NEUROOBRAZOWANIE PAMIĘCI ROBOCZEJ
TECHNIKI NEUROOBRAZOWANIA
Najbardziej rozpowszechnione techniki obrazowania zmian w funkcjonowaniu mózgu związanych z aktywnością psychiczną są:
Emisyjna tomografia pozytonowa (PET) - mierzy zmiany w wielkości przepływu krwi przez określone rejony mózgu lub lokalny poziom metabolizmu glukozy
Czynnościowe obrazowanie magnetyczno-rezonansowe (fMRI) - opiera się na zjawisku BOLD, czyli zmian w magnetycznych właściwościach hemoglobiny
w zależności od stopnia jej natlenowania (aktywne rejony mózgu charakteryzują się większym miejscowym przepływem krwi i jednocześnie paradoksalnie proporcjonalnie mniejszym stopniem zużycia tlenu)
KONCEPCJA PAMIĘCI ROBOCZEJ (według teorii Baddeleya i Hitcha - do niej głównie odwołują się badacze cognitive neuroscience /neurobiologii procesów poznawczych/)
Pamięć robocza (operacyjna) - system poznawczy służący do krótkotrwałego przechowywania i manipulowania informacją konieczną do wykonania takich czynności, jak np. uczenie się, rozumienie i wnioskowanie.
/inne teorie: pamięć robocza jako aktywne utrzymywanie informacji lub przechowywanie bezpośredniej reprezentacji bodźca/
Trzyczęściowy model pamięci roboczej Baddeleya i Hitcha:
Centralny ośrodek wykonawczy - nadrzędny, kontrolujący składnik uwagowy, wspomagany przez dwa systemy podległe (slave systems), uważany za pośrednika pomiędzy systemami podległymi a pamięcią długotrwałą. Jako system wykonawczy ma za zadanie rozwiązywanie problemów, wymagające dobrania strategii i koordynacji kroków koniecznych do realizacji celu, oceny wyników pośrednich i ewentualnej modyfikacji planu działania. Tworzy modele poznawcze aktualnych sytuacji w oparciu o posiadaną wiedzę i wskazówki z otoczenia. Aktywność związana ze świadomym przetwarzaniem informacji.
Zapis wzrokowo-przestrzenny - przechowuje i manipuluje informacją związaną z wyglądem bądź przestrzennym położeniem przedmiotów oraz odpowiada za kodowanie informacji na temat kolejności wszystkich prezentowanych bodźców.
Pętla fonologiczne - przechowywanie informacji kodowanej werbalnie. Dzieli się na dwa komponenty: magazyn werbalny(przechowuje informację w postaci śladów sensorycznych), proces powtarzania (ciche lub głośne powtarzanie)
NEUROOBRAZOWANIE PAMIĘCI ROBOCZEJ
Zapis wzrokowo-przestrzenny: pierwsze eksperymenty na zwierzętach, wyniki doprowadziły do powstania koncepcji tzw. specjalizacji kodowania (obszary grzbietowo-boczne kory przedczołowej odpowiadają za przechowanie informacji dotyczącej położenia obiektów, okolice brzuszno-boczne za informacje związane z wyglądem obiektów - podział w płatach czołowych jako przedłużenie istniejącego w tylnych częściach mózgu anatomiczno-funkcjonalnego rozdzielenia na tzw. dwa strumienie przetwarzania informacji wzrokowej). W innych badaniach uzyskano efekt lateralizacji (prawe okolice przedczołowe zaangażowane w analizę informacji o położeniu, natomiast lewe o wyglądzie). Z kolei inne grupy badaczy nie potwierdzają funkcjonalnego podziału w okolicach przedczołowych ze względu na rodzaj kodowania bodźca - ich wyniki wspierają rywalizującą hipotezę o specjalizacji przetwarzania (podział funkcjonalny okolic przedczołowych przebiega zgodnie z typem aktywności poznawczej dokonywanej na materialne bodźcowym - części dolne okolic przedczołowych odpowiedzialne za przechowywanie materiału w pamięci krótkotrwałej, części położone grzbietowo odpowiadały za manipulację na przechowywanej informacji)
Pętla fonologiczna - w czasie zadania rozpoznawania znaków (jednoczesna prezentacja kilku liter, po krótkim czasie odroczenia prezentacja litery kontrolnej - badany ma wskazać czy litera kontrolna była wśród liter w prezentowanym zestawie) wykryto aktywację tylnych okolic ciemieniowych (BA40) oraz trzech struktur w płacie czołowym: okolicy Broca (BA33), dodatkowego pola ruchowego(leżąca przyśrodkowo część pola4) i okolicy przedruchowej(BA6). Pobudzenie miało charakter jednostronny i ograniczało się do lewej półkuli. Uzupełnieniem poprzednich są badania Paulescu, który na podstawie eksperymentów wywnioskował, że okolica Broca odpowiada za funkcje fonologiczne takie jak dopasowanie rymów i bezgłośne powtarzanie, natomiast tylne okolice ciemieniowe pełnią rolę magazynu werbalnego. W niektórych trudniejszych zadaniach obserwowano aktywność grzbietowo-bocznej okolicy przedczołowej (zaangażowana w czasowe kodowanie przechowywanych treści oraz hamowanie niewłaściwych reakcji)
Procesy wykonawcze:
sprawowanie kontroli nad procesami poznawczymi najbardziej znany eksperyment wykorzystuje zadania jednoczesne, jego celem było zlokalizowanie mózgowych korelatów układu centralnego ośrodka wykonawczego. Jedno z zadań polegało na dyskryminacji semantycznej (z prezentowanych słuchowo słów należało wybrać, te które pasowały do konkretnej kategorii np. warzywa), drugie wymagało rotacji przestrzennej. Przeprowadzono obrazowanie aktywności mózgu podczas wykonywania każdego z zadań z osobna, jak i podczas jednoczesnego ich wykonywania. W czasie wykonywania zadania na rotację przestrzenną wykazano: obustronną aktywność w górnej korze ciemieniowej (BA7) oraz bocznej potylicznej (BA19). W czasie wykonywania drugiego zadania pobudzone zostały obszary mózgu zlokalizowane wokół tylnej części górnego zakrętu skroniowego (BA22-obustronnie) oraz lewego dolnego płacika ciemieniowego (BA39,40). U badanych, którzy mieli wykonywać oba zadania jednocześnie ujawniła się aktywność w okolicach grzbietowo-bocznej kory przedczołowej (BA46/9), u większości wykryto także aktywność w obrębie przedniego zakrętu obręczy(uznano, że jego rola polega na selekcjonowaniu pomiędzy rywalizującymi procesami). Wyniki tego badania interpretowane są jako przesłanka na rzecz tezy, że neuronowym korelatem centralnego ośrodka wykonawczego są grzbietowo-boczne okolice przedczołowe.
Odmienne wyniki uzyskano w innym eksperymencie dotyczącym zadań równoległych(zadania składowe polegały na ocenie prawdziwości prezentowanych zdań lub na zapamiętaniu ostatnich słów z ciągu 5 zdań). Wyniki wskazywały tutaj na aktywację obszarów przedczołowych zarówno podczas wykonywania zadań składowych osobno, jak i jednocześnie.
procesy wykonawcze a procesy pamięciowe spór pomiędzy badaczami o funkcję grzbietowo-bocznych okolic przedczołowych (zwolennicy specjalizacji kodowania a zwolennicy specjalizacji przetwarzania). Wyniki badań świadczą o odrębnej lokalizacji anatomicznej procesów wykonawczych i pamięciowych. Wykonawcze są zasadniczo związane z okolicami przedczołowymi, natomiast pamięciowe aktywują okolice położone w tylnej części (tylny płat skroniowy, tylny płat ciemieniowy).