Development of an EEG Based Discriminant-Scale for Scientifically Gifted Students in Elementary School

초등학교 과학 영재아의 뇌파 기반 변별 척도 개발

The purpose of this study was to develop an electroencephalogram (EEG) based differential-scale for scientifically gifted students in elementary school. For this study, signals of EEG with 19 channels were recorded during the generation of our scientific hypothesis using 22 scientifically gifted students, and with 49 average students being used as the control group. IQ, TCT and knowledge generation (KG) as constructs of the scientifically gifted were administered for both the scientifically gifted and the normal, control group elementary students. A 'gifted' value was added to paper test scores of the IQ, TCT, and KG constructs in order to make a personal standardization score for the gifted students. As a dependent variable, the groups were divided by means of the standardization scores thus produced and as an autonomous variable, various EEG parameters were presented through linear analysis, nonlinear analysis, and interdependency measures of the EEG. Multiple linear regression analysis was applied successfully to explain the EEG parameters and to show the characteristics of the scientifically-gifted. The discrimination analysis was administered through the results of multiple linear regression of the EEG parameters thus produced. This study represents the foundation of the development of an EEG based discriminant-scale for scientifically gifted students in elementary school, because it will be able to faithfully discriminate between scientifically-gifted and average students. The results of this study indicates that most of the EEG parameters produced can contribute to predicting the characteristics of the scientifically-gifted in that they express the degree of mutual information and the coherence of mutuality. Accordingly, mutual connectivity which appears to originate in the brain seems to the core of discrimination.

이 연구의 목적은 초등 학생의 과학 지식 생성과정 중 나타나는 뇌파를 여러 가지 분석 방법을 이용하여 과학 영재아와 일반아를 신경 생리학적으로 판별할 수 있는 척도를 개발하는 것이다. 이를 위해 과학 영재아의 구인 요소로서 지능 검사, 간편 창의성 검사, 과학 지식 생성 검사를 수행하였고, 지필 평가에서 우리가 놓칠 수 있는 과학 영재의 구인 요소를 영재치로 추가하여 개인별 표준화 점수를 산출하였다. 이렇게 산출된 표준화 점수를 종속 변수로 하여 그룹을 구분하고, 독립 변수로서 측정된 뇌파를 선형 분석, 비선형 분석, 상호의존 분석 등을 통해서 다양한 뇌파 판별 요소를 제시하였다. 과학 영재의 특성을 신뢰롭게 예상하고, 설명하는 뇌파 판별 요소를 찾기 위해 다중선형회귀분석을 실시하였다. 이를 통해 뽑아진 뇌파 판별 요소를 통해 다중회귀식을 만들어 여기에서 생성된 함수값을 통해 판별 분석을 실시한 결과, 과학 영재아와 일반아를 신뢰롭게 판별할 수 있는 기초를 제시하였다. 본 연구 결과를 통해 과학 영재아 특성을 예측하는데 기여하고 있는 판별 요소의 대부분은 정보량과 상호 신호의 결맞음의 정도를 보여주는 것으로 두뇌에서 일어나는 상호적 연관성이 판별의 핵심 요인으로 여겨진다.