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과학 관련 미래 상상하기 과정에서 나타나는 뇌활동성 분석: fMRI 연구

Brain Activation Associated with Future Imagination in Science: An fMRI Study

권대용|최유용|조선희
한국과학영재교육학회 (Korean Science Education Society for the Gifted)|2024.04|과학영재교육 (Journal of Science Education for the Gifted)|제16권 제1호|pp. 26-36|DOI https://doi.org/10.29306/jseg.2024.16.1.26

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시각화창의력creativityvisualizationfMRIbrain activation과학영재gifted in science뇌활동성과학 상상력뇌 기능 영상기술science imagination

초록

본 연구에서는 뇌 기능 영상기술(fMRI)을 통해 이공계 대학생들을 대상으로 과학 관련 미래 상상하기 과정에서 나타나는 뇌활동성의 특징을 분석하였다(n = 10). 참가자 중 일곱 명은 초, 중, 고등학교에 다닐 때 영재교육을 받은 경험이 있었으며(70%), 모든 참가자는 이공계 과목에서 우수한 성적을 받은 경험이 있었다. 과학 상상하기 과제는 제시된 과학과 관련된 미래 상황을 상상하는 것이었으며 대조과제는 제시된 과학 지식 문장을 머릿속으로 읽는 과제였다. 분석결과 과학 상상하기 과제를 수행하는 동안에는 읽기과제를 수행할 때보다 양쪽 해마옆이랑과 방추이랑(BA 37), 양쪽 측두엽(BA 39), 왼쪽 상전두엽(BA 6), 오른쪽 전전두엽(BA 46), 양쪽 소뇌 등에서 활동성이 높게 나타났다. 이러한 영역들은 장기기억, 시각적 심상의 형성, 감각정보의 통합, 공간 작업기억, 자발적인 아이디어 생성 등에 관여하는 영역이었다. 이것은 과학과 관련하여 미래를 상상하는 사고과정이 뇌의 여러 부위가 관여하는 복합적인 사고과정임을 시사하는 것으로 과학영재교육에서 과학 관련 미래 상상하기 활동의 의미에 대해 뇌과학 측면에서 설명을 제공할 것으로 생각된다.

Abstract

We investigated the neural bases of future imagination in science using functional magnetic resonance imaging (fMRI). Participants were 10 science and engineering undergraduate students. Seven of them (70%) received sciencegifted education when they went through primary, middle, or high school, and all participants got good grade in science and engineering class. In the future imagination task, participants were asked to imagine the science relatedfuture based on the sentence. In the control task, participants were asked to read the science related sentence by eye. Analysis showed that future imagination task produced greater brain activation than control task in bilateralparahippocampal gyrus and fusiform gyrus (BA 37), bilateral temporal cortex (BA 39), left superior frontal cortex (BA 6), right prefrontal cortex (BA 46), bilateral cerebellum, and so on. These areas are involved in long term memory, generating visual mental image, integrating sensory information, spatial working memory, self-initiated retrieval and so on. Thus, our result suggest that future imagination process in science involves complex brain network. It could provide the brain scientific explanation for the meaning of the future imagination activities in science gifted education.

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