뇌 특정 영역의 신경 연결 강도를 측정하면 수학을 얼마나 잘 배울 수 있는지 예측할 수 있고, 이 영역을 약한 전기 자극하면 수학 학습 능력을 향상할 수도 있다는 연구 결과가 나왔다.

 영국 서리대 로이 코언 카도시 교수팀은 3일 국제학술지 플로스 생물학(PLOS Biology)에서 남녀 72명을 대상으로 한 뇌 영역 간 연결 강도 측정과 전기 자극 및 수학 과제 수행 실험을 통해 이런 사실을 확인했다고 밝혔다.

 카도시 교수는 "지금까지 교육 향상 노력은 대부분 교사 훈련, 교육과정 재설계 등 환경 변화에 집중돼 왔고 학습자의 신경생물학 측면은 간과돼 왔다"며 이 연구는 생물학적 요인이 수학 학습에 큰 영향을 미칠 수 있음을 보여준다고 말했다.

 학습자들이 자주 어려움을 겪는 영역 중 하나가 수학 학습이다.

 수학 능력은 어렸을 때 이점이 시간이 지남에 따라 누적되는 읽기 같은 인지 능력과 달리 어린 시절부터 성인기까지 정체되는 경향을 보이는 것으로 알려져 있다.

 연구팀은 이는 선천적인 뇌 특성이 수학 학습을 결정할 가능성을 시사한다며 최근 신경생물학 연구에서 수학 학습에 뇌의 배외측 전전두피질(dlPFC), 두정후부 피질(PPC), 해마(hippocampus)가 관여하는 것으로 드러나고 있다고 말했다.

 이들은 이 연구에서 18~30세 남녀 72명을 대상으로 배외측 전전두피질과 두정후부 피질, 해마 등을 연결하는 '전두두정 네트워크'(Frontoparietal network) 연결 강도를 측정하고, 이들에게 5일간 단순 암기와 계산 등으로 구성된 다양한 수학 과제를 수행하게 했다.

 참가자들은 수학 과제를 하는 동안 3개 그룹으로 나눠 집행 기능과 계산에 중요한 배외측 전전두피질, 기억 회상과 관련된 두정후부 피질, 위약(플라시보) 조건 중 하나로 약간 전기자극을 받았다.

 분석 결과 처음 측정 때 배외측 전전두피질과 두정후부 피질 간 연결성이 강한 사람일수록 해답을 계산하는 수학 과제에서 더 나은 수행 능력을 보이는 것으로 나타났다.

 하지만 이 연결성은 암기 과제 수행과는 관련이 없었다.

 또 전기 자극이 각 그룹의 수학 학습에 미치는 영향을 분석한 결과 배외측 전전두피질과 두정후부 피질 사이 연결성이 약한 사람들은 배외측 전전두피질에 전기 자극을 준 후 계산 학습 능력이 향상되는 것으로 나타났다.

 연구팀은 이 연구는 생물학적 특성 때문에 수학 학습에 어려움을 겪는 사람들을 신경 자극을 통해 도울 수 있는 가능성을 시사한다며 이런 방법이 실험실 외부 사람에게도 도움이 되는지 추가 연구가 필요하다고 말했다.

 카도시 교수는 "심리학, 신경과학, 교육학을 통합해 신경생물학적 제약을 해결할 수 있는 혁신적 기술을 개발하면 더 많은 사람의 잠재력 실현과 다양한 진로 접근을 돕고 장기적으로 소득, 건강, 복지 불평등도 줄일 수 있을 것"이라고 말했다.

 ◆ 출처 : PLOS Biology, Roi Cohen Kadosh et al., 'Functional connectivity and GABAergic signaling modulate the enhancement effect of neurostimulation on mathematical learning', http://dx.doi.org/10.1371/journal.pbio.3003200