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생명현상에 대한 과학적 관찰에서 나타나는 과학 교사들의 두뇌 활성 및 기능적 연결

Science Teachers' Brain activation and functional connectivity during scientific observation on the biological phenomena

권용주|변정호|이준기
한국과학교육학회 (The Korean Association for Science Education)|2009.10|한국과학교육학회지 (Journal of the Korean Association for Science Education)|제29권 제6호|pp. 730-740

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fMRI.기능성자기공명영상과학적 관찰Science teacher중등학교 과학교사두뇌 활성 양상두뇌 기능적 연결scientific observation; brain activation; Functional connectivity
주제분류교육학

초록

이 연구의 목적은 중, 고등학교 과학교사들의 생명현상에 대한 과학적 관찰에서 나타나는 두뇌의 활성 양상 및 기능적 연결 네트워크를 규명하는 것이다. 이를 위해 중, 고등학교에서 근무하는 26명의 건강한 오른손잡이 과학교사들이 이 연구에 참여하였다. 과학교사들의 과제수행 과정에서의 두뇌활성을 측정하기 위하여 3.0T(테슬라)의 fMRI 시스템과 블록디자인의 관찰과제가 사용되었다. 신호의 수집과 분석에는 SPM2 프로그램이 활용되었다. 연구결과에 따르면, 관찰과정에서 과학교사들은 좌측 상전두이랑, 중전두이랑, 중심전두이랑, 하전두이랑, 양측 상두정소엽, 좌측 하두정소엽, 좌측 쐐기전소엽, 우측 중측두이랑, 양측 방추이랑, 좌측 상후두이랑, 양측 중후두이랑, 좌측 하후두이랑, 우측 혀이랑, 양측 방추이랑, 양측 쐐기소엽, 우측 해마옆이랑, 좌측 조가비핵, 그리고 양측 소뇌비탈의 활성을 보였다. 또한 이들 영역 중 관찰과정에서 기능적으로 연결성을 보이는 네트워크를 형성하는 것으로 선정된 11개의 영역에서 10개의 유의미한 기능적 연결을 형성하였다. 이러한 결과는 생명현상에 대한 과학적 관찰이 단순한 감각수용만을 넘어선 기능적 연결이 필요함을 시사한다.

Abstract

The purpose of this study was to investigate secondary science teachers' brain activation and functional connectivity during scientific observation on the biological phenomena. Twenty six right-handed healthy science teachers volunteered to be in the present study. To investigate science teachers' brain activities during the tasks, 3.0T fMRI system with block design was used to measure BOLD signals in their brains. The SPM2 software package was applied to analyze the acquired initial image data from the fMRI system. The results have shown that the left inferior frontal gyrus, the bilateral superior parietal lobule, the left inferior parietal lobule, the left precuneus, the left superior occipital gyrus, the right middle occipital gyrus, the right precuneus, the left inferior occipital gyrus and bilateral fusiform gyrus were significantly activated during participants' scientific observation. The network model consisted of eleven nodes (ROIs) and its ten connections. These results suggested the notion that scientific observation needs a connective cooperation among several brain regions associated with observing over just a sensory receiving process.

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