영어 일찍 가르치길 잘했네..아홉살 우리애 뇌발달 보니

KAIST·美예일대 연구진
9~10세 아동 1000명 분석
"아동기 多언어 사용
인지능력 발달에 도움"
뇌신경망서 뚜렷한 차이

기억력을 측정하는 인지 과제를 수행할 때 외국어를 구사하는 다언어 사용 아동(왼쪽)과 모국어만 사용하는 단일언어 사용 아동의 `뇌 전체 연결망(커넥톰)` 비교. 인지 과제에서 단일언어 사용 아동보다 더 높은 점수를 보인 다언어 사용 아동의 경우 해당 인지기능에 관여하는 뇌 후두엽과 피질하 영역 간에 강한 연결성이 나타난 반면, 단일언어 사용 아동에게서는 이런 현상이 나타나지 않았다. [자료 제공 = KAIST]

만 7~11세에 해당하는 아동기의 외국어 구사가 인지능력을 향상하고 뇌 발달에 도움이 된다는 연구 결과가 나왔다. 인지 발달 단계에 있는 이 시기에 다국어를 구사하는 아동은 모국어만 쓰는 아동보다 인지능력이 뛰어나고 뇌 신경망이 더욱 발달해 있다는 것이다.

정용 KAIST 바이오 및 뇌공학과 교수와 마빈 천 미국 예일대 심리학과 교수 등 공동 연구진은 아동기의 외국어 구사가 인지능력을 향상하고 뇌 연결망에 긍정적인 변화를 가져오는 것으로 나타났다고 10일 밝혔다. 권영혜 KAIST 바이오 및 뇌공학과 박사과정 연구원이 제1저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제학술지 '미국국립과학원회보(PNAS)' 7일자에 게재됐다.

연구진은 미국 국립보건원(NIH) '청소년 뇌 인지 발달(ABCD) 연구' 데이터를 이용해 인지 발달 단계에 있는 만 9~10세 아동 1000여 명의 인지기능 점수와 기능적 자기공명영상(fMRI)을 분석했다. 뇌는 사람의 행동에 따라 특정 행동에 관여하는 뇌 영역이 활성화하는데 fMRI는 이처럼 뇌에서 활성화한 각 영역을 관찰하거나 이런 영역들이 서로 어떻게 연결돼 있는지 나타내는 '기능적 뇌 연결망'을 계산하는 데 활용할 수 있다.

분석 결과에 따르면, 모국어 외 다른 언어를 추가로 사용하는 다국어 사용 아동은 모국어만 쓰는 단일언어 사용 아동에 비해 기억력을 측정하는 인지 과제에서 높은 점수를 보였다.

특히 다국어 사용 아동은 단일언어 사용 아동과 '뇌 전체 연결망(커넥톰)'에서도 확연한 차이가 나타났다. 뇌 전체 연결망은 뇌 모든 영역 간의 연결 패턴을 나타내는 것으로 사람의 인지기능, 지능 등 뇌 기능과 연관성이 높아 사람마다 다른 특성을 보인다.

기억 관련 과제를 수행할 때 다언어 사용 아동은 단일언어 사용 아동에 비해 뇌 후두엽과 피질하 영역 간에 강한 연결성을 보였다. 뇌 영역의 연결성이 높다는 것은 정보를 담은 전기신호를 교환하는 신경세포(뉴런)들이 촘촘하게 연결돼 있다는 것으로, 이는 그만큼 해당 영역의 뇌 기능이 우수하다는 것을 의미한다.

이 같은 뇌 전체 연결망 차이는 아동이 아무런 과제도 수행하지 않는 휴지기에도 나타났다. 다언어 사용 아의 경우에는 뇌 후두엽과 전전두엽 간에 강한 연결성이 나타난 반면, 단일언어 사용 아동의 뇌 전체 연결망에서는 이런 현상이 발견되지 않았다. 정 교수는 "이는 다언어 사용 아동의 뇌 전체 연결망이 그들의 행동과 더 밀접한 관계를 맺고 있다는 것을 시사한다"고 설명했다.

또 인공지능(AI) 기계학습을 통해 시험한 결과, 아이들이 기억 관련 과제를 수행할 때와 휴지기일 때 각각 나타나는 뇌 전체 연결망 정보만으로도 단일언어를 사용하는 아이인지, 다언어를 사용하는 아이인지 정확하게 예측할 수 있는 것으로 나타났다.

권 연구원은 "성인보다 언어 사용 기간이 짧은 9~10세 아이들에게서도 여러 언어의 사용이 인지기능과 뇌 연결 패턴에 영향을 주는 것을 확인했다"며 "어렸을 때부터 형성된 이런 차이가 시간이 흐르면서 어떤 형태로 자리 잡는지, 성인이 되었을 때나 노인이 돼서까지 영향을 주는지 등을 이해하는 데 도움이 될 것"으로 기대했다.

[송경은 기자]

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