May 29, 2026 English Reading

원문

https://www.snexplores.org/article/kids-brain-learning-math-numbers

해석

몇몇 어린 아이들은 다른 아이들보다 더 수학에서 어려움을 겪는다. 현재 과학자들은 이 이유를 설명할 수 있을지도 모르는 뇌의 위치와 생각 처리 방식을 지적했다. 새로운 연구에서, 어린아이들은 간단한 수학 문제를 받았다. 첫번째 테스트에서 이 어린아이들 중 일부는 수학 학습 문제를 발견했다. 다른 아이들은 전형적인 수학 능력을 요구하는 문제를 받았다. 새로운 연구에서 수학 학습 능력이 떨어지는 아이들은 답을 작성하는데 신중함이 덜 했다. 또한 그들은 오답을 맞더라도 속도를 늦추지 않았다. 하지만 수학문제를 푸는데 있어서 한가지 작은 변화가 있었는데, 두 그룹의 성과가 어땟는지 알 수 없게 되었다. 두번째 테스트에서는 같은 아이들에게 일반적인 슷자 대신에 점자를 통해 숫자를 나타내도록 하였다. 현재 수학 능력이 떨어지는 아이들은 답을 작성하지 못했다. 또한 다른 그룹처럼 문제를 틀리면 속도가 느려졌다. 연구원들은 해당 연구 결과를 3월 11일 Journal of Neuroscience에 공유하였다. Bert De Smedt는 일반적인 숫자를 통해 문제를 해결하는 것은 아이들에게 도전적일수도 있다고 언급했다. 그는 새로운 연구에 참여하진 않았으나 루벤 Leuven 대학교에서 뇌과학을 연구하고 있다. De Smedt는 과거 데이터가 어린 아이들이 수학 문제에 어려움을 느낀다는 심볼릭 프로세싱을 보여준다고 언급했다. 이 연구에서 그는 우리에게 새로운 것을 가르쳐주었다. 어떻게 수학 능력이 떨어지는 아이들이 문제 해결을 위해 접근할 수 있는지에 대한 작은 차이점을 보여주었다. 그는 세부적인 요소들이 왜 몇몇 아이들이 숫자를 힘들어하는지 설명하는 것을 도와준다고 언급했다.

수학적 두뇌

연구에 참여한 아이들은 모두 2 혹은 3학년들이다. 모든 아이들은 표준화 시험에 있는 수학 문제들을 풀었다. 저조한 성적을 받은 아이들은 수학 능력이 부족한 그룹에 들어갔다. 나머지는 전형적인 수학 능력이 있는 그룹에 들어갔다. 모든 아이들은 스크린에 표시되는 숫자 1쌍을 확인했고 어떤 숫자가 더 큰지를 맞추었다. 각 문제마다 답변하는데는 몇초 정도가 소요되었다. 연구원들은 아이들이 답변을 하는데까지 어느정도 시간이 걸리는지를 기록하였다. 동시에 그들은 MRI 머신을 통해 어린아이들의 뇌를 스캔하였다. 결과 이미지에서는 문제를 풀 때 뇌의 어느 부분이 가장 활발한지를 보여주었다. 또한 연구원들은 아이들이 수학 문제를 풀 때 미묘한 패턴을 조사하였다. 연구원들은 아이들이 얼마나 신중하게 답을 찾는지와 실수를 한 뒤 어떻게 행동하는지를 관찰했다. Hyesang Chang은 문제를 맞았는지는 신경쓸 필요가 없었다고 언급했다. 그녀의 팀은 이 문제에 접근할 때 두 그룹이 차이가 어떻게 될지를 궁금해했다. Chang은 San José 대학교에서 인지 신경 과학자로 일하고 있다. 그녀는 같은 주에 있는 Stanford 대학교에서 연구를 진행하고 있다. 어린아이들의 행동과 뇌 활동을 조사한 후 과학자들은 중전두회에 대한 것을 알아차렸다. 이 뇌의 일부분은 단기 기억과 숫자에 대해 생각하는 기능을 담당한다. 그것은 문제에 답을 쓸 때 신중함이 없고 수학 능력이 떨어지는 아이들에서는 활동이 더 적었다. 다른 뇌의 일부분인 전대상피질도 눈에 띄었다. 그것은 실수를 발견하고 어떤식으로 문제에 접근할지를 담당한다. 수학 능력이 떨어지는 그룹이 문제를 틀리고 그 후 속도가 느려질 때 이 부분은 활동이 더 적어졌다. 이 패턴들은 아이들이 일반적인 숫자를 사용해서 문제를 풀 때 나타났다. 그들이 점자로 된 숫자를 통해 풀 때 그들의 뇌 활동은 달라졌다. 수학 학습 능력이 떨어지는 아이들은 전형적인 수학 능력이 있는 아이들과 비교했을 때 뇌의 이 두 가지 영역에서 차이가 났다.

핵심 요점

관찰한 뇌 활동 패턴이 수학 능력 차이의 원인이라고 단정 지을 순 없다. 하지만 한가지는 분명하다. 뇌의 어느 한 부분만 수학과 숫자를 처리하지 않는다. Marie Arsalidou는 실수를 처리하는 뇌의 일부분도 중요하다고 언급했다. 신경과학자인 그녀는 York 대학교에서 근무하고 있다. 그녀는 어린 아이들의 뇌 발전에 대해 연구하고 있다. 그녀는 뇌가 수학 문제를 풀면서 다양한 영역을 사용하고 있음을 배우고 있다고 언급했다. Chang은 그녀의 팀이 진행한 연궁ㅔ서 또 다른 핵심을 지적했다. 뇌가 수학 문제를 처리하는데 있어서 숨겨진 매커니즘이 있을지도 모른다. Chang은 미래에는 아이들이 어떻게 문제를 해결해야할지를 깨닫게 될 수 있다고 언급했다. 문제를 푸는 어려움을 느끼는 이들은 각 문제들을 해결하기 위한 테크닉을 만들기 위해 노력해야할지도 모른다.

GPT 첨삭

몇몇 아이들은 다른 아이들보다 수학을 더 어려워한다. 이제 과학자들은 그 이유를 설명할 수도 있는 몇 가지 사고 과정과 뇌 영역을 밝혀냈다.

새로운 연구에서 아이들은 간단한 수학 문제를 받았다. 이전 검사에서 일부 아이들은 수학 학습 장애가 있는 것으로 확인되었고, 다른 아이들은 일반적인 수준의 수학 능력을 가지고 있었다. 새로운 연구에서 수학 학습 장애가 있는 아이들은 답을 할 때 더 신중하지 않은 경향을 보였다. 또한 다른 아이들과 달리 실수를 한 뒤에도 속도를 늦추지 않았다.

하지만 수학 문제가 제시되는 방식을 조금 바꾸자 두 그룹 간의 수행 차이는 사라졌다.

두 번째 실험에서는 같은 아이들에게 숫자 기호 대신 점의 개수로 숫자를 나타낸 문제를 제시했다. 그러자 수학 학습 장애가 있는 아이들도 서둘러 답하지 않았으며, 실수를 한 뒤에는 다른 아이들처럼 속도를 늦추는 모습을 보였다.

연구진은 이러한 결과를 3월 11일 Journal of Neuroscience에 발표했다.

아이들에게 숫자 기호를 다루는 일이 어려울 수 있다는 생각은 새로운 것이 아니라고 Bert De Smedt는 말한다. 그는 이번 연구에 참여하지는 않았지만 벨기에의 Catholic University Leuven에서 학습 신경과학을 연구하고 있다. 과거 연구들은 수학에 어려움을 겪는 아이들에게 진짜 어려운 부분은 “숫자 기호 처리(symbolic processing)”라는 점을 보여주었다고 그는 설명한다. 그리고 이번 연구는 우리에게 새로운 사실을 알려준다고 말한다.

즉, 수학 학습 장애가 있는 아이들이 문제에 접근하는 방식에는 작은 차이가 있다는 것이다. 그는 이러한 세부적인 차이가 왜 일부 아이들이 숫자 기호를 처리하는 데 어려움을 겪는지를 설명해줄 수 있다고 말한다.

수학과 뇌

이번 연구에 참여한 아이들은 모두 초등학교 2~3학년이었다. 모든 아이들은 먼저 표준화된 수학 시험을 치렀다. 성적이 낮았던 아이들은 “수학 학습 장애” 그룹으로 분류되었고, 나머지는 일반적인 수학 능력을 가진 그룹으로 분류되었다.

모든 아이들은 화면에 나타난 1부터 9까지의 숫자 쌍을 보고 어떤 숫자가 더 큰지 답해야 했다. 각 문제마다 답할 시간은 몇 초 정도였다.

연구진은 각 아이가 문제에 답하는 데 얼마나 시간이 걸리는지를 기록했다. 동시에 MRI 장비를 이용해 아이들의 뇌를 촬영했다. 그 결과 이미지들은 아이들이 문제를 푸는 동안 뇌의 어떤 부분이 가장 활발하게 활동했는지를 보여주었다.

연구진은 또한 아이들이 수학 문제를 풀 때 나타나는 미묘한 행동 패턴도 관찰했다. 그들은 아이들이 얼마나 신중하게 답하는지, 그리고 실수를 한 뒤 어떤 행동을 보이는지를 살펴보았다.

“우리는 이 과제를 얼마나 잘 수행했는지 자체에는 큰 관심이 없었습니다.”라고 Hyesang Chang은 말한다. 대신 그녀의 연구팀은 두 그룹이 “이 과제에 어떻게 다르게 접근하는지”를 궁금해했다. Chang은 캘리포니아 San José State University의 인지신경과학자이다. 그녀는 같은 주에 있는 Stanford University에서 이 연구를 수행했다.

아이들의 행동과 뇌 활동을 분석하던 중 과학자들은 중전두회(middle frontal gyrus)에 주목했다. 이 뇌 영역은 숫자를 생각하는 능력과 단기 기억에 관여한다. 수학 학습 장애가 있는 아이들이 신중하지 않게 답할 때 이 영역의 활동은 더 낮게 나타났다.

또 다른 뇌 영역인 전대상피질(anterior cingulate cortex)도 눈에 띄었다. 이 영역은 실수를 감지하고 자신이 과제를 얼마나 잘 수행하고 있는지를 점검하는 역할을 한다. 수학 학습 장애 그룹의 아이들이 실수를 한 뒤에도 속도를 늦추지 않았을 때, 이 영역 역시 활동이 더 낮게 나타났다.

이러한 패턴은 아이들이 숫자 기호를 사용할 때만 나타났다. 대신 점의 개수로 숫자를 표현한 문제를 제시했을 때는 뇌 활동 차이가 사라졌다. 수학 학습 장애가 있는 아이들도 일반적인 수학 능력을 가진 아이들과 비슷한 수준의 뇌 활동을 보였다.

핵심 요점

Chang 연구팀은 관찰된 뇌 활동 패턴이 아이들의 수학 능력 차이의 원인이라고 단정할 수는 없다. 하지만 한 가지 분명한 사실이 있다. 수학과 숫자를 처리하는 뇌 영역은 단 하나가 아니라는 점이다.

York University의 신경과학자인 Marie Arsalidou는 실수를 감지하는 뇌 영역 역시 중요하다고 말한다. 그녀는 아동기의 뇌 발달을 연구하고 있다. 그녀는 “우리는 수학을 수행하는 데 여러 뇌 영역이 관여한다는 사실을 배우고 있다”고 설명한다.

Chang은 이번 연구의 또 다른 중요한 시사점을 강조한다. 뇌가 수학 문제를 처리하는 과정에는 우리의 수행 능력에 영향을 줄 수 있는 “숨겨진 메커니즘”이 존재할 수 있다는 것이다.

미래에는 아이들에게 자신이 문제를 어떻게 해결하고 있는지를 스스로 인식하도록 가르칠 수도 있다고 Chang은 말한다. 그리고 어려움을 겪는 아이들에게는 서로 다른 문제 해결 전략이 제공될 수도 있다.

몰랐던 단어

• takeaway: 핵심 요점
• stand out: 눈에 띄다
• anterior cingulate cortex: 전대상피질
  • 대뇌 겉질에 위치한 띠 모양 부위 → 감정 조절, 주의 집중, 고통 인지 등을 담당
• middle frontal gyrus: 중전두회
  • 전두엽 바깥쪽에 위치 → 사고, 인식, 행동 계획 등을 담당
• subtle: 미묘한
• cautious: 조심성 있는