아래 내용은 Donald J. Ford, Ph.D., C.P.T가 작성한 how the brain learns 기사를 번역한 것입니다.
뇌가 학습하는 방식
우리는 고대부터 학습의 중심은 인간의 뇌라는 사실을 알고 있었습니다. 그러나 신경과학자들이 뇌 내부를 관찰하고 학습이 분자 수준에서 실제로 어떻게 이루어지는지 확인하기 시작한 것은 최근 10년 동안입니다. 확산 이미징(diffusion imaging)과 같은 새로운 기술 덕분에 뇌의 내부 작동 방식을 관찰할 수 있게 되었으며, 사람들이 학습에 몰입할 때 뇌 안에서 어떤 일이 벌어지는지를 '볼' 수 있게 되었습니다. 실험동물의 뇌를 이용한 더욱 정교한 실험은 우리의 이해를 더욱 넓히고 있습니다.
뇌의 구조와 학습
뇌가 학습하는 방식을 이해하려면 뇌의 생리학에 대한 간단한 개요가 필요합니다.
뇌는 약 1천억 개(10¹⁰)의 뉴런으로 이루어진 조밀한 섬유 경로 네트워크로 작동합니다. 뇌는 세 가지 주요 부분으로 나뉘는데, 이는 줄기(stem), 소뇌(cerebellum), 대뇌(cerebrum)입니다. 이 중에서 대뇌는 학습에서 가장 중요합니다. 이는 기억과 추론 같은 고차원 기능이 발생하는 장소이기 때문입니다. 대뇌의 각 영역은 기능이 전문화되어 있으며, 학습에 중요한 시각, 청각, 언어, 촉각, 단기 기억, 장기 기억, 언어 및 추론 능력을 담당합니다.
학습은 어떻게 이루어지는가?
뉴런 네트워크를 통해 감각 정보는 신경 경로를 따라 시냅스를 통해 전달되어 단기 기억(short-term memory)에 일시적으로 저장됩니다. 단기 기억은 일상에서 마주치는 방대한 감각 정보를 처리하는 수신 센터와 같습니다.
단기 기억에서 처리된 후, 뇌의 신경 경로는 이 기억들을 구조적 핵심부로 운반하여 기존 기억과 비교한 뒤 장기 기억(long-term memory)에 저장합니다.
이 과정은 순식간에 이루어지지만, 항상 완벽하지는 않습니다. 정보가 수십억 개의 뉴런 축삭(axon)을 따라 시냅스를 통해 다음 뉴런으로 전송되는 동안 약간의 손상이 일반적입니다. 이로 인해 많은 기억이 불완전하거나, 실제 기억 속의 빈틈을 채우기 위해 우리가 꾸며낸 잘못된 부분을 포함할 수 있습니다.
학습과 기억
캘리포니아대학교 어바인(University of California Irvine) 학습 및 기억 신경생물학 센터 연구에 따르면, 뉴런 간 연결의 강화와 약화가 학습 및 기억 형성을 만든다는 신경과학자들의 오랜 믿음이 입증되었습니다.
연구자들은 실험용 쥐를 통해 새로운 과제를 학습하는 동안 뇌의 활동을 분리하고 관찰했습니다. 연구 결과, 두 뉴런이 자주 상호작용하면 더 쉽게, 정확하게 정보를 전달하는 유대가 형성된다는 사실을 발견했습니다. 이는 더 완전한 기억과 더 쉬운 회상을 가능하게 합니다. 반면, 두 뉴런이 드물게 상호작용하면 전달이 종종 불완전하여 잘못된 기억이나 기억하지 못하는 결과를 초래했습니다.
예를 들어, 매일 같은 길로 출근하는 경우를 생각해보세요. 출근길은 너무 익숙해서 의식적으로 생각할 필요가 없습니다. 이는 해당 기억을 제어하는 뉴런들이 매우 자주 소통하여 마치 오래된 친구 그룹처럼 강한 유대를 형성했기 때문입니다.
반면, 한 번도 가본 적 없는 장소로 운전하는 경우, 뇌는 훨씬 더 열심히 일해야 합니다. 이 과정에서 뇌는 새로운 연결을 형성해야 하므로 더 큰 주의력과 노력이 필요합니다.
감정과 기억
하버드 의대(Harvard Medical School) 및 매사추세츠 종합병원(Massachusetts General Hospital) 내 마르티노스 생물의학 이미징 센터(Martinos Center for Biomedical Imaging)의 최근 연구에 따르면, 뇌의 구조적 핵심은 다양한 영역에서 감각 정보를 받아들인 후 데이터를 조립해 하나의 완전한 그림을 만들어냅니다. 이것이 바로 사건의 기억(memory)으로 자리 잡는 과정입니다.
기억은 감각 입력이 많을수록 강해집니다. 예를 들어, 우리가 무언가를 '보고 듣는' 경우, 단순히 '듣기만 하는' 경우보다 기억할 가능성이 훨씬 높습니다.
우리가 어떤 일에 대해 감정적인 반응(예: 공포, 분노, 웃음, 사랑)을 경험하면, 그 감정은 기억의 일부가 되어 기억을 극적으로 강화합니다.
기억을 회상할 때, 감정적 반응을 경험한 사람들은 단순히 사건을 목격한 사람들보다 해당 사건을 훨씬 더 정확하고 생생하게 기억할 가능성이 높습니다.
이로 인해 출생, 결혼, 이혼, 죽음과 같은 감정적으로 강렬한 사건은 잊을 수 없게 됩니다.
사람들은 어떻게 학습하는가?
신경과학 연구가 시사하는 바는 학습은 모든 감각을 참여시키고 뇌의 감정적인 측면을 자극해야 한다는 점입니다.
예를 들어, 유머, 스토리텔링, 그룹 활동, 게임과 같은 방법을 사용해 감정을 자극하는 것이 중요합니다.
논리적이고 이성적인 방식에만 의존하는 것은 강력한 기억을 만들지 못합니다.
미시간 대학교(Michigan University) 생물심리학 프로그램의 또 다른 발견에 따르면, 뇌는 우리 오감으로 들어오는 경험을 처리할 때 선택적으로 작동합니다. 뇌는 새롭거나 특별한 경험에 특별히 주의를 기울이도록 설계되어 있습니다.
이는 새로운 정보와 기존의 장기 기억을 비교하면서 이루어지며, 기존 정보와 일치하는 새로운 기억은 불필요하다고 간주하고 신속히 제거합니다. 반대로, 기존 기억과 모순되는 새로운 정보는 뇌를 과부하 상태로 만들어 그 불일치를 설명하려 합니다.
만약 새로운 정보가 유용하다고 판단되면, 이는 영구적인 기억으로 저장되어 나중에 회상할 수 있습니다. 반면, 이 새로운 정보가 유용하지 않거나 출처를 신뢰하지 않으면, 이를 잊거나 기존 정보를 선호하게 됩니다.
학습은 본질적으로 새로운 정보를 습득해야 하는 과정이므로, 새롭고 특별한 것에 집중하고 중복된 것을 잊는 뇌의 경향은 자연스러운 학습 동반자가 됩니다.
실제로 우리의 뇌는 태어난 순간부터 학습하도록 설계되어 있습니다. 우리의 타고난 호기심은 환경 속에서 특이한 것을 찾으려는 뇌의 본능적인 탐구에 의해 동력이 공급됩니다.
학습의 장애물
반면, 과거의 기억은 새로운 학습을 방해할 수도 있습니다. 기존 정보와 모순되는 새로운 정보를 배워야 할 때, 과거의 기억이 장애물이 될 수 있기 때문입니다.
우리가 나이를 먹고 더 많은 경험을 쌓을수록, 과거의 지식에 지나치게 의존하는 경향이 있습니다. 이로 인해 새로운 정보를 놓치거나, 기존 기억과 맞지 않는 새로운 정보를 거부할 수도 있습니다.
최신 뇌 연구 결과 및 시사점
다음은 뇌 연구 결과와 학습 방법에 대한 시사점을 요약한 표입니다:
| 최신 뇌 연구 결과 | 학습에 대한 시사점 |
|---|---|
| 뉴런 시냅스의 빈도와 최근성이 기억을 증가시킴 | 연습을 통해 빈도를 증가시키고, 유창성을 유지해야 함 |
| 감정이 기억을 강화함 | 학습 중 감정을 자극하고 참여시켜야 함 |
| 학습은 뇌의 물리적 구조를 변화시킴 | 학습에 참여하는 것이 평생 동안 학습 능력을 증가시킴 |
| 기억은 뇌의 여러 부분에 저장됨 | 학습 시 모든 감각을 활용해야 함 |
| 뇌는 새롭고 특이한 입력에 집중하도록 설계됨 | 학습은 뇌의 자연스러운 호기심과 내재적 동기를 활용해야 함 |
