뇌과학영어 패스트포워드를 개발한 4인의 뇌과학자 소개

뇌과학계의 노벨상, 카블리상 수상자

마이클 머제니치

마이클 머제니치(Dr. Michale Merzenich)는 존스 홉킨스에서 신경생리학으로 박사학위를 받았습니다. 1980년 동료 빌 젠킨슨(Bill Jenkinson)과 함께 캘리포니아대(UCSF)에서 성인의 뇌가 수술이나 약물치료가 아닌 행동학적 자극에도 반응, 변화, 적응한다는 것을 발견하고 증명했습니다.

당시 학계의 일반 이론은 성인의 두뇌는 변화되지 않는다는 생각이 널리 퍼져있었기 때문에 두 사람의 연구 결과는 매우 획기적이었습니다.

머제니치는 “우리는 새로운 기술이나 능력을 습득할 때마다 뇌가 물리적, 기능적으로 모두 변화한다는 것을 입증했다.”라며 연구의 성과를 발표하였습니다.

두뇌는 환경과 작용하며 지속적으로 변화하고, 나이에 상관없이 변할수 있다는 이 이론이 ‘두뇌 가소성’입니다.

머제니치의 연구는 두뇌과학에 새로운 장을 열었으며, 2016년 뇌과학계의 노벨상인 카블리상 수상자로 선정되었고, "두뇌 가소성의 아버지"로 불리고 있습니다.

언어 학습 연구에 평생을 바친 신경과학자

폴라 탈랄

당시 폴라 탈랄(Paula Tallal)은 “언어 습득에 어려움을 겪는 아이들을 도울 수 있는 방법은 무엇일까?”를 연구하는 실험심리학 박사 과정의 젊은 연구자였습니다.

폴라 탈랄은 연구를 통해 아이들이 언어 학습에 어려움을 겪는 것은 청각 처리와 관련되어 있음을 증명했습니다. 읽고, 말하는 것이 서툰 아이들은 읽기 자체에 문제가 있는 아니라, 말소리를 듣고 입력되는 소리 정보의 처리에 문제가 있다는 점을 밝힌 것입 니다.

더욱 정밀한 관찰연구 결과, 모든 소리 정보를 제대로 듣지 못하는 것이 아니었습니다. 음의 길이가 긴 소리는 보통의 아이들과 똑같은 구별 능력을 보였지만, “ba”, “da”와 같이 빠르게 처리되는 자음의 차이를 구별하는데 문제가 있었습니다. 'bad'와 'dad'를 구별해서 읽거나 발음하지 못하는 이유였던 것입니다.

폴라 탈랄은 짧은 자음(빠른 소리)을 컴퓨터를 이용하여 원래의 길이 40ms(ms : 1/1000초)에서 두 배 또는 그 이상으로 늘려 보았고, 늘린 소리를 이용하여 아이들의 소리 처리 결과를 평가하였습니다.

놀랍게도 아이들은 모두 길게 늘린 소리는 그 차이를 제대로 구별할 수 있었습니다.

4명의 과학자가 뭉쳐 영어학습에 날개를 달아주다!

1993년, 마이클 머제니치와 스티브 밀러(Steve Miller)는 산타페연구소에서 주관하는 회의에 참석하였습니다.

이전에 서로 만난 적이 없던 폴라 탈랄과 마이클 머제니치도 서로의 연구 발표를 듣고 운명처럼 느끼게 되었습니다.

“발표 현장에서 우리는 서로 함께 일해야만 한다고 느꼈습니다.”

아이들이 언어를 빠르게 배울 수 있는 방법을 발견했지만, 실제로 적용하기 어려웠던 폴라 탈랄과

두뇌가소성을 활용하여 세상의 의미있는 발전에 기여하고 싶었던 머제니치가 한 팀이 되기로 한 것입니다.

4명의 과학자들은 연구 기금을 받아 공동 연구를 시작했습니다.

소리의 높낮이, 소리 폭 변화 과정에서 청각 처리를 빠르게 할 수 있는 훈련 프로그램을 기본으로 머제니치의 신경적응성 원칙을 사용하는 것입니다.

빌 젠킨슨은 고안된 훈련 과정을 컴퓨터 프로그램으로 구현하는 것을 담당했습니다.

프로그램 개발을 책임진 빌 젠킨슨은 “정말로 복잡한 일이었지만, 연구 결과를 컴퓨터 프로그램으로 만들었습니다.

먼저 행동학적 실험을 하고, 다시 수정하는 과정을 반복했으며, 모든 것이 정확히 맞아 떨어졌습니다.” 라고 말했습니다.

또한 젠킨슨은 언어의 구성요소를 늘릴 수 있는 복잡한 알고리즘도 추가 개발했습니다.

모든 것이 계획대로 진행되었으나, 행동학적 실험에 사용했던 원숭이의 경우 먹을 것을 주는 것으로 학습 참여 동기가 부여되었지만,

사람은 보다 고차원적 사고 체계를 가졌기 때문에 학습 동기 유지가 쉽지 않았습니다.

두뇌가 언어의 음소차이를 정확히 인식하도록 각인하기 위해서는 반복적인 연습이 필수적이지만,

초기 개발된 프로그램은 지나친 반복으로 지속적인 학습을 하기에는 너무 지루하게 느껴졌습니다.

어떻게 하면 더 많은 사람들이 재미를 느끼고, 학습 과정 몰입할 수 있을까? 빌 젠킨슨이 깊이 고민할 수 밖에 없는 부분이었습니다

빠른 효과로 세상을 놀라게 한 Fast ForWord®

폴라 탈랄과 스티브 밀러는 럿거스 대학교(Rutgers University)에서 프로그램의 효과성 평가를 위한 연구를 진행했습니다.

1차 연구는 1994년 7월에 진행되었고, 큰 성과를 확인했습니다. 1995년 여름 더욱 정교화된 프로그램을 사용한 두 번째 연구를 진행했습니다. 22명의 아이들을 나이, 지식, 언어 수준을 기초로 두 개의 그룹으로 나누었습니다.

하나의 그룹에는 청각적으로 소리를 기술적으로 수정한 Fast ForWord® 를 사용했고, 다른 그룹은 Fast ForWord® 를 사용하지 않고 일반적인 언어 치료 훈련을 받게 했습니다. 두 그룹을 비교 연구한 결과, 괜찮은 정도가 아닌 놀랄만한 성과 차이가 있었습니다.