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인지적 유연성

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1. 개요

인지적 유연성은 생각의 전환, 규칙의 전환, 여러 측면을 동시에 고려하는 능력 등 다양한 관점에서 정의되는 개념이다. 이는 실행 기능, 유동성 지능, 독해력 등과 관련 있으며, 개인의 뇌, 특히 전전두피질, 전대상피질, 후두정피질, 기저핵, 시상 등 다양한 영역에 의해 발현된다. 인지적 유연성은 A-not-B 과제, 차원 변경 카드 분류 과제, 위스콘신 카드 분류 검사 등을 통해 측정 및 평가되며, 발달 과정에서 증가하지만, 신경성 식욕 부진증, 강박 장애, 자폐증, ADHD, 노화 등 다양한 요인에 의해 감소할 수 있다. 교육 및 학습 분야에서는 하이퍼텍스트, 집단 문제 해결 활동 등을 통해 인지적 유연성을 증진시키려는 시도가 이루어지고 있으며, 비디오 게임, 두뇌 훈련 프로그램 등도 긍정적인 영향을 줄 수 있다는 연구가 있다.

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인지적 유연성
개요
정의두 가지 이상의 개념에 대해 사고방식을 전환하는 능력
다른 용어정신적 유연성
정신적 전환
인지적 전환
과제 전환/이동
주의 전환/주의 이동
주의 통제
심리학
관련 분야인지심리학
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2. 정의

인지적 유연성은 생각의 전환으로, 규칙 변화에 따른 전환, 이전 신념을 새로운 상황에 맞게 조정하는 능력, 여러 가지 생각을 동시에 고려하는 것을 포함한다.[49] 인지적 유연성은 정신적 유연성, 정신적 세트 이동, 인지 이동, 작업 전환/전환, 주의 전환/전환 등으로 표현된다.

연구자들은 인지적 유연성을 규칙이나 요구 변화에 대응하여 생각과 관심을 전환하는 능력으로 설명한다.[50] 예를 들어, 카드를 정렬할 때, 색깔에 따라 정렬하다가 카드에 그려진 개체 유형에 따라 정렬하는 식으로 전환할 수 있다면 인지적으로 유연하다고 본다.

인지적 유연성은 습관화된 반응이나 사고를 극복하고 새로운 상황에 적응하는 능력, 이전 상황에서 새로운 상황으로 생각을 조정하는 능력으로도 묘사된다.[51][52] 즉, 이전에 가졌던 신념이나 습관을 극복할 수 있다면 인지적으로 유연하다고 간주한다. 또한, 한 번에 여러 측면을 동시에 고려하는 능력도 인지적 유연성을 의미한다.[53]

미국 심리학회(APA)는 인지적 유연성을 객관적인 평가와 적절하게 유연한 행동을 할 수 있는 능력으로 정의하며, 적응력과 공정성을 포함한다고 설명한다.[7]

2. 1. 관련 용어

인지적 유연성은 정신적 유연성, 정신적 세트 이동, 인지 이동, 작업 전환/전환, 주의 전환/전환 등 다양한 용어로 표현된다.[49]

3. 유발 요인

인지적 유연성은 실행 기능의 중요한 구성 요소이며, 억제, 계획, 작업 기억 등과 밀접하게 관련되어 있다.[50] 인지적 유연성은 유체 지능, 독해력, 문제 해결 능력 등과도 관련이 있는 것으로 나타났다.

연구자들은 인지적 유연성이 심리학자 장 피아제가 처음 설명한 다중 분류의 구성 요소이기도 하다고 주장했다. 다중 분류 작업에서 참가자(주로 이 기술을 이미 개발했거나 개발 중인 어린이)는 여러 가지 다른 방식으로 객체를 동시에 분류해야 하므로 객체에 대해 유연하게 생각해야 한다.[15] 마찬가지로 인지적으로 유연하려면 어린이가 객체나 상황의 한 측면에만 집중하는 경향인 중심화를 극복해야 한다.[16] 예를 들어 어린이는 어릴 때 객체의 한 측면(예: 객체의 색상)에만 집중할 수 있고, 두 측면 모두(예: 색상과 객체의 종류)에 집중할 수 없다. 따라서 연구에 따르면 개인의 사고가 중심화되면 인지적으로 덜 유연해진다.

일반적으로 이 분야의 연구자들은 3세에서 5세 사이의 인지적 유연성 발달에 집중한다.[19] 그러나 인지적 유연성은 모든 연령과 상황에서 연구할 수 있는 광범위한 개념으로 나타났다.[3] 따라서 단순한 작업에서 더 복잡한 작업에 이르기까지 연구에 따르면 유아기에서 성인기에 이르는 발달 연속체가 있다.

3. 1. 실행 기능과의 관계

연구자들은 인지적 유연성이 사고를 통제하는 능력과 관련된 상위 인지 기능인 실행 기능의 한 구성 요소라는 데 일반적으로 동의한다.[55] 실행 기능에는 억제, 기억력, 정서적 안정성, 계획 및 조직을 포함한 다른 인지 측면이 포함된다. 인지적 유연성은 억제, 계획 및 작업 기억을 포함한 여러 가지 능력과 밀접하게 관련되어 있다.[50] 따라서 개인이 더 중요한 측면에 집중하기 위해 자극의 측면을 억제할 수 있을 때(예: 물체의 종류에 집중하기 위해 물체의 색상을 억제) 인지적으로 더 유연하다. 이러한 점에서 이들은 특정 메모리 전략을 계획하고, 구성하고, 사용하는 데 더 능숙하다.

3. 2. 다른 인지 능력과의 관계

연구에 따르면 인지적 유연성은 유동성 지능, 읽기 유창성, 독해력과 같은 다른 인지 능력과 관련이 있다.[15][17] 유동성 지능은 새로운 상황에서 문제를 해결하는 능력으로 설명되며, 유동적 추론 능력을 가능하게 한다. 유동적으로 추론할 수 있을 때 인지적으로 더 유연해질 가능성이 높아진다. 또한 인지적으로 유연한 사람들은 소리와 의미를 전환하거나 동시에 생각하는 능력을 갖는 것으로 나타났으며, 이는 읽기 유창성과 이해력을 높인다. 인지적 유연성은 특정 상황에서 대처하는 능력과도 관련이 있다. 예를 들어, 개인이 상황에 따라 사고를 더 잘 전환할 수 있을 때, 해당 상황의 스트레스 요인에 덜 집중하게 된다.[18]

4. 측정 및 평가

인지적 유연성은 연령에 따라 다양한 평가 도구를 사용하여 측정할 수 있다. 발달 단계별로 적절한 평가 도구는 다음과 같다.

평가 도구연령
A-not-B 과제영유아기
차원 변경 카드 분류 과제(DCCS)아동기
다중 분류 카드 분류 과제아동기
위스콘신 카드 분류 검사아동기 및 성인기
스트루프 검사아동기 및 성인기


4. 1. 영유아기 평가

A-not-B 과제에서 아이들은 손이 닿는 거리 내에 있는 장소 A에 숨겨진 물건을 보여주고, 그 물건을 장소 A에서 찾도록 유도하며, 아이는 거기서 그 물건을 찾는다. 이 활동은 숨겨진 물건이 장소 A에 있는 상태로 여러 번 반복된다. 그런 다음 결정적인 시도에서 아이가 지켜보는 가운데, 물건은 아이가 쉽게 손을 뻗을 수 있는 두 번째 장소인 장소 B에 숨겨진다. 연구자들은 A-not-B 과제가 영아기에 인지적 유연성을 효과적으로 측정하는 간단한 과제라는 데 동의했다.[19][20][60][62]

4. 2. 아동기 평가

차원 카드 분류 평가 방식


차원 변경 카드 분류 과제(DCCS, Dimensional Change Card Sorting Task)는 아이들에게 처음에 색상과 같은 한 가지 차원으로 카드를 분류하게 한다. 그런 다음 모양과 같은 두 번째 차원으로 카드를 분류하도록 요구하는 과제이다.[63] 3세 아동은 보통 한 가지 차원으로는 카드를 분류할 수 있지만, 두 번째 차원으로는 분류하기 어려워한다. 그러나 5세 아동은 한 가지 차원으로 분류한 후, 두 번째 차원으로도 분류할 수 있게 된다.[62][64]

다중 분류 카드 분류 과제


다중 분류 카드 분류 과제(Multiple Classification Card Sorting Task)는 아이들에게 두 가지 차원(예: 노란색과 파란색, 동물과 음식)을 기준으로 카드를 4개의 더미(예: 노란색 동물, 노란색 음식, 파란색 동물, 파란색 음식)로 동시에 분류하도록 하는 과제이다. 연구 결과에 따르면, 7세 아동은 이 두 가지 차원을 동시에 고려하여 카드를 분류하지 못했지만, 11세 아동은 가능했다. 이는 7세에서 11세 사이에 인지적 유연성이 증가함을 보여준다.[53][56]

4. 3. 아동기 및 성인기 평가

위스콘신 카드 분류 검사(WCST)는 추상적 추론 능력과 문제 해결 전략을 변경하는 능력을 평가하는 데 사용된다.[65][23]

이 검사에서는 여러 장의 카드가 제시된다. 카드에 있는 그림은 색상, 수량, 모양이 다르다. 참가자는 카드를 어떻게 일치시켜야 하는지 모르지만, 특정 일치가 맞았는지 틀렸는지는 알 수 있다. 이 검사를 통해 일치 규칙을 바꾸는 능력을 측정한다. 9세에서 11세 사이의 어린이는 이 검사에 필요한 인지적 유연성을 보인다.[61][62][3][20]

스트루프 검사는 색상-단어 명명 검사라고도 한다. 이 검사에는 세 가지 유형의 카드가 있다. "색상 카드"는 다양한 색상의 패치를 보여주며, 참가자는 가능한 한 빨리 색상을 말해야 한다. "단어 카드"는 흑백 잉크로 인쇄된 색상 이름을 보여주며, 참가자는 가능한 한 빨리 이름을 말해야 한다. "색상-단어 카드"는 잉크 색상과 다른 색상 이름을 표시한다(예: '빨강'이라는 단어가 노란색으로 인쇄됨). 참가자는 잉크 색상의 이름을 말해야 한다. 각 카드에 대한 기본 점수는 참가자가 응답하는 데 걸리는 총 시간(초)이다.[66][24] 단어의 색상과 잉크 색상이 일치하지 않으면, 단어의 색상을 말하는 데 시간이 더 오래 걸리고 오류가 더 많이 발생한다. 성인은 단어의 실제 색상에 더 민감하기 때문에, 색상 단어가 충돌하는 색상으로 인쇄될 때 더 큰 영향을 받아 아동보다 반응 시간이 더 오래 걸리는 경향이 있다.

5. 신경학적 기반

인지 유연성의 신경학적 기반은 현재 활발하게 연구되고 있으며, 이는 여러 방식으로 나타나는 분산된 뇌 기능의 파악하기 어려운 특성으로 남아있다. 기능적 자기 공명 영상 (fMRI)을 사용한 인간 연구와 광유전학을 사용한 동물 연구에 따르면, 인지적 유연성은 전전두피질 (PFC), 전대상피질 (ACC), 후두정피질 (PPC), 기저핵, 시상 등 뇌의 다양한 영역이 함께 작용하여 나타난다.[48][67][68]

유연한 사고는 억제, 주의, 작업 기억, 반응 선택 및 목표 유지를 필요로 하기 때문에 인지적 유연성이 관여하는 동안 활성화되는 영역은 과제 및 행동을 평가하는 데 사용되는 유연성과 관련된 다양한 요인에 따라 달라진다.[50] 과제 전환 패러다임을 사용한 여러 연구는 인지적 유연성과 관련된 네트워크의 복잡성을 보여주었다.

5. 1. 뇌 영역별 기능

인지 유연성의 기반 메커니즘은 현재 활발하게 연구되고 있으며, 이는 여러 방식으로 나타나는 분산된 뇌 기능의 파악하기 어려운 특성으로 남아있다. 기능적 자기 공명 영상 (fMRI)을 사용한 인간 연구와 광유전학을 사용한 동물 연구에 따르면, 인지적 유연성은 전전두피질 (PFC), 전대상피질 (ACC), 후두정피질 (PPC), 기저핵, 시상 등 뇌의 다양한 영역이 함께 작용하여 나타난다.[48][67][68]

유연한 사고에는 억제, 주의, 작업 기억, 반응 선택, 목표 유지 등 여러 인지 기능이 필요하며, 인지적 유연성과 관련된 뇌 영역은 과제와 행동을 평가하는 데 사용되는 유연성의 종류에 따라 달라진다.[50] 과제 전환 패러다임을 사용한 여러 연구에서 인지적 유연성과 관련된 뇌 네트워크의 복잡성이 밝혀졌다. 관련 없는 과제 세트의 간섭을 해결하는 동안에는 배외측 PFC가 활성화되는 것으로 나타났다.[69]

다른 연구에서는 참가자가 인지 세트 전환, 반응 전환, 자극 또는 지각 전환 중 어떤 것을 수행하는지에 따라 전환 유형의 추상성 수준이 PFC 내 서로 다른 영역의 활성화에 영향을 미친다는 사실이 밝혀졌다. 세트 전환은 WCST와 같이 과제 규칙 간 전환을 필요로 하며 가장 추상적인 전환으로 간주된다. 반응 전환은 오른쪽 버튼과 왼쪽 버튼 사각형과 같이 서로 다른 반응 매핑을 필요로 한다. 자극 또는 지각 세트 전환은 원과 사각형 사이의 간단한 전환을 필요로 한다. 활성화는 PFC 내에서 전방에서 후방으로의 방식으로 세트 전환의 추상성 수준에 따라 조절되며, 가장 전방 활성화는 세트 전환에서, 가장 후방 활성화는 자극 또는 지각 전환에서 나타난다.[70] 기저핵은 반응 선택 시 활성화되며, PPC는 하전두 접합부와 함께 과제 세트의 표현 및 업데이트 시 활성화된다.[71]

6. 발달 과정

아이들은 인지 유연성을 평가하는 전통적인 검사를 사용할 때 놀랍도록 융통성이 없을 수 있지만, 이는 정신적 유연성과 관련된 많은 인지 과정과 그러한 능력의 다양한 발달 궤적을 고려할 때 놀라운 일이 아니다. 나이가 들면서 아이들은 일반적으로 인지 유연성이 증가하는데, 이는 성인에게서 뚜렷하게 나타나는 전두-두정엽 네트워크의 지연된 발달의 결과일 가능성이 높으며, 발달 가소성 있는 시냅스 연결의 성숙, 수초화 증가 및 출생부터 20대 중반까지 발생하는 지역별 회백질 부피의 증가와 관련이 있다.[29]

7. 결핍 및 관련 질환

인지 유연성 감소는 신경성 식욕 부진증(거식증), 강박 장애, 조현병, 자폐증, 주의력 결핍 과잉 행동 장애(ADHD) 등 다양한 신경정신 질환에서 나타난다.[73][74] 각 질환은 인지적 경직성의 다양한 측면을 보인다. 잠재적 치료법은 신경화학적 조절에 있을 수 있다.[78]

7. 1. 질환별 특징

신경성 식욕 부진증(거식증), 강박 장애, 조현병, 자폐증, 주의력 결핍 과잉 행동 장애(ADHD)와 같은 다양한 신경정신과 질환에서 인지적 유연성 감소가 나타난다.[73][74] 각 질환은 인지적 경직성의 다양한 측면을 보인다.

  • 신경성 식욕 부진증(거식증): 세트 전환 능력이 현저히 감소한다. 이는 영양실조와 관련된 전전두피질의 불완전한 성숙과 관련이 있을 수 있다.[77]
  • 강박 장애: 주의 집중 전환과 운동 반응 억제에 어려움을 겪는다.[75]
  • 자폐증: 변화하는 과제 상황에 적응하는 데 어려움을 보이나, 경쟁적인 반응에 직면해서도 반응하는 능력은 유지하는 경향을 보인다.[76]
  • 주의력 결핍 과잉 행동 장애(ADHD): 주의 전환 및 충동 조절에 어려움을 겪는다.
  • 중독: 약물 관련 자극에 유연하게 반응하지 못해 인지적 유연성이 제한적이다.[78]


잠재적인 치료법은 신경화학적 조절에 있을 수 있다.

8. 노화

노인들은 종종 인지적 유연성이 저하되는 것을 경험한다. 노화된 뇌는 처리 속도 저하, 중추 감각 기능 저하, 백질 무결성 저하, 그리고 뇌 체적 감소를 겪는다. 인지 유연성과 관련된 부위인 PFC 및 PC가 위축되는 것과 같이 뇌의 구조적 변화가 일어나지만, 젊은 사람에 비해 나이 든 사람에게서 작업 관련 뇌 활성화는 더 크게 나타난다.[79] 이러한 혈류 증가는 위축으로 인해 혈류와 신진대사가 강화된다는 증거와 관련이 있을 수 있으며, 이는 fMRI를 통해 BOLD 반응(혈액 산소 수치 의존성)으로 측정된다. 연구 결과에 따르면 유산소 운동과 훈련은 잠재적으로 집행 기능의 저하와 싸우는 노년층의 인지 유연성 저하를 완화하는 데 도움이 될 수 있다.[80]

9. 교육 및 학습에의 응용

인지적 유연성은 교실 환경과 삶 모두에서 성공하는 데 매우 중요한 영향을 미친다. 미취학 아동을 대상으로 한 연구에서 인지적 중재를 받은 아동은 그렇지 않은 또래보다 뛰어난 성과를 보였다.[81] 교육의 주요 목표 중 하나는 학생들이 배운 내용을 새로운 상황에 적용하고 적응하도록 돕는 것이다. 인지적 유연성에 기반한 교육적 접근 방식으로는 하이퍼텍스트가 있다. 컴퓨터는 복잡한 데이터를 다차원적이고 일관된 형식으로 제시하여 사용자가 필요에 따라 접근할 수 있게 한다. 또한, 집단 문제 해결 활동과 고차원적 사고를 요구하는 교수법을 통합하는 연구도 진행되고 있다.[85]

인지 능력을 향상시키기 위한 온라인 프로그램 중에는 두뇌 훈련을 통해 인지적 유연성을 강화하는 것을 목표로 하는 프로그램도 판매되고 있다.[44][45][46]

9. 1. 교육적 적용

인지적 유연성 및 기타 집행 기능 기술은 교실 환경과 삶 모두에서 성공에 매우 중요하다. 미취학 아동을 대상으로 인지적 중재의 영향을 조사한 연구에 따르면, 1~2년 동안 그러한 중재를 받은 아동이 또래보다 훨씬 뛰어난 성과를 보였다. 중재를 받은 미취학 아동은 억제 통제(자기 훈련), 인지적 유연성, 작업 기억 테스트에서 85%의 정확도를 달성했다.[81] 반면 통제 조건(중재 없음)에 있는 또래는 65%의 정확도만 보였다.

교육의 중요한 목표는 학생들이 배운 내용을 적절하게 적용하고 새로운 상황에 맞게 적응하도록 돕는 것이다. 이는 학업 지침 및 기대에 관한 교육 정책에 인지적 유연성을 통합하는 데 반영된다. 예를 들어, 공통 핵심 주(州) 기준 이니셔티브에 명시된 바와 같이, 교육자들은 교실에서 "학생들이 새로운 상황에 콘텐츠 지식과 기술을 적용하여 깊은 개념적 이해를 보여주도록 요구함으로써 높은 수준의 인지적 요구를 제시"해야 한다.[82]

인지적 유연성에 기반한 대안적인 교육적 접근 방식은 하이퍼텍스트이다. 컴퓨터는 복잡한 데이터를 다차원적이고 일관된 형식으로 제시하여 사용자가 필요에 따라 해당 데이터에 접근할 수 있도록 한다. 하이퍼텍스트의 가장 널리 사용되는 예는 상호 연결(예: 하이퍼링크) 측면에서 정보를 동적으로 제시하는 인터넷이다. 이러한 인지적 유연성 하이퍼텍스트(CFH)는 학습자를 위해 "3차원"적이고 "열린" 방식으로 자료를 표현하여 새로운 정보를 통합하고 기존 지식과의 연관성을 형성할 수 있도록 한다.[84]

이 분야의 연구자들은 집단 문제 해결 활동을 통합하고 고차원적 사고를 요구하는 교수법을 옹호한다.[85] 이 과정에 따르면 교사는 처음에 하나의 질문을 여러 방식으로 제시한다. 다음으로 학생들은 교사 및 학생들끼리 질문을 하면서 문제를 논의한다. 이러한 질문을 형성하면서 학생들은 적극적으로 브레인스토밍하고 사전 지식을 상기한다. 이 시점에서 교사는 논의된 문제의 구체적인 조건을 제공하고 학생들은 동료들의 지식과 함께 자신의 사전 지식을 적용하여 해결책을 제시해야 한다.

9. 2. 교육 외적 적용

네덜란드 연구진은 1인칭 슈팅 게임(콜 오브 듀티, 배틀필드 등)을 하는 게이머들이 비게이머들보다 일련의 측정에서 더 높은 정신적 유연성을 보인다는 것을 관찰했다.[43] 연구진은 비디오 게임이 빈번한 폭력적 내용 때문에 논란의 여지가 있을 수 있지만, 이러한 게임의 효과를 활용하는 것이 다양한 집단(예: 인지 능력 저하에 직면한 노년층)에서 유사한 향상을 가져올 수 있으며, 따라서 사회적으로 중요하다고 주장한다.

인지 능력을 향상시키려는 사람들을 대상으로 판매되는 여러 온라인 프로그램들이 인지 유연성을 포함한 두뇌 훈련을 강화하기 위해 만들어졌다.[44][45][46]

참조

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