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신경 생물학적인 문제로 수학에 어려움을 겪는 사람에게는 약한 전기 자극으로 수학 능력을 향상할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 언스플래시 제공

인공지능(AI) 시대가 될수록 문해력으로 대표되는 읽고 이해하는 능력 그리고 수학 이해력이 중요하다고 전문가들은 지적합니다. 문해력과 수학 이해력의 특징 중 하나는 시간이 지날수록 격차가 벌어진다는 점입니다. 특히 수학 이해력은 사회경제적 조건과 같은 외부 환경 요인만큼 뇌의 특성도 상당한 영향을 미친다는 연구 결과가 점점 많이 나오고 있습니다.

이런 가운데 영국 옥스퍼드대, 스완지대, 서리대, 캐나다 맥길대 의대, 몬트리올 더글러스 정신보건대 연구소, 토론토 서니브룩 연구소, 토론토대, 미국 스탠퍼드대 공동 연구팀은 뇌신경 연결 상태를 측정하면 수학 학습 능력을 예측할 수 있고, 이 신경 네트워크에 약한 전기 자극을 주면 수학 실력이 다소 향상될 수 있다고 밝혔습니다. 이번 연구 결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘플로스 생물학’ 7월 2일자에 실렸습니다.

연구팀은 18~30세 남녀 72명을 대상으로 5일 동안 매일 일정 시간 단순 계산, 복잡한 증명이 필요한 계산 등 다양한 형태의 수학 문제를 풀게 했습니다. 연구팀은 실행 기능과 계산에 중요한 역할을 하는 배외측 전전두피질(dlPFC), 기억 회상에 관련된 후두정피질(PPC)에 약한 전기 자극을 주고 전기 자극 전후 수학 점수를 평가했습니다. 연구팀은 양자 자기공명분광법으로 뇌의 학습과 변화 능력에 관여하는 뇌 속 화학물질의 변화를 측정하고, 기능성 자기공명영상(fMRI)으로 뇌 활동을 살펴봤습니다.

연구 결과 dlPFC, PPC, 장기 기억과 관련한 해마 간 연결이 강할수록 수학 이해력이 더 뛰어난 것으로 나타났습니다. 또 dlPFC와 PPC 영역 간 연결이 약한 사람들은 dlPFC에 약한 전기 자극을 받은 뒤 문제 풀이 능력이 이전보다 향상된 점이 관찰됐습니다.

수학과 관련해 신경 생물학적 단점을 가진 사람들의 최소한의 수학 학습을 돕기 위해 외부에서 뇌를 자극하는 것도 도움이 될 수 있다고 연구팀은 설명했습니다.

연구를 이끈 로이 코언 카도시 서리대 교수는 “최근 많은 연구에서 생물학적 요인이 환경적 요인보다 수학 교육 성과에 더 큰 영향을 미칠 수 있음을 보여 주고 있다”며 “그러나 지금까지는 학습 능력 개발을 위해 교사 재교육이나 커리큘럼 재설계 등 환경 변화에만 초점을 맞췄을 뿐 학습자의 신경생물학적 특성은 간과했다”고 지적했습니다. 카도시 교수는 “이번 연구를 바탕으로 학습 능력의 신경생물학적 문제를 해결하는 혁신적인 방법을 개발한다면 더 많은 사람이 잠재력을 발휘할 수 있고 다양한 진로 접근도 돕게 될 것”이라며 “학습 능력 향상을 통해 장기적으로는 소득, 건강, 웰빙의 불평등 문제도 해결할 수 있을 것으로 기대한다”고 덧붙였습니다.

유용하 과학전문기자

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