가소성 [可塑性, plasticity] 의 사전적 의미
외력에 의해 형태가 변한 물체가 외력이 없어져도 원래의 형태로 돌아오지 않는 물질의 성질을 말하며 탄성한계를 넘는 힘이 작용할 때 나타난다.
뇌 가소성 [腦可塑性; brain plasticity]
어려운 말처럼 들리지만... 환경에 따른 피드백을 통한 자가변화능력-일종의 단생명체의 진화
중추신경의 자기조절 능력.
뇌의 학습·진화능력
뇌의 손상으로부터의 회복능력
즉, 두뇌 자체의 자가회복능력, 자기대체능력 정도로 볼 수 있겠습니다.
다음 글은 <뇌 가소성(Brain Plasticity)에 관한 연구가 교육에 주는 시사점>에서 발췌한 내용을 정리한 글입니다.
『초기의 뇌과학자들은 뇌의 구조와 기능은 어린 아이의 태아기에서 출생 직후에 이르기까지에 모두 결정되는 것으로 보았다. 그들은 이후의 아동의 뇌발달은 이미 결정되어 있는 구조와 기능을 큰 변화없이 단지 뇌 자체의 크기를 보다 확대시켜 나가는 과정으로 보았다 (Matties, 1982). 이들 뇌과학자들에게는 선천적인(innate) 발생학적 설계가 뇌의 각 부분의 특성을 결정짓는 유일한 기제로서 간주되었다. 일단 뇌의 신경체제에 한번 손상이 가면 그것은 사람이든 여타의 동물이든간에 치명적 손상을 입히고 마는 것으로 알려져 왔다.
이러한 견해가 시사하는 바는, 경험이나 훈련이 뇌의 성장에 주는 영향은 전무하다는 것이다. 때문에 유기체가 출생 후에 경험하는 환경자극은 뇌의 해부학적, 생리학적 발달에 별다른 영향을 주지 못한다고 1960년대에 이르기까지 인식되어 왔다.
그러나, 실험 연구들로부터 누적되어 오고 있는 최근의 연구 결과들은,
이상이 생겼을 경우 치유불가능한 고정적(fixed) 체제로서의 뇌에 대한 개념을 환경에 대한 적응력이 있고 경우에 따라 잃었던 기능을 회복할 수도 있는 존재로서의 뇌 개념으로 변화시켜 주고 있다.
이제 많은 인지과학자들은 뇌가 변화된 환경의 영향을 받을 경우 스스로의 기능적 구조는 변화될 수 있다고 주장하고 있다(Diamond, 1988; Rosenzweig et al., 1972).
달리 말하여, 뇌는 출생 후의 환경, 경험에 의해 무게와 크기 그리고 생화학적 특성에 많은 영향을 받는다고 주장되게 된 것이다. 이들 인지과학자들은 또한 생애의 초기에 손상을 입은 뇌는 그 손상된 기능을 어느 정도 회복해 나가는 기능을 지니고 있다고 설명하고 있다. 뇌가 가지고 있는 이러한 기능들이 일반적으로‘뇌 가소성’이라는 개념으로서 설명된다.
뇌 가소성 개념은 크게 보아 두가지 서로 다른 의미,
즉 회복 가소성(restoring plasticity)과 적응 가소성(adaptative plasticity)의 의미를 지니고 있다.
회복 가소성의 개념은 의학적 차원에서 보다 많이 활용되는 개념인데, 이는 손상을 입은 뇌 조직이 손상 후에 스스로 회복되거나, 또는 손상되지 않은 다른 조직에 의해 대체되지만 손상 이전과 같은 기능을 회복해 나가는 특성을 말한다. 회복 가소성의 특성은 주로 어린 뇌에서 발휘되는 것으로 알려져 있다(Bloom, 1985).
적응 가소성은 이미 형성된 대뇌 피질의 모듈 안에서 각각의 뉴런간의 구체적인 연접 관계가 강화되거나 약화되는 것을 말한다. ‘모듈’은 동일한 사고작용에 관계되어 있는 뉴런들의 집합체 단위를 가리킨다. 교육 실제에 보다 많은 시사를 주는 것은 적응 가소성인 바, 이 논문에서는 이를 중심으로 논의할 것이다.
인지과학자들에 따르면,
뇌의 신경 체제는 다른 환경을 경험할 때 그 적응과정에서 높은 자기조정 능력을 보임으로써 스스로의 구조와 기능을 변화시킬 수 있다는 것이다.
Gazzaniga (1985)는, 어떤 환경의 영향을 받을 때 우리 뇌는 복잡하면서도 자율적인 화학적 체제내에서 그 환경에 부응하는 방향으로의 자기 조정이 일어난다고 설명한다. 이는 시냅스에서 분비되는 신경전달물질(neurotransmitter)의 양을 변화시킴으로써 가능하게 되는 것이다.
Diamond, Johnson et al.(1985)은 포유동물 뇌의 피질 앞쪽 부분에서 계속적으로 일어나는 구조적인 변화에 대한 증거가 더욱더 명확해 지고 있다고 주장한다.
후자의 연구자들의 연구에서 밝혀진 것 중 하나는 풍부한 환경을 경험한 뇌의 가소성 현상 중 시각 정보를 처리하는 대뇌 피질 부분(주로 후두엽)에서 다른 어떤 감각정보의 처리 부분보다 더욱 많이 일어났다는 것이다.(좌측 측두엽도 심한 변화를 일으키고 있다.)
아울러 이들 연구자들은 뇌의 대뇌 피질에서 일어나는 가소성의 현상은 발달 과정상에서만 일어나는 특성이 아니라 유기체의 전생애에 걸쳐서 일어나는 현상이라는 것을 밝혀 내기도 하였다.
Matties (1982)는 우리 뇌의 적응 가소성에는 세 가지 종류가 있다고 본다.
첫째 종류는 뇌의 신경체제에서 어떤 물리적, 화학적, 신진대사상의 문제가 생겼을 경우 신경 체제가 본래 지니고 있었던 기능적 특성을 그대로 유지하고자 하는 목적에서의 적응 가소성이다.
둘째, 뇌의 신경체제가 성숙하고 분화되어 가는 과정에서 나타나는 변화 즉 가소성의 현상이다.
세째 종류의 적응 가소성은 유기체가 서로 다른 종류의 환경에 접하고 서로 다른 종류의 학습을 함으로써 보여지는 서로 다른 정보처리과정 또는 적응 행동을 보여 주는 것을 가리킨다.
뇌 가소성의 특성이 발휘되는 과정 중에 뇌 안에서 일어나는 현상 중 하나는‘시냅스 전정(剪定, 가지치기, pruning)'이다.
뇌의 성장 발달이 일어나는 동안 뇌 신경 세포들은 자체의 크기가 커질 뿐만 아니라 다른 세포들과의 신경전달이 이루어지는 부위, 즉 시냅스를 추가적으로 계속해서 형성시켜 나간다.
뇌가 발달하는 과정에서는 먼저 초기에 각 뉴런에서 시냅스의 과도한 발아(發芽; sprouting) 현상이 일어난 다음에 오랜 기간 동안 시냅스 전정이 일어난다(Changeux & Canchin in Gardner, 1982).
그 결과, 이러한 발달의 과정이 다 끝난 시점에서는 초기에 형성되었던 신경 세포들 사이의 연결부들 중 일부만이 남게 되는 것이다.
Greenough와 Juraska(1979) 역시 다 자란 뇌가 효과적으로 기능하도록 구성되기 위해서는 그 발달 과정에서 일부 시냅스가 전정된다고 보고 있다.
즉, 장래의 어떤 과제를 효과적으로 수행하기 위한 신경 회로만을 개발하기 위해서는 상대적으로 다른 과제들을 위해 존재할 수 있는 신경 통로의 발달을 저지하는 것이다.
뇌의 가소적인 특성은 주로 대뇌 피질(cerebral cortex)에서 나타나는 현상으로 알려지고 있다.
따라서, 뇌 가소성에 관한 지금까지의 연구는 주로 대뇌의 피질에서 나타나는 가소성에 대하여 촛점을 맞추어 이루어졌다.
사람 뇌의 경우를 통해 보면, 대뇌 피질은 왼쪽, 오른쪽으로 나누어지는 두 뇌반구의 가장 바깥층을 형성하고 있으며 약 3-4mm 정도의 두께를 가진 표면으로서 깊게 주름져 있는 상태로 존재한다. 이 주름져 있는 피질을 완전히 폈다고 가정할 경우 신문지 한 면 정도의 넓이를 차지한다.
이 부분은 여러 감각기관을 거쳐 들어온 정보를 판단하고 그에 대한 동작적 반응을 명령하기도 하며, 기억과 문제해결을 위한 모든 합리적인 사고, 창의력의 터전이기도 하다. 이 안에서는 수십억 개의 뇌세포 각각이 작게는 수십개에서 많게는 일만개 이상의 다른 세포들과 끊임 없이 신경 정보 교환을 하는 바, 그 결과로 다양한 사고 활동이 수행되는 것이다.
이러한 대뇌 피질의 두께와 무게의 정도는 그 유기체가 여러 종류의 인지적 활동을 잘 수행할 잠재력을 얼마나 가지고 있는가에 대한 하나의 강력한 지표가 된다.』