새로운 것을 배울 때 두뇌는 어떻게 변화 하는가?

두뇌는 스스로의 물리적인 변화와 함께 끊임없이 배웁니다. 뇌과학을 기반으로 한 학습에서 가장 중요한 것은 뇌의 두뇌 가소성(Neuroplasticity)을 이해하는 것입니다. 

두뇌 가소성이란 지식이 나 경험이 쌓이면 새로운 뉴런이 성장하고 새로운 뉴런 연결망이 더해짐으로써 인간의 뇌가 변화하고 발달하는 과정을 말합니다. 뇌가 능동적으로 주의를 기울이는 것이 바로 새로운 뉴런 생성의 열쇄라고 합니다. 

우리 모두는 삶속에서 능력과 기술을 결정하는 수 천가지 특별한 일을 수행하는 방법을 배우게 됨에 따라 두뇌의 변화를 경험합니다. 또한 각자가 배운 기술들은 특별한 방법으로 공유됩니다.

- 수저를 사용하는 것 

- 연필을 잡는 것 

- 전화를 하는 것 

- 자신의 이름을 쓰는 것 

- 도로표지판을 이해하는 것 

- 정원수를 관리하는 것(물론 잘 할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있겠지만요)

 기타 복잡하든 단순하든 서로 다른 수천 가지 일을 해내는 기술을 익히게 됩니다. 

“너무 당연한 일들 아니야?”라고 쉽게 말하기 어렵습니다. 전 세계 모든 민족이 똑같이 잘해내지 못하는 일도 수없이 많기 때문입니다. 또 아주 오래 전에는 없었던 기술일 수도 있습니다. 위에서 나열한 목록처럼 이미 두뇌와 몸에 체득된 능력은 뇌의 적응과 변화(두뇌 가소성)에 의해서만 가능한 일입니다. 

아이들은 집, 놀이터, 학교 등 아이들이 활동하는 모든 장소에서 수많은 기술과 능력을 발달시킵니다. 아이들이 점점 자라 개인적인 관심과 흥미가 더해지면 더 많은 기술을 익히게 됩니다. 성인이 되면 엄청난 수의 전문적인 기술과 능력을 습득하게 되며 직장, 부모역할, 공동체 생활을 통해 얻게 되는 능력의 숫자도 계속해서 늘어나게 됩니다. 아이들 각자가 처해 있는 환경에 따라 배우 고 익히는 기술과 능력이 다르고, 시냅스 연결망도 새롭게 형성됩니다. 각 개인의 두뇌는 사람마다 독특하고 풍부한 일생의 경험에 따라 놀랄 만큼 전문화됩니다. 

새로운 기술을 배울 때, 두뇌가 어떻게 변화하는지 쉬운 이해를 돕기 위해, 두뇌를 한 나라의 도로망으로 가정해 보겠습니다.

유아기에 두뇌 도로 지도는 아주 큰 도로 몇 개만 가지고 있을 뿐입니다. 하나의 도시에서 다른 도시로 이동하는 방법은 딱 하나의 큰 도로만을 이용할 수 있습니다. 두 도시 사이에 위치한 평화롭고 전망 좋은 작은 도시와 유명 지역을 이동하는 수 천 개의 간선 도로는 이용할 수가 없습니다. 

아동기가 되면 훨씬 더 많은 새로운 길이 생기고, 그 길을 따라 더욱 더 다양한 지역을 여행할 수 있게 됩니다. 이전보다 훨씬 작고 더 상세한 도로망이 지도를 채우고 있습니다. 어떤 특정 도로를 자주 이용하면 할수록 그 도로는 더 발달하고 넓어집니다.

성인기에 접어들면, 수 천 개의 새로운 장소로 가는 잘 연결된 도로망을 모두 이용할 수 있게 됩니다. 물론 다른 도로보다 자주 이용하고, 중요한 도로는 더욱 빠르고 선명한 고속화 도로가 됩니다. 어디로 갈 것인지를 결정하는 일 역시 아주 세밀하고, 빠르며, 길을 잘 못 들어서는 일도 거 의 없이 완벽한 주행을 할 수 있게 됩니다. 

사람들은 누구나 두뇌 지도를 만드는 특별한 능력을 가지고 있습니다. 나이가 몇이든 학습을 통해 도로를 넓힐 수도 있고, 심지어는 일부 사라졌던 도로까지 되살릴 수 있습니다. 꾸불꾸불한 시골길을 고속도로로 바꾸는 능력은 두뇌가소성이 보여주는 참으로 놀라운 능력입니다. 

두뇌 속 뉴런 연결은 선택적으로 강화되거나 제거됩니다. 어느 특정 기술을 처음 학습하게 되면 두뇌는 그 기술을 습득하기 위해서 필요한 모든 제어 장치를 제공하며, 뉴런 간의 연결 강도와 횟수를 크게 늘립니다.

 수저 사용법을 배우는 과정을 생각해 보겠습니다. 먼저 두뇌는 수저를 쥐는 손의 표면에서 수저의 느낌에 대한 특별한 종류의 정보를 해석해 냅니다. 

- 가느다란 도구를 잘 쥐고 조작할 수 있도록 손가락과 손 동작을 한다. 

- 음식을 성공적으로 입으로 가져오기 위해 수저를 잡고 조작하기 위한 복잡하고 정교한 동작을 컨트롤 한다. 

- 다양한 종류의 음식을 집는 것에도 잘 적응한다.

아이들은 물론 우리 모두 두뇌와 손이 수저를 사용하는 기술을 익히기 위해서는 수 천, 수 만 번의 “시도가 필요했습니다!”

맨 처음 수저를 사용할 때는 모든 아이들이 서툴고, 음식을 집어 입으로 가져가는 것조차 어려워했습니다. 하지만 불과 1~2년의 시간이 흐르면 수저 사용 기술을 완전히 습득하게 됩니다. 또 ‘흘리지 말아야지’라는 생각을 하지 않고도 실수없이 능숙하게 수저를 사용할 수 있는 단계에 이르게 됩니다. 이처럼 따로 생각하지 않고도 수저를 이용할 수 있는 것과 같은 기술을 “자동화된 기술” 이라고 합니다. 

자동화된 기술은 이제 더 이상 사용 방법을 생각할 필요가 없습니다. 수저를 사용하는 기술을 익히는데 필요한 뇌의 변화는 두뇌 속에 있는 뉴런 세포들 사이의 연결 강도 변화를 통해 이루어 집니다. 이러한 변화는 실로 방대합니다. 수저를 사용하는 것과 같은 단순한 기술을 연마하기 위 해서도 수억 개에서 수 십억 개의 시냅스가 관여하고 또 변화되어야 합니다. 이러한 시냅스 변화들이 모두 합쳐져 자동화된 기술이 되는 것입니다.