[칼럼] 뇌과학에서 바라본 메타인지능력

신재한 국제뇌교육종합대학원대학교 교수

메타인지(Metacognition)는 Flavell에 의한 개념으로 한 단계 고차원을 의미하는 ‘메타(meta)’와 안다는 뜻의 ‘인지(Recognition)’를 결합한 용어이다.

자신의 ‘인지활동에 대한 인지’인 상위인지능력을 말하는 것으로 자신의 인지능력에 대해 알고, 이를 조절할 수 있는 고등 상위 능력을 말한다.

최근 교육학자, 심리학자, 의학자들은 자신의 인지활동에 대해 '알고'(know), 스스로 자신의 인지활동을 능동적으로 조절하는 ‘자기조절’(Self-Regulation)의 메타인지를 계발해야 한다고 주장한다.

메타인지는 인간의 기억, 인지 활동과는 다른 개념으로서 메타인지가 학습과 문제해결과정에서 없어서는 안 되는 중요한 구실을 하는 것이 밝혀졌다.

메타인지는 학습능력에 결정적인 영향을 미치며, 7세부터 14세 사이에 거의 발달하기 때문에 그 전에 향상시키기 위해 노력해야 하는 학업성취도의 중요한 변인이기 때문이다.

이러한  메타인지에 대해서는 외국에서는 Flavell 이후, 이미 1970대 후반에 메타인지의 연구가 시작되었으나 국내에서는 1980대 후반부터 관심을 갖기 시작하였다.

최근‘신경과학, 인지과학’등 뇌과학적 연구가 활발해짐에 따라서 건강, 교육, 문화 등 다양한 분야의 변화가 일어나고 있다. 이에 대해 2000년대 이후부터 최근에 이르기까지  기존의 메타인지의 요소에 대하여 좀 더 과학적이고 합리적인 설명을 위하여 연구방향을 뇌의 기제와 기능을 통한 뇌과학적인 관점으로 메타인지의 교육적 연구가 되기 시작하였다.

메타인지에 대한 뇌 구조 및 기능적 차원에서 고찰하면 다음과 같이 정리할 수 있다.

인간의 뇌는 우리의 생존에 필요한 거의 모든 기능을 판단·조절함과 아울러 우리의 인지작용을 담당하고 있다. 뇌과학적 측면에서는 인간의 뇌는 서로 상호 관련되어 통합적으로 발달한다는 입장이다.

또한 1970년대  MacLean(1978)은 뇌의 구조를 뇌간(Brainstem), 대뇌 변연계(Limbic System), 대뇌피질(Cerebal Cortex)의 수직선 상의 3층으로 분류하였다.

뇌의 가장 안쪽에 있는 뇌간은 ‘원시’, ‘생명뇌’, ‘파충류의 뇌’로 불리어지며 호흡과 체온 조절 등 생존에 직결되는 기능을 조절하고 있다. 

수직적으로 구분한 세 부분은 과제에 따라서 각각 개별적으로 또는 협동적으로 각종 사고와 행동을 주도하기 때문에‘삼위일체 뇌’라고도 한다.

특히 메타인지 능력을 향상시키기 위해서는 전두엽 위주의 대뇌 피질에만 초점을 맞추는 것이 아니라,  좌뇌 우뇌의 연결을 원활하게 하고 뇌간, 변연계, 대뇌 피질 모두에게 혈액이 골고루 공급될 수 있도록 해야 한다.

불안, 위협, 공포 등의 부정적 정서에 감응된 뇌는 혈액이 뇌간과 변연계로 집중된다. 반면에 긍정적 정서에 감응된 뇌는 높은 도전감을 갖게 되는데, 이 때 뇌의 혈액은 뇌 전체로 공급되면서 활성화된다.

뇌가 도전 지향적으로 반응하는 현상을 '업쉬프팅(Upshifting)'이라고 하고, 생존 지향적으로 반응하는 현상을 다운쉬프팅(Downshifting)'이라고 한다.

‘다운쉬프팅’된 뇌는 결국 무기력한 뇌로 전락하게 되고, 후에 우울증이나 과잉행동(가출, 폭력, 자살 등)을 보일 가능성이 높아진다. 고차원적인 인지 활동인 메타인지를 위해서는 신체적, 심리적인 부분이 안정되는 것이 선수요건이라고 할 수 있다. 

또한, 소뇌는 척수로부터 체감각(Somatosensory)과 운동(Kinesthetic)정보를 받는다. 운동정보란 근육, 피부, 관절, 등에서부터 오는 몸의 움직임에 따른 정보를 의미한다.

소뇌가 운동통제에 관여한다고 전통적으로 간주되었지만, 최근 들어 소뇌가 메타인지 기능에도 관여 한다는 것이 알려지고 있다.

소뇌 크기 감소는 특정 인지기능장애를 보이는 과잉행동 주의력 결핍장애나 일반적 지능의 문제를 보이는 자폐증과 같은 수많은 발달장애에서 발견되고 있다.

그밖에 수많은 신경 영상 연구들이 메타인지 과제를 수행하는 동안의 소뇌 활성화를 보고하였다. 이런 발견들은 소뇌가 자극, 반응과 연결되며 정서와 같은 정신과정에 중요한 역할을 하는 것이라고 해석 되어 왔다. 그러나 이렇게 관찰된 소뇌와 인지기능 간의 관계는 소뇌가 특정 인지기능에 직접 관여함은 시사하는 것이 아니라 소뇌가 언어나 기억 같은 메타인지과제에 중요한 타이밍 장치를 제공하는 일종의 노예 체계로 작용할 가능성이 있다.

따라서 뇌과학적 연구에 의하면, 메타인지가 전두엽 중 작업기억에 관여하는 전전두엽과 감정조절에 관여하는 안와전두피질과 깊은 관계가 있다.

특히 안와전두피질은 전전두엽의 한 부분으로 변연계와 맞닿아 있는 유일한 전두엽 부분이다. 이는 위치상 감정중추인 변연계와 사고와 기억담당인 전전두엽을 비롯한 대뇌피질을 연결하고 있다.

이것은 메타인지가 인간의 가장 고차원적인 사고능력 뿐만 아니라 기억능력 그리고 정서와 밀접한 관련이 있다는 것을 말해준다.

따라서 뇌과학적 관점에서 메타인지의 또 다른 성격을 규명하자면 ‘전뇌적인 활동의 결과 나타나는 종합적이고 고차원적인 사고활동’이라 할 수 있다.

글. 신재한 국제뇌교육종합대학원대학교 교수 han3645@hanmail.net



한국교육개발원(KEDI) 연구위원, 교육부 연구사를 역임했다. 현재 국제뇌교육종합대학원대학교 뇌교육학과 교수이자 국제뇌교육협회 지구시민교육연구회 자문위원이다. 주요 저서는 '뇌기반 자기주도적 학습의 이론과 실제(교육과학사 2016)', '학교폭력예방교육지침서-또래중조 갈등해결의 이론과 실제(명성출판사 2014)', '창의인성교육을 위한 수업 설계전략(교육과학사 2013)' 등이 있다.

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