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연구과제 상세정보

내재동기의 기능적-구조적 신경 네트워크 탐색 연구
Neural Mechanism of Intrinsic Motivation
  • 연구자가 한국연구재단 연구지원시스템에 직접 입력한 정보입니다.
사업명 학제간융합연구사업 [지원년도 신청 요강 보기 지원년도 신청요강 한글파일 지원년도 신청요강 PDF파일 ]
연구과제번호 2014S1A5B6037344
선정년도 2014 년
연구기간 1 년 (2014년 09월 01일 ~ 2015년 08월 31일)
연구책임자 Johnmarshall Reeve
연구수행기관 고려대학교
과제진행현황 종료
공동연구원 현황 성준경(고려대학교)
김성일(고려대학교)
이종환(고려대학교)
김학진(고려대학교)
과제신청시 연구개요
  • 연구목표
  • 수 많은 심리학 연구결과 내재동기가 외재동기에 비해 이해도, 창의성, 과제 지속성, 긍정적 정서 및 주관적 안녕감 등에 긍정적인 영향을 미친다고 보고하고 있다. 이처럼 내재동기의 중요성이 일관되게 강조되고 있음에도 불구하고 실제 우리 사회에서는 대부분 외재적인 보상 체계에 의해 인간의 동기가 유발되고 조절되고 있다. 외재적 보상이 만연되어 인간행동을 지배하게 된 주된 이유 중 하나는 보상의 효과가 비교적 확실해 보이는 반면 내재동기는 그 개념적 기초가 부실한데다 확고한 이론적-경험적 근거가 결여되어 있기 때문이다. 실제로 대표적 동기이론은 동기의 부분적 현상만을 다룬 이론이 대부분이다. 자기효능감이론, 귀인이론, 성취목표이론, 훙미이론, 자기조절이론 등이 그 예이다. 내재동기에 영향을 미치는 다양한 변인이나 원천은 파악되었으나 실제 내재동기에 대한 명확한 개념적 정의나 내재동기가 발생되고 유지되는 공통 기제에 대한 설명 이론은 아직 부족한 실정이다. 왜냐하면 이전의 동기 연구는 대부분 조사연구나 행동관찰연구 방법을 통해 이루어졌으므로 역동적이고 암묵적인 인간 동기의 특성을 완벽하게 파악하는데에는 한계가 있기 때문이다. 최근 들어 활발하게 적용되고 있는 신경과학적 연구방법은 동기 측정에 있어 전통적인 연구방법이 가지는 한계를 극복할 수 있다는 강점이 있다. 이 연구에서는 신경과학적 연구방법을 포함한 다양한 연구방법을 융합하여 내재동기의 발생, 유지, 조절 과정의 기제를 명확히 밝히고, 이를 토대로 내재동기와 외재동기를 통합하는 동기모형을 제안하고자 한다. 이를 위해 교육심리학자, 신경교육학자, 인지사회신경과학자, 뇌공학자, 계산신경해부학자로 구성된 학제간 융합사업단을 구성하여 다양하고 새로운 연구 및 분석방법을 통해 목표를 달성하고자 한다. 외재적 보상의 효과와 기제에 관한 신경과학적 연구는 활발하게 이루어진 편이나 이 역시 보상이나 기타 동기 구인과 관련된 단편적인 뇌 영역간의 상관을 밝히는 연구가 대부분이다. 게다가 내재동기의 신경과학적 기제에 대한 연구는 거의 이루어지고 있지 않으며 내재동기와 관련된 기능적-구조적 연결망을 탐색한 연구는 전무하다. 따라서 이 사업단에서는 내재동기의 기능적-구조적 신경 네트워크를 탐색하는 학제간 융합연구를 통해 내재동기에 대한 신경과학적 기제를 밝히고 나아가 동기현상 전반에 걸친 포괄적 통합 동기이론 제안하고자 한다. 보다 세부적인 목표는 (1) 내재동기의 기능적-구조적 신경 네트워크 파악, (2) 내재동기 발생, 유지, 조절 과정에 대한 설명, (3) 내재동기 증진을 위한 프로그램 개발 가이드라인 제공, (4) 동기과정에 대한 통합 모형 제안 등이다.
  • 기대효과
  • 이 연구 결과의 기대효과는 크게 학문적인 측면과 실용적인 측면으로 구분할 수 있다. 학문적으로는 내재동기 발생 과정에 대한 이해를 높임으로써 새로운 통합적 동기 이론의 제안이 가능할 수 있다. 현재까지 제안된 대부분의 동기 이론은 동기의 부분적 현상만을 다루었으므로 동기 현상 전반을 포괄하는 이론이 전무한 실정이다. 게다가 신경과학 분야에서는 동기의 발생, 유지 및 조절보다는 보상에 관한 연구가 활발하여 동기 전반에 대한 신경과학적 모형은 아직 제시되지 못하고 있다. 기존의 보상 중심의 동기 연구에서 벗어나 포괄적인 동기 모형을 제안하기 위해서는 내재동기에 대한 이해가 필수적이다. 따라서 이 연구 결과를 바탕으로 내재동기의 신경과학적 기제를 밝혀내고 내재동기의 기능적-구조적 신경연결회로에 대해 어느 정도 파악할 수 있다면 내재동기를 포함한 동기에 관한 거대 모형을 제안하는데 많은 도움이 될 것으로 예상된다. 이 연구에 참여하는 연구자들의 세부 전공 분야 자체가 이미 융합분야로 교육심리학은 교육학과 심리학의 융합, 신경교육학은 교육학과 신경과학의 융합, 사회신경과학은 사회심리학과 신경과학의 융합, 뇌공학은 뇌과학과 공학의 융합, 생체의공학은 생명과학과 공학의 융합 분야이다. 따라서 본 연구진은 융합학문간의 융합을 시도한 일종의 메타 융합 연구진으로 지금까지 쌓아온 각자의 융합학문적 경험을 바탕으로 동기에 관한 초융합적 연구의 새로운 지평을 열 것으로 기대된다. 특히 기존 심리학적 관점에서의 내재동기 이론을 바탕으로 전통적인 행동 조사연구 방법과 사회인지신경과학적 연구방법을 융합하여 경험적 자료를 수집하고, 첨단 신호분석 모델링 및 계산신경해부학적 분석방법을 적용하여 내재동기에 대한 다수준적 접근의 전형을 제시하게 될 것이다. 한편 본 연구진에는 뇌신경 신호처리 전문가와 신경해부학자가 포함되어 있어 피질하 뇌영역과 전전두 피질 간의 다양한 기능적-구조적 신경연결망(connectivity)을 파악하기 위한 새로운 분석 방법의 패러다임을 제시할 수 있을 것으로 기대된다. 특히, 내재동기 관련 주요 뇌영역인 뇌섬엽이나 복측선조체 등의 피질하 영역이므로 이 영역의 뇌 활성화 신호를 cluster 기반 통계를 사용하여 행동 측정치와의 비교하는 방식으로 여러 뇌 영역간의 동시적 하위 연결 네트워크를 파악하는 새로운 분석 방법을 제안할 수 있을 것으로 기대된다. 기능적-구조적 연결망 분석과 관련된 새로운 방법론을 적용하여 장기적으로 동기에 관한 통합모형을 제시하게 되면 향후 동기 분야의 연구에 상당한 영향을 미칠 뿐만 아니라 세계 수준의 연구를 선도할 수 있을 것으로 기대된다. 그 결과 동기 분야의 학문후속세대 양성이 활발하게 이루어져 국내의 연구력이 크게 향상될 것으로 기대된다. 실용적인 측면에서는 이 연구의 결과가 내재동기 증진을 위한 각종 환경 설계 가이드라인을 제시하는데 기여할 수 있을 것으로 생각한다. 내재동기의 기능적, 구조적 신경 연결망이 파악되고 나아가 내재동기의 발생, 유지, 조절 과정의 신경과학적 기제를 이해하게 되면 각종 환경에서의 내재동기를 유발하고 증진시키는 다양한 중재 프로그램 개발에 크게 기여할 수 있을 것이다. 특히 학습상황에서 동기가 결여되어 무기력을 보이는 학습자들의 다양한 원인을 신경학적으로 파악하고 진단할 수 있으며, 각각의 원인에 따른 개별 중재 프로그램을 개발할 수 있을 것이다. 외부 보상을 통한 동기유발에 익숙해진 사회 환경에서 내재동기의 발생 과정에 대한 이해는 학습 환경과 직무 환경에 많은 변화를 가져올 것으로 예상된다. 학교나 직장에서 보상을 통한 행동의 통제가 아닌 자율적 선택을 보장하거나 정보적 피드백을 제공함으로써 내재동기 및 흥미를 유발하여 몰입을 유도하는 환경을 설계할 수 있을 것이다.
  • 연구요약
  • 본 연구진은 내재동기의 신경기제를 확인하고, 내재동기 신경기제의 기능적 중요성을 찾아 견고히 하고자 한다. 본 연구진은 이전 연구에서 전섬엽이 내재동기와 밀접한 관련이 있음을 밝혀냈다. 하지만, 이전 연구에서는 실제 과제를 수행할 때의 내재동기를 살펴본 것이 아니라 내재동기를 불러일으키는 상황을 떠올릴 때의 신경기제를 확인하는데 그쳤다는 한계가 있다. 이에, 본 연구에서는 실제 과제를 수행할 때의 내재동기 신경기제를 파악하고자 한다. 이 연구를 위해 본 연구진은 기능적 자기공명영상(fMRI) 연구법을 사용하여 실험 참가자가 과제 수행 중 내재동기를 느낄 때와 그렇지 않을 때의 뇌 활성화 패턴 차이를 보고자 하였다. 내재동기를 불러일으키는 과제로는 높은 수준의 유능감을 느끼게 하는 철자 순서 바꿔서 단어 만들기 과제(Anagram task), 높은 수준의 호기심을 불러일으키는 질문에 답하기 과제 등을 사용하였다. 또, 실험 참가자가 실험 과제를 수행하는 동안 예상대로 내재동기를 경험하는지를 파악하기 위해 자기 보고식 설문 지표를 함께 사용하여 검증하고자 하였다. 본 연구진의 가설은 연구 참가자들이 경험하게 되는 내재동기 수준의 차이에 따라 전섬엽 및 복측 선조체의 활성화, 그리고 이들의 상호작용에 있어 차이가 있다는 것이다. 본 연구진은 내재동기의 신경기제에 있어 개인차와 학습 환경이 미치는 영향을 알아보기 위한 신경과학 연구 또한 수행할 것이다. 본 연구진의 이전 연구 결과에 따르면 학습동기와 관련된 학습목표, 자기 효능감, 그리고 귀인 등의 개인차와 피드백, 과제의 재미 정도와 같은 학습 환경은 동기의 신경기제에 큰 영향을 미친다. 이에 본 연구에서는 실험 참가자가 과제 수행 중 부정적 피드백을 받게 하고, 이때의 뇌 활성화를 측정한 후, 과제의 재미 정도와 실험 참가자의 자신감 수준에 따라 부정적 피드백에 대한 뇌 활성화에 있어 차이가 있는지를 보고자 하였다. 실험 참가자들은 과제의 흥미를 조작하기 위해 재미있는 자극으로 만들어진 과제와 단순한 알파벳으로 만들어진 과제를 번갈아 가면서 수행하게 된다. 이전 연구 결과들에 따르면, 학습 자료가 재미있거나 학습자가 자신감을 가지고 있으면 부정적인 피드백에 대해서도 기분 나쁜 감정을 비교적 빨리 추스르고 과제에 더 집중할 수 있을 것으로 예상할 수 있었다. 이 연구 결과를 통해 학습자가 실패를 보다 건설적으로 받아들일 수 있도록 하기 위해서는 어떠한 요소가 갖추어져야 하는지에 대한 가이드라인을 제공해줄 수 있을 것이다. 위의 두 연구를 통한 내재동기에 대한 신경과학적 지식은 앞으로 수행할 동기 관련 신경과학 연구에 있어 초석을 다지는 역할을 할 것이다. 본 연구진은 앞의 두 연구들을 통해 내재동기의 신경기제를 보다 정확히 이해하고, 내재동기의 신경기제에 있어 학습자의 개인차와 학습 환경의 영향을 보다 면밀히 파악할 수 있을 것이다. 이처럼 내재동기의 신경기제에 대해 정확히 파악할 수 있게 된다면, 본 연구진은 1차년도 연구 결과를 바탕으로 추후의 연구에서는 전섬엽 및 복측 선조체의 활성화, 그리고 이들의 상호작용이 실험 참가자의 과제 수행에 어떠한 영향을 미치는지, 나아가 이런 활성화가 내재적으로 동기화된 행동으로 이어지는지, 그리고 높은 수준의 관여, 학습, 성취도로 이어지는지를 볼 것이다. 이를 통해, 내재동기가 과제 수행에 있어서의 참여도, 학습 정도, 창의성, 성취 등에 어떠한 방식으로 영향을 미치는지를 알아볼 수 있을 것으로 기대된다.
결과보고시 연구요약문
  • 국문
  • 현재 신경과학 분야에서는 외적 보상 및 외재동기에 대한 신경과학적 이해는 충분히 이루어져 있다. 본 연구진의 연구 목적은 (1) 내적 보상 및 내재동기에 대한 부분을 배제하는 것이 아니라 포함하여 동기에 대한 신경과학적 이해의 폭을 넓히고, 이를 통해 (2) 보상 혹은 인센티브와 관련되어 있지 않은 뇌 영역이 어떻게 동기에 영향을 미치는지를 설명하는 것이다. 본 연구진은 오랜 시간 동안 내적 보상 및 내재동기의 신경기제를 파악하고자 노력해 왔다. 본 연구진은 이전 연구 결과들을 통해 재미있는 과제를 수행함으로 인해 발생하는 내적 만족과 관련된 것으로 알려져 있는 전섬엽(Anterior insular cortex) 활성화가 내적 보상 및 내재동기와도 밀접한 관련이 있음을 밝혀냈다. 하지만, 동기화된 행동을 이끌어내는데 있어 핵심적인 신경기제가 복측선조체(Ventral striatum)임을 고려해 보았을 때, 이전 연구에서의 전섬엽 활성화는 내재동기를 발생시키는 신경기제의 일부일 뿐 전체는 아닐 것이다. 본 융합연구진에 의해 수행된 신경과학 연구 결과들은 내재동기 신경기제의 전체적인 모습을 보여주고 있다. 연구 결과, 내재동기의 신경기제는 전섬엽의 활성화, 복측선조체의 활성화, 그리고 이 둘 간의 긴밀한 상호작용을 모두 포함함을 확인할 수 있었다. 즉, 내적인 만족감과 관련되어 있는 전섬엽의 활성화, 동기화된 행동을 이끌어내는 복측선조체의 활성화, 그리고 내재동기를 바탕으로 행동을 야기시키는 과정에서 일어나는 전섬엽과 복측선조체의 상호작용이 내재동기의 독특한 신경기제라는 것이다. 본 연구진의 궁극적인 목표는 인간 동기에 대한 일반 대중의 인식을 변화시키는 것이다. 내재동기에 대한 신경기제 연구의 가능성을 생각해 보았을 때, 본 연구진은 이 연구 결과를 바탕으로 동기 연구자들에게 새로운 연구 방향을 제시하고, 보다 정확하고 혁신적인 새로운 연구 방법론을 제시할 수 있으며, 동기 구인에 대한 새로운 이해 또한 이끌어 낼 수 있을 것으로 기대한다. 본 연구진은 이 연구결과를 바탕으로 실제 현장에도 많은 영향을 미칠 것으로 기대한다. 내재동기에 대한 신경기제를 파악함으로서 어떻게 하면 사람들을 더 동기화시킬 것인가에 대한 실용적인 논의에 대해서도 새로운 장을 열 수 있게 될 것이다. 본 연구진의 연구 결과는 학교, 부모교육, 기업, 스포츠, 의학 등 다양한 분야에 상당히 큰 영향을 미칠 것이다.
  • 영문
  • Contemporary neuroscience deeply understands the neural bases of extrinsic reward and extrinsic motivation. Our team sought to expand contemporary neuroscientific motivational study to (1) include, rather than to exclude, intrinsic rewards and intrinsic motivation and (2) explain how brain structures contribute to motivational states that are not necessarily based in either reward or incentives. The principal investigators have been studying these types of motivations—intrinsic rewards and intrinsic motivation—within a neuroscientific framework. Our previous work on the neural bases of intrinsic motivation suggests that the anterior insular cortex is the brain area that processes intrinsic reward—feelings of inherent satisfaction from doing what is interesting and enjoyable. Considering the brain structure that leads to motivated action is the ventral striatum, the anterior insular cortex is a key part of the intrinsic motivation system, but it is not the full story. The neural findings produced by our multidisciplinary research team completed the full story. We found that the intrinsic motivation system revolves around (1) anterior insular cortex activations, (2) ventral striatum activations, and (3) insular-striatum co-activations. Anterior insular cortex activations generate feeling-based intrinsic reward, ventral striatum activations generate approach behavior, and insular-striatum co-activations generate the unique quality of intrinsically-motivated (volitional) behavior. Our long-term goal is to fundamentally change how people think about human motivation. Recognizing the potential for interdisciplinary research in motivational neuroscience, our long-term goal is to open up new possibilities to human motivation researchers and to identify new and valid ways to expand their programs of research, methodological options, and theoretical conceptualizations of the motivational constructs with which they work. Our findings will also have tremendous implications for social practice. To the extent that we can show the scientific validity of the neural bases of intrinsic motivation, we will open up a very practical discussion of new and better ways to motivate and engage people. This work will have very large and very positive implications in fields as diverse as education, parenting, work, athletics, health care, and therapy.
연구결과보고서
  • 초록
  • 본 연구진의 교수들은 오랜 기간 인간 내적 근원에 기초한 동기의 신경과학적 기제를 파악하고자 노력해 왔다. 기능성 자기공명영상(fMRI) 연구법을 사용한 연구를 바탕으로 내재동기의 신경기제를 파악하여 보상이나 인센티브 처리를 담당하는 뇌 활성화 패턴과 인간 내부로부터 형성되는 동기를 처리하는 뇌 활성화 패턴이 어떻게 다를 수 있는지를 파악하고자 하였다. 연구 결과를 보면, 내재동기를 고양시키는 과제 수행을 떠올릴 때 전섬엽(Anterior insular cortex)이 더 활성화 되는 반면, 외재동기를 고양시키는 과제 수행을 떠올릴 때에는 후두정엽(Posterior parietal lobe)이 더 활성화된다는 사실을 발견하였다. 이를 통해, 외적 보상 혹은 외재동기의 경우 사회적 통념이나 외적인 평가와 관련된 것으로 알려져 있는 후두정엽 활성화와 관련이 있는 반면, 내적 보상 혹은 내재동기는 자신의 정서 및 느낌을 파악하는 것과 관련된 것으로 알려져 있는 전섬엽의 활성화와 관련되어 있음을 알 수 있었다. 하지만, 인간의 동기화된 행동을 직접적으로 유발하는 것으로 알려져 있는 복측선조체(Ventral striatum)에 대한 이해 없이는 내재동기의 전체 시스템을 완벽히 설명하고 있다고 보기 힘들다. 이는 실제 내재동기를 경험하는 동안의 뇌 활성화가 아니라 내재동기 경험을 떠올릴 때의 뇌 활성화를 확인한 이전 연구들의 방법론적 한계에서 일정 부분 원인을 찾을 수있었다. 이에 본 연구진은 학제간융합연구 씨앗형 사업 연구 지원을 바탕으로 전섬엽, 복측선조체, 그리고 전섬엽과 복측선조체 간의 상호작용을 중심으로 인간의 내재동기 시스템을 종합적으로 설명할 수 있는 신경과학 연구를 수행하고자 하였다.
  • 연구결과 및 활용방안
  • 본 연구진은 도파민을 바탕으로 하는 복측선조체의 활성화가 동기의 근원이 외적이든 내적이든 상관없이 동기에 있어 핵심적인 역할을 함을 파악할 수 있었다. 이와 함께 인간 내적 근원에 바탕한 동기의 경우 외적 근원에 바탕한 동기와는 달리 전섬엽의 활성화와 밀접한 관련이 있음을 발견하였다. 이전 연구 결과에 따르면 전섬엽은 ‘하고싶다(wanting)’와 ‘좋아한다(liking)’와 같은 주관적 경험의 근간이 되는 긍정적 정서 처리에 있어 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 그렇기 때문에 내재동기가 전섬엽의 활성화와 밀접한 관련이 있다는 것은 내재동기의 경우 외적 보상을 바탕으로 한 동기와는 신경 메커니즘에 있어 조금은 상이한 점이 있음을 보여주는 중요한 증거일 것이다. 더불어 본 연구진은 측선조체, 전섬엽 간에 기능적 상호작용이 내재동기에 있어 중요한 역할을 함을 확인하였다. 내재동기의 기능적-구조적 신경 네트워크를 탐색하고자 한 본 연구진의 연구는 일단 교육학, 심리학, 신경과학, 뇌공학, 생체의공학 분야의 융합학문적 접근을 바탕으로 인간 동기에 대한 통합적 모형을 제시할 수 있을 것이다. 이는 곧 학문 간의 교류나 통합을 넘어서 학문 분야에 따른 용어 사용의 혼란을 막고, 각 학문 분야별 연구 결과에 대한 통합적 이해가 가능하게 하여 다양한 분야에 새로운 시각을 불어넣을 수 있음을 말한다. 또, 본 연구진의 신경과학을 바탕으로 한 학제 간 융합 연구는 새로운 연구방법의 개발을 통해 한 수준에서 해결되지 않았던 동기에 관한 여러 의문을 다양한 다른 수준의 연구를 통해 해결할 수 있을 것으로 기대된다. 특히, 신경생물학적 접근 및 뇌영상 연구법 등의 융합으로 인해 동기 현상에 대한 뇌 신경생물학적 기제를 밝혀낼 수 있을 것으로 기대된다. 뿐만 아니라 본 연구진의 통합 동기 이론은 궁극적으로 다양한 맥락에서 인간의 동기를 증진시킬 수 있는 자원 및 활동의 구성, 동기적 관점에서 바람직한 환경, 새로운 평가 방식 등을 개발하는 데 큰 기여를 할 수 있을 것이다. 이러한 동기증진 프로그램과 가이드라인은 다양한 학습 상황에서 적용될 수 있을 것으로 기대된다. 마지막으로 신경과학적 방법론을 바탕으로 융합학문 연구를 수행함으로써 신경과학과 다른 학문 분야를 이어주는 가교 역할을 할 수 있는 학문후속세대를 양성할 수 있을 것으로 기대된다.
  • 색인어
  • 융합학문, 내재동기, 외재동기, 신경과학, 전섬엽, 복측선조체
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