수학 문제만 보면 머리가 아픈 이유는?

수학을 싫어하는 사람들은 수학 문제만 보면 마음이 무겁고, 문제를 풀기 전부터 왠지 머리가 지끈거린다. 하지만 부모님이나 선생님께 이런 말을 하면 꾀병을 부린다며 핀잔을 듣기 일쑤다. 그런데 실제로 수학에 대한 두려움이 두통을 유발한다는 연구 결과가 나왔다.

미국 시카고대 심리학과 시안 베일록 교수 연구팀은 뇌 활동 상태를 촬영하는 기능자기공명영상(fMRI) 장치를 이용해 수학에 대한 두려움이 있는 사람과 그렇지 않은 사람을 비교하는 실험을 했다. 기능자기공명영상 장치는 특정한 활동을 할 때 변하는 뇌 상태를 촬영할 수 있어 뇌기능 관련 연구에 유용하게 쓰인다.

연구팀은 두 그룹의 참가자들에게 화면으로 수학 문제를 풀지 언어 문제를 풀지 알려 준 뒤, 문제를 푸는 동안 뇌 상태가 어떻게 변하는지 관찰했다.

수학 문제는 (12×4)-19=29와 같은 계산이 맞았는지 틀렸는지 검산하는 것이고, 언어 문제는 순서가 거꾸로 된 영어 단어를 보여 주고 올바른 철자를 알아맞히도록 하는 것이었다. 그 결과 수학에 대한 두려움이 있는 그룹은 문제를 풀기도 전에 두섬엽이 활성화 되는 것으로 나타났다. 두섬엽은 뇌에서 통증을 담당하는 부위다. 반면 수학에 대한 두려움이 없는 그룹은 별다른 차이가 나타나지 않았다.

놀라운 점은 두 그룹 모두 문제를 푸는 동안에는 두섬엽에 특별한 변화가 나타나지 않았다는 점이다. 연구팀은 이 결과에 대해 “수학을 푸는 것 자체가 아니라, 수학에 대한 부정적인 감정이 고통을 유발하는 것”이라며, 빠르면 초등학교 1학년 때부터 갖기 시작하는 수학에 대한 공포감을 줄여 주는 것이 중요하다고 설명했다.


수학 능력을 향상시키는 놀라운 동작인식 게임!


최근 몇 년간 동작인식 게임이 급속도로 발전하고 있다. 동작인식 게임은 조종기를 움직이지 않고 직접 몸을 움직이는 게임 방식으로, 각종 스포츠와 댄스를 게임으로 즐길 수 있어 온 가족이 함께 즐기는 게임으로 각광받고 있다.

그런데 최근 수학 능력을 향상시켜 주는 동작인식 게임이 등장해 화제가 되고 있다.

영국 옥스포드대 실험심리학과 로이 코헨 카도쉬 교수 연구팀은 몸을 움직여 화면에 표시된 선분 위에 특정 지점을 표시하는 동작인식 게임을 개발했다. 예를 들어 화면에 ‘선분 위에 29가 되는 지점을 표시하시오’라는 명령이 나오면, 몸을 움직여 적당한 지점에 선 뒤 리모컨을 눌러 표시하는 방식이다.

이 게임을 하기 위해서는 특수 제작한 모자를 써야 하는데, 이 장치는 뇌의 다양한 부위에 전기 자극을 주도록 만들었다. 특히 게임을 할 때 숫자 이해 능력과 관련 있는 두정엽 피질을 자극하도록 했다. 수학을 공부할 때 두정엽 피질에 전기 자극을 주면 성취도가 높아진다는 카도쉬 교수팀의 2010년 연구를 토대로 만든 것이다.

연구팀이 참가자들을 대상으로 실험한 결과, 이 게임을 한 뒤 숫자와 관련된 능력이 향상되는 것으로 나타났다. 숫자와 비율을 생각하면서 게임을 하는 동안 전기 자극이 그 부위의 활동을 증폭시킨 것이다.

카도쉬 교수는 “동작인식 게임은 모든 사람이 좋아하기 때문에 앞으로 좋은 학습 도구가 될 것”이라고 예상했다. 연구팀은 앞으로 동작인식 게임과 인지 능력, 그리고 뇌 기능의 상관관계에 대해 좀 더 자세히 연구할 계획이다.


펭귄들이 추위를 견디는 방법은 이기심이 아닌 수학!


남극에 대한 다큐멘터리에서는 어김없이 펭귄들이 무리지어 서 있는 장면을 볼 수 있다.

그런데 펭귄들을 좀 더 자세히 관찰하면 마치 펭귄들 끼리 바람을 피하기 위해 서로 경쟁하는 것처럼 보인다.
하지만 이기적으로 보이는 이런 행동에도 공평하게 열을 나눠 갖는 수학적인 원리가 숨어 있다는 사실이 밝혀졌다.

미국 머시드 캘리포니아대 응용수학자 프랑세즈 블랑셰트는 펭귄들이 서로 뭉치고 안으로 파고드는 행동이 오직 자기 열을 잃지 않으려는 행동일 거라 가정했다. 그리고 펭귄 무리의 열 분포를 계산하는 수학적 모델을 만들었다.

이때는 펭귄들의 행동 방식과 각자 추위를 견디는 정도의 차이, 그리고 시시각각 변하는 바람의 세기와 열 흐름이 모두 각양각색이라는 점을 고려해야 했다.

이런 요소를 모두 고려해 열 분포를 계산한 결과, 놀랍게도 모든 펭귄이 거의 같은 열을 나눠 갖는 것으로 나타났다. 각자 자신만을 위해 움직이는 것처럼 보이지만, 사실 모든 펭귄이 가장 바람을 많이 맞는 위치에 번갈아 서며 서로의 체온을 지켜 주고 있었던 것이다.

블랑셰트 박사는 펭귄 무리가 ‘혹독한 환경에서 피난처를 만들기 위해 서로에게 의지하는 자급자족 시스템’을 만든 것이라며, 자신이 만든 수학적 모델이 실제 남극에서 펭귄을 관찰하는 과학자들에게 도움이 되길 바란다고 말했다.
수학동아