과 현실을 비교해 세계에 대한 우리의 마음속 모델을 바로잡는다.
뇌는 자신이 예측하는 것과 실제 받아들이는 것 사이에서 괴리를 인지할 때만 배우기 시작한다. 뇌는 뇌 피질 전역에서 신경세포들의 반복적이고 예측 가능한 일들에 적응하다 놀라운 일이 일어날 때마다 더 강한 반응을 보인다. 이런 예측 신호들과 에러 신호들이 가장 눈에 잘 띄는 회로가 바로 보상 회로이다. 이것은 곧 도파민 반응을 촉발하고, 이런 부차 원적인 보상 효과가 돈과 같은 보상 감을 느끼게 한다. 즉 예측을 통해 자신의 에러를 찾고 스스로 고치는 시스템이야말로 효과적인 배움 내지 학습의 기본 토대이다. 스스로 괴리를 찾아내고, 테스트하며, 에러 후 적극적으로 참여하라.
통합: 배운 것을 완전히 자동화하며 잠이 핵심 요소로 포함된다.
이제 배운 것들을 자동화한다. 자동화한다는 것은 우리가 자주 만나는 일련의 글자들을 전문화되고 한정된 뇌 회로로 보내 효과적으로 처리한다는 의미이다. 이 과정에는 수면이 굉장히 중요한 역할을 하며, 양질의 영양 또한 충분히 공급해 주어야 한다. 수면 중 뇌는 전날의 기억을 되새긴다. 잠자는 동안신경세포 방전이 20배나 더 활발해진다. 활성화되어 각 에피소드들을 가지고 피질 내 다른 신경망들로 퍼져간다. 피질 자동화가 이어지는 것이다.
이처럼 배움 또한 효율적 방법이 있으며, 배움으로 우리는 신경을 강화할 수 있다. 교육은 인간이 가진 특권이다. 교육학 또한 과학적 지식에 토대를 두어야 할 것이다. 우리는 환경 속에서 얼마든지 잠재력을 발휘해 극대화될 수 있다. 그리고 놀랍게도 우리의 뇌는 아주 유사한 회로들과 학습 원칙들을 가지고 남녀노소 불문하고 비슷한 방식으로 배운다. 적어도 배움에 있어서는 그 방법이 개개인마다 크게 다르지 않다.
완전히 집중하라, 수업에 참여하라, 실수에서 배워라, 매일 연습하고, 매일 밤을 활용하라. 아주 간단한 메시지들이지만, 절대 잊지 말아야 한다.
사실 이 책은 기본적인 신경과학에 대한 배경지식을 필요로 한다. 물론 책을 곱씹으면서 하나하나 찾아가면서 내용을 이해하며 읽을 수도 있다. 그러나 ‘과학’적인 팩트를 다루므로 기본 이론들이 필요할 수밖에 없고, 뇌에 관한 배경지식은 평소 흔하게 접할 수 없어 생소한 단어임은 물론이고 내용도 결코 쉽게 와닿지 않을 거다. 책을 읽고 있지만 글자를 읽는 건지, 내용을 읽는 건지 헛갈리는 상황이 발생해 그거 자체로 또 괴로울 것이다. 내가 바라는 이상 혹은 알고 싶어 하는 것과 내가 알고 있는 것 사이의 괴리가 깊을수록 괴로움은 커진다. 인간이 그렇게 느끼도록 세팅되었단 걸 이 책을 통해 알 수 있을 것이다. 하지만 배움은 중요하다. 무언가를 배우고자 하는 것은 인간의 기본적인 욕구이며, 생존 체계이다. 또한 배움으로 자아를 실현하고 후생의 지대한 영향을 끼칠 수 있다. 우리는 교육이란 제도 안에서 기본적인 교육 과정을 겪으며 자라 왔다. 인간의 폭발적인 배움의 능력을 일찍히 극대화시킨 훌륭한 정책이다. (물론 현 교육 방법이라 던가 시험 체계는 호율적 배움의 근본적 도움이 안 될 수도 있지만) 하지만 자라나면서 점점 수동적이 되어가는 뇌로 교육은 일종의 의무감이 되어 버리기도 하고 더 이상 흥미를 못 느끼기도 한다. 그리고 포기의 단계에 다다르게 되는데 이렇게 꽉 막아 놓은 생각은 배움의 문을 열어주지 않는다.
내가 그랬다. 학창 시절 공부란 것에 딱히 흥미도, 이유도 못 느껴 공부할 생각을 안 했다. 당연히 문자 자체로도 못 알아먹겠는 외국어와 수학 과학은 나랑 담쌓는 과목이 되었고 한번 닫아 놓은 마음은 열리지 않았다. 그래도 별 탈 없이 살았다(아니 그렇다 믿고 있었다). 그러다 성인 되고, 꿈이 생겼다. 하고 싶은 게 생겼고 열정이 생기니 자연히 배움의 욕구가 커졌다. 그렇지만 배움 또한 내가 만들어 가는 양상이다. 배움의 대한 습관도 경험도 부족하니 당연히 이상만큼 간극이 채워지질 않았다. 그 과정은 또 그 과정대로 괴롭다. 내 수준에 대한 확인도 괴롭고, 왜 내 생각대로, 계획대로 안 되는지도 괴롭다. 하지만 알고 싶은 욕구가 커지니 놓고 싶진 않았다. 그렇게 여러 시행착오를 겪으면서 나름대로 깨달은 것들이 있었는데 내가 은연중에 깨달은 것들이 놀랍게도 책에서 말하는 배움의 방법이자 왜? 에 대한 이유와 일맥상통했다.
그렇다. 배움에도 분명한 ‘방법’이란 게 있었던 거다. 그리고 인간은 정확한 이유는 몰라도 포기만 안 하면 보면 본능적으로 효율적인 방법을 터득하기도 하는 거 같다. 앞서 말했듯 인간의 뇌가 배우는 방법은 모두가 동일하다. 아마 처음부터 이 책을 만났으면 공부에 대한 시행착오를 덜 겪었을 수도 있다. 하지만 나는 감히 장담하는데 ‘직접’ 시행착오를 겪고 ‘왜’에 대한 의문을 품고 ‘적극적’으로 알고 싶음과 내 수준에 대한 괴리감을 좁히려고 머리 터지게 걸어가는 그 과정에서의 체화로 배움이란 것에 대해 터득하는 것들이 있기에 이렇게 이론적으로 잘 정립된 책을 만났을 때 훨씬 더 깊게 새기고 배울 수 있다 생각한다. 나아가 응용 까지도 막힘 없이 진행할 수 있다 생각한다. (이 또한 뇌가 배우는 방법이라 본다) 그러니 ‘신경 과학’이 너무 생소하여 책이 읽히지 않더라도 괜찮다. 그건 당연한 거고, 그럼 더 밑에 단계에서 쌓아 올리면 된다. 그리고 반복하면 된다. 내용이 안 들어와도 생소한 그 글자가, 단어 자체가 먼저 편해지면 된다. 내가 의식에서 놓지만 않는다면 또 다른 관련 책을 읽고, 또 다른 관련 내용들을 접하면서 어느 날 퍼즐이 딱 하고 완성되는 날이 올 거다. 지금은 전체 퍼즐의 완성을 위한 조각들을 찾아가는 시기라고 생각하자. 이해가 안돼도 대충 외우기라도, 단어라도 머리에 남겨 놓으려는 이유이다. 이건 내가 비단 책 읽기 뿐만 아니라 배움에 있어 깨달은 한 가지이다. 나도 그렇게 뇌과학이란 학문에 괴로워하고 스트레스 받음에도 불구하고 공부를 해나가고 있기에 지금 이 책을 큰 어려움 없이 읽을 수 있었다.
책에서도 말했다시피 배움의 첫 번째 양상이 주의이며 인간의 주의는 열정을 발휘할 때 온다 하였다. 뒤늦게 열정이 생겨 공부를 다시 시작하고 있다. 아무래도 나이가 좀 있어 생리학적으로 불리한 뇌이고, 전에 만들어 놓은 공부 패턴이나 습관도 없어 공부 자체가 힘들지만, 알고 싶은 욕구가 더 크다. 배운다는 건 괴롭다. 어려운 걸 싫어하는 뇌가 본능적으로 피하는 것인 것도 사실이다. 그래도 배운다는 건 너무 매력적이다. 지적 카타르시스는 정말인지 인간의 상위 쾌감 중 하나이며 자아가 된다. 그래서 정말 머리 터질 거 같은데 지금 행복하다.
배움으로 우리는 세상 여러 문제를 터득해 나간다. 그 안에서 새로운 문화도 만들어지고, 기존의 쾌쾌 묵은 현상들이 뒤바뀌기도 한다. 배운다는 건 인간만이 누릴 수 있는 권리이자 축복이다. 눈부신 과학은 배움 마저도 양상을 파헤쳐 더 잘 배울 수 있게 만들어 주고 있다. 그러니 적극적인 배움의 자세로 자아를 실현해 가보자. 아마 이 맛을 알아버린 나는 평생 무언갈 배우며 살 거 같다.
