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수학하는 뇌

수학하는 뇌

: 수학을 할 때 뇌에선 무슨 일이 일어날까?

리뷰 총점9.0 리뷰 2건 | 판매지수 2,898
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생명과학 89위 | 자연과학 top100 5주
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품목정보

품목정보
발행일 2022년 04월 01일
쪽수, 무게, 크기 500쪽 | 778g | 152*225*30mm
ISBN13 9791166890802
ISBN10 1166890805

책소개 책소개 보이기/감추기

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지난 수십 년 동안 밝혀진 중요한 사실 중 하나는 우리의 수리 능력이 언어를 사용하는 능력에 기초하는 것이 아니라 우리의 생물학적 조상에게까지 가닿는 깊은 뿌리를 가지고 있다는 것이다. 즉 수 본능number instinct이 어떻게 비상징적 체계에서 태어날 수 있었는지, 그 초라한 시작을 진화와 발달 과정을 통해 추적해볼 수 있다. 수리 능력은 인간에게서 새롭게 출현한 능력이 아니다. 그것은 원시적인 생물학적 전구체로부터 생겨난 것이다.
--- 「 들어가는 말 」 중에서

우리는 1+1=2라고 확신한다. 우리의 선조 호미니드 중 1+1=1 대신 1+1=2라고 믿었던 이들은 생존하고 번식할 수 있었던 반면, 그렇지 않은 호미니드는 진화적으로 성공하지 못했기 때문이다. 기본적인 수학을 이미 알고 있던 호미니드 선조는 그렇지 않았던 호미니드보다 생존투쟁에 더 적합했을 것이다. 예를 들어, 두 명의 원시인이 있다고 생각해보자. 한 명은 수를 평가할 수 있고 다른 한 명은 그렇지 않다. 이들이 자신의 영역 밖에 있는 빽빽한 숲을 몰래 통과하려 한다고 해보자. 갑자기 몇몇 사람들이 함성을 지르는 소리가 들렸다. 한 사람이 “아, 이 숲의 주민들이 여기 있는 것 같군요. 그런데 몇 명인지는 확실하지 않네요.”라고 외쳤다. 다른 사람은 아무 말도 하지 않았다. 그저 재빨리 도망쳤을 뿐이다. 이 두 명의 원시인 중 누가 우리 조상이 될 가능성이 더 높았겠는가?
--- 「 1장 수에 대해 생각하기」 중에서

까마귀들은 조건화 실험에서 절대적 수치를 판단할 수 있는 것으로 나타났다. 1개에서 4개까지 제한된 집합의 수량을 식별할 수 있도록 훈련된 뿔까마귀Corvus cornix는 5~8개의 새로운 개수의 자극 집합도 성공적으로 식별할 수 있었다. 이는 이 개체군의 새들이 수의 개념을 이해하고 있음을 입증한다. 다른 군의 까마귀들 또한 사전 훈련 없이 먹이의 상대적 양을 자연스럽게 구분할 수 있는 것으로 나타났다.
--- 「 3장 동물들도 수를 이해한다」 중에서

아기들이 두 개 혹은 세 개의 점이 일렬로 배열된 시각적 표시에 익숙해지도록 습관화 과정을 실시했다. 이때 아기들이 점들이 이루는 선의 길이에는 주목하지 않도록 점 사이의 간격을 변화시켰다. 아기들이 두 개 또는 세 개의 점에 익숙해지고 나면 또 다른 시험에서는 반대로 세 개와 두 개의 점을 보여줬다. 두 개의 점에 익숙한 신생아들은 화면에 세 개의 점이 나타나면 그 화면을 유의한 수준으로 더 오래 바라보았다. 그 반대도 마찬가지였다. 이는 신생아들이 2와 3이라는 두 개의 수를 구분할 수 있음을 시사한다.
--- 「5장 우리는 수 감각을 타고난다」 중에서

뇌에서도 수 뉴런을 발견할 수 있었으므로, 이제 이러한 뉴런이 신경 신호를 토대로 얼마나 정밀하게 수를 표상하는지 물어볼 차례다. 다시 말해, 수는 어떻게 부호화되어 있는가? 수 뉴런은 각각 개별적으로 선호하는 수에 맞춰져 있다. 정확히 말해, ‘3’을 신호화하는 뉴런은 ‘3’을 제시했을 때 가장 높은 발화율을 보이지만 ‘2’나 ‘4’에도 일부 반응한다. 그러나 ‘1’이나 ‘5’에는 거의 반응하지 않는다.
--- 「 7장 수 뉴런」 중에서

이미 한 환자가 덧셈과 곱셈 능력은 그대로 유지한 채 뺄셈과 나눗셈에 대해서만 어려움을 겪는 선택적 장애를 보고했다. 그 이후 덧셈에 비해 뺄셈에 더 능숙하거나 선택적으로 한 종류의 계산 전략은 계속 보전되는 반면 다른 전략은 그렇지 않은 환자의 사례가 상당수 보고되었다. 이들 모든 연구는 계산에서 절차적 전략(뺄셈 및 나눗셈)과 사실--- 「인출 전략(덧셈 및 곱셈)이 서로 분리되어 있다는 가설에 잘 부합한다. 하지만 뺄셈과 나눗셈 및 덧셈과 곱셈을 각각 구분해 무리짓는 방식에 동의하지 않는 신경심리학적 연구 결과도 있다.
--- 「 10장 계산하는 뇌」 중에서

계산장애 아동에게도 희망은 있다. 뇌는 훈련될 수 있기 때문이다. 스탠퍼드대학교의 테레사 이우쿨라노Teresa Iuculano와 비노드 메논은 어떠한 수학 훈련이 수학 학습장애를 치료할 수 있을지, 만일 그런 훈련이 있다면 어떻게 작동하는지 답하기 위한 연구를 수행했다. 이들은 계산장애 아동과 정상 발달 아동에게 기능적 뇌 영상 진단을 받도록 한 후 이 아동들을 8주간의 수학 교습 프로그램에 참여시켰다. 이 프로그램은 기수나 덧셈 및 뺄셈의 관계와 같은 산술 지식을 강화하는 데 중점을 두었다. 실제로 연구자들은 계산장애 모집단에서 수학 성취도가 정상화된 것을 확인할 수 있었다. 또한 수학 교습은 계산장애 아동의 뇌에 광범위한 기능적 변화를 일으키는 것으로 확인되었다.
--- 「 13장 계산장애가 있는 사람들」 중에서

결론적으로, 0의 의미를 학습하기란 아이들에겐 다소 어려운 작업이다. 성인에게도 0이 특별한 수로 남아 있는 것을 생각하면 그리 놀라운 일은 아니다. 정신물리학 실험에 따르면 0의 표상은 다른 양의 정수에 적용되는 원리가 아닌 다른 원리에 바탕을 두는 것으로 나타났다. 예를 들어, 성인이 1부터 99까지 읽는 데 걸리는 시간은 수의 크기와 함께 로그함수적으로 증가하지만 0을 읽는 데는 로그함수에서 예상되는 것보다 더 긴 시간이 걸린다.
--- 「14장 마법의 수 ‘영’」 중에서

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추천평 추천평 보이기/감추기

“인간과 동물의(많은 동물이 자기만의 수 감각을 가지고 있다) 뇌가 어떻게 수를 이해하는지 그리고 그 능력이 어떻게 진화했는지에 대한 강력한 가장 설득력 있는 설명. 흥미롭고 놀랍다. 수에 관심 있는 모든 이들의 필독서.”
- 이언 스튜어트 (수학자, 워릭대학교 명예교수)
“이 책은 곤충에서 새, 인간을 포함한 영장류에 이르기까지 모든 동물에 나타나는 수 감각의 역사와 연구에 대해서 아주 많은 것을 알려준다. 다양한 연구방식이 흥미로운데, 특히 fMRI 데이터를 분석하는 데 통계적 분류 프로그램을 이용하는 것이 그렇다. 처음부터 끝까지 이 책의 모든 것을 사랑한다.”
- 마리아 클라베이 (컴퓨터과학자, 하비머드대학교 학장)

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