어떻게 공부할 것인가/ 꾸준한 노력은 뇌를 변화시킨다

  • 1970년대 있었던 마시멜로 실험.
    • 600명 이상의 아이들이 실험에 참가했으나 1/3만이 두 번째 마시멜로를 먹을 수 있을 정도로 오랫동안 유혹에 저항하는데 성공했다.
    • 이후 연구는 계속 되었고 가장 최근인 2011년에는 이 만족 지연(Delaying Gratigication)을 더 잘했던 아이들이 학교와 직장 생활에서도 더욱 성공적이었다는 사실이 밝혀졌다.
  • 우리는 유전자가 부여하는 능력들을 가지고 태어나지만 성공은 놀라울 정도로 집중력과 자기 훈련에 좌우되며, 집중력과 자기 훈련은 자신의 능력에 대한 인식과 동기의 산물이다.
  • 뇌는 놀라울 정도로 가소성(Plasticity)이 높다. 신경과학에서 쓰는 이 용어는 대부분의 나이든 사람들에게도 적용할 수 있다.
  • 어떤 의미에서 아기의 뇌는 초창기 국가와 같다.
    • 누구나 유전자에서 받은 원료를 가지고 세상에 나오지만 역량을 갖추기 위해서는 학습과 심성 모형의 발달이 필요하고 추론, 문제 해결, 창조를 할 수 있게 해주는 신경로가 있어야 한다.
    • 우리는 뇌의 능력이 선천적으로 타고나며 지적 잠재력도 태어날 때부터 어느 정도 정해진다는 생각이 잘못되었다는 것을 안다.
  • 과학자들은 뇌졸중이나 뇌손상을 겪을 경우, 뇌가 손상된 영역의 역할을 가까운 신경망이 대신 맡도록 임무를 재배정하여 환자가 잃었던 능력을 되찾는 경우를 보아왔다.
    • 현대의 기록과 연구에 따르면 우리 인간과 인간의 뇌는 과학자들이 불과 수십 년 전에 가능하다고 생각했던 수준보다 훨씬 대단한 역량을 발휘할 수 있다.

뇌는 평생에 걸쳐 변화한다

  • 지식과 기억은 모두 생리적 현상이며, 신경세포와 신경로에서 일어난다. 뇌가 고정된 장치가 아니라 변할 수 있는 기관이고 새로운 과제를 수행하면서 스스로를 인식할 수 있다는 점은 최근에 드러난 사실이다.
  • 우리는 뉴런이라고 불리는 1000억 개의 신경세포를 갖고 태어난다. 시냅스는 뉴런과 뉴런의 연결이며 뉴런들은 이곳을 통해 신호를 주고 받는다.
    • 출생 전후로 우리는 ‘폭발적인 시냅스의 형성’ 과정을 겪으며, 이 과정에서 뇌가 스스로 회로를 연결한다.
    • 뉴런에서는 축색돌기라는 –원문에는 축삭돌기라고 나오는데, 이 위키의 이전 기록과 매치시키기 위해 축색이라고 고쳤다– 아주 미세한 가지가 뻗어나온다. 축색돌기는 수상돌기라고 하는 다른 뉴런의 중심부로 뻗어간다. 축색돌기가 수상돌기와 만나면 시냅스가 만들어진다.
    • 어떤 축색돌기는 목표로 하는 수상돌기를 만나 전체 신경 회로망의 일부인 시냅스를 형성하기 위해 어마어마한 거리를 여행해야 한다.
    • 이들이 형성하는 신경 회로망은 감각, 인지, 운동 기술, 기억과 학습 등을 가능하게 해주며, 지적 능력의 가능성과 한계를 설정하기도 한다.
  • 시냅스의 수는 한 살에서 두 살 사이에 최고조에 달한다. 이 수는 평균적인 성인의 뇌에 든 것보다 50% 많다.
    • 이후 안정기에 접어들면 그 상태가 사춘기 무렵까지 지속된다. 이 시기에는 시냅스를 가지치기하는 과정이 진행되면서 과잉 상태였던 시냅스의 수가 줄어들기 시작한다.
    • 16살쯤 되면 약 150조 개로 추정되는 연결이 남는데, 이 정도가 성인으로서 적절한 시냅스의 개수이다.
  • 왜 아기의 뇌가 너무 많은 시냅스를 만들어내는지 그 후 가지치기로 제거될 시냅스를 어떤 기준으로 결정하는지는 아직 모른다.
    • 일부 신경과학자들은 쓰지 않는 시냅스가 사라진다고 믿는다. 이들은 어린 시절의 연결 상태를 평생 유지하기를 바라면서 어린 시절 최대한 많은 시냅스를 자극하는 것에 찬성한다.
    • 또 다른 학자들은 폭발적인 성장과 가지치기 과정이 유전학적으로 결정되기 때문에 우리는 어떤 시냅스가 살아남고 어떤 시냅스가 사라지는지 에 영향력이 전혀 없거나 거의 없다고 주장하기도 한다.
  • 신경과학자 패트리샤 골드먼-라킥은 대부분의 지식은 시냅스 형성이 안정된 후 습득된다고 한다. 또한 신경과학자 해리 T. 추거니 역시 경험과 환경의 자극이 신경 회로를 미세하게 조정하고 그 구조가 개인의 고유한 특성을 띠도록 하는 것은 아기 때보다 시냅스 연결이 안정화 되었을 때 주로 일어난다고 본다.
  • 영국의 심리학 및 사회학 분야의 학술 연구팀은 2011년 보고서에서 신경과학적인 증거를 설명하며 뇌의 대체적인 구조는 유전자에 상당히 많이 좌우되는 듯 하지만, 신경망의 미세한 구조는 경험에 따라 형성되며 상당히 많이 변화할 수 있는 것으로 보인다는 결론을 내렸다.
  • 뇌가 변할 수 있다는 점은 여러 가지 면에서 명백히 드러난다.
    • 노먼 도이지의 책 <기적을 부르는 뇌>에서 신경과학자들의 도움을 받아 심각한 손상을 이겨낸 환자의 흥미로운 사례를 조명한다.
    • 폴 바크-이-리타는 감각 기관에 손상을 입은 환자들을 돕기 위한 장치를 고안했다. 이 장치는 뇌가 다른 부위의 자극에 반응하도록 가르치는 한편 감각 체계를 다른 감각 체계로 대체하여 환자가 잃었던 능력을 되찾게 해준다.
    • 마치 시각 장애인이 반향 위치 측정으로, 즉 지팡이 끝에서 나는 소리를 감지해서 주위 환경을 ‘보는’ 법을 배우거나 점자를 사용해서 촉각으로 글 읽는 법을 배울 수 있는 것과 마찬가지다.
    • (장치와 훈련에 대한 설명 생략)
  • 신경세포체는 과학자들이 회질 (Gray Matter)이라고 부르는 뇌의 대부분을 구성한다. 백질 이라고 부르는 곳은 연결망으로 구성된다. 이것은 전등 코드를 감싼 플라스틱처럼 다른 세포체의 수상도릭에 연결된 축색돌기를 감싸는 하얀 미엘린 수초로 되어 있다.
    • 회질과 백질은 활발한 연구 주제다.
  • UCLA에서는 유전자가 일치하는 일란성 쌍둥이와 일부 유전자만 일치하는 이란성 쌍둥이의 시냅스 구조를 비교했다.
    • 이 연구는 다른 연구들이 제시했던 대로 지식 처리 속도가 뉴련 연결의 탄탄함에 따라 결정된다는 결과를 얻었다.
    • 생애 초기에는 뉴런 연결의 탄탄함을 주로 유전자가 결정하지만 대개 신경 회로는 신체가 성숙하는 속도만큼 일찍 발달하지 못하고 40, 50, 60대가 될 때까지 계속 변화하고 성장한다.
    • 이렇게 신경 회로가 성숙함에 따라 축색돌기를 감싸고 있는 미엘린 수초는 점점 두꺼워진다.
    • 수초 형성은 일반적으로 뇌의 뒤쪽에서 시작해서 앞으로 진행되며, 성인이 될 무렵에는 전두엽까지 다다른다.
  • 미엘린 수초의 두께는 능력과 관련이 있다. 연구에 따르면 연습을 많이 할수록 연관된 경로를 따라 미엘린 수초가 더 많이 형성되고 전기 신호의 강도와 속도도 높아지며 그 결과 수행의 수준도 높아지는 것이 아주 명백히 드러난다.
    • 예컨대 피아노 연습을 더 많이 하면 음악을 하는데 필요한 인지적 과정 및 손가락 움직임과 관련된 신경 섬유들의 수초가 늘어난다는 것이다.
  • 습관 형성에 대한 연구는 신경가소성에 흥미로운 관점을 더한다. 목표를 위해 의식적으로 행동할 때 쓰이는 신경 회로는 습관의 결과로 자동적인 행동을 할 때 쓰이는 신경 회로와 다르다.
    • (이 부분 아주 재미있다. 의식과 무의식에 대한 개인적인 생각과도 맥락을 같이 하는데, 습관이란 무의식적인 행동이고 목표를 위한 행동은 의식적 행동인데 이 둘의 신경 회로가 다르다는 것은 의식적 행동과 무의식적 행동이 뇌에서 분명하게 구분된다는 것. 의식과 무의식은 개념적인 구분이 아니라 실제로 뇌에서 다르게 처리를 하고 있다.)
  • 습관적인 행동은 뇌 안쪽에 있는 기저핵에서 담당한다.
    • 어떤 종류의 지식이나 기술, 특히 운동 기술이나 연속적인 과제를 오랫동안 훈련하고 반복하면 그것이 이 안쪽 영역에 기록되는 것으로 추정되는데, 이곳은 안구 운동과 같은 무의식적인 행동을 통제하는 영역이다. 이렇게 기록을 하면서 뇌는 연속적인 운동 동작과 인지적 행위를 한데 묶어 단일한 절차로 취급하는 것으로 보인다.
    • 이때 반응 속도를 상당히 늦추는 의식적인 결정이 생략됨으로써 연습하던 행동은 반사적인 행동이 된다. 즉, 처음에는 목적을 위해 스스로 가르치면서 행동해야 하지만 나중에는 자극만 있으면 자동적으로 반응하게 된다.
    • 일부 연구자들은 이렇게 행동을 묶는 단계, 즉 청킹 (Chunking)이 어떻게 고도로 효율적이고 통합된 학습의 기능을 하는지 설명하면서 ‘매크로’라는 말을 쓰기도 한다.
    • 습관 형성에 필수적 단계인 청킹에 대한 이론들은 스포츠 분야에서 어떻게 생각하기 전에 몸이 먼저 움직이며 순식간에 연결된 동작들이 펼쳐지는지 이해하는데 도움이 된다.
    • 음악가가 어떻게 음표를 머릿속에 떠올리기도 전에 손가락을 움직이며 체스 선수가 말의 다양한 배치에 따라 무수히 가능한 방향과 결과를 어떻게 내다볼 수 있는지 설명하는데 청킹의 개념을 사용할 수 있다.
  • 뇌의 지속적인 변화 가능성의 또 다른 중요한 신호는 기억과 지식을 통합하는 영역인 해마가 평생에 걸쳐 새로운 뉴런을 만들어 낼 수 있다는 발견이다.
    • 신경 발생 (Neurogenesis) 혹은 신경세포 생성이라고 하는 이 현상은 뇌가 물리적 손상에서 회복하는 능력이나 인간의 평생 학습 능력에서 중심 역할을 하는 것으로 보인다.
    • 신경 발생과 학습 및 기억과의 관계는 새로이 탐구해야 할 영역이지만 과학자들은 이미 연관 학습(Associative Learning, 이름과 얼굴처럼 관련 없는 항목의 관계를 학습하고 기억하는 것)이 해마에서 새로운 뉴런을 더욱 많이 생성하도록 자극한다는 연구 결과를 내놓았다.
  • 신경 발생의 증가가 새로운 학습에 착수하기 전에 시작된다는 사실은 뇌의 학습 의도를 보여준다. 또한 신경 발생의 증가가 학습 활동이 끝난 후에도 한동안 지속된다는 사실은 간격을 두고 노력을 들여 인출 연습을 할 경우 장기 기억과 기억의 통합에 기여한다는 점을 보여준다.
  • 학습과 기억은 신경이 관여하는 과정이다. 인출 연습, 간격을 둔 연습, 예행 연습, 규칙 학습, 심성 모형의 형성이 학습과 기억을 향상시킨다는 사실은 신경가소성의 증거다.
    • 앤 바넷과 리처드 바넷의 표현을 빌리자면 인간의 지적 발달은 “타고난 성향과 인생사 사이의 평생에 걸친 대화”라고 할 수 있다.

IQ는 변하는가

  • IQ는 유전자와 환경의 산물이다.
    • 키는 대부분 유전적으로 타고나지만 수십 년에 걸쳐 영양 상태가 개선되자 후대로 갈 수록 평균 신장이 커졌다.
    • 이와 마찬가지로 1932년 표준화된 시범 검사가 시작된 이래 전 세계의 산업화된 지역에서 IQ는 꾸준히 상승했다. 이 현상을 처음으로 세상에 알려 주목을 받은 정치학자의 이름을 따서 이것을 플린 효과라고 부른다.
  • (이후 IQ 지수가 높아진 것에 대한 여러 설명들 설명 생략. 유전과 환경이 모두 영향을 미친다)

두뇌 훈련

  • 결정 지능은 효율적인 학습과 기억 전략을 통해 높일 수 있는 것이 분명하다. 반면 유동 지능은 어떻게 높일 수 있는가? 유동 지능을 결정하는 핵심 요인은 작업 기억이다.
  • (스위스의 유동 지능을 높여주는 실험 예시 생략)
    • 이 연구는 참가자가 35명으로 너무 적었고 모두 비슷하게 지능이 높은 사람들이 선발되었다. 게다가 이 연구의 초점은 훈련 과제가 한 가지 뿐이었기 때문에 다른 작업 기억 훈련 과제가 얼마나 응용될 수 있을지 불분명했고 이 결과가 정말로 작업 기억에 대한 것인지 아니면 이 훈련에서만 얻을 수 있는 독특한 결과인지도 확실하지 않았다.
    • 마지막으로 향상된 수행 능력의 지속성이 알려지지 않은데다 반복된 다른 연구들을 통해 결과가 여러 번 검증되지도 않았다. 실증적 연구의 결과는 다른 연구자들이 반복해서 연구한 후 같은 결과를 얻어낼 수 있어야 과학적 이론으로 성립할 수 있다.
  • 뇌는 근육이 아니므로 한 가지 기술을 강화한다고 해서 다른 기술들도 자동적으로 강화되지는 않는다.
    • 인출 연습과 심성 모형의 형성과 같은 학습과 기억 전략들은 연습한 내용이나 기술에 한해 지적 능력을 향상시키는데 효과적이지만 거기서 얻은 이득이 다른 내용이나 기술을 숙달하는데까지 미치지는 않는다.
    • 전문가의 뇌와 관련된 연구들은 전문 분야와 관련된 축색돌기의 수초가 증가했지만 나머지 영역에서는 그렇지 않음을 보여준다. 피아노 거장들의 뇌에서는 피아노 기술과 관련된 수초만 증가한 것이 관찰된다.
  • 하지만 연습을 습관으로 만드는 능력은 정말로 다른 분야에도 적용된다.

지능은 노력과 학습의 결과라고 믿는 성장 사고방식

  • “할 수 있다고 생각하든 할 수 없다고 생각하든 생각하는 대로 될 것이다” 라는 격언은 심오한 진리가 숨겨져 있다.
    • 심리학자 캐롤 드웩의 연구들은 단순한 확신만으로도 학습과 수행에 얼마나 큰 영향을 미칠 수 있는지 밝히는데 지대한 관심을 쏟았다. 여기서 확신이란 자신의 지능 수준이 고정되어 있지 않고 대부분이 자기 손에 달려 있다는 믿음을 말한다.
  • (실험 내용 생략)
    • 드웩의 ‘성장 사고방식(Growth Mindset)’의 태도를 취하는 아이들은 학교로 돌아가서 ‘고정 사고방식(Fixed Mindset)’의 태도를 취하는 아이들에 비해 훨씬 더 적극적으로 학습하는 우수한 학생이 되었다.
  • 드웩은 왜 어떤 사람들은 도전에 실패하고 낙심하는 반면 어떤 사람들은 새로운 전략을 시도해보고 두 배로 노력하는지 궁금했다.
    • 드웩은 두 유형의 근본적인 차이가 실패의 원인을 찾는 방식에 있다는 점을 발견했다. 실패의 원인을 자신의 무능함에서 찾는 사람들은 낙심하는 반면, 실패를 노력 부족이나 비효율적인 전략의 결과로 해석하는 사람들은 더 깊이 파고들고 다른 접근법을 시도해 본다.
  • 드웩은 수행 목표(Performance Goal)를 추구하는 학생들이 있는 반면 학습 목표(Learning Goal)를 향해 노력하는 학생들이 있다는 것을 알게 되었다. 전자는 자신의 능력을 입증하는데 노력하는 반면, 후자는 새로운 지식이나 기술을 얻기 위해 노력한다.
    • 학습과 성장 대신 수행에 초점을 맞출 때, 사람들은 중요한 결과를 얻기 위해 땀 흘려 노력해야 하는 상황에 뛰어들어 비웃음을 받을지도 모르는 위험을 감수하느니 일찌감치 뒤로 물러선다.
  • 드웩의 연구는 칭찬과 그 힘을 다루는 영역까지 확장되었다.
    • 똑똑하다는 칭찬을 받은 학생들은 다음 번 퍼즐을 풀 때 쉬운 퍼즐을 고르는 반면, 노력을 칭찬 받은 학생들 중 90%는 더 어려운 퍼즐을 골랐다.
  • 폴 터프는 자신의 책 <아이는 어떻게 성공하는가>에서 드웩의 연구를 비롯한 여러 연구들을 언급하면서 성공은 IQ보다 투지, 호기심, 끈기에 달려있다고 주장했다. 성공의 필수 요소는 어린 시절 역경에 부딪히고 그것을 이겨내는 법을 배우는 것이다.
    • 사회 최하층의 아동은 난관에 부딪혀 곤란을 겪고 자원 부족으로 허덕이기 때문에 성공 가능성이 낮은 반면, 최고의 환경에 있는 아이는 스스로 역경을 경험해 낸 경험이 적기 때문에 성공에 필수적인 자질을 습득하지 못한다.

전문가처럼 의도적 노력을 기울여 연습하기

  • 전문가의 능력은 유전적 소인이나 높은 IQ에서 나오는 것이 아니다. 그것은 앤더스 에릭슨이 ‘꾸준한 의도적 연습(Sustained Deliberate Practice)’이라고 부르는 수천 시간의 연습에서 나온다.
  • 무언가를 반복적으로 하는 것이 연습이라면 의도적 연습은 차원이 다르다. 의도적 연습은 목표 지향적이고 혼자서 하는 경우가 많으며, 현재의 수행 수준을 뛰어넘기 위한 반복적인 노력으로 구성된다.
    • 어떤 분야에서든 전문적 수행은 점점 복잡해지는 수많은 패턴을 서서히 습득함으로써 완성된다고 여겨진다. 패턴은 엄청나게 다양한 상황에서 그때마다 어떤 조치를 취할 것인가에 대한 지식을 저장하는데 사용된다.
    • 체스 챔피언은 체스 말의 배치를 분석하면서 말을 움직일 수 있는 수많은 방법과 각각의 움직임이 초래할 결과를 예상할 수 있다. 의도적 연습의 특징인 분투, 실패, 문제 해결, 새로운 시도는 더 높은 수준에 도달하는데 필요한 새로운 지식, 생리적 적응, 복잡한 심성 모형의 형성을 가능케 한다.
    • 시스티나 성당 천장에 실물 크기의 인물 400명 이상을 모두 그려냈을 때 미켈란젤로는 이렇게 얘기했다고 한다. “내가 이렇게 뛰어난 기량을 얻기 위해 얼마나 열심히 노력했는지 사람들이 안다면 그 그림이 전혀 놀랍지 않을 것이다”
  • 의도적 연습은 보통 별로 즐겁지 않다. 의도적 연습 과정에서 발휘되는 끈기와 노력은 더 수준 높은 수행에 맞추어 뇌와 생리 기능을 재편성 한다. 하지만 어떤 분야에서든 성취는 그 분야에만 국한된다. 한 분야에 능숙해진다고 해서 다른 영역에서 전문적 수준을 달성하는 것이 쉬워지지는 않는다.
    • 뇌를 재편성하는 연습의 한 예는 국소 근긴장이상증의 치료에서 나타난다. 국소 근긴장이상증은 피아니스트나 기타리스트의 반복적인 연주가 뇌를 재편성해서 마치 두 개의 손가락이 하나로 합쳐진 것처럼 느끼게 하는 현상이다. 이들은 힘든 훈련을 계속함으로써 점점 손가락을 따로 움직일 수 있게 된다.
  • 전문가들에게 가끔 불가사의한 재능이 있는 것으로 보이는 한 가지 이유는 자기 분야의 복잡한 수행을 관찰하고 나중에 그 수행의 모든 면을 기억으로부터 끌어내 아주 세세하게 재현할 수 있는 사람들이 있기 때문이다.
    • 모차르트는 복잡한 음계를 한 번 듣고 재현할 수 있었던 음악가로 유명한데, 이 기술은 육감 같은 신비한 능력에서 나오는 것이 아니라 자기 분야에 대한 전문가의 뛰어난 지각과 기억력에서 나오는 것이다.
    • 한 분야에서 전문적인 수준을 달성한 사람이라도 다른 삶의 영역에서는 대부분 평범하다.
  • 에릭슨의 연구에 따르면 사람들이 한 분야에서 전문가가 되기 위해 평균적으로 투자한 시간은 1만 시간 또는 10년 동안의 연습이다.
    • 그 중에서도 가장 뛰어난 사람들은 이렇게 투자한 시간들 중 혼자서 의도적인 연습을 했던 시간이 더 많은 비중을 차지한다.
    • 요컨대 전문적 수행은 유전적인 경향이 아니라 연습의 질과 양에 따른 결과이며, 전문가가 되는 길은 그것을 이룰 동기와 시간이 있고 훈련을 할 수 있는 평범한 사람들의 손에 닿는 곳에 있다.

기억의 단서 만들기

  • (기억술에 대한 내용 생략. 외워야 될 목록의 머리글자를 따서 단어를 만든다거나 하는 등의 내용)
  • 회상을 계속한다면 복잡한 일도 제 2의 천성이 될 수 있고, 기억을 도와주는 단서도 더는 필요하지 않을 것이다. 우리 뇌는 운동이나 인지적 행동들을 되풀이하여 사용함으로써 부호화하고 청킹하여 그것을 습관처럼 자동적으로 회상하고 적용할 수 있다.
    • (회상(recall)과 재인(recognition)은 다르다. 나 스스로는 재인 능력은 괜찮은데, 회상 능력은 부족하다고 생각. 물론 이는 훈련으로 강화해야지)

7장 요약

  • 노력을 들인 학습은 뇌를 변화시키며, 새로운 연결을 형성하고 역량을 키운다. 지적 능력은 태어날 때부터 고정된 것이 아니라 상당 부분 자신이 만들어 가는 것이다.
  • 노력을 하는 이유는 노력 그 자체가 능력의 범위를 넓히기 때문이다. 무엇을 만들어가든, 어떤 사람이 되든, 어떤 능력이 있든 마찬가지다. 많이 할수록 더 많은 것을 할 수 있다. 우리는 성장 사고방식을 통해 평생에 걸쳐 꾸준히 이런 원리를 받아들이고 그 이득을 취하면서 살 수 있다.
  • 복잡한 기술에 통달하거나 전문가가 되는데는 대부분 타고난 재능보다 자기 훈련과 의지, 끈기가 필요하다는 점이다.
[ssba]

The author

지성을 추구하는 디자이너/ suyeongpark@abyne.com

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