생성형 인공지능이 시냅스 가소성에 미칠 수 있는 잠재적 영향

생성형 인공지능(Generative AI, 이하 Gen AI)의 확산은 인간의 학습과 사고 환경을 빠르게 변화시키고 있다. 심리학과 인지신경과학의 관점에서 이러한 변화는 단순한 기술 활용의 문제가 아니라, 경험에 의해 뇌가 변화하는 메커니즘, 즉 시냅스 가소성(synaptic plasticity)과 어떻게 연결되는지를 묻는 문제로 확장된다. 이 글은 Gen AI가 시냅스 가소성에 직접적인 생물학적 원인으로 작용한다는 주장을 피하고, 대신 학습과 인지 경험의 구조를 변화시킴으로써 가소성에 간접적 영향을 미칠 가능성을 중심으로 논의한다.

1. 시냅스 가소성과 학습의 신경학적 토대

시냅스 가소성은 뉴런 간 연결의 효율이 활동 경험에 따라 변화하는 성질을 의미하며, 학습과 기억의 핵심 기제로 널리 받아들여지고 있다. 심리학적으로 학습은 단순한 정보 노출이 아니라, 반복적이고 의미 있는 신경 활성화를 통해 특정 회로가 선택적으로 강화되거나 약화되는 과정으로 이해된다. 따라서 학습 환경이 어떻게 구성되는가는 곧 어떤 신경 회로가 얼마나 자주, 어떤 방식으로 활성화되는가와 직결된다.

2. Gen AI가 학습 조건에 미칠 수 있는 영향

Gen AI는 즉각적인 피드백 제공, 반복 연습의 용이성, 개인화된 설명 가능성 등 학습 조건의 여러 요소를 변화시킨다. 기존 연구들에 따르면, 반복적 활성화와 피드백은 시냅스 강화와 관련된 조건으로 작용할 수 있다. 이러한 점에서 Gen AI는 특정 조건하에서 학습 관련 신경 회로의 활성화를 증가시킬 잠재력을 가진다고 볼 수 있다.

다만 이러한 효과는 Gen AI를 사고 보조 도구로 사용하는 경우에 한정될 가능성이 크다. 학습자가 문제 해결 과정에 능동적으로 참여하고, AI의 출력을 검토·비판·재구성할 때, 전전두피질을 포함한 고차 인지 회로의 활성화가 증가할 수 있다는 점은 일부 EEG 및 fMRI 연구들에서 시사되고 있다. 그러나 이러한 결과는 아직 제한된 맥락에서 관찰된 것이며, 일반화에는 신중함이 필요하다.

3. 인지 외주화와 가소성 변화의 가능성

Gen AI 사용과 관련하여 자주 제기되는 우려 중 하나는 인지 외주화(cognitive offloading)이다. 문제 해결이나 기억 검색을 반복적으로 외부 시스템에 위임할 경우, 해당 인지 과정과 관련된 신경 회로의 활성 빈도가 감소할 수 있다. 신경가소성 이론에 따르면, 사용 빈도가 낮은 회로는 상대적으로 약화될 가능성이 있다.

다만 이러한 논의는 현재로서는 가설적 수준에 머물러 있으며, Gen AI 사용이 장기적으로 특정 인지 능력의 약화를 초래하는지에 대해서는 종단 연구(longitudinal studies)가 필요하다. 따라서 인지 외주화가 곧바로 능력 저하로 이어진다고 단정하기보다는, 특정 사용 패턴이 가소성의 방향에 영향을 미칠 수 있다는 가능성으로 신중히 표현하는 것이 타당하다.

4. Gen AI는 가소성의 '조건 조절자'인가

이상의 논의를 종합하면, Gen AI는 시냅스 가소성의 직접적 원인이라기보다는 가소성이 발생하는 조건을 조절하는 환경적 요인으로 이해하는 것이 가장 적절하다. 깊이 있는 사고와 반복적 연습을 유도하는 방식으로 사용될 경우, 관련 신경 회로의 강화를 촉진할 수 있으며, 반대로 사고 과정을 대체하는 방식으로 사용될 경우 특정 회로의 활성화가 감소할 가능성이 있다. 즉, Gen AI의 효과는 기술 자체보다 사용 맥락과 학습 설계에 크게 의존한다.

5. 결론 및 향후 연구 방향

Gen AI는 뇌를 직접 변화시키는 요인이 아니라, 뇌가 변화하도록 만드는 경험의 구조를 재편하는 기술로 이해해야 한다. 심리학과 인지신경과학에서 중요한 질문은 "Gen AI가 유익한가 해로운가"가 아니라, 어떤 사용 조건에서 어떤 종류의 가소성이 촉진되는가이다. 향후 연구에서는 AI 보조 학습과 비보조 학습을 비교하는 무작위 통제 실험(randomized controlled trials), 그리고 장기적 신경 변화와 인지 수행을 추적하는 종단 연구가 필요할 것이다. 이러한 축적된 증거를 통해서만 Gen AI와 시냅스 가소성의 관계를 보다 정밀하게 이해할 수 있을 것이다.

한 문장 정리

Gen AI는 시냅스 가소성의 직접적 원인은 아니지만, 학습과 사고 경험의 구조를 변화시킴으로써 가소성이 나타나는 방향과 조건에 영향을 미칠 수 있는 환경적 요인이다.