성인과 어린아이의 뇌는 어떻게 다른가?

출처: Reading and Word Recognition Research

번역: 인지심리학 매니아

 

우리는 뇌의 성숙을 연구하기 위해 어른 집단, 어린아이 집단의 뇌를 스캔 해서 비교해볼 수 있다. 하지만 몇 가지 문제가 있다.

한 가지 문제는 어린 아이들이 수행하기 힘든 과제를 부여한다는 점이다. 어린 아이들은 보통 이런 과제에서 낮은 정확성과 지연된 반응시간을 보인다. 이런 차이점은 뇌 활성화에 유의미한 차이를 가져올 수 있다(활성화는 몇 초간에 이루어지며, 참가자의 반응시간이 느려질수록 뇌 활성화도 증가하는데 이는 순전히 참가자가 과제에 시간을 더 많이 들였기 때문이다). 그렇다면 우리는 뇌의 성숙과 단순한 과제 수행 미숙으로 인한 활성화를 어떻게 구분해 낼 것인가?

2002년도에 Schlaggar와 동료들은 성인과 어린아이 집단에게 유사한 과제를 부여해서 이 문제를 해결했다. 이들은 어린아이와(7-10세) 성인(18-35)의 단어 처리에 관심이 있었다. 참가자들은 스크린에 제시되는 낱말을 보고 cue에 따라 적합한 단어를 말해야 한다(예를 들면 rhyming word나 반대말).

성인과 어린아이 집단을 구분하는 대신 연구자는 각 집단을 하위집단으로 나누었다. 높은 점수를 받은 어린아이와 낮은 점수를 받은 성인이 Performance matched 하위그룹에 속하게 된다(즉, 이들의 점수차는 크지 않은 것이다). 나머지 집단은 Performance Non-matched 하위집단으로 성인과 어린아이간 격차가 큰 집단이다.

연구자들은 left frontal, left extrastriate region을 관찰했다. 이 영역은 언어나 단어 처리와 관련된 부분들이다. 어린아이들은 성인에 비해 이 영역의 활성화가 두드러졌다.

하 위집단간 차이를 비교해 봤을 때 재미있는 결과가 나왔다. Non-matched subgroup에서 보인 성인-어린아이간 차이가 Performance Matched group에서 사라진 것이다. 이는 뇌 활성화의 차이가 단지 과제수행 능력 때문이라는 점을 말해준다.

그러나 다른 뇌 영역의 경우 matched 그룹과 non-matched 그룹에서 모두 유의미한 차이를 발견했다. 이는 과제 수행 능력 외에 ‘+알파’가 있음을 말해준다.

이 결과가 암시하는 바가 무엇일까? 이는 성인과 어린아이간 과제수행능력을 간과할 수 없음을 말해준다. 만약 우리가 과제수행능력을 집단간 동일하게 통제한다면 이런 차이는 사라질 것이다. 반면, 우리가 두 집단간 수행을 동일하게 통제해도 여전히 발견되는 차이가 있다.

몇 가지 생각해 볼 점이 있다. 첫째로, 성인-어린아이간 수행차이를 통제한 연구자는 존경할만하지만 그렇게 함으로써 opposite selection biase가 나타났을 수 있다. 우리는 어른만큼 수행을 잘하는 어린이와 어린이만큼 수행을 못하는 어른들이 어떤 수행을 보이는지 고민해봐야 한다. 이런 두 그룹을 비교한 다음 이를 전집에 일반화하는 것이 가능한가?

둘째로, 스캐너 안에서의 과제 수행을 통제한다는 것이 무엇을 의미하는가? 만약 우리가 이것을 혼입이라고 생각해서 통제하게 될 경우, 우리 연구에서 과제수행 차이가 아무 의미 없음을 말하는 것이다. 이는 사실이 아니다. 우리는 지금 두 집단간 단어 처리의 차이를 보려 하는 것이기 때문에 우리가 이를 통제하는 것은 우리가 보려 하는 것을 걸러내고 있는 셈이 된다.

셋째로, 과제수행능력의 차이와 뇌의 성숙으로 인한 차이를 구분하는 것은 유익할 수 있다. 읽기의 경우 이 둘을 구분하기가 쉽지 않다는 것이 문제다. 어린아이는 7-18세 동안 성숙하는 과정에서 무수히 많은 읽기 과제를 수행하기 때문에 뇌가 변화한다. 따라서 우리가 어린아이의 읽기 능력을 연구할 때는 우리가 보고자 하는 것을 먼저 생각해 봐야 한다. 그렇다면 비교하고 분석해야 할 대상이 달라져야 할 것이다.

Schlaggar BL, Brown TT, Lugar HM, Visscher KM, Miezin FM, & Petersen SE (2002). Functional neuroanatomical differences between adults and school-age children in the processing of single words. Science (New York, N.Y.), 296 (5572), 1476-9 PMID: 12029136

Casey, B. (2002). NEUROSCIENCE: Windows into the Human Brain Science, 296 (5572), 1408-1409 DOI: 10.1126/science.1072684