작업기억 훈련과 게임: 연구가 보여 주는 것
업데이트
발표된 연구를 바탕으로 Optics Trainer 팀이 작성했으며, 모든 출처는 아래에 링크되어 있습니다.
작업기억 게임은 몇 가지를 몇 초 동안 기억해 두고 사용하게 합니다. 숫자 나열, 보드 위의 경로, 누적 합계 같은 것입니다. 대부분은 숫자 폭, 코르시 블록 과제, 엔백(n-back)처럼 심리학자들이 수십 년간 써 온 과제를 바탕으로 합니다. 이 가이드는 작업기억이 무엇인지, 이 과제들이 어떻게 작동하는지, 그리고 아동, 청소년, 성인을 대상으로 한 작업기억 훈련 연구가 무엇을 발견했는지 ADHD 연구까지 포함해 설명합니다. 마지막으로 Optics Trainer의 기억 게임 네 가지와 각 게임의 바탕이 된 실험 과제를 소개합니다.
작업기억이란?
작업기억은 정보를 사용하는 동안 활성 상태로 붙잡아 두는 작은 마음속 공간입니다. 전화번호를 누를 때까지 기억하거나, 다음 재료를 계량하는 동안 요리법의 단계를 기억하는 것이 그 예입니다.
널리 인용되는 작업기억 모형은 Alan Baddeley와 Graham Hitch가 1974년에 제안한 것입니다. 이 모형은 세 부분으로 되어 있었습니다. 소리와 말을 저장하는 곳, 시각·공간 정보를 저장하는 곳, 그리고 그 사이에서 주의를 배분하는 통제 체계입니다. 2000년 Baddeley는 네 번째 부분인 일화적 완충기(episodic buffer)를 추가했습니다. 그는 이를 다른 부분과 장기기억의 정보를 하나의 일화로 묶는, 용량이 제한된 저장소로 설명했습니다.
이 모든 연구에 공통된 생각이 하나 있습니다. 작업기억은 한 번에 조금만 담을 수 있다는 것입니다. 폭 과제는 바로 그 한계를 찾도록 만들어졌습니다.
대표적인 작업기억 과제: 숫자 폭, 코르시 블록, 엔백
대부분의 작업기억 연습과 게임은 몇 가지 실험 과제의 변형입니다. 과제마다 무엇을 기억해야 하는지, 그것으로 무엇을 하는지가 다릅니다.
폭 과제의 역사는 깁니다. Joseph Jacobs는 1887년에 폭 실험을 발표했습니다. 코르시 블록 과제는 Philip Corsi의 1972년 박사 논문과 Brenda Milner의 1971년 논문에서 나왔으며, 2000년 표준화 연구는 이를 시각 기억 폭 측정에 널리 쓰이는 과제로 설명했습니다. 엔백 과제는 보통 Wayne Kirchner의 1958년 논문에서 유래한 것으로 봅니다.
| 과제 | 하는 일 | 주로 부담을 주는 영역 |
|---|---|---|
| 숫자 폭(숫자 따라 말하기) | 숫자 목록을 듣거나 본 뒤 앞으로 또는 거꾸로 따라 말합니다. 틀릴 때까지 목록이 길어집니다. | 언어적 단기기억과 작업기억 |
| 코르시 블록(공간 폭) | 블록을 하나씩 짚는 것을 보고 같은 순서로 짚습니다. 순서가 길어집니다. | 시공간 단기기억과 작업기억 |
| 위치 또는 패턴 회상 | 격자 위 항목의 위치를 익힌 뒤 그 위치를 떠올립니다. | 시공간 기억 |
| 엔백 | 연속으로 나오는 항목을 보다가 현재 항목이 n단계 전 항목과 같으면 반응합니다(예: 2-back). | 마음속에 담은 내용의 지속적 갱신 |
| 기억 갱신 | 항목이 추가되고 빠지는 동안 누적 개수나 집합을 기억합니다. | 갱신과 추적 |
심리학자의 폭 과제 사용법과 온라인 버전의 한계
연구와 임상에서 폭 과제는 정해진 방식으로 시행하고 규준에 따라 채점하므로, 한 사람의 결과를 같은 나이의 다른 사람과 비교할 수 있습니다. 많은 표준 검사 묶음에 숫자 폭과 공간 폭 과제가 들어 있습니다. Kessels 등의 2000년 연구는 코르시 과제를 시행하고 채점하는 표준 방법을 제시하고, 건강한 성인 70명과 뇌 병변이 있는 70명에게서 규준을 수집했으며, 뇌 손상 후 시공간 단기기억 평가에 쓸 수 있다고 보고했습니다.
25년간의 코르시 연구를 검토한 1998년 리뷰는 과제를 시행하고 채점하는 방식, 심지어 사용한 블록까지 상당히 일관되지 않았다고 했습니다. 온라인 작업기억 검사와 게임에는 화면 크기, 시간 측정, 주의 분산, 매일 하는 연습 같은 차이가 더해집니다. 무료 온라인 작업기억 검사나 게임 점수는 임상 측정치가 아니며, 심리학자가 시행하는 표준화 검사 점수와 비교할 수 없습니다. 기억력이나 주의력이 걱정된다면 의사나 심리학자에게 문의하세요.
작업기억 훈련 연구 결과
작업기억 훈련 프로그램, 앱, 게임은 이런 과제를 몇 주 동안 연습하게 하며, 보통 실력이 늘수록 단계가 어려워집니다. 연구자들은 두 가지를 묻습니다. 기억 과제를 더 잘하게 되는가(근전이)? 그리고 그 향상이 추론, 읽기, 수학, 일상생활 같은 관련 없는 능력으로 이어지는가(원전이)?
여러 대규모 메타분석이 이런 연구를 종합했습니다.
- Melby-Lervåg과 Hulme은 2013년에 이런 프로그램이 "일반화되지 않는 단기적이고 특정한 훈련 효과를 내는 것으로 보인다"고 결론지었습니다. 2016년 리뷰에서는 작업기억 향상이 클수록 원전이 향상도 큰 것은 아니라는 점도 발견했습니다.
- 2019년 Sala와 Gobet은 여러 훈련 유형의 메타분석을 요약해 일반적 사고 능력에 대한 효과가 미미하다고 보고했으며, 연구 간 차이는 설계의 질과 통계적 인공물로 설명된다고 했습니다.
- 2020년 논문에서 Sala와 Gobet은 일반 발달 아동의 작업기억 훈련 연구에 "계속 자원을 투자할 이유가 없다"고 결론지었습니다.
- 더 넓은 리뷰들도 비슷한 패턴을 보고합니다. Daniel Simons가 이끈 2016년 리뷰는 사람들이 훈련한 과제에서 향상된다는 근거는 많고 일상적 사고에 대한 근거는 거의 없다고 했습니다. 노인을 대상으로 한 ACTIVE 시험에서 기억 전략 집단(711명, 10회기)은 2년 시점에 기억 검사에서 향상을 보였지만, 10년 시점에는 추론 집단과 속도 집단만 훈련한 능력에서 여전히 향상을 보였습니다. 두 내용 모두 시지각 훈련 가이드에서 다룹니다.
| 리뷰 | 연구와 대상 | 기억 과제(근전이) | 다른 능력(원전이), 보고된 결과 |
|---|---|---|---|
| Melby-Lervåg & Hulme 2013 | 연구 23편, 비교 30개; 아동과 성인, 일반 집단과 임상 집단 | 신뢰할 만한 단기 향상; 언어적 작업기억 향상은 추적 시 유지되지 않음 | 언어·비언어 능력, 억제, 단어 해독, 산수로의 전이에 대한 설득력 있는 근거 없음 |
| Melby-Lervåg, Redick & Hulme 2016 | 논문 87편, 비교 145개 | 훈련 직후 언어적·시공간 작업기억에서 신뢰할 만한 향상 | 능동 대조군 대비 추론, 언어 능력, 해독, 독해, 산수에 대한 설득력 있는 근거 없음 |
| Sala & Gobet 2017 | 3~16세 일반 발달 아동 | 관련 능력에서 효과 크기 g = 0.46 | g = 0.12; 설계가 더 좋은 연구일수록 효과가 작음 |
| Sala & Gobet 2020 | 연구 41편, 일반 발달 아동 2,375명 | 작음~중간, 검사가 훈련 과제와 비슷할수록 큼 | 지능, 수학, 언어는 사실상 영향 없음, 특히 능동 대조군 대비 |
엔백 훈련과 유동지능: Au 2015와 비판
엔백은 2008년 Jaeggi 등이 PNAS에서, 어려운 이중 엔백(dual n-back) 과제를 훈련한 젊은 성인이 유동지능 검사에서 향상되었고 훈련을 많이 할수록 향상이 컸다고 보고하면서 유명해졌습니다.
다른 연구팀들이 이 생각을 검증했습니다. 2013년 무작위 연구에서 Redick 등은 젊은 성인에게 적응형 이중 엔백 20회기, 능동적 위약으로서 시각 탐색 게임 20회기, 또는 무훈련을 배정했습니다. 두 훈련 집단 모두 자기 과제를 더 잘하게 되었지만, 저자들은 지능 및 능력 검사 어디에서도 긍정적 전이를 발견하지 못했습니다.
2015년 Au 등은 18~50세 건강한 성인을 대상으로 한 엔백 연구 20편을 종합해 유동지능에 작지만 유의한 효과(g = 0.24)를 보고했습니다. Melby-Lervåg과 Hulme은 이 분석이 기저선의 집단 차이를 고려하지 않았고 능동 대조군과 수동 대조군을 구분하지 않았다며 이의를 제기했습니다. 이들의 재분석에서 효과는 g = 0.13이었고, 능동 대조군이 없는 연구를 빼면 더 이상 유의하지 않았습니다. Au 등은 코딩 차이가 그 격차를 설명하며, 대조군 유형은 효과를 바꾸지 않았고, 원래 결론은 유효하다고 답했습니다. 두 팀 모두 Optics Trainer를 검증하지 않았습니다.
ADHD 작업기억 훈련과 Cogmed
이 절의 여러 시험은 Karolinska Institutet의 Torkel Klingberg와 Helena Westerberg가 개발한 프로그램인 Cogmed(코그메드)를 사용했습니다. Karolinska에 따르면 이 회사는 2001년에 설립되었고 2010년 Pearson에 인수되었습니다.
Klingberg 연구팀의 2005년 무작위 이중맹검 시험에는 각성제 약물을 복용하지 않는 7~12세 ADHD 아동 53명이 등록했고, 44명이 20일 넘는 훈련을 마쳤습니다. 훈련 집단은 훈련 직후와 3개월 후 훈련하지 않은 시공간 기억 과제에서 향상되었고, 부모들은 증상이 줄었다고 평가했습니다.
이후 리뷰들은 많은 시험을 종합했습니다. Rapport 등(2013, 연구 25편)은 단기기억 훈련이 단기기억을 향상시켰지만(d = 0.63), 학업 능력과 맹검 관찰자가 평가한 행동에 대한 효과는 유의하지 않았다고 보고했습니다. 어떤 아동이 훈련받았는지 아는 평가자는 맹검 평가자보다 더 큰 효과를 보고했습니다. Cortese 등(2015, 무작위 시험 16건, 아동·청소년 759명)은 작업기억 검사에서 향상을 발견했지만, 평가자가 맹검이었을 가능성이 높을 때 ADHD 증상 효과가 줄었고, 학업 효과는 유의하지 않았으며, 작업기억 훈련만으로는 ADHD 증상에 효과가 없었습니다.
다른 연구팀이 진행한 이후의 Cogmed 시험 두 건도 같은 패턴을 보였습니다. 7~11세 아동 85명과 밀접하게 맞춘 위약 버전을 쓴 2014년 시험에서 Cogmed는 단순 작업기억 저장 능력만 향상시켰고 다른 결과는 향상시키지 못했으며, 저자들은 Cogmed가 ADHD의 "실행 가능한 치료로 간주되어서는 안 된다"고 말했습니다. 작업기억이 낮은 초등학교 1학년 452명(ADHD 표본 아님)을 대상으로 한 2016년 시험에서는 6개월과 12개월에 시공간 기억 향상이 있었지만 2년에는 사라졌고, 다른 효과는 없었으며, 훈련 집단의 2년 시점 수학 점수가 더 낮았습니다.
ADHD 진료에 관해서는 자녀의 담당 의사나 심리학자와 상의하세요.
Optics Trainer 작업기억 게임과 바탕이 된 과제
이 절에서는 Optics Trainer의 기억 게임 네 가지를 다룹니다. 각각 실험 과제를 본떠 만들었으며, 적응형 단계, 시간 설정, 시각 디자인 같은 게임 요소가 바뀌었습니다. 어느 것도 위 연구에 포함되지 않았고, 작업기억 검사나 측정 도구가 아닙니다. 네 게임 모두 각 눈이 화면의 일부를 보는 양안 모드로도 할 수 있으며, 휴대폰, 태블릿, 컴퓨터에서는 적청 안경을 쓰고 Meta Quest에서는 기본 기능으로 제공됩니다. Optics Trainer에는 엔백 게임이 없습니다.
| 게임 | 하는 일 | 바탕이 된 과제 | 유지한 점과 바꾼 점 | 양안 모드 |
|---|---|---|---|---|
| Symbol Order | 패드 위에 번쩍이는 방향 기호의 순서를 보고 따라 합니다. 순서가 길어집니다. | 코르시 블록 / 사이먼(Simon) 게임식 순서 폭 | 길어지는 순서는 유지; 블록 대신 패드 위 기호 사용 | 있음 |
| Number Flash | 숫자가 잠깐 나타나면 기억해서 입력합니다. 숫자가 길어질 수 있습니다. | 짧은 노출의 숫자 폭 | 순서대로 회상하기는 유지; 짧은 표시 시간을 더해 받아들이는 속도도 중요 | 있음 |
| Memory Grid | 보드 전체를 익힌 뒤 짝이 맞는 쌍을 모두 찾아 뒤집습니다. | 짝 맞추기("Concentration") 공간 회상 | 엄격한 순서 대신 항목이 있던 위치 회상 | 있음 |
| Working Memory | 번호가 붙은 타일이 나타났다가 숨으면, 가장 낮은 번호부터 높은 번호 순으로 탭합니다. | 번호-위치 공간 폭 | 각 타일의 위치와 번호, 순서를 결합 | 있음 |
Optics Trainer의 역할
Optics Trainer는 iPhone, iPad, Android, 웹 브라우저, Meta Quest에서 시각·뇌 훈련 게임을 함께 제공합니다. 앱 화면은 한국어로 제공됩니다. 네 가지 기억 게임은 위에서 설명한 과제를 본떴습니다. Symbol Order는 코르시 블록 과제를, Number Flash는 숫자 폭을, Memory Grid는 위치 또는 패턴 회상을, Working Memory는 공간 폭을 바탕으로 합니다. 이런 과제를 즐기는 아동, 청소년, 성인이 연습하고 스스로 도전해 볼 수 있는 방법입니다.
Optics Trainer는 여기서 설명한 어떤 연구에서도 검증되지 않았습니다. 기억력, 주의력, IQ, 학업이나 업무 성과, ADHD나 치매를 바꾼다고 주장하지 않습니다. 검사도, 측정 도구도, 치료도 아니며, FDA 허가를 받지 않았으며, 국내에서 의료기기로 허가받은 제품도 아닙니다. Optics Trainer는 전문가의 진단이나 처방된 치료를 대신하지 않습니다. 본인의 상태에 대해서는 안과 전문의 등 눈 건강 전문가와 상담하세요.
휴대폰·태블릿 앱은 7일 무료 체험으로 시작합니다. 그 이후 모바일·웹 이용 가격은 App Store와 Google Play에서 현지 통화로 표시됩니다. 웹에서는 무료 계정으로 하루 3회 플레이할 수 있습니다.
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자주 묻는 질문
작업기억 게임이란?
정보를 몇 초 동안 기억해 두고 사용하게 하는 게임입니다. 순서 따라 하기, 타일 위치 떠올리기, 누적 개수 세기 같은 것이 있습니다. 대부분 숫자 폭, 코르시 블록 과제, 엔백 같은 실험 과제를 바탕으로 합니다.
작업기억 훈련, 효과가 있나요?
메타분석은 훈련 후 사람들이 작업기억 과제를 더 잘하게 된다고 보고합니다. Melby-Lervåg 등(2016)과 Sala와 Gobet(2020)은 훈련 집단을 능동 대조군과 비교했을 때 지능, 읽기, 수학으로의 설득력 있는 전이를 발견하지 못했습니다.
작업기억 게임은 아이에게 좋은가요?
일반 발달 아동을 대상으로 한 연구 41편의 2020년 메타분석은 기억 과제에서 작음~중간 정도의 향상을, 지능, 수학, 언어에는 사실상 효과가 없음을 발견했습니다. 게임은 재미있는 도전이 될 수 있지만, 보고된 결과는 이와 같습니다.
작업기억 훈련이 ADHD에 도움이 되나요?
Rapport(2013)와 Cortese(2015)의 메타분석은 작업기억 검사에서 향상을 발견했지만, 맹검 평가자의 경우 ADHD 증상에 대한 효과가 더 작거나 없었고 학업 효과는 유의하지 않았습니다. ADHD 진료는 자녀의 담당 의사와 상의하세요.
이중 엔백 훈련, 할 만한가요?
연구자들의 의견이 엇갈립니다. 2015년 메타분석은 엔백 훈련이 유동지능에 작은 효과가 있다고 보고했습니다. 비판자들은 이를 재분석해 능동 대조군과 비교하면 효과가 유의하지 않다고 했고, 원저자들은 그 재분석에 반박했습니다.
무료 온라인 작업기억 게임이 있나요?
네, 숫자 폭과 코르시 과제의 무료 온라인 버전이 많습니다. 그 점수는 표준화된 임상 측정치가 아닙니다. Optics Trainer의 무료 웹 계정으로는 하루 3회 플레이할 수 있고, 휴대폰·태블릿 앱은 7일 무료 체험으로 시작합니다.
코르시 블록 검사란?
시공간 폭 과제입니다. 블록을 하나씩 짚는 것을 보고 그 순서를 따라 하며, 순서가 점점 길어집니다. Philip Corsi의 1972년 논문에서 나왔고 시각 기억 폭 평가에 널리 쓰입니다.
출처
- Baddeley AD, Hitch G. Working memory. Psychology of Learning and Motivation. 1974
- Baddeley A. The episodic buffer: a new component of working memory? Trends Cogn Sci. 2000
- Jacobs J. Experiments on "prehension". Mind. 1887
- Milner B. Interhemispheric differences in the localization of psychological processes in man. Br Med Bull. 1971
- Kirchner WK. Age differences in short-term retention of rapidly changing information. J Exp Psychol. 1958
- Kessels RP, et al. The Corsi Block-Tapping Task: standardization and normative data. Appl Neuropsychol. 2000
- Berch DB, et al. The Corsi block-tapping task: methodological and theoretical considerations. Brain Cogn. 1998
- Melby-Lervåg M, Hulme C. Is working memory training effective? A meta-analytic review. Dev Psychol. 2013
- Melby-Lervåg M, Redick TS, Hulme C. Working memory training does not improve performance on measures of intelligence or other measures of far transfer. Perspect Psychol Sci. 2016
- Sala G, Gobet F. Working memory training in typically developing children: a meta-analysis of the available evidence. Dev Psychol. 2017
- Sala G, Gobet F. Cognitive training does not enhance general cognition. Trends Cogn Sci. 2019
- Sala G, Gobet F. Working memory training in typically developing children: a multilevel meta-analysis. Psychon Bull Rev. 2020
- Jaeggi SM, et al. Improving fluid intelligence with training on working memory. PNAS. 2008
- Redick TS, et al. No evidence of intelligence improvement after working memory training: a randomized, placebo-controlled study. J Exp Psychol Gen. 2013
- Au J, et al. Improving fluid intelligence with training on working memory: a meta-analysis. Psychon Bull Rev. 2015
- Melby-Lervåg M, Hulme C. There is no convincing evidence that working memory training is effective: a reply to Au et al. Psychon Bull Rev. 2016
- Au J, et al. There is no convincing evidence that working memory training is NOT effective: a reply to Melby-Lervåg and Hulme. Psychon Bull Rev. 2016
- Karolinska Institutet. From clinical tool to increased learning in schools
- Klingberg T, et al. Computerized training of working memory in children with ADHD: a randomized, controlled trial. J Am Acad Child Adolesc Psychiatry. 2005
- Rapport MD, et al. Do programs designed to train working memory, other executive functions, and attention benefit children with ADHD? Clin Psychol Rev. 2013
- Cortese S, et al. Cognitive training for ADHD: meta-analysis of clinical and neuropsychological outcomes from randomized controlled trials. J Am Acad Child Adolesc Psychiatry. 2015
- Chacko A, et al. A randomized clinical trial of Cogmed Working Memory Training in school-age children with ADHD. J Child Psychol Psychiatry. 2014
- Roberts G, et al. Academic outcomes 2 years after working memory training for children with low working memory. JAMA Pediatr. 2016
- Simons DJ, et al. Do "brain-training" programs work? Psychol Sci Public Interest. 2016
- Ball K, et al. Effects of cognitive training interventions with older adults (ACTIVE). JAMA. 2002
- Rebok GW, et al. Ten-year effects of the ACTIVE cognitive training trial on cognition and everyday functioning in older adults. J Am Geriatr Soc. 2014
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