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- 2020년 어린아이들 뇌에서 중요한 수학적 영역 성장을 촉진하는 유전자 ROBO1 확인
- 일부 유전자 변이는 자폐증 및 정신 분열증과 관련된 유전자에 가깝다.
- 흥미로운 연관성을 지닌 7가지 유전자 변이체
- 연구 결과는 수학적 능력의 다양한 측면에도 고유한 유전적 기반을 시사

수학 재능을 위한 7가지 변형
수학적 능력의 개별적인 측면은 다른 유전자로 거슬러 올라갈 수 있다.

수학에 대한 재능은 부분적으로 타고 난다. 게놈 분석은 이제 수학적-논리적 사고의 다양한 측면이 다른 유전자 변형으로 거슬러 올라갈 수 있음을 보여준다. 새로 식별된 7가지 변종 중 일부는 빼기 또는 덧셈과 같은 산술 기술과 연결되어 있고 다른 일부는 계산 또는 수학적 추론과 연결되어 있다. 또한 흥미로운 점은 일부 유전자 변이는 자폐증 및 정신 분열증과 관련된 유전자에 가깝다는 것이다. 

▲ 우리의 수학 능력도 유전자에 달려 있다.

산술, 추상적 수학적 사고 및 숫자 계산을 수행하는 능력은 우리의 뇌에 반영된다. 우리의 사고 기관에는 특정 수학적 작업을 위한 특수 영역과 회로가 있기 때문이다. 크기에 따라 숫자는 뇌의 다른 영역에서 처리되며 더하기와 빼기, 숫자 0 처리도 뇌의 다른 영역에서 일어난다. 전문 수학자에게도 특별한 뇌 네트워크가 활성화된다.

또한 오랫동안 수학적 재능이 상당 부분 유전된다는 증거가 있었다. 우리의 수학적 능력의 최대 60%는 유전적 구성으로 거슬러 올라갈 수 있다. 그러나 이들이 어떤 유전자인지에 대한 연구는 거의 이루어지지 않았다. 2020년 연구원들은 어린아이들의 뇌에서 중요한 수학적 영역의 성장을 촉진하는 유전자 ROBO1을 확인했다.

하나씩 테스트하는 11개의 수학 능력

중국 Shaanxi Normal University의 Liming Zhang이 이끄는 연구원은 이제 수학 능력에 대한 7개의 새로운 유전자 변이를 확인했다. 이를 위해 중국 2개 성의 초등학생 1,146명을 대상으로 게놈 차원의 연관 연구를 실시했다. 이전 연구와 달리 팀은 작은 과목을 수학 능력의 11가지 다른 측면을 개별적으로 테스트하는 표준화된 테스트에 적용했다.

▲ X축은 각 상염색체에서 단일 염기 다형성의 위치를 나타내고, y축은 표현형과의 연관성의 중요성을 나타낸다. 가로 파란색 선은 우리가 지정한 중요 임계값(1 × 10−6)을 나타낸다. 가로 빨간색 선은 게놈 전체 유의성에 대한 임계값을 나타낸다(5 × 10−8). (출처: 관련논문 A genome-wide association study identified new variants associated with mathematical abilities in Chinese children)

이 테스트는 4개의 기본 산술 연산, 방정식 및 집합론을 포함하여 산술의 6가지 다른 작업을 다루었다. 수치-논리 및 공간 영역에서 학생들은 수학적 추론, 시각적 크기 추정, 공간 지각, 수량 계산 및 다양한 시각-운동 작업을 포함한 5가지 작업 영역에서 테스트를 완료했다.

흥미로운 연관성을 지닌 7가지 유전자 변이체

비교 분석에서 연구원들은 수학적 능력에 높은 중요성이 있는 7가지 유전자 변이를 확인했다. 이 중 두 가지 변종은 나누는 능력과 관련이 있었고, 하나는 덧셈과 관련이 있었고 다른 하나는 뺄셈과 관련이 있었다. 기본 산술 연산의 이러한 별도의 유전적 표현은 이러한 유형의 산술이 뇌의 별도 영역에서도 발생한다는 사실과 일치한다. 다섯 번째 유전자 변이체는 공간 지각과 밀접한 상관관계를 보였고, 여섯 번째 유전자 변이체는 양 추정과 밀접한 상관관계를 보였다.

▲ 수학적 추론 능력을 갖춘 지역 연관도. 가장 중요한 유전자좌는 보라색으로 강조 표시. r2는 다른 유전자좌와 가장 중요한 단일 뉴클레오티드 다형성 사이의 연관 불균형 값이다. (출처: 관련논문 A genome-wide association study identified new variants associated with mathematical abilities in Chinese children / Genes, Brain and Behavior)

일곱 번째 유전자 변이는 수학적 논리 및 수학적 진술을 테스트하고 이해하는 능력과 상당히 관련이 있다. 이 유전자 변이체 rs34034296은 CSMD3 유전자좌 근처의 8번째 염색체에 있다고 Zhang과 그의 동료들은 보고했다. "CSMD3 유전자좌의 경우, 자폐증과 정신분열증이 있는 사람들이 거기에 다른 수의 사본을 가지고 있다는 것이 이미 밝혀졌다"라고 연구원들은 보고했다. "우리는 이제 이 유전자가 수학적 능력과도 직접적으로 연결되어 있다는 것을 처음으로 보여주고 있다.“

뺄셈과 관련된 유전자 변이에 대한 흥미로운 연관성도 있다. 그것은 LINGO2 유전자 때문이다. "이것은 시냅스 형성을 조절하고 이미 자폐 장애의 위험 유전자로 확인되었다"고 팀은 말했다. Zhang과 그의 동료들은 또한 두 가지 다른 유전자 변이에 대한 특정 유전자에 대한 연결을 설정할 수 있었다.

유전적 기초는 수학적 측면에 따라 다르다.

연구팀에 따르면, 이렇게 새롭게 확인된 유전자 변이는 수학적 적성의 근간이 되는 신경 유전학적 메커니즘에 대한 더 깊은 통찰력을 제공한다. "우리 연구 결과는 수학적 능력의 다양한 측면에도 고유한 유전적 기반이 있음을 시사한다”고 Shaanxi Normal University의 수석 저자 Jingjing Zhao는 말했다. 이것은 이제 추가 유전 연구를 위한 출발점이다.
(Genes Brain & Behavior, 2023; doi: 10.1111/gbb.12843)
출처: Wiley

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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