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독일 막스 플랑크 연구소 3-6세 어린이 178명을 대상 조사.
수학재능 60%는 유전적 소인. ROBO 1 유전자는 능력의 20%에 관여.
ROBO1 유전자를 가지고 있는 아이들, 오른쪽 두정피질(Cortex) 뒤쪽에 훨씬 더 많은 회백질을 가지고 있다. 수학적 재능은 훨씬 어린시절에 나타난다.

수학 유전자를 찾았다.
ROBO1 유전자는 수학 두뇌 영역을 확대시키고 아이들이 수학 시험 성과에 관계

유전적으로 미리 결정되었을까?
우리 수학 능력의 최대 20%는 ROBO1 유전자라는 하나의 유전자만으로 거슬러 올라갈 수 있다. 이 유전자를 가지고 있는 사람들은 조기에 뇌의 중요한 수학 센터에서 더 많은 회백질을 개발한다. 연구자들이 발견한 바와 같이 학령기에 ROBO1 유전자의 운반자는 표준화된 수학 테스트에서 훨씬 더 잘 수행한다.

▲ ROBO1 유전자는 어린 아이들에게도 뇌의 특정 수학 영역의 크기를 결정하고 나중에 수학 테스트에서 능력을 향상시킨다.

수학을 수행할 수있는 능력은 우리 뇌에 깊숙이 자리 잡고 있다.
우리는 수량, 숫자 크기 및 숫자 0의 인식에 특별히 뛰어드는 회로, 영역 및 뉴런을 가지고 있다. 특히 뇌의 우반구는 여기에서 중요한 역할을 한다. 수학자의 경우 뇌의 반응이 훨씬 더 두드러진다. 수학적 문제에 대해 생각할 때 연결된 영역의 전체 네트워크가 점프한다.

어떤 유전자가 수학 능력을 촉진할까?

누군가가 수학적으로 재능이 있는지 여부를 결정하는 것은 무엇일까?
"수학적 능력은 유전자와 환경의 복잡한 상호 작용에 의해 형성된다" 라이프치히에 있는 Max Planck 인지 및 신경과학연구소의 미샤엘 스카이데(Michael Skeide)와 동료는 설명한다.
연구에 따르면 차이의 60%는 유전적 소인 때문이다. 그래서 수학 재능은 종종 가정에서 발생한다.

그러나 지금까지 어떤 유전자가 수학적 재능을 촉진하고 뇌에 어떤 영향을 미치는지 거의 알려지지 않았다. 따라서 우리의 목표는 수학 훈련을 시작하기 전에 알려진 수학 후보 유전자와 어린이의 뇌 구조 사이의 연관성을 확인하는 것이었다.

▲ 그림 1. 수학적 훈련을받지 않은 3 ~ 6 세 아동의 오른쪽 정수리 피질의 회백질 부피는 피질 성장 유전자 ROBO1과 관련이 있다. (A) 바깥쪽 모서리 점은 10개의 알려진 수학 후보 유전자와 해당 번호가 매겨진 염색체를 나타낸다. 점선은 유전자와 회백질 볼륨 이미지 간의 연관 강도를 정량화하는 R2 통계를 나타낸다. 포인트가 중심에서 멀수록 연관성이 강해진다. 주황색 점 / 선은 탐색 샘플을, 파란색 점 / 선은 복제 샘플을 나타낸다. (B-D) ROBO1과 유의하게 연관되었던 오른쪽 정수리 클러스터를 보여주는 P- 값 이미지의 피질 표면 투영에 대한 오른쪽 시상면보기. 결과는 탐사 샘플 (B), 복제 샘플 (C) 및 두 샘플 간의 겹침 (D)에 대해 별도로 표시된다. (자료: 관련 논문 fig.1)

연구를 위해, 그들은 유전적 구성에 있는 10개의 추정 수학 유전자에 18개의 단일 뉴클레오티드 변이 중 하나 이상을 가지고 있는지, 3-6세 어린이 178명을 대상으로 먼저 조사했다.

그런 다음 과학자들은 자기 공명 단층촬영(MRZ)을 사용하여 어린이의 전체 뇌, 특히 수학적 기술과 밀접하게 연결된 영역에서 회색 물질의 양을 비교했다.
몇 년 후, 그들은 이 아이들이 7살에서 9살 사이에 완료한 표준 수학 시험의 결과를 평가했다.

ROBO1-Gen은 수학 센터를 성장시킨다.

결과 :
조사된 유전자 중 9개에서 어린이의 두뇌 볼륨이나 수학 기술과는 유의미한 연관성이 없었다. 하지만 열 번째인 ROBO1 유전자는 달랐다.
연구진은 ROBO1 유전자를 가지고 있는 아이들이 오른쪽 두정 피질(Cortex) 뒤쪽에 훨씬 더 많은 양의 회백질을 가지고 있음을 발견했다. 인접한 뇌 영역인 두정내구(頭頂內溝;정수리 내 고랑)도 이 유전자의 운반자에서 더 두드러졌다.

이 뇌 영역은 숫자 처리의 중심으로 간주되는 곳이다.
Skeide와 그의 팀은 “이 크기 인식은 고차원의 수학적 문제를 해결하는 데 필수적인 기초를 형성한다. 그들의 견해에 따르면 이 뇌 영역의 부피 차이는 일부 어린아이들이 다른 아이들보다 집합을 더 잘 이해하는 이유를 설명 할 수 있다.

▲ 그림 2. 수학적 훈련을받지 않은 3 ~ 6 세 아동의 오른쪽 두정 피질의 ROBO1 관련 회백질 부피는 7 ~ 9 세의 학교에서 수학 능력을 예측한다. (A – C) 3 ~ 6 세의 ROBO1과 유의하게 연관되었던 정수리 클러스터 내의 복셀을 보여주는 P- 값 이미지의 피질 표면 투영에 대한 오른쪽 시상면과 7 ~ 9 세에 수행 된 수학적 능력 테스트의 개별 점수 세 결과는 탐사 샘플 (A), 복제 샘플 (B) 및 두 샘플 간의 겹침 (C)에 대해 별도로 표시된다. (자료: 관련 논문 fig. 2)

수학 시험에서도 더 좋은 성과

ROBO1 유전자의 효과는 학령기에도 분명했다.
이 유전자 변이를 가진 아이들은 이 유전자가 없는 다른 아이들보다 학교 2학년 때 수학 표준 테스트에서 훨씬 더 잘 수행했다. 그들의 수학적 이점은 수학 영역에서 더 큰 뇌 부피와 밀접하게 관련되어 있다고 연구자들이 보고했다.

ROBO1 유전자와 수학적 능력 사이의 관계는 유전 및 발달 연구에 의해 뒷받침된다.
그들은 이 유전자가 무엇보다도 배아 뇌에서 뉴런의 이동과 위치를 제어한다는 것을 보여줬 기 때문이다. 연구진은 “ROBO1은 피질의 뉴런 성장에도 기여할 수 있다”고 했다.

수학 재능의 1/5은 ROBO-1로 거슬러 올라간다.

Skeide와 그의 팀에 따르면 이 모든 것은 ROBO1 유전자가 개별 수학 능력에서 중요한 역할을 한다는 것을 시사한다. "우리의 연구는 수학 능력의 최대 20%가 이 유전자와 오른쪽 두정 피질에서 발생하는 부피 차이에 의해 설명될 수 있음을 알 수 있다."

동시에, 이러한 결과는 수학적 재능이 어린 시절에 나타남을 확인했다.
어린아이가 첫 번째 산술 문제를 풀기 훨씬 전에. 그때조차도 일부 아이들은 이미 두뇌에 더 잘 발달된 수학 센터를 가지고 있기 때문이다.
학부모와 학교의 적절한 지원이 있다면 이 재능은 완전히 발전 할 수 있다.
(PLOS Biology, 2020; doi : 10.1371 / journal.pbio.3000871)
출처 : PLOS

[더사이언스플러스=문광주 기자] "No Science, No Future"

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