아이 뇌의 놀라운 능력과 잠재력의 비밀

경험의존적 발달은 노출시간에 의해 결정된다
피아노 연주나 미술 등의 예술적인 기능, 수영이나 피겨스케이팅 등의 운동기능, 수학이나 독서 등의 인지기능은 아이의 풍부한 경험이나 학습에 의해 새로운 시냅스를 만들거나 강화시킬 수 있다. 예를 들어 독서에 대해 말한다면 독서는 조물주가 아이의 뇌에 이미 유전적으로 프로그램되어 만들어 놓은 시냅스가 없어 기존의 경험기대적 발달의 신경회로, 즉 시각, 청각, 언어, 운동의 신경회로를 이용하여 시냅스를 새로 만드는 것이다. 이를 경험의존적 발달이라고 하는데 개인차가 많을 뿐 아니라 남보다 먼저 남보다 더 많이 제공할 경우에 발달이 앞당겨지거나 발달이 더 강화된다.
경험의존적 발달은 꼭 영유아기 때만 발달하는 것은 아니다. 성인에서도 훈련과 학습을 통하여 시냅스가 증가하고 신경망이 정교해진다. 즉 언제부터 자극하였느냐가 중요한 것이 아니라 얼마나 자극하였느냐가 중요하다. 독서의 경우 자극을 100배 이상 많이 받는다면 다른 아이에 비하여 100배 이상 발달할 수도 있다. 말콤 글래드웰은 <아웃라이어>에서 누구나 그 분야에 5,000시간 이상 노출하면 영재가 되고, 1만 시간 이상 노출되면 세계적인 사람이 될 수 있다고 하였다.
1만 시간 노출의 개념은 심리학자인 에릭슨에 의하여 제안되었다. 에릭슨은 바이올리니스트들을 세 군으로 나누었는데, 제 1군은 ‘엘리트’로 장래에 세계적인 수준의 솔로 주자가 될 수 있는 학생들이었고, 둘째군은 그냥 ‘잘한다’는 평가를 받는 학생들이고, 셋째군은 프로급 연주를 해본 적이 없고 공립학교 음악교사가 꿈인 학생들이었다. 세 군에 속한 학생들은 대략 5세 전후에 연주를 시작한 것으로 나타났다. 초기 몇 년간은 대략 일주일에 두세 시간씩 비슷하게 연습을 했지만, 8세 무렵부터 변화가 나타났습니다. 자기 반에서 가장 잘하는 아이는 다른 아이보다 연습을 더 했던 것이다. 결과적으로 20세가 되면 엘리트 학생은 모두 1만 시간을 연습하게 된다. 반면 그냥 잘하는 학생은 모두 8,000시간, 미래의 음악교사는 4,000시간을 연습하였다. 아마추어 피아니스트와 프로 피아니스트의 결과도 마찬가지였다. 아마추어들은 어릴 때 일주일에 세 시간 이상 연습하지 않았고, 그 결과 스무 살이 되면 모두 2,000시간 정도 연습한 것으로 나타났다. 반면 프로는 스무 살이 될 때까지 매년 연습시간을 꾸준히 늘려 바이올리니스트와 마찬가지로 결국 1만 시간에 도달했다.
신경과학자인 대니얼 레비틴에 의하면 1만 시간의 법칙은 작곡가, 수영선수, 소설가, 스케이트선수, 피아니스트, 바둑기사 그밖에 어떤 분야에서도 적용된다고 한다. 1만 시간은 대략 하루에 3시간, 일주일에 20시간씩 10년간 연습하는 것과 같다. 즉 어느 분야에서든 이보다 적은 시간을 연습해 세계 수준의 전문가가 탄생한 경우를 발견하지는 못했다. 뇌는 영재의 경지에 이르기까지 그 정도의 시간이 필요한 것이다.
1만 시간이란 엄청난 것입니다. 아이들의 경우, 억지로 그 정도의 노출을 하기는 어렵다. 아이가 그 분야에 재능이 있어야 하고, 자기가 좋아해야 하며, 격려해주고 지원해주는 부모가 있어야 한다. 또 지속적으로 보상을 해주어서 자기 스스로 의욕을 가지고 하지 않으면 도달할 수 없는 시간이다. 따라서 영유아기 때부터 미술과 음악같은 경험의존적 발달의 노출을 시작한 아이보다는 초등학교 때 시작한 아이들이 세계적인 미술가나 음악가가 많은 이유는 영유아기에는 부모에 의하여 타율적으로 하는 반면 초등학교 때에는 자기주도성이 생겨서 자기가 좋아하고 잘하여서 노출이 많아지기 때문에 5,000이나 1만시간 노출될 확률이 더 많아서이다.
 
모국어, 1만 시간의 법칙
1만 시간의 법칙은 모국어나 영어를 배우는데도 적용이 된다. 영어를 일찍 접할수록 쉽게 배울 수 있다는 것은 분명하다. 아이가 영어능력을 빨리 잃어버리는 것은 사실이지만, 뇌의 유연성 덕분에 언어 발달의 감수성기에 다시 영어에 노출될 경우 이것을 새로이 받아들일 수 있기 때문이다. 반면에 12세 이후에 영어를 들으면 좌뇌의 활성이 거의 없다. 열심히 노력해서 영어를 들을 수 있게 된다 해도 아이처럼 자연스럽지는 못하다. 영어를 말하는 것도 마찬가지이다. 영어를 어색한 발음으로 말할 수밖에 없는 것이다. 따라서 가족 구성원 중에 영어를 잘하는 사람이 있어서 아기 때부터 지속적으로 영어를 할 수 있다면 영어를 가르치는 것이 바람직할 수 있다. 그런 경우가 아니라면 모국어에 먼저 익숙해진 다음 영어를 가르치는 것이 좋다. 모국어에 빨리 익숙해질수록 모국어 문법구조에 따른 논리력이나 수리력도 함께 계발되기 때문이다. 모국어를 먼저 배우고 영어를 하면 모국어의 언어적 지식과 센스를 이용하여 영어의 의미, 문장구성, 단어 형태에서는 유아기에 영어를 배우는 것보다 빨리 학습이 가능하다. 영어만 잘하는 아이를 만들겠다고 하면 모를까, 논리력, 수리력, 사회성, 지능 등 여러 가지 인지 기능에 대한 폭넓은 계발을 위해서라면 모국어를 일찍 습득하고 잘하는 것이 더 중요하다. 특히 태어나자 마자 영어에 노출되면 2,200시간 이상 노출이 되어야 의미있는 영어단어를 한마디 할 수 있고 5,000시간 이상 노출되어야 영어를 유창하게 말할 수 있다. 반면 모국어에 5,000이상 노출되어 모국어에 능통한 경우에는 모국어의 언어력을 기반으로 영어를 배울 수 있기 때문에 2,400시간 만 노출되어도 유창한 의사소통이 가능하며 4,300시간 노출되면 영어의 전문가가 될 수 있다. 그런 의미에서 영어는 모국어에 5000시간 이상 노출된 후에 하는 것이 바람직하다. 뇌과학적으로도 문법의 뇌가 4세경에 발달되므로 5-6세 이후에는 영어문법을 잘 배울 수 있다.

외국어의 감수성기   신경회로의 결정적 시기를 보여주는 또 한 가지 대표적인 예는 언어와 관련이 있다. 새들 중에는 부화한 후 일정 기간 내에 같은 종의 짝짓기 울음소리를 듣지 못하면 그걸 배울 수가 없고 결국 짝짓기를 못하는 경우가 많다. 인간에게도 같은 일이 일어날 수 있는데, 갓난아기들은 모든 언어의 소리를 구별할 수 있지만, 머지않아 모국어의 소리에 가장 쉽게 반응하도록 뇌가 연결된다고 한다. ‘l'과 ’r'가 구분되지 않는 우리나라에서 자란 사람이 나중에 영어를 배울 때 그 소리를 듣고 말하기가 어려운 것은 그 때문이다. 사춘기가 지나면 모국어의 억양을 완전히 없애고 외국어를 배우기가 점차 어려워지는데, 뇌의 언어 영역이 모국어를 듣고 말하도록 ‘단단히 연결’되었기 때문일 가능성이 높다. 이런 현상을 흔히 ‘키신저효과’라고 하는데, 미국의 국무장관이었던 헨리 키신저는 12세에 미국으로 이민 와서 평생 강한 독일어 억양을 버리지 못했지만, 이민 왔을 때 10세이었던 그의 동생에게서는 독일어 억양의 흔적을 찾아볼 수 없었다. 외국어 발음과 문법은 12세 전후가 감수성기인 것이다.

연령별 뇌발달과 적기교육
아이의 뇌는 크게 5단계로 나누어 발달하게 된다. 오감각이 발달하고 뉴런을 연결하는 시냅스가 급격히 발달하는 24개월까지의 1단계, 종합적인 사고와 정서적 안정의 기초를 다지고 관계를 통한 학습이 중점적으로 이루어지고, 전두엽과 변연계가 활발하게 발달하는 48개월까지의 2단계, 창의력과 정서발달이 중요한 전두엽과 우뇌가 발달하는 학령 전까지의 3단계, 언어의 뇌가 발달하고, 이어서 수학이나 추상적 개념의 뇌가 발달하는 초등학생의 4단계, 시각의 뇌가 발달해 시각적으로 추상적 개념을 이해할 수 있고 변연계가 활성화 되어 감정에 의해 휘둘리기 쉬운 20세까지의 5단계로 나눌 수 있다. 사실 초등학교 교과서를 살펴보면 교과 과정이 뇌발달에 맞게 짜여 있음을 알 수 있다. 초등학교 1학년 수학에서 수 세기와 개념을 배우고, 4학년에 가서는 도형과 평행선의 정의 같은 추상적 개념을 배운다. 이것을 무리하게 앞당기는 조기교육이나 선행교육은 결국 뇌발달이 이루어지지 않은 아이에게 과부화를 주어 좌절감을 줄 수 있다.
소아신경과 전문의인 해리 추가니 교수는 4세까지는 뇌 신경세포의 포도당 소모량이 성인의 2배 정도이며, 4-10세에는 이 상태를 유지하다가 10세 이후에 급속히 감소한다는 사실을 밝혀냈다. 그에 따르면 4-10세의 왕성한 뇌 활동 시기에 교육이 잘 이루어져야 한다는 것이다. 하지만 이것이 5세 아이가 15세 아이보다 더 많이 더 쉽게 배운다는 의미는 아니다. 퍼트리샤 라키시 박사는 시냅스의 안정화가 일어나는 10세 이후에 더 많은 학습이 이루어진다고 주장한다. 10세 이전의 뇌가 왕성하게 활동하는 것은 사실이지만 이를 학습으로 연결시킬 수 있는 능력은 10세부터 시작한다는 것이다. 따라서 10세 이전에 추상적으로 생각하고 판단할 수 있는 두뇌를 준비하여야 하고 10세이후부터 본격적인 추상적인 사고가 필요한 학습이 이루어져야 한다.
최근의 연구들은 가정 내의 위치도 아이의 지능 발달에 영향을 미친다는 통계 결과를 보여준다. 결론적으로 동생들은 불리한 위치에 있다. 취학 연령 시점의 지능검사를 기준으로 맏아들은 둘째보다 IQ가 3.5점 높았다. 이 당황스런 결과의 원인은 부분적으로는 부모가 아이에게 할애하는 교육적 관심 때문이다. 부모의 관심은 무엇보다 생후 몇 년 간의 인지발달에 영향을 끼치고 이런 인지발달은 이후의 발달에 기초가 된다. 아이가 많을수록 부모의 관심은 분산된다.
그러나 부모의 온전한 관심이 자녀의 IQ에 영향을 주는 유일한 요소는 아니다. 외동아이의 평균 IQ가 동생들을 가진 맏아들보다 떨어지기 때문이다. 그렇게 볼 때 맏아들이 IQ가 높은 것은 부모가 교육적 관심을 많이 쏟은 탓도 있지만, 동생들과 끊임없이 사회적 감정적 상호작용을 하고, 동생들에게 종종 뭔가 시범을 보이며, 자신이 알고 있는 것을 동생들과 공유하는 역할 특성 때문이다. 그로써 맏아들은 자신이 습득한 지식들을 공고히 하고 자신감도 얻을 수 있다. 그러므로 외동아이들은 놀이방이나 유치원에 보내는 것이 도움이 될 수 있다.
인간의 뇌 크기는 유전에 의하여 결정이 되지만, 뉴런의 수나 뉴런을 연결하는 시냅스라는 망은, 부모의 양육방법에 의해서도 달라질 수 있다. 적절한 자극을 주고 적절한 교육을 시킨 아이의 뇌는 그러한 자극이 없거나 교육을 받지 않은 아이의 뇌와는 확실히 다르다. 따라서 두뇌발달을 알고 그에 따른 뇌기반자극과 적기교육을 하여야 한다.
- 0-24개월, 뉴런들을 연결하는 시냅스가 급격히 증가하는 시기:
이 시기의 아이들은 사물을 오감으로 확인하고자 한다. 이는 뇌의 시냅스를 정교하게 하는 방법이다. 보고 듣고 냄새 맡고 빨고 만지는 것이 아이의 두뇌를 더욱 효과적으로 자극한다. 정서적 안정도 중요한데 이 시기에 아이가 받은 스트레스는 기억을 담당하는 해마의 신경망을 위축시킬 수 있다. 부모와의 스킨십이 무엇보다 중요하다.
- 25-48개월, 좌뇌와 우뇌가 통합되고 전두엽과 변연계가 활발하게 발달하는 시기:
종합적인 사고와 정서적 안정의 기초를 다지고 관계를 통한 학습이 중점적으로 이루어지는 시기이다. 이 시기에는 운동 발달을 위한 놀이, 아이의 사회성이나 자아 존중감을 발달시키는 상징놀이, 사회적 놀이가 필요하다. 언어 발달도 급격히 이루어지므로 언어능력을 증진시키는 놀이도 필요하다.
- 49-72개월, 전두엽과 우뇌가 발달하는 시기:
창의력과 정서발달이 중요한 시기이다. 자신의 감정을 조절하는 것도 배우고 적절한 말과 행동으로 자신의 감정을 표현하는 것도 익혀야 한다. 창의력이 급격하게 발달하므로 부모와의 대화를 늘려서 종합적으로 사고하고 문제를 해결할 수 있는 능력을 키운다. 음악, 미술, 체육 같이 아이의 재능을 발견하고 키울 수 있는 본격적인 교육도 가능하다.
- 초등학교: 전두엽, 측두엽, 두정엽, 후두엽이 급속히 발달하는 시기
사고력과 창의력을 담당하는 뇌, 전두엽
대뇌피질에서 가장 넓은 부분을 차지하고 있는 전두엽은 뇌의 맨 앞부분에 있으며 사고와 판단, 기억과 집중력, 실행과 창의력 같은 고차원적 기능을 담당한다. 전두엽은 취학 전 5-6세부터 급격히 발달하여 사춘기에 이르기까지 지속적으로 발달하며 20세 무렵이 되면 성장세가 안정기에 접어들지만 25세까지 지속된다. 자기주도적인 경험을 통하여 계획하기, 주의집중력, 의사 결정, 문제해결력, 실행력, 창의력 등을 발달시키는 학습이 필요하다.
청각, 언어, 통찰력을 담당하는 뇌, 측두엽
측두엽은 소리를 듣고, 언어를 이해하고 해석하며, 다양한 청각자극과 오감자극을 통합한다. 그 외에도 직관력, 통찰력, 신비한 영적 체험 등과도 관련이 있다. 측두엽은 초등학교시기 내내 지속적으로 발달합니다. 배경지식을 쌓고 어휘력을 늘릴 수 있도록 독서교육과 토론교육 위주로 이루어져야 한다.
공간감각과 수학적 추상력의 뇌, 두정엽
두정엽은 몸의 감각을 감지하고, 공간에 대해 이해하며 수학적 추상력을 담당한다. 두정엽의 앞부분은 체감각피질 영역인데, 이곳은 피부의 촉각과 통각, 압력, 온도, 몸의 위치 등에 대한 정보를 받아들인다. 또 두정엽은 수나 공간을 파악하며 수학적 추상력을 담당한다. 초등학교 4학년에 수학적 추상력의 뇌가 발달하므로 본격적인 수학교육이 이루어질 수 있다.
시각과 도형, 공간기억력의 뇌, 후두엽
뇌의 뒷부분에 위치한 후두엽은 주로 시각 처리를 하며 공간기억력을 담당한다. 후두엽은 초등학교 6학년 시기에 급격히 발달하여 한 페이지로 된 글보다 도표 한 장이나 그림 한 장을 통하여 도 많은 것을 파악하는 시기가 된다. 공부를 할 그림이나 그래프를 사용하거나 마인드맵을 통하여 공부를 하면 효과적이다.

 

그림. 학령기의 뇌발달

전두엽은 취학 전 5-6세부터 급격히 발달하여 사춘기에 이르기까지 지속적으로 발달하며 20세 무렵이 되면 성장세가 안정기에 접어들지만 25세까지 지속된다. 측두엽은 초등학교시기 내내 지속적으로 발달하고, 두정엽은 초등학교 4학년에 발달하여 수학적 추상력을 담당하며, 후두엽은 초등학교 6학년 시기에 급격히 발달하여 한 페이지로 된 글보다 도표 한 장이나 그림 한 장을 통하여 도 많은 것을 파악하게 된다.
 
적기교육을 하여라
인간은 경험의존적 발달이 없어도 생존할 수 있지만, 경험기대적 발달이 없으면 생존할 수 없다. 더구나 경험의존적 발달은 유아기의 조기 교육에 의해서는 전혀 형성되지 않는다. 경험의존적 발달은 특유한 문화적 경험들에 의존한다. 경험의존적 발달은 인생을 사는 동안 계속되며, 새로운 두뇌발달을 촉진하며, 이미 존재하는 모든 개인들의 다양한 두뇌구조를 다듬어준다. 외국어나 본격적인 음악을 가르치는 것은 경험의존적 발달이다. 너무 과한 조기 교육은 실제로 훗날의 지능에 있어서 이익보다는 장애가 될 수 있다. 하튼 로셔 교수는 조기교육으로 인한 두뇌의 초기 과밀현상을 예방하기 위해 알버트 아인슈타인이 어린 시절에는 오히려 평범한 학생이었다는 것은 우연이 아니었다고 주장한다.
부모는 이 연구들을 통해 다음과 같은 결론에 도달할 수 있다.
첫째, 모국어나 시각과 같은 경험기대적 발달은 더 수용적이고 덜 수용적인 시기가 있으므로 시기를 놓치지 않는 것이 중요하다.
둘째, 30세보다 3세 아이가 더 낫기는 하지만 어떤 경험기대적 발달도 어느 시점이 오면 별안간 끝나버리는 결정적 시기는 없다. 언어발달의 창은 생후 3년이 지났다고 해서 철컥 닫혀버리지 않는다. 적어도 사춘기 전까지, 영어를 배울 수 있다면 기회의 창은 열려 있다.
셋째, 독서나 피겨스케이팅과 같은 경험의존적인 발달은 감수성기가 특별히 없으며 노출되는 시간이 더 중요하다.
넷째, 아이와 하루 종일 같이 있는 것은 중요하지 않다. 부모는 끊임없이 아이와 의사소통을 하여야 하며 교육적인 자극을 제공하여야한다. 하루 종일 부모가 아닌 다른 사람의 보살핌 가운데 있어야 하는 미취학 아동의 경우 보육시설이 베이비시터와 단둘이 있는 것보다 나은 것으로 드러났다.
다섯째, 아이가 도움을 요청했을 때 보살핌을 받는 아이는 규칙적으로 보살핌을 받지 못하거나 부모가 귀찮아하고 무관심했던 아이보다 더 잘 발달한다.
여섯째, 아이의 집중력 발달을 위해서는 부모가 가까이에서 반응을 보이는 것이 좋기는 하지만, 지나치게 간섭을 하면 아이가 자기주도로 놀지 못할 뿐 아니라 집중력도 발달하지 못한다.
일곱째, 아이의 인지 발달은 아이가 흥미를 보이는 것에 대해 바로 그 순간 말을 해줄 때 가장 잘 발달한다. 따라서 아이의 호기심에 적극적으로 대응하여야 한다.
여덟째, 아이는 TV나 스마트폰을 시청하거나, 성인들의 대화를 듣는 것보다 부모가 직접 자신에게 말을 걸어줄 때 훨씬 효과적으로 언어, 사회적, 인지발달을 보인다.
아홉째, 신체적 자유는 중요하다. 아이를 침대나 작은 방에 오랜 시간 있게 하지 말아야 한다. 바깥놀이를 통해 자발성을 키우고 BDNF의 활성을 일으켜 두뇌를 키워야 한다.

출처 : 김영훈아카데미 (가톨릭대학교 의정부성모병원 소아청소년과 교수)