Marek Kowalczyk
Instytut Psychologii UAM

PAMIĘĆ ROBOCZA

OD MODELU MODALNEGO

DO WIELOSYSTEMOWEGO MODELU PAMIĘCI ROBOCZEJ

“Model modalny” (Atkinson i Shiffrin, 1968)

pamięć krótkotrwała umiejscowiona pomiędzy pamięcią sensoryczną a długotrwałą

jeden system pamięci krótkotrwałej o ograniczonej pojemności

kodowanie w pamięci krótkotrwałej (rozumianej jako pamięć operacyjna) wyłącznie
akustyczne bądź artykulacyjne

(werbalna) pamięć krótkotrwała = pamięć robocza

PROBLEMY MODELU MODALNEGO

Jak informacja sensoryczna może być zinterpretowana (zidentyfikowana) w pamięci
krótkotrwałej, jeśli nie wchodzi wcześniej w jakiś kontakt z wiedzą zapisaną w pamięci
długotrwałej? (zob. zmodyfikowany model modalny)

Jak w świetle modelu możliwe jest kodowanie informacji w pamięci trwałej i wydobywanie
informacji z pamięci trwałej w warunkach obciążenia werbalnej pamięci krótkotrwałej do
granic jej pojemności? Jak możliwe jest normalne kodowanie informacji w pamięci trwałej u
osób o silnie ograniczonej pojemności (zakresie) pamięci krótkotrwałej?

PAMIĘĆ

SENSORYCZNA

PAMIĘĆ

KRÓTKOTRWAŁA

(ROBOCZA)

PAMIĘĆ

DŁUGOTRWAŁA

REAKCJE

2

Jak możliwe jest występowanie (w warunkach wzrokowej ekspozycji bodźców) normalnych
efektów przypisywanych „pamięci krótkotrwałej” (efekt świeżości, poziom sprawozdania
całościowego w próbach takich jak w eksperymentach Sperlinga), kiedy pamięć krótkotrwała
jest obciążona do granic swojej pojemności materiałem podawanym słuchowo (Scarborough,
1972)?

Jak możliwe są rozumowania przeprowadzane w warunkach pełnego obciążenia werbalnej
pamięci krótkotrwałej?

Jak możliwe jest (przy uszkodzeniach mózgu) selektywne upośledzenie bezpośredniego
odtwarzania materiału werbalnego przy normalnym odtwarzaniu sekwencji ruchów (bądź
odwrotnie)?

Jak to możliwe, że osoby o drastycznie ograniczonym (do 1–2 elementów) zakresie
bezpośredniej pamięci werbalnej radzą sobie w życiu i w miarę normalnie funkcjonują?

Zmodyfikowany model modalny (Shiffrin i Atkinson, 1969)

WIELOSYSTEMOWY MODEL PAMIĘCI ROBOCZEJ BADDELEYA I HITCHA (1974)

w miejsce jednego – trzy systemy pamięci krótkotrwałej/roboczej o różnych lokalizacjach
mózgowych

pętla fonologiczna

szkicownik wzrokowo-przestrzenny

centralny system zarządczy

częściowe rozdzielenie funkcji „operacyjnych” (zarządczych) i funkcji podtrzymywania śladu

PAMIĘĆ

SENSORYCZNA

PAMIĘĆ

DŁUGOTRWAŁA

PAMIĘĆ

KRÓTKOTRWAŁA

REAKCJE

3

Model pamięci roboczej Baddeleya i Hitcha (1974)

PĘTLA FONOLOGICZNA

magazyn dźwięków mowy + proces powtórek odświeżający jego zawartość

magazyn fonologiczny

"biernie" przechowuje dźwięki mowy

czas zanikania bez odświeżania: 1,5–2 s

proces artykulacyjny

subwokalne powtórki „odświeżające” zanikające ślady [im krócej

wypowiadane słowa, tym więcej może być utrzymanych w PF]

zamiana wzrokowych reprezentacji liter na kod fonologiczny

według Baddeleya geneza magazynu fonologicznego i procesu artykulacyjnego wiąże się

odpowiednio z procesami percepcji i produkcji mowy

CZYNNIKI ZAKŁÓCAJĄCE PRZECHOWYWANIE W PĘTLI FONOLOGICZNEJ

podobieństwo fonologiczne

dźwięki mowy i inne dźwięki poza uwagą

długi czas wypowiadania słów

bo dłuższy czas odświeżania

bo większe zapominanie w trakcie wydobywania

CENTRALNY

SYSTEM

ZARZĄDCZY

PĘTLA

FONOLOGICZNA

SZKICOWNIK

WZROKOWO

- PRZESTRZENNY

4

tłumienie artykulacyjne blokuje

powtórki
zamianę reprezentacji liter na kod fonologiczny

zatem w warunkach wzrokowej prezentacji materiału znosi efekty:

podobieństwa fonologicznego

długości słowa

zakłócającego wpływu dźwięków poza uwagą

ZASTOSOWANIA PĘTLI FONOLOGICZNEJ

krótkotrwałe przechowywanie materiału werbalnego

w szczególności: zapamiętywanie sekwencji słów

uczenie się

słownika [języka ojczystego i obcego]
mówienia i czytania

procesy rozumienia wypowiedzi (podtrzymywanie śladu umożliwiające zinterpretowanie)

liczenie obiektów i wykonywanie obliczeń w myślach

udział w kierowaniu działaniem? (Baddeley i in., 2001)

SZKICOWNIK WZROKOWO-PRZESTRZENNY

system krótkotrwałego przechowywania i przetwarzania informacji o charakterze
przestrzennym i wzrokowym


ZASTOSOWANIA

integrowanie informacji wzrokowej i „przestrzennej” o charakterze niewzrokowym
(np. dotykowej)

orientacja w przestrzeni [gdy utrudniona jest bezpośrednia kontrola wzrokowa]

planowanie zachowań w przestrzeni

5

rozwiązywanie problemów o charakterze „przestrzennym”

tworzenie wyobrażeń w procesie twórczym

korzystanie z mnemotechnik angażujących wyobrażenia interakcyjne

interpretowanie zdań z wyrazami takimi jak „nad”, „pod”, „wewnątrz”, „na zewnątrz”

CZYNNIKI ZAKŁÓCAJĄCE FUNKCJE „SZKICOWNIKA”

zadania wymagające działań „przestrzennych” lub wykorzystywania informacji wzrokowej

bodźce wzrokowe poza uwagą


w koncepcji Logie’a (1995) wyróżnia się dwa składniki szkicownika wzrokowo-
przestrzennego


pasywny magazyn wzrokowy (visual cache)

(biernie) przechowuje informację o kształcie i kolorze

informacja w nim podlega zacieraniu się wraz z upływem czasu oraz interferencji, kiedy
pojawia się nowa informacja wzrokowa

wewnętrzny system kopiujący (inner scribe)

przechowuje informację dotyczącą przestrzeni i ruchów, aktywnie odświeża informację
wzrokową i przestrzenną

CENTRALNY SYSTEM ZARZĄDCZY

regulacyjny system uwagowy kierujący pracą pozostałych systemów pamięci roboczej

Wyjaśniając działanie Centralnego Systemu Zarządczego, Baddeley odwoływał się pierwotnie
do teorii Normana i Shallice’a (1986; zob. s. 10-12). Centralny System Zarządczy miał
uczestniczyć, tak jak Nadzorczy System Uwagowy w koncepcji Normana i Shallice’a, w
regulacji tych zachowań, które mają charakter nierutynowy, są realizowane wbrew presji
bodźców zewnętrznych i utrwalonym nawykom; w sytuacjach nowych, niestandardowych,
takich, dla których nie ma wykształconych schematów regulujących działanie; kiedy w
realizacji czynności pojawia się problem czy trudność, z którymi nie radzą sobie mechanizmy
regulacji schematowej (mechanizmy „automatycznej” selekcji schematów).

6

ZADANIA EKSPERYMENTALNE ANGAśUJĄCE CENTRALNY SYSTEM
ZARZĄDCZY

generowanie nieregularnych („losowych”) sekwencji liter lub cyfr

wystukiwanie nieregularnego rytmu

(czyli takie zadania, w których przezwyciężane muszą być nawyki, schematy, tendencja do
powtarzania pewnych zachowań)


Przykład badań inspirowanych modelem:

Robbins i in. (1996)

Jaką rolę poszczególne systemy pamięci roboczej odgrywają w grze w szachy?

selektywne „blokowanie” (angażowanie właściwie dobranym zadaniem) poszczególnych

subsystemów pamięci roboczej

tłumienie artykulacyjne

wystukiwanie pewnej sekwencji cyfr na kalkulatorze ukrytym przed wzrokiem
(wzór przestrzenny)

generowanie „losowych” sekwencji liter

analiza wpływu na zapamiętywanie sytuacji szachowej u graczy o różnym poziomie

zaawansowania

wniosek:

istotna rola „szkicownika” i „centralnego zarządcy”, brak znaczącego wpływu obciążenia
„pętli”



SUBPROCESY UCZESTNICZĄCE W REALIZACJI FUNKCJI ZARZĄDCZYCH

ogniskowanie uwagi

zob. wyżej badania Robbinsa i in. (1996)

„dzielenie uwagi”

funkcja łączenia zadań może być selektywnie zaburzona – np. w chorobie
Alzheimera (Logie i in., 2000)

przerzucanie uwagi

Baddeley i in. (2001) – wyniki sugerujące znaczącą rolę pętli

7

tworzenie łącznika (interface) pomiędzy subsystemami pamięci roboczej i pamięcią trwałą

uczestniczy w tym subsystem pamięci roboczej, który został wyodrębniony w
najnowszej wersji modelu – Bufor Epizodyczny

funkcjonowanie BE pozostaje w ścisłym związku z CSZ

PROBLEMY MODELU TRÓJKOMPONENTOWEGO

pamiętanie (w odtwarzaniu bezpośrednim)

sekwencji bodźców eksponowanych wzrokowo w warunkach tłumienia artykulacyjnego
(około 5 elementów)

nawet kilkunastowyrazowych zdań (ogólniej: zjawisko grupowania)

wielu elementów treści tekstu – także u niektórych osób dotkniętych amnezją!


w każdym wypadku

„pętla” jest wykluczona jako wyjaśnienie tych efektów (tłumienie artykulacyjne, ograniczona
pojemność, zakłócanie związane z werbalnym wydobywaniem)

„szkicownik” jest wyjaśnieniem bardzo mało prawdopodobnym (pamiętanie sekwencji, brak
dowodów, że te efekty są ściśle związane z kodowaniem treści, które łatwo jest sobie
wyobrazić)

„centralnemu zarządcy” w ogóle nie przypisywano funkcji przechowywania



INNE PROBLEMY

w jaki sposób informacja w pamięci długotrwałej wpływa na wyobrażenia?

jak możliwe jest integrowanie informacji w różnych kodach?

jak interpretować „zakres pamięci roboczej” (zob. plik Pamięć robocza_2)?

8

Wielokomponentowy model pamięci roboczej (Baddeley, 2000)

BUFOR EPIZODYCZNY

system odpowiedzialny za krótkotrwałe przechowywanie informacji z różnych źródeł (pętla,
szkicownik, pamięć długotrwała) i zapisanej w różnych kodach oraz integrowanie jej w
multimodalne reprezentacje spójnych epizodów zachodzących w przestrzeni i w czasie

BE uczestniczy w:

zapisywaniu informacji w długotrwałej pamięci epizodycznej

wydobywaniu informacji z długotrwałej pamięci epizodycznej

kreowaniu nowych informacji, które mogą być zapisane w długotrwałej
pamięci epizodycznej

według Baddeleya (2000) w integrowaniu informacji z różnych źródeł w spójne epizody
uczestniczy Centralny System Zarządczy (zob. strzałki na rysunku ilustrujące domniemany
przepływ informacji w systemie); nowsze badania sugerują możliwość bezpośrednich przejść:
pętla fonologiczna (szkicownik wzrokowo-przestrzenny) → bufor epizodyczny

1

CSZ może manipulować reprezentacjami w BE, uzyskując do nich dostęp poprzez
świadomość (conscious awarenes)

1

Zob. Piotrowski, Stettner, Orzechowski, Balas (2009), punkt „Bufor epizodyczny” (s. 33-34) oraz

ryc. 2.1. (s. 27).

CENTRALNY

SYSTEM

ZARZĄDCZY

PĘTLA

FONOLOGICZNA

SZKICOWNIK

WZROKOWO

- PRZESTRZENNY

BUFOR

EPIZODYCZNY

SEMANTYKA EPIZODYCZNA JĘZYK
WZROKOWA PAMIĘĆ
DŁUGOTRWAŁA

9

FUNKCJE ZARZĄDCZE

Jakie mechanizmy decydują o ukierunkowaniu zachowania oraz myślenia człowieka
odpowiednio do zmieniających się warunków, instrukcji czy celów, we względnej
niezależności od bezpośrednich oddziaływań otoczenia oraz presji mechanizmów
popędowych? Za sprawą jakich mechanizmów działanie różnych subsystemów umysłu jest
organizowane odpowiednio do zadań podejmowanych przez podmiot? Jakie procesy
umożliwiają ludziom zorganizowane zachowanie w sytuacjach dla nich nowych? Jakie
procesy są odpowiedzialne za „przerzucanie się” z jednego zadania na inne (reorganizowanie
się umysłu odpowiednio do tych zadań)?

procesy, które mają realizować te funkcje, określane są mianem „procesów zarządczych” albo
„procesów wykonawczych” (ang. executive processes)

SYNDROM ZABURZENIA FUNKCJI ZARZĄDCZYCH

zachowane uprzednio nabyte sprawności, ale z trudem przyswajane nowe

np. niezłe wyniki w różnego rodzaju testach inteligencji, ale zarazem wielkie trudności
w nauczeniu się czegoś nowego

mieszanka bierności i zachowań inicjowanych przez przypadkowe bodźce

niepodejmowanie działań spontanicznie (długotrwałe okresy bezruchu, milczenia), ale
reagowanie na przedmioty odpowiednio do ich funkcji, nawet kiedy kontekst jest
nieodpowiedni

Lhermitte (1983) „zachowania wykorzystujące” (utilization behaviour) sięganie po
przedmiot i wykorzystywanie go zgodnie z jego funkcją bez związku z bieżącą
sytuacją

rozproszenie, podatność na dystraktory

sztywność i perseweratywność

Wisconsinowski Test Sortowania Kart (Wisconsin Card Sorting Test, WCST):
wykrywają pierwszą regułę sortowania (czyli intelektualnie są zdolne do wykrycia
reguły), natomiast nie potrafią dokonać odpowiedniej korekty w sortowaniu, kiedy
reguła się zmienia

wykonaj trzy razy jeden gest: powtarzają go wielokrotnie

wykonaj trzy różne gesty: powtarzają pierwszy

generowanie egzemplarzy kategorii: wymieniają znacznie mniej egzemplarzy w
jednostce czasu niż osoby z nieuszkodzonym mózgiem, popełniają błędy i persewerują

10

właściwości funkcjonowania osób z syndromem zaburzenia funkcji zarządczych oraz
podobne (w pewnych okolicznościach) właściwości funkcjonowania osób z nieuszkodzonym
mózgiem tłumaczy teoria Normana i Shallice’a

NORMANA I SHALLICE’A TEORIA DOWOLNEJ I AUTOMATYCZNEJ REGULACJI

ZACHOWANIA

„schematowa” teoria mechanizmów regulujących działanie (przykład wykorzystania idei
teorii schematów do wyjaśnienia „automatycznych” mechanizmów regulacji zachowania)

oryginalna, wczesna propozycja teoretyczna dotycząca mechanizmów „wykonawczych”


dwa piętra (dwie instancje) mechanizmów regulacji zachowania i myślenia

NADZORCZY SYSTEM UWAGOWY (Supervisory Attentional System)

SYSTEM SCHEMATÓW

schemat

program regulujący działanie (zachowanie w świecie zewnętrznym lub umysłowe)

może być silniej lub słabiej wzbudzony

zostaje „uruchomiony” (zachowanie jest realizowane), kiedy zostanie przekroczona pewna

progowa wartość wzbudzenia

schematy są powiązane hierarchicznie (na zasadzie całość – część) oraz sekwencyjnie


porządek hierarchiczny:

PROWADZENIE SAMOCHODU

WŁĄCZANIE SIĘ DO RUCHU

WRZUCANIE „JEDYNKI”

WCISKANIE PEDAŁU SPRZĘGŁA

porządek sekwencyjny:

wciśnięcie pedału sprzęgła → przesunięcie dźwigni biegu → spojrzenie w lusterko
wsteczne → włączenie kierunkowskazu → zwolnienie pedału sprzęgła → dodanie gazu

11

źródła wzbudzenia schematu:

schematy nadrzędne („źródłowe”)

schematy powiązane z nim sekwencyjnie

„wyzwalacze” (specyficzne dla schematu bodźce uruchamiające działanie)

system motywacyjny

NADZORCZY SYSTEM UWAGOWY

„programowanie przez rywalizację” (contention scheduling)

schematy rywalizujące o kontrolę nad zachowaniem wzajemnie (obocznie) się hamują, co

zapewnia zwiększenie przewagi silniejszego – nasila się różnica w poziomie ich
wzbudzenia

zapobiega to „patowi” bądź chaosowi (kiedy to żadne zachowanie nie jest realizowane

bądź obydwa są realizowane na raz)

zgodnie z tą teorią zachowanie jest na bieżąco „programowane” przez interakcje systemu
schematów (które się wzajemnie pobudzają i hamują) i oddziaływań otoczenia


NADZORCZY SYSTEM UWAGOWY jest odpowiedzialny za:

planowanie i decydowanie

korektę błędów

realizację

nowych, słabo opanowanych sekwencji działaniowych

zachowań niebezpiecznych bądź trudnych technicznie

zachowań wymagających przezwyciężenia reakcji nawykowych

bądź oparcia się pokusie


NSU

nie jest omnipotentny i nie zawiesza regulacji schematowej – wpływa na zachowanie poprzez
dokładanie swojej porcji pobudzenia albo hamowania do poziomu pobudzenia schematów

12

wielkości wkładu NSU we wzbudzenie (wyhamowanie) schematu odpowiada subiektywne
poczucie większego albo mniejszego udziału woli w realizacji zachowania

niekiedy wyemitowanie zachowania wymaga tylko minimalnego zaangażowania NSU
(schemat odpowiedzialny za zachowanie jest i tak silnie wzbudzony) lub to zaangażowanie
jest w ogóle zbędne

niekiedy wyemitowanie zachowania albo zablokowanie zachowania wymaga silnego
zaangażowania NSU (np. kiedy trzeba przezwyciężyć utrwalony nawyk lub oprzeć się
pokusie)

niekiedy pobudzający bądź hamujący wpływ NSU na schematy jest zbyt słaby, by
zrealizować zamierzone zachowanie lub powstrzymać zachowanie niepożądane: system
schematów „wygrywa” z NSU, selekcjonując zachowanie wbrew intencji podmiotu

NSU niesprawny (u osób z uszkodzonym mózgiem) lub zaabsorbowany czymś innym niż
kontrola i regulacja bieżącego zachowania:

zachowanie nie jest inicjowane „endogennie”, kiedy więc brakuje bodźców
pobudzających schematy, człowiek pozostaje bierny

kiedy bodźce się pojawiają, zachowanie może być wyemitowane nawet wtedy, kiedy
jest sytuacyjnie nieadekwatne bądź niezgodne z intencją podmiotu; o wyborze
zachowania decyduje rywalizacja schematów i „wyzwalacze”, a nie obrany plan –
selekcja schematów nie jest „odgórnie” modyfikowana odpowiednio do szerszego
kontekstu okoliczności i realizowanych celów

schemat ostatnio użyty lub często używany może wygrywać rywalizację z innymi
(pojawiają się perseweracje)

prawdopodobne są zachowania wykorzystujące

jeżeli czynność składa się z wielu kroków i w danych warunkach ma być zrealizowana
ich nietypowa sekwencja, prawdopodobne są „ześlizgi” działania (zrealizowanie
sekwencji typowej, niezgodnej z intencją)

13

CZY FUNKCJE ZARZĄDCZE SĄ ZWIĄZANE

Z DZIAŁANIEM TYLKO JEDNEGO MECHANIZMU?

Zaburzenie stosowania strategii (strategy application disorder)

niezdolność koordynowania czynności równoczesnych przy zachowanych innych funkcjach

zarządczych

dezorganizacja, roztargnienie, problemy z planowaniem i podejmowaniem decyzji


Miyake i in. (2000)

wyodrębnienie kilku funkcji zarządczych

dobranie zadań, które miały tych funkcji dotyczyć

analiza związków pomiędzy wskaźnikami poziomu ich wykonania u tych samych osób


analizowane funkcje:

zmiana zadań, operacji lub nastawień zadaniowych (przerzutność)

odświeżanie (aktualizowanie) i monitorowanie zawartości pamięci roboczej odpowiednio
do wykonywanego zadania

hamowanie dominujących nieadekwatnych reakcji

wyniki

konfirmacyjna analiza czynnikowa pokazała, że te trzy funkcje są ze sobą umiarkowanie
skorelowane, ale zarazem odrębne (model zakładający ich odrębność jest lepiej dopasowany
do danych niż model jednoczynnikowy)

metoda modelowania strukturalnego ujawniła, że te funkcje są w różnym stopniu
zaangażowane przy wykonywaniu poszczególnych zadań tradycyjnie używanych do diagnozy
mechanizmów „zarządczych”


funkcje o dominującym znaczeniu przy wykonywaniu tych zadań:

Wisconsinowski Test Sortowania Kart – przerzutność

Wieża w Hanoi – hamowanie

generowanie losowych sekwencji liczb – przerzutność i odświeżanie

zakres pamięci roboczej dla zadania arytmetycznego (operation span) – odświeżanie

podwójne zadanie (werbalne + przestrzenne) – żadna z tych trzech!

14

Literatura:

Baddeley, A. (1999). Human memory: Theory and practice. Hove: Psychology Press.
Baddeley, A. (2000). The episodic buffer: A new component of working memory? Trends in

Cognitive Sciences, 4, 417-423.

Baddeley, A. (2001). Is working memory still working? American Psychologist, 56, 849-864.
Burgess, P.W. (2000). Strategy application disorder: the role of the frontal lobes in human

multitasking. Psychological Research, 63, 278-288.

Miyake, A., Friedman, N.P., Emerson, M.J., Witzki, A.H., Howerter, A., Wager, T.D. (2000).

The unity and diversity of executive functions and their contributions to complex “frontal
lobe” tasks: A latent variable analysis. Cognitive Psychology, 41, 49-100.

Norman, D.A., Shallice, T. (1986). Attention to action: Willed and automatic control of

behaviour, (w:) R.J. Davidson, G.E. Schwartz i D. Shapiro (red.) Consciousness and self-
regulation: Advances in research and theory, Vol. 4 (s. 1-18). New York: Plenum Press.

Piotrowski, K.T., Stettner, Z., Orzechowski, J., Balas, R. (2009). Jak działa pamięć robocza?

[w:] J. Orzechowski, K.T. Piotrowski, R., Balas, Z., Stettner (red.). Pamięć robocza (s. 25-
46). Warszawa: Wydawnictwo SWPS Academica.