Aneta Brzezicka-Rotkiewicz,

Instytut Psychologii, Polska Akademia Nauk

Sylwia Bedyńska,

Szkoła Wyższa Psychologii Społecznej, Warszawa

PAMIĘĆ OPERACYJNA A SPRAWNOŚĆ UMYSŁOWA^∗

„Zdolność rozumowania to (trochę więcej niż) pojemność pamięci operacyjnej” - takim stwierdzeniem piętnaście lat temu Kyllonen i Christal (1990) zatytułowali artykuł w „Inteligence” poświęcony związkom pomiędzy funkcjonowaniem pamięci operacyjnej i procesów wnioskowania. „Pamięć operacyjna jest (prawie) doskonale przewidywana przez g” - to tytuł artykułu, który również ukazał się na łamach „Inteligence” - tym razem chodzi o pracę z 2004 roku (Colom, Rebollo, Palacios, Juan-Espinosa i Kyllonen, 2004). Te dwa tytuły odzwierciedlają, może z lekką przesadą, to jak silnie są ze sobą powiązane: funkcjonowanie intelektualne (inteligencja płynna, czynnik g) oraz pamięć operacyjna. W wielu badaniach odnotowywano bardzo silnee związki pomiędzy miarami tych dwóch konstruktów - od korelacji oscylującej wokół 0,5 (Engle, Tuholski, Laughlin i Conway, 1999) przez 0,7 (Ackerman, Beier i Boyle, 2002) do 0,8 a nawet 0,9 we wspomnianych na początku badaniach Kyllonen i Christal (1990). Jak bardzo ważna (i często wykorzystywana) przy wyjaśnianiu różnic w poziomie funkcjonowania intelektualnego stała się pamięć operacyjna świadczy również burzliwa dyskusja o naturze ich wzajemnych relacji, która miała miejsce całkiem niedawno na łamach „Psychological Bulletin” (por. Oberauer, Schulze, Wilhelm i Süß, 2005; Kane, Hambrick, i Conway, 2005 oraz Beier i Ackerman, 2005). Niezależnie od tego, która ze stron sporu (zakładająca dużą tożsamość tych dwóch konstruktów czy też ta postulująca ich niezależność) ma rację, jedno należy stwierdzić: żadna z poważnych koncepcji funkcjonowania intelektualnego nie będzie mogła pominąć wątku pamięci operacyjnej.

Wychodząc naprzeciw rosnącej popularności pamięci operacyjnej i roli, jaką zaczyna odgrywać w badaniach nad ludzkim poznaniem, artykuł ten przedstawia ewolucję poglądów na naturę pamięci operacyjnej oraz to jak jest rozumiana we współczesnej literaturze. Przedstawiając teorie dotyczące pamięci operacyjnej chcemy również dokonać podsumowania wyników najnowszych badań wykorzystujących techniki obrazowania pracy mózgu, aby pokazać jak silne są jej powiązania, również na poziomie neuronalnym, z funkcjonowaniem intelektualnym oraz zaburzeniami funkcji poznawczych występującymi w różnych stanach patologicznych.

O tym, że pojęcie pamięci operacyjnej stało się ostatnio niezwykle popularne, szczególnie w obrębie szeroko rozumianej psychologii poznawczej, świadczy chociażby przyrost publikacji na jej temat w ostatnich latach. Samo przeszukanie pod tym kątem bazy artykułów EBSCO dostarcza nam ponad trzy tysiące artykułów z pamięcią operacyjną w tytule oraz ponad osiem tysięcy, w których ten temat jest poruszany. Dodając do tego fakt, że większość tych artykułów ukazała się w ostatnim dziesięcioleciu okazuje się, że pojęcie to robi zawrotną karierę - nie tylko wśród psychologów, ale również wśród badaczy mózgu czy psychiki zwierząt. Jednak przez ponad dwadzieścia lat swego istnienia termin ten zaczął być używany w różnych kontekstach i nie przez wszystkich jest rozumiany tak samo. Dla badaczy eksperymentujących na zwierzętach na przykład, wyznacznikiem funkcjonowania pamięci operacyjnej jest prędkość odnajdywania przez szczury pożywienia w labiryncie (pamięć o odwiedzanych już korytarzach w labiryncie promienistym) lub platformy pod wodą, czy też poprawne znajdowanie banana przez małpy po odroczeniu i dystrakcji (Sadowski, 2003). Ale nawet w obrębie psychologii poznawczej istnieje, co najmniej kilka sposobów rozumienia pamięci operacyjnej. W artykule tym zostaną opisane najważniejsze spośród nich.

PRAPOCZĄTKI, CZYLI PAMIĘĆ OPERACYJNA WEDŁUG BADDELEY'A

Termin „pamięć operacyjna” (working memory) po raz pierwszy został użyty w 1960 roku w książce Millera, Galantera i Pribrama pod bardzo znaczącym tytułem: „Plans and the Structure of Behavior” (Miller, Galanter i Pribram, 1960). Stworzony przez nich opis pamięci operacyjnej jest niezwykle aktualny i, jak postaramy się pokazać, spójny z wieloma współczesnymi teoriami. Co więcej, w tej same pracy spekulując o odpowiednim miejscu w mózgu dla tak ciężko pracującego systemu, autorzy przytoczonej definicji wskazywali na płaty czołowe, co również znalazło odzwierciedlenie we współczesnych badaniach neuroobrazujących (np. Smith i Jonides, 1997; Smith i Jonides, 1999; Braver i in., 1997).

O ile o pracy Millera i współpracowników wspomina się dzisiaj niezwykle rzadko, o tyle w kontekście prapoczątków badań nad pamięcią operacyjną przytaczana jest często inna praca - w jednym ze swoich artykułów Atkinson i Shiffrin (1971) sformułowali propozycję istnienia mechanizmu, którego zakres działań wychodził poza funkcje pamięci krótkotrwałej - bardzo popularne i niezwykle intensywnie badane w owym czasie. Nawiązywali, owszem, bardzo silnie do magazynu pamięci krótkotrwałej, lecz rozszerzyli zakres jej obowiązków tak bardzo, że zaproponowali zmienioną nazwę: working memory. Według nich pamięć operacyjna to system, dzięki któremu podejmujemy decyzje, rozwiązujemy problemy oraz nadajemy kierunek przepływającym przez umysł informacjom (Atkinson i Shiffrin, 1971). Jednak do rozpowszechnienia użycia tego terminu w największym stopniu przyczyniły się prace Alana Baddeley'a (Baddeley, 1986).

Alan Baddeley i Graham Hitch opublikowali swoją koncepcję pamięci operacyjnej w 1974 roku w rozdziale do książki : „The psychology of learning and motivation”(Baddeley i Hitch, 1974). Zaproponowali, aby używany do tej pory termin „pamięć krótkotrwała” zastąpić nowym, który lepiej będzie oddawał funkcje, które jej przypisywali badacze - mianowicie jednoczesne przechowywanie i przetwarzanie informacji (na marginesie warto zaznaczyć, że ta właściwość pamięci operacyjnej stała się jej najkrótszą definicją). Terminem tym była właśnie „pamięć operacyjna” (termin working memory jest tłumaczony na polski również jako pamięć robocza, por. Nęcka, 2000). Wybór nazwy miał podkreślać funkcjonalny charakter tego konstruktu oraz jego związki z procesami uwagi, w opozycji do prostego przechowywania informacji wiązanego z pamięcią krótkotrwałą. Propozycja Baddeley'a i Hitch'a wiązała się również z rozbudowanym modelem pamięci operacyjnej. Wcześniejsze definicje (Atkinson i Shiffrin, 1971) mówiły o pamięci operacyjnej jako bycie jednowymiarowym, Baddeley i Hitch podkreślali swoistą, wewnętrzną strukturę tego systemu, oraz, co może nawet ważniejsze postulowali, że ma on ograniczoną pojemność.

Pierwotny model zakładał istnienie trzech głównych komponentów systemu pamięci operacyjnej, powiązanych ze sobą w sposób hierarchiczny. Nadrzędną częścią pamięci operacyjnej miał być centralny ośrodek wykonawczy (central executive), który zarządza dwoma podległymi systemami: pętlą fonologiczną (phonological loop) oraz notatnikiem wzrokowo-przestrzennym (visuospacial sketchpad). Na rysunku pierwszym przedstawiony jest schemat pokazujący relacje między tymi modułami.

------ rycina 1 -----

Pętla fonologiczna służy do krótkotrwałego przechowywania i przetwarzania informacji o charakterze werbalnym, natomiast notatnik wzrokowo przestrzenny zajmuje się informacjami o charakterze przede wszystkim wzrokowym. Początkowy pogląd o jednorodnej strukturze tych elementów został zweryfikowany w licznych badaniach, które doprowadziły do podziału pętli fonologicznej na część pasywną, tzw. magazyn fonologiczny (phonological store), oraz część aktywną - system artykulacyjnego powtarzania (articulatory rehearsal system). Podobny podział dotknął drugiego podległego systemu, w którym również został wyróżniony podsystem pasywny, utrzymujący wzorce wizualne (visual cache) oraz aktywny, związany z wzorcami ruchów (inner scribe).

Od samego początku twórcy tej koncepcji wskazywali, że kluczowym dla sprawnego funkcjonowania pamięci operacyjnej elementem jest centralny ośrodek wykonawczy (central executive). Jego rola w pierwotnym modelu była zdefiniowana dosyć enigmatycznie, jako system uwagowy o ograniczonej pojemności zarządzający dwoma podległymi podsystemami. Baddeley definiował zakres jego „obowiązków” odwołując się do neuropsychologicznego modelu kontroli przetwarzania informacji Normana i Shallice'a (Norman i Shallice, 1980, 1986). Model ten posiada dwa systemy kontrolujące: jeden uruchamiany w momencie wykonywania półautomatycznych, rutynowych zadań (contention scheduling) oraz nadrzędny system uwagowy (supervisory attentional system, SAS), włączający się do akcji w przypadku nowych albo problematycznych sytuacji, takich jak planowanie przyszłych działań, podejmowanie decyzji czy też rozwiązywanie problemów. Centralny ośrodek wykonawczy miał być tożsamy właśnie z nadrzędnym systemem uwagi (SAS) w modelu Normana i Shalice'a. Pierwotnie oba te moduły opisywane były jako jednowymiarowe systemy, aczkolwiek coraz częściej są opisywane jako niejednorodne funkcjonalnie konstrukty (Lehto, 1996; Baddeley, 2002).

Bardzo ważną funkcją centralnego ośrodka wykonawczego, którą postulowała pierwotna koncepcja jest pośredniczenie pomiędzy podsystemami pamięci operacyjnej i magazynem pamięci długotrwałej. W początkowej wersji modelu fakt, na jakiej zasadzie się ta komunikacja odbywa był po prostu ignorowany. W tej chwili wprowadzone zostały zmiany w samej strukturze pamięci operacyjnej, które w pewien sposób radzą sobie z tym problemem (Baddeley, 1996; 2002). Ponieważ w zrewidowanym modelu pamięci operacyjnej centralny ośrodek wykonawczy jest już bez wątpienia systemem czysto uwagowym (we wcześniejszych omówieniach, jak przyznaje sam Baddeley, central executive traktowany był jako wygodny i pojemny śmietnik, do którego wrzucano trudne do zaklasyfikowania funkcje poznawcze), który nie pełni żadnych funkcji pamięciowych, zadanie krótkotrwałego przechowywania informacji epizodycznych oraz komunikacji z magazynem pamięci długotrwałej zostało scedowane na kolejny moduł, nazwany buforem epizodycznym (episodic buffer). Na rysunku drugim przedstawiony został zrewidowany przez Baddeley'a model pamięci operacyjnej. Widać na nim dwie podstawowe różnice w stosunku do pierwotnego. Przede wszystkim dodany został wspomniany wcześniej moduł, czyli bufor epizodyczny, o czysto pamięciowych funkcjach. Oprócz rozbudowy modelu doszło do pewnej reorganizacji i ściślejszego powiązania pamięci operacyjnej z pamięcią długotrwałą.

----- Rycina 2 ------

Wszystkie podsystemy otrzymały bezpośrednie połączenia z informacjami o charakterze werbalnym (pętla fonologiczna), wizualnym (notatnik), oraz danymi epizodycznymi (bufor) zawartymi w magazynie pamięci długotrwałej. Uwidocznione jest to za pomocą strzałek pomiędzy poszczególnymi modułami. Warto podkreślić, że model ten, nawet po tak głębokiej rewizji, w opinii autorów nie jest jeszcze skończony, co sugerują przerywane strzałki, czyli nie włączone jeszcze ostatecznie do modelu bezpośrednie połączenia między podsystemami werbalnym i wzrokowym oraz buforem epizodycznym.

CENTRALNY OŚRODEK WYKONAWCZY I FUNKCJE WYKONAWCZE

W najnowszych omówieniach (Baddeley i Loggie, 1999; Baddeley, 1996; 2002) centralny ośrodek wykonawczy jest opisywany jako system, na który składa się kilka odrębnych procesów. W tej chwili jego funkcje mają charakter wyłącznie uwagowy. Pierwszą z nich jest zdolność do koncentracji uwagi czy też pojemność skoncentrowanej uwagi (capacity to focus attention). Wszystko to, co ogranicza pojemność uwagi przyczynia się do gorszego wykonywania zadań. Następną, niezwykle ważną funkcją wykonawczą pamięci operacyjnej jest podzielność uwagi (dividing attention). Ostatnia wyróżniona przez Baddeley'a funkcja to zdolność do przełączania uwagi (switching attention). W jaki sposób można zbadać efektywność wymienionych wyżej funkcji? Według autora modelu najbardziej reprezentatywne dla ośrodka wykonawczego są zadania, w których wymagane jest generowanie ciągów losowych elementów (random generation tasks, Baddeley, Emslie, Kolodny i Duncan, 1998). Zadanie tego typu może polegać na wypowiadaniu ciągu losowych cyfr lub liter alfabetu, ale również na wystukiwaniu rytmu. Trudność polega na tym, że mamy naturalną skłonność do wypowiadania utrwalonych ciągów (takich jak A-B-C, lub 1-2-3), kiedy musimy się od tego powstrzymywać, do akcji wkracza centralny ośrodek wykonawczy. Klasycznymi zadaniami również angażującymi funkcje centralnego ośrodka wykonawczego są tzw. zadania podwójne (Beddeley, Chincotta i Adam, 2001; Baddeley, 1998; Baddeley, 1996; Dufa, 2000; Vandierendonck, Vooght i Van der Gotem, 1998). W literaturze polskiej najbardziej znany jest test zadań podwójnych DIVA, opracowany przez Nęckę i współpracowników (Nęcka, 1994; 2000a, b; Szymura i Nęcka, 1998). W teście tym badani muszą w sposób ciągły koordynować wykonanie dwóch prostych zadań (detekcję odpowiednich liter, poruszanie się linii), powstrzymywać się od niewłaściwych reakcji (zwłaszcza w momentach pojawiania się dystraktorów) i ciągle uaktualniać rodzaj poszukiwanych liter. Wrażliwe na zaburzenia centralnego ośrodka wykonawczego są również zadania z zakresu arytmetyki umysłowej (Seitz i Schumann-Hengsteler, 2000; Lemaire, Abdi i Fayol, 1996).

Większość zadań, które angażują centralny ośrodek to zadania, które potocznie w nomenklaturze angielskojęzycznej nazywane są executive tasks. Nazwa ta powstała z tego powodu, że w ich wykonanie uwikłane są funkcje wykonawcze, inaczej zwane czołowymi. Należą do nich przede wszystkim zadania wymagające planowania (np. wieża Hanoi, TOH, Tower of Hanoi), szybkiego przełączania uwagi (np. test sortowania kart Wisconsin, WCST, Wisconsin Card Sorting Test; test łączenia punktów - trial making test, czy wspominane zadania podwójne), czy też wymagające powstrzymywania się od wykonywania niepożądanych reakcji (np. testy mierzące skłonność do perseweracji, generowanie ciągów losowych elementów, również WCST). Każde z tych zadań opisywane jest jako zadanie mierzące funkcje wykonawcze, aczkolwiek wydaje się, że wśród dużej ich liczby różnią się one między sobą rodzajem procesów poznawczych, które angażują, a co za tym idzie również funkcji pamięci operacyjnej. Dokładny opis związków między konkretnymi executive tasks i ich powiązań z funkcjami wykonawczymi oraz pamięcią operacyjną stanowią prace Akiry Miyake i współpracowników (Miyake, Friedman, Emerson, Witzki, Howerter i Wager, 2000; Miyake, 2001).

Z badań wykonanych przez zespół Miyake (Miyake i in., 2000) wyłania się obraz kilku odrębnych funkcji wykonawczych: hamowania (inhibition), przełączania (shifting) oraz odświeżania (updating). Najlepiej poznaną z tych funkcji wydaje się być hamowanie. W najnowszych omówieniach funkcja ta uległa dalszemu rozdrobnieniu (Friedman i Miyake, 2004) i tak autorzy ci mówią w tej chwili o co najmniej trzech odrębnych procesach związanych z hamowaniem: hamowanie dominującej reakcji, odporność na zakłócającą interferencję (resistance to distractor interference) oraz odporność na interferencję proaktywną (resistance to proactive interference).

Warto dodać, że „funkcje wykonawcze” w ujęciu Baddeley'a czy Miyake są to procesy z zakresu bardziej podstawowych umiejętności naszego umysłu, aczkolwiek w klasycznym ujęciu termin ten odnosi się do licznej grupy, czasami bardzo złożonych, funkcji psychicznych. Wydaje się jednak, że w momencie, gdy badacze skupiają się na funkcjach wykonawczych właściwych pamięci operacyjnej, ograniczają się do tych mających związek z procesami uwagi, natomiast wykluczają „wyższe” funkcje wykonawcze, takie jak np. wyciąganie wniosków. Próbą uporządkowania funkcji ośrodka wykonawczego jest praca Smith'a i Jonides'a (1999). I tak według nich są to: 1) koncentracja uwagi na informacjach związanych z zadaniem oraz jednoczesne hamowanie informacji nierelewantnych, 2) planowanie kolejności przetwarzania informacji, wymagające przełączania uwagi z zadania na zadanie (scheduling), 3) wyznaczanie celów (planning), 4) odświeżanie i sprawdzanie zawartości treściowej pamięci operacyjnej oraz 5) kodowanie reprezentacji w pamięci operacyjnej. Jednak nawet tutaj daje się zauważyć pewne rozwarstwienie na funkcje bardziej i mniej złożone poznawczo. O wiele prostsza do zbadania wydaje się być funkcja typu koncentracja uwagi aniżeli coś tak niedookreślowego jak wyznaczanie celów.

Pułapki niedookreśloności można uniknąć poprzez bardzo dokładne zdefiniowanie, w jaki sposób można zmierzyć daną funkcję. Przykładem takiego podejścia jest koncepcja pamięci operacyjnej Klausa Oberauera (Oberauer, Suess, Schulze, Wilhelm i Wittman, 2000; Oberauer, Suess, Wilhelm i Wittman, 2003). Koncepcja ta również zakłada istnienie odrębnych funkcji pamięci operacyjnej. Rolę „systemu wykonawczego” pełni tu superwizja (supervision), i oprócz monitorowania aktualnie przebiegających procesów poznawczych, tłumienia nieadekwatnych, przeszkadzających informacji (funkcja hamowania), proces ten zaangażowany jest również w selektywną aktywację odpowiednich reprezentacji i procedur umysłowych. Oprócz superwizji, w pamięci operacyjnej istnieją jeszcze dwa procesy: jednoczesne przechowywanie i przetwarzanie informacji oraz łączenie elementów informacji w struktury. Każda z tych funkcji funkcjonuje osobno dla materiału o charakterze werbalno-numerycznym i przestrzennym. Proces jednoczesnego przechowywania i przetwarzania informacji, który według wielu autorów stanowi istotę pamięci operacyjnej (np. Kyllonen i Christal, 1990; Salthouse, 1991) definiowany jest przez Oberauera następująco: przechowywanie jest rozumiane jako zdolność do utrzymywania krótko prezentowanych nowych informacji przez okres czasu, w którym nie jest ona powtórnie prezentowana, natomiast przetwarzanie odnosi się do przekształcania lub też do pozyskiwania nowych informacji, w odróżnieniu od utrzymywania tych, które już posiadamy. Trzecia funkcja - koordynacja elementów w struktury - jest to system o ograniczonej pojemności biorący udział w tworzeniu nowych relacji między obiektami oraz integracji relacji w struktury. Co ważne, badania zespołu Oberauera pokazują, że funkcje wykonawcze wydają się być odrębną, od innych miar pojemności pamięci operacyjnej, strukturą (Oberauer i in., 2003).

RELACJE MIĘDZY PRZECHOWYWANIEM I PRZETWARZANIEM INFORMACJI

Jak to już było wcześniej sygnalizowane, większość koncepcji podkreśla fakt, że pamięć operacyjna zaangażowana jest przede wszystkim w symultaniczne przechowywanie i przetwarzanie informacji potrzebnych w trakcie wykonywania operacji umysłowych. Różnią się one jednak pod względem sposobu tłumaczenia jak owa jednoczesność tych dwóch procesów się odbywa - kwestią szczególnie drażliwą jest, czy procesy te korzystają ze wspólnej puli zasobów, czy też mają ich odrębne źródła. Dyskusja na temat jednorodności czy heterogeniczności systemu pamięci operacyjnej jest zbieżna z dyskusją nad naturą uwagi - gdzie również, pomimo kilkudziesięciu lat badań, zajmujący się tą tematyką badacze nie ustalili do tej pory wspólnego w tym względzie stanowiska. I tak zwolennicy istnienia odrębnych funkcjonalnie struktur poznawczych twierdzą - parcjaliści, twierdzą, że uwaga jest zbiorem kilku niezależnych subsystemów, z których każdy odpowiada za inne funkcje. Natomiast badacze o bardziej holistycznej wizji uwagi uważają, że jest ona strukturą jednorodną, niespecyficzną i jej zasoby mogą być wykorzystywane przez każdą funkcję umysłową (dyskusja na ten temat por. Szymura i Nęcka, 2004).

Dotychczas opisywane koncepcje pamięci operacyjnej mieszczą się w nurcie parcjalistycznym, tzw. Modeli Wielu Zasobów (multiple-resource models) i głoszą, że wykonywanie zadania wspomagane jest przez liczne podsystemy powiązane z konkretnymi procesami i modalnością przetwarzanych informacji (Bayliss, Jarrold, Gunn i Baddeley, 2003; Shah i Miyake, 1996). Modele Dzielenia Zasobów (resource-sharing models) zakładają z kolei, że zasoby pamięci operacyjnej mają względnie stały poziom, a ich pula jest dzielona między przechowywanie i przetwarzanie informacji (Daneman i Carpenter, 1980; Barrouillet, Bernardin i Camos, 2004). Ów ograniczony zasób pamięci operacyjnej wynika z natury ośrodka wykonawczego, który jest zaangażowany w oba te procesy. Oznacza to, że w momencie obciążenia pamięci operacyjnej solidną dawką materiału do zapamiętania nie zostanie zbyt wiele „miejsca” na przetwarzanie informacji, i vice versa. Ciekawych wyników dostarczyły badania nad związkiem poziomu lęku matematycznego, funkcjonowania pamięci operacyjnej i wykonywania zadań matematycznych. Okazało się w nich, że wysoki poziom lęku i związane z nim myśli działa zakłócająco na pamięć operacyjną, co z kolei przekłada się na słabsze rozwiązywanie zadań aryrtmetycznych (Ashcraft i Kirk, 2001). Dzieje się tak dlatego, że negatywne, lękowe myśli pochłaniają część zasobów, które mogłyby być w optymalnych warunkach przeznaczone na rozwiązywania zadania arytmetycznego.

Dyskusję z tezą o wspólnej, ograniczonej puli zasobów dla jednoczesnego przetwarzania i przechowywania informacji podjęło szereg badaczy (por. Barrouillet, Bernardin i Camos, 2004; Engle, Tuholski, Laughlin i Conway, 1999; Cowan, 1999; Oberauer, 2002). Model Cowana zakłada, że ograniczenia pojemności dotyczą jedynie konstruktu nazwanego przez niego zogniskowaną uwagą (focus of attention). Pełni ona kluczową rolę w przetwarzaniu informacji typu on-line, umieszczając niejako „w świetle reflektorów” te informacje z aktywowanej części pamięci długotrwałej (będącej drugim elementem pamięci operacyjnej), które są w danej chwili wykorzystywane do rozwiązywania zadania. Innymi słowy, informacje są tak samo sprawnie przetwarzane niezależnie od tego czy musimy coś jednocześnie zapamiętać czy nie.

Śladem pierwotnych koncepcji dzielenia zasobów podążył Engle. W jego koncepcji pamięć operacyjna jest to system, na który składają się: 1) przechowywanie informacji na zasadzie aktywacji śladów pamięci długotrwałej, 2) przetwarzanie ich w celu utrzymania tej aktywacji, oraz 3) kontrolowana uwaga. Jak łatwo się domyślić, funkcje podobne do centralnego ośrodka wykonawczego pełni w tym modelu uwaga kontrolowana (controlled attention). Według definicji Engle'a uwaga kontrolowana to nic innego jak pojemność pamięci operacyjnej (Engle i in., 1999; Engel, 2002), i można ją definiować jako zdolność do utrzymywania i kontrolowania uwagi, szczególnie w momencie wystąpienia dystraktorów lub interferencji.. Funkcja wykonawcza jest tylko jedna - jest nią właśnie owa kontrolowana uwaga, wyrażająca się w pojemności pamięci operacyjnej - i zarządza ona przetwarzaniem informacji bez względu na ich modalność.

Propozycja Engle'a ma swe korzenie w badaniach Daneman i Carpenter (1980) nad zakresem pamięci operacyjnej (working memory span). Zadania, które miały mierzyć tę właściwość polegały na odczytywaniu kilku zdań i zapamiętywaniu ostatnich wyrazów z każdego zdania. W wykonywanie tej czynności zaangażowane jest przetwarzanie informacji (czytanie tekstu) jak również zapamiętywanie materiału (ostatnie słowa w zdaniu). Okazało się, że maksymalna ilość zdań, które możemy przeczytać ze zrozumieniem i jednoczesnym zapamiętaniem ich końcowych słów waha się od 2 do 5. Pozostawało pytanie czy owa zdolność odnosi się tylko do treści werbalnych czy też można ją uogólnić na elementy, które docierają do badanego z udziałem innych modalności. Kwestię tę postanowił rozstrzygnąć Engle wraz ze współpracownikami. Porównali w swoich badaniach zdania z operacjami arytmetycznymi (do zapamiętania wciąż było pojawiające się po nich słowo) i w ten sposób uzyskali przesłankę do wyciągnięcia wniosku o istnieniu systemu zarządzającego uwagą, który ma ograniczoną pojemność i jest modalnie niespecyficzny, który w koncepcji Engle'a otrzymał nazwę pojemności pamięci operacyjnej (WMC, working memory capacity) lub też wspomnianej wcześniej - kontrolowanej uwagi (Engle i in., 1999; Engle, 2002). W ostatnich pracach badacze z zespołu Engle'a jeszcze bardziej podkreślają niezwykła rolę WMC i uwagi. Jak piszą w jednym z ostatnich artykułów: „(…) WMC nie dotyczy liczby, czy też ilości per se (…) jest raczej zdolnością odzwierciedlającą to, do jakiego stopnia dana osoba jest w stanie kontrolować uwagę (…)”.”(Heitz, Unsworth i Engle, 2004, s. 64).

UWAGA A PAMIĘĆ OPERACYJNA

Mając na uwadze cytat z końca poprzedniego akapitu i patrząc przez jego pryzmat na koncepcje innych autorów łatwo zauważyć, że każda z nich przypisuje niezwykle istotną rolę funkcjom uwagi. Są one tu w różny sposób klasyfikowane i nazywane, jednak w każdym podejściu akcentowane jest ich znaczenie. Central executive w modelu Baddeleya czy supervision lub coordinaton w koncepcji Oberauera są procesami o charakterze czysto uwagowym. Niektórzy autorzy wprost deklarują i zawierają tę deklarację w nazwie postulowanych funkcji, że to uwaga właśnie pełni najważniejszą rolę w procesie przetwarzania informacji (Engle i in., 1999; Engel, 2002; McElree, 2001). Wspomniana wcześniej koncepcja Cowana również podkreśla wagę zogniskowanej uwagi, tak samo jak badania Garavana, który w swoich badaniach stwierdził, że posiada ona dwie funkcje - odświeżanie i dostęp do informacji w obrębie pamięci operacyjnej (Garavan, 1998).

Bardzo ciekawego opisu roli zogniskowanej uwagi dostarczają, zainspirowane badaniami Cowana oraz Garavana, artykuły Oberauera (Oberauer, 2002; Oberauer, 2003). Badając organizację informacji w pamięci operacyjnej dostarcza argumentu potwierdzającego tezę o niezależności przetwarzania i przechowywania informacji w pamięci operacyjnej, czyli przeciwną do proponowanej przez modele dzielenia zasobów. Oberauer zaproponował koncentryczny model pamięci operacyjnej z trzema funkcjonalnie odrębnymi regionami. Są to: 1) aktywowana część pamięci długotrwałej, która umożliwia przede wszystkim zapamiętanie informacji na krótki czas, tak aby można je było później odtworzyć, 2) obszar bezpośredniego dostępu, w obrębie którego dostępna jest ograniczona liczba informacji wykorzystywanych w trakcie przebiegającego procesu poznawczego, oraz 3) uwaga zogniskowana, w obrębie której w danym momencie przebywa jeden element (chunk), który jest aktualnie wykorzystywany. Uwaga zogniskowana była również szczegółowo badana przez McElree, który za pomocą wyrafinowanych badań stwierdził, że w jej obrębie może jednocześnie przebywać bardzo niewiele elementów (McElree, 1998). Sugeruje to, że aby sprawnie przetwarzać informacje uwaga zogniskowana musi być cały czas „w ruchu” tzn. przełączać się między potrzebnymi w danej chwili elementami.

Bardzo ciekawą propozycję ujęcia pamięci operacyjnej, postulującą właśnie ów „ruch” uwagi, zaproponowali Barrouillet, Bernardin i Camos (2004). W szeregu eksperymentów testowali oni model pamięci operacyjnej oparty na założeniu, że w trakcie wykonywania zadania, ważna jest nie tylko jego złożoność, ale również tempo, w jakim jest ono wykonywane. Koncepcja ich mieści się w nurcie modeli dzielenia zasobów, czyli zakłada, że w umyśle w trakcie wykonywania zadania następuje pewnego rodzaju współzawodnictwo między przechowywaniem informacji i ich przetwarzaniem - jeżeli intensywnie przetwarzamy nie jesteśmy w stanie sprawnie przechować materiału w pamięci. W tradycyjnym paradygmacie badań nad zadaniami podwójnymi istniało do tej pory przekonanie o pasywnym charakterze przechowywania informacji i aktywnym ich przetwarzaniu. W związku z tym starano się tak projektować badania, aby móc uchwycić jak najlepiej owe odrębne systemy: aktywny - czyli omawiany wcześniej wykonawczy aspekt pamięci operacyjnej, oraz pasywny - czyli przechowywanie informacji. W konsekwencji zadania „aktywne” brano z bardzo wysokiej półki zadań poznawczych: były nimi zadania na rozumienie czytanego tekstu, rozwiązywanie problemów czy też mnożenie w pamięci. Jako zadań „pasywnych” używano prostych zadań na przechowywanie kilku elementów (słów lub liczb).

Stąd prosty wniosek o relacji między złożonością zadania „aktywnego” i osłabieniem funkcji przechowywania informacji. Według Barrouilletta i wsp. (2004) zadanie wymagające przetwarzania wcale nie musi być złożone, aby zaburzyć utrzymywanie w pamięci operacyjnej odpowiednich elementów. Wystarczy, że będzie wykonywane w odpowiednio szybkim tempie, uniemożliwiającym odświeżanie śladów pamięciowych. Wniosek ten, oparty na wynikach badań, prowadzi ich do konkluzji, że tym o co konkurują przetwarzanie i przechowywanie informacji jest uwaga, którą silnie jest przesiąknięty nie tylko komponent „przetwarzający”, ale również, ten proces, który odpowiada za częste odświeżanie zanikającego śladu pamięciowego. Stąd też nazwa ich modelu: model czasowego podziału zasobów (time-based resource-sharing model) - zasoby uwagi są dzielone pomiędzy przetwarzanie i przechowywanie, gdyż musi następować szybkie przełączanie uwagi między tymi dwoma procesami. Jeżeli przetwarzanie następuje w bardzo małych odstępach czasu nie jesteśmy w stanie „odświeżyć” bufora pamięci i informacje z niego znikają. Czasami wykonując zadanie trudniejsze (np. rozwiązywanie problemów), ale we własnym tempie, jesteśmy w stanie osiągnąć lepszy wynik pamięciowy niż w przypadku rozwiązywania zadania prostszego, lecz w z góry narzuconym, zbyt szybkim dla nas tempie (dokładniej na temat modelu czasowego podziału zasobów w rozdziale 10 w tym tomie).

BIOLOGICZNE PODSTAWY PAMIĘCI OPERACYJNEJ

Intensywne badania nad pamięcią operacyjną to nie tylko domena psychologii poznawczej. Coraz więcej doniesień o specyfice jej funkcji możemy znaleźć analizując badania z obszaru nauk zajmujących się obrazowaniem pracy mózgu, gdyż ta niezwykle intensywnie rozwijająca się dziedzina wiedzy dostarcza nieocenionych informacji pośrednio również na temat pamięci operacyjnej.

Zanim metody badawcze pozwalające obrazować pracę mózgu na dobre zagościły w laboratorium badaczy, głównym źródłem informacji o tym, które obszary mózgu za jakie funkcje poznawcze odpowiadają były studia nad pacjentami z uszkodzeniami mózgu, drażnienie mózgu podczas operacji neurochirurgicznych, badania zwierząt oraz w późniejszych czasach badania z użyciem EEG (elektroencefalogramu) i jej pokrewnych metod. Obserwacje pacjentów, oraz badania nad zwierzętami sugerowały związek między uszkodzeniami przednich struktur mózgu i funkcjonowaniem pamięci operacyjnej, szczególnie jej wykonawczego aspektu (Baddeley, 1996; Sadowski, 2003). Z przyczyn oczywistych badania nad zwierzętami nie odpowiadały na szereg pytań o naturę specyficznych procesów umysłowych zachodzących u człowieka. Jeśli chodzi natomiast o obserwacje z udziałem pacjentów znajdujących się na oddziałach neurologicznych, to powszechnym problemem jest „nieprecyzyjność” powstałych wskutek choroby lezji, oraz sam zakłócający wpływ faktu przeżywania przez osobę stanu choroby. Badania z użyciem EEG oraz ERPs (event-related potentials; metoda potencjałów wywołanych) dostarczyły pewnych informacji na temat aktywności mózgu podczas rozwiązywania zadań angażujących pamięć operacyjną, wskazując na zmianę aktywności przede wszystkim w przedniej części mózgu (np. Gevins i Smith, 2003; Bell, 2001).

Techniki obrazowania pracy mózgu, przede wszystkim PET (Positron Emission Tomography, emisyjna tomografia pozytonowa) czy fMRI (functional Magnetic Resonance Imaging, funkcjonalny rezonans magnetyczny) pozwalają z dosyć dużą precyzją ustalić, które rejony mózgu są zaangażowane w wykonywanie poszczególnych zadań, w tym również, co szczególnie nas tutaj interesuje, poznawczych.

W ciągu kilku ostatnich lat badania z użyciem technik obrazujących pracę mózgu wkroczyły na dobre w tereny psychologii poznawczej (Cabeza i Nyberg, 1997; 2000; McIntosh, 1999). Najczęściej stosowaną metodą wykrywania struktur zaangażowanych w konkretne procesy umysłowe stała się tak zwana metoda odejmowania (Smith i Jonides, 1997; Kondo i in., 2004; Crottaz-Herbette, Anagnoson i Menon, 2004). Polega ona na tym, że osoba badana wykonuje dwa rodzaje zadań, które różnią się między sobą tym, że jedno angażuje interesującą nas funkcję (zadanie właściwe) a drugie nie (zadanie kontrolne). W trakcie wykonywania obydwu zadań dokonywany jest pomiar aktywności tkanki mózgowej. Następnie nakłada się zdjęcia z obu zadań i odejmuje aktywne obszary - zostają te, które „świecą” tylko w trakcie zadania właściwego.

Szczególnie intensywnie zaczęto przeprowadzać tego typu badania nad neuronalnymi podstawami pamięci operacyjnej, zarówno u zwierząt, przede wszystkim małp (np. Deco i Rolls, 2003) jak i u ludzi (Smith i Jonides, 1997; Wager i Smith, 2003; Kondo i in., 2004; Osaka i in., 2004). Wyniki tych badań sugerują, że obszarami szczególnie aktywnymi w trakcie rozwiązywania zadań angażujących pamięć operacyjną są przede wszystkim okolice przedczołowe mózgu (Postle i D'Esposito, 2000; Rypma i D'Esposito, 2000; D'Esposito, Postle, Ballard i Lease, 1999; Courtney, Petit, Maisog, Ungerleuder i Haxby, 1998). Szczególnie często wymieniane są grzbietowo-boczne oraz brzuszno-boczne obszary przedczołowych części płatów czołowych (odpowiednio dorsolateral i ventrolateral prefrontal cortex).

Równie często w artykułach raportujących badania nad strukturami mózgu łączonymi z pamięcią operacyjną, wymienia się przednią część kory zakrętu obręczy (anterior cingulate). Okolica ta jest łączona z aktywną kontrolą uwagi i funkcji motorycznych (Lane, Reiman, Axelrod, Yun, Holmes i Schwartz, 1998), oraz wymieniana jest jako kluczowa w procesie hamowania nieadekwatnych reakcji (takich jak na przykład w klasycznym teście Stroopa, Lioti i Mayberg, 2001; również Cohen, Botvinick i Carter, 2000; Carter i in., 1998). Poza tym ta właśnie okolica uaktywnia się w momencie, gdy wykonywane są zadania poznawcze o charakterze emocjonalnym (Phan, Wager, Taylor i Liberzon, 2002) - czyli, można przypuszczać, że dochodzi tu do pewnego rodzaju interakcji emocji i poznania.

Niektóre badania nastawione były na weryfikację zasadności podziału na różne systemy modalności, w jakich pracuje pamięci operacyjnej, przede wszystkim przestrzenny, werbalny i odpowiedzialny za percepcję kształtów (Smith i Jonides, 1997; Courtney i in., 1998; Postle i D'Esposito, 2000; Crottaz-Herbette, Anagnoson i Menon, 2004). Wydaje się, że systemy te rzeczywiście posiadają odrębne „okablowanie” w mózgu - system przestrzenny zlokalizowany jest bardziej w prawej półkuli a werbalny w lewej (oprócz tego w momencie przetwarzania bodźców werbalnych ważne jest czy prezentowane są one słuchowo - wtedy aktywują się głównie przednie części lewej półkuli, czy wzrokowo - dodatkowo pobudzeniu ulegają okolice płata potylicznego, czyli rejony mózgu zaangażowane w percepcję wzrokową, Crottaz-Herbette i in., 2004).

Jeśli przyjrzymy się temu, które rejony aktywują się w momencie rozwiązywania zadań „wykonawczych” (szczególnie tych angażujących funkcje hamowania) okazuje się, że są to przede wszystkim przedczołowe części kory mózgu (Aron, Fletcher, Bullmore, Sahakian i Robbins, 2003; Jonides i in., 2000; Stuss i Alexander, 2000). Taka lokalizacja ma ciekawe implikacje dla zaburzeń poznawczych występujących w pewnych stanach patologicznych, takich jak schizofrenia czy depresja, a także dla zmian w funkcjonowaniu intelektualnym związanych ze starzeniem się. Okazuje się bowiem, że tym co łączy, między innymi, wymienione populacje, jest występowanie nieprawidłowości w funkcjonowaniu okolic przedczołowych mózgu.

DLACZEGO WARTO BADAĆ PAMIĘĆ OPERACYJNĄ - KONKLUZJE

Dlaczego warto przyglądać się bliżej działaniu pamięci operacyjnej? Pomimo istnienia pewnych różnic w jej definiowaniu, sprawne funkcjonowanie pamięci roboczej łączone jest z szeregiem procesów poznawczych, stając się czynnikiem wyjaśniającym obserwowane różnice w poziomie inteligencji płynnej (Schatz, Kramer, Ablin i Matthay, 2000; Engle, Kane i Tucholski, 1999; Engle, Tuholski, Laughlin i Conway, 1999; de Jong i Das-Smaal, 1995; Nęcka, 1992; Carpenter, Just i Shell, 1990), różnych formach rozumowania (Gilhooly, Logie i Wynn, 2002; Markovits, Doyon i Simoneau, 2002; Kyllonen i Christal, 1990), strategiach rozwiązywania problemów (Gilhooly, Logie, Wetherich i Wynn, 1993) czy zdolnościach werbalnych (Daneman i Hannon, 2001; Just i Carpenter, 1992). Coraz częściej ukazują się doniesienia na temat roli zasobów pamięci operacyjnej w procesie uczenia się czy to języków obcych (Daneman i Greek, 1991) czy też złożonych procedur w trakcie nauki programowania komputerowego (Shute, 1991). Okazuje się, że osoby o dużej pojemności pamięci operacyjnej lepiej robią notatki (Kiewra i Benton, 1984), mają żywszą wyobraźnię (Baddekey i Andrade, 2000) a nawet lepiej grają w brydża (Clarkson-Smith i Hartley, 1990). Niektórzy badacze upatrują nawet silnych powiązań pomiędzy sprawnym funkcjonowaniem pamięci operacyjnej a świadomością i zdolnością do myślenia (Niedermeyer, 1999; Bucci, 2002).

Bardzo często zaburzenia w obrębie pamięci operacyjnej wymieniane są jako czynnik leżący u podłoża deficytów w obrębie bardziej złożonych funkcji poznawczych występujących w różnych stanach psychopatologicznych. Zanotowano doniesienia na ten temat u pacjentów chorych na schizofrenię (Barch, Csernansky, Conturo i Snyder, 2002), zespół nadpobudliwości psychoruchowej z deficytami uwagi, czyli ADHD (attention deficit hyperactivity disorder; Roodenrys, Koloski i Grainger, 2001), czy stwardnieniu rozsianym (SM, sclerosis multiplex; Matotek, Saling, Gates i Medal, 2001).

Wydaje się więc, że sprawne działanie pamięci operacyjnej jest czynnikiem niezwykle istotnym dla przebiegu wielu różnych funkcji intelektualnych. Nawiązując do tytułu niniejszej książki - to, co wpływa negatywnie na funkcjonowanie pamięci operacyjnej, ogranicza również sprawność naszego myślenia. Używając języka metaforycznego można powiedzieć, że sprawnie działająca pamięć operacyjna zmniejsza ryzyko „zawieszenia się” umysłu, natomiast jej niedostatki mogą nim skutkować.

BIBLIOGRAFIA:

Ackerman, P. L., Beier, M. E., i Boyle, M. B. (2002). Individual differences in working memory within a nomological network of cognitive and perceptual speed abilities. Journal of Experimental Psychology: General, 131, 567-605.

Ackerman, P. L., Beier, M. E. i Boyle, M.O. (2004). Working memory and intelligence: The same or different constructs? Psychological Bulletin, 131(1), 30-60.

Ashcraft, M. H. i Kirk, E. P. (2001).The relationship among working memory, math anxiety, and performance. Journal of Experimental Psychology: General, 130, 224-237.

Aron, A. R., Fletcher, P. C., Bullmore, E. T., Sahakian, B. J. i Robbins, T. (2003). Stop-signal inhibition disrupted by damage to right inferior frontal gyrus in humans. Nature Neuroscience, 6, 115-117.

Atkinson, R. C. i Shiffrin, R. M. (1971). The control of short-term memory. Scientific American, 225(2), 82-90.

Baddeley, A.D. i Andrade, J. (2000). Working memory and the vividness of imagery. Journal of Experimental Psychology: General, 129, 126-145.

Baddeley, A. (1996). Exploring the central executive. The Quarterly Journal of Experimental Psychology, 49A, 5-28.

Baddeley, A. (2002). Is working memory still working? European Psychologist, 7 (2), 85-97.

Baddeley, A. (1986). Working memory. New York: Oxford University Press.

Baddeley, A., Chincotta, D. i Adlam, A. (2001). Working memory and the control of action: Evidence from task switching. Journal of Experimental Psychology: General, 130, 641-657.

Baddeley, A., Della Sala, S., Papagano, C. i Spinnler, H. (1997). Dual-task performance in dysexecutive and nondysexecutive patiens with a frontal lesion. Neuropsychology, 11, 187-194.

Baddeley, A., Emslie, H., Kolodny, J. i Duncan, J. (1998). Random generation and the executive control of working memory. The Quarterly Journal of Experimental Psychology, 51A, 819-852.

Baddeley, A. i Hitch, G. (1994). Developments in the concept of working memory Neuropsychology, 8 (4), 485-493.

Baddeley, A. i Hitch, G. (1974). Working memory. W: Bower, G. H. (red.), Recent Advances in Learning and Motivation (t. 8), New York: Academic Press.

Baddeley, A. i Loggie, R. H. (1999). Working memory: The multiple-component model. W: A. Miyake, i P. Shah (Red.), Models of Working memory: Mechanisms of active maintenance and executive control, (s. 28-61) New York: Cambridge University Press.

Barch, D. M., Csernansky, J. G. Conturo, T. i Snyder, A. Z. (2002). Working and long-term memory deficits in schizophrenia: Is there a common prefrontal mechanism? Journal of Abnormal Psychology, 111(3), 478-494.

Barrouillet, P., Bernardin, S. i Camos, V. (2004). Time constraints and resource sharing in adults' working memory spans. Journal of Experimental Psychology: General, 133 (1), 83-100.

Bayliss, D. M., Jarrold, Ch., Gunn, D. M. i Baddeley, A. (2003). The complexities of complex span: explaining individual differences in working memory in children and adults. Journal of Experimental Psychology: General, 132 (1), 71-92.

Beier, M. E. i Ackerman, P. L. (2005). Working memory and intelligence: different constructs. Reply to Oberauer et al. (2005) and Kane et al. (2005). Psychological Bulletin, 131, 72-75.

Bell, M. A. (2001). Brain electrical activity associated with cognitive processing during a looking version of the A-not-B task. Infancy, 2, 311-330.

Braver, T. S., Cohen, J. D., Nystrom, L. E., Jonides, J., Smith, E. E. i Noll, D. C. (1997). A parametric study of prefrontal cortex involvement in human working memory. NeuroImage, 5, 49-62.

Bucci, W. (2002). The referential process, consciousness and the sense of self. Psychoanalitic Inquiry, 22, 766-793.

Cabeza, R. i Nyberg, L. (1997). Imaging cognition: An empirical review of PET studies with normal subjects. Journal of Cognitive Neuroscience, 9(1), 1-26.

Cabeza, R. i Nyberg, L. (2000). Imaging cognition II: An empirical review of 275 PET and fMRI studies. Journal of Cognitive Neuroscience, 12(1), 1-47.

Carpenter, P. A., Just, M. A. i Shell, P. (1990). What one intelligence test measures: A theoretical account of the processing in the Raven Progressive Matrices Test. Psychological Review, 97(3), 404-431.

Carter, C. S., Braver, T. S., Barch, D. M., Btvinick, M., Noll, D. i Cohen, J. D. (1998). Anterior cingulate cortex, error detecting and yhe online monitoring of performance. Science, 280, 747-749.

Clarkson-Smtih, L. i Hatlay, A.A. (1990). Structural equation models of relationships between exercise and cognitive abilities. Psychology and Aging, 5, 437-446.

Cohen, J. D., Botvinick, M. i Carter, C. S. (2000). Anterior cingulate and prefrontal cortex: Who's in control? NatureNeuroscience, 3, 421-423.

Colom, R., Rebollo, I., Palacios, A., Juan-Espinosa, M. i Kyllonen, P.C. (2004). Working memory is (almost) perfectly predicted by g. Intelligence, 32, 277-296.

Cowan, N. (1999). En embedded-process model in working memory. W: A. Miyake
i P. Shah (red.). Models of working memory. Mechanisms of active maintenance and executive control. (s.62-101). Cambridge: Cambridge University Press.

Courtney, S. M., Petit, L., Maisong, J. M., Ungerleider, L. G. i Haxby, J. V. (1998). An area specialized for spatial working memory in human frontal cortex. Science, 279, 1347-1351.

Crottaz-Herbette, S., Anagnoson, R. T. i Menon, V. (2004). Modality effects in verbal working memory: Differential prefrontal and parietal responses to auditory and visual stimuli. NeuroImage, 21, 340-351.

Daneman M. i Green I.(1986). Individual differences in comprehending and producing words in context. Journal of Memory and Language, 25, 1-18.

Daneman, M. i Carpenter, P. (1980). Individual differences in working memory and reading. Journal of Verbal Learning and Verbal Behavior, 19, 450-466.

Daneman, M. i Hannon, B. (2001). Using working memory theory to investigate the construct validity of multiple-choice reading comprehension tests as the SAT. Journal of Experimental Psychology: General, 130, 208-223.

Deco, G. i Rolls, E. T. (2003). Attention and working memory: A dynamical model of neuronal activity in the prefrontal cortex. European Journal of Neuroscience, 18, 2374-2390.

D'Esposito, M., Postle, B.R., Ballard, D. i Lease, J. (1999). Maintenance versus manipulation of information held in working memory: An event-related fMRI study. Brain and Cognition, 41, 66-86.

De Jong, P. F. i Das-Smaal, E. A. (1995). Attention and intelligence: The validity of the star counting test. Journal of Educational Psychology, 87, 80-92.

Engle, R. W., Kane, M. J. i Tuholski, S. W. (1999). Individual differences in working memory capacity and what they tells us about controlled attention, general fluid intelligence, and functions of prefrontal cortex. W: A. Miyake i P. Shah (red.). Models of working memory. Mechanisms of active maintenance and executive control. (s. 62-101). Cambridge: Cambridge University Press.

Engle, R. W., Tuholski, S. W., Laughlin, J. E. i Conway, A. R. A (1999). Working memory, short term memory and general fluid intelligence: A latent variable approach. Journal of Experimental Psychology: General, 128, 309-331.

Engle, R. (2002). Working memory capacity as executive attention. Current Directions in Psychological, 11(1), 19-23.

Friedman, N. P. i Miyake, A. (2004). The relations among inhibition and interference control functions: A latent-variable analysis. Journal of Experimental Psychology: General, 133 (1), 101-135.

Garavan, H. (1998). Serial attention within working memory. Memory and Cognition, 26(2), 263-276.

Gevins, A. i Smith, M. E. (2003). Neyrophysiological measures of cognitive workload during human-computer interaction. Theoretical Issues in Ergonomics Science, 4, 113-131.

Gilhooly, K. J., Logie R. H., Wetherinck, N. E. i Wynn, V. E. (1993). Working memory and strategies in syllogistic-reasoning tasks. Memory and Cognition, 21, 115-124.

Gilhooly, K. J., Logie, R. H. i Wynn, V. E. (2002). Syllogistic reasoning tasks and working memory: Evidence from sequential presentation of premises. Current Psychology, 21, 111-120.

Grabowska, A. i Królicki, L. (1997). Emisyjna tomografia pozytronowa (PET) i jej zastosowanie w diagnostyce klinicznej oraz badaniach funkcjonalnej organizacji mózgu. Kosmos: Problemy nauk biologicznych, 46, 393-403.

Heitz, R. P., Unsworth, N. i Engle, R. W. (2004). Working memory capacity,

attention, and fluid intelligence. W: O. Wilhelm i R.W. Engle (red.) Understanding and measuring intelligence. NY: Sage.

Harley, T. (2004). Does cognitive neuropsychology have a future? Cognitive Neuropsychology, 21, 3-16.

Jonides, J., Marshuetz, Ch., Smith, E., Reuter-Lorenz, P. A., Koeppe, R. A. i Hartley, A. (2000). Age differences in behavior and PET activation reveal differences in interference resolution in verbal working memory. Journal of Cognitive Neuroscience, 12, 188-196.

Just, M. i Carpenter, P. (1992). A capacity theory of comprehension: Individual differences in working memory. Psychological Review, 98, 122-149.

Kane, M. J., Hambrick, D. Z. i Conway, A. R. A. (2005). Working memory capacity and fluid intelligence are strongly related constructs: Comment on Ackerman, Beier, and Boyle (2005). Psychological Bulletin, 131, 66-71.

Kiewra, K. A. i Benton, S. L. (1984). The relationship between information processing ability and notetaking. Contemporary Educational Psychology, 13, 33-44.

Kondo, H., Morishita, M., Osaka N., Osaka, M., Fukuyama H i Shibasaki, H. (2004). Functional roles of the cingulo-frontal network in performance on working memory. NeuroImage, 21, 2-14.

Kyllonen, P. C. i Christal, R. E. (1990). Reasoning ability is (little more than) working-memory capacity?! Intelligence, 14, 389-433.

Lane, R. D., Retman, E. M., Axelrod, B, Yun, L. S., Holmes, A. H. i Schwartz, G. (1998). Neural correlates of levels of emotional awareness: Evidence of an interaction between emotion and attention in the anterior cingulate cortex. Journal of Cognitive Neuroscience, 10, 225-235.

Lehto, J. (1996). Are executive function tests dependent on working memory capacity? Quarterly Journal of Experimental Psychology: Section A, 49 (1), 29-50.

Lemaire, P., Abdi, H. i Fayol, M. (1996). The role of working memory resources in simple cognitive arithmetic. European Journal of Cognitive Psychology, 8 (1), 73-103.

Liotti, M. i Mayberg, H. S. (2001). The role of functional neuroimaging in the neuropsychology of depression. Journal of Clinical and Experimental Neuropsychology, 23, 121-136.

Markovits, H., Doyon, C. i Simoneau, M. (2002). Individual differences in working memory and conditional reasoning with concrete and abstract content. Thinking and Reasoning, 8(2), 97-107.

Matotek, K., Saling, M. M., Gates, P. i Sedal, L. (2001). Subjective complaints, verbal fluency, and working memory in mild multiple sclerosis. Applied Neuropsychology, 8(4), 204-210.

McElree, B. (1998). Attended and non-attended states in working memory: Accessing categorized structures. Journal of Memory and Language, 38, 225-252.

McElree, B. (2001). Working Memory and Focal Attention. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory and Cognition, 27 (3), 817-835.

McIntosh, A. R. (1999). Mapping cognition to the brain through neural interactions. Memory, 7(5/6), 523-548.

Miyake, A. (2001). Individual differences in working memory: introduction to the special section. Journal of Experimental Psychology: General, 130 (2), 163-168.

Miyake, A., Friedman, N. P., Emerson, M. J., Witzki, A. H., Howerter, A. i 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.

Miller, G. A., Galanter,  E. i Pribram, K. H. (1960).  Plans and the structure of behavior. New York: Holt, Rinehart and Winston.

Nęcka, E. (1992). Cognitive analysis of intelligence: The significance of working memory processes. Personality and Individual Differences, 13, 1031-1046.

Nęcka, E. (1994). Inteligencja i procesy poznawcze. Kraków: Wydawnictwo Impuls.

Nęcka, E. (2000a). Pobudzenie intelektu: Zarys formalnej teorii inteligencji. Kraków: Universitas.

Nęcka, E. (2000b). Intelligence, cognitive strategies, and arousal: Can we control non-cognitive factors that influence our intellect? W: U. von Hecker, S. Dutke i G. Sędek (red.), Generative mental processes and cognitive resources: Integrative research on adaptation and control (s. 95-122). Dordrecht: Kluwer.

Niedermeyer, E. (1999) A concept of consciousness. Italian Journal of Neurological Sciences, 20, 7-15.

Norman, D. A., i Shallice, T. (1980). Attention to action. Willed and automatic control of behavior. University of California San Diego CHIP Report 99.

Norman, D. A., i 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,( t. 4, s. 1-18). New York: Plenum Press.

Oberauer, K. (2002). Access to information in working memory: Exploring the focus of attention. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition. 28, 411-421.

Oberauer, K. (2003). Selective attention to elements in working memory. Experimental Psychology, 50, 257-269.

Oberauer, K., Schulze, R., Wilhelm, O. i Süß, H.-M. (2005). Working memory and intelligence - their correlation and their relation. A comment on Ackerman, Beier, and Boyle (2004). Psychological Bulletin, 131, 61-65.

Oberauer, K., Süß, H.-M., Schulze, R.,Wilhelm, O. i Wittmann, W. W. (2000). Working memory capacity - facets of cognitive ability construct. Personality and Individual Differences, 29, 1017-1045.

Oberauer, K., Süß, H.-M., Wilhelm, O. i Wittman, W. W. (2003). The multiple faces of working memory: Storage, processing, supervision, and coordination. Inteligence, 31, 167-193.

Osaka, N., Osaka, M., Kondo, H., Morishita, M., Fukuyama, H. i Shibasaki, H. (2004). The neural basis of executive function in working memory: An fMRI study based on individual differences. NeuroImage, 21, 623-631.

Phan, K. L., Wager, T., Taylor, S. F i Liberzon, I. (2002). Functional neuroanatomy of emotion: A meta-analysis of emotion activation studies in PET and fMRI. NeroImage, 16, 331-348.

Postle, B. R. i D'Esposito, M. (2000). Evaluating models of the topographical organization of working memory function in frontal cortex with event-related fMRI. Psychobiology, 28, 132-145.

Roodenrys, S., Koloski, N. i Grainger, J. (2001). Working memory function in attention deficit hyperactivity disordered and reading disabled children. British. Journal of Developmental Psychology, 19(3), 325-337.

Rypma, B. i D'Esposito, M. (2000). Isolating the neural mechanism of age-related changes in human working memory. Nature Neuroscience, 3, 509-515.

Sadowski, B. (2003). Biologiczne mechanizmy zachowania się ludzi i zwierząt. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.

Salthouse, T. A. (1991). Mediation of adult age differences in cognition by reductions in working memory and speed of processing. Psychological Science, 2 (3), 179 - 183.

Schatz, J., Kramer, J., Ablin, A. i Matthay, K. K. (2000). Processing speed, working memory, and IQ: A developmental model of cognitive deficits following cranial radiation therapy. Neuropsychology, 14(2), 189-200.

Seitz, K. i Schumann-Hengsteler, R. (2000). Mental multiplication and working memory. European Journal of Cognitive Psychology, 12 (4), 552-570.

Shah, P. i Miyake, A. (1996). The separability of working memory resources for spatial thinking and language processing: An individual differences approach. Journal of Experimental Psychology: General. 125 (1), 4-27.

Shallice, T. (2004). On Harley on rap. Cognitive Neuropsychology, 21, 41-43.

Shute, V.J. (1991). Who is likely to acquire programming skills? Journal of Educational Computing Research, 7, 1-24.

Smith, E. E. i Jonides, J. (1999). Storage and executive processes in the frontal lobes. Science, 283, 1657-1661.

Smith, E. E. i Jonides J. (1997). Working memory: A view from neuroimaging. Cognitive Psychology, 33, 5-42.

Stuss, D. T. i Alexander, M. P. (2000). Executive functions and the frontal lobes: A conceptual view. Psychological Research, 63, 289-298.

Szymura, B. i Necka, E. (1998). Visual selective attention and personality: An experimental verification of three models of extraversion. Personality & Individual Differences, Vol 24(5), 713-729.

Szymura, B. i Necka, E. (2004). Jednorodność uwagi. Studia Psychologiczne, 42 (1), 47-56.

Vandierendonck, A., De Vooght, G. i Van der Goten, K. (1998). Interfering with the central executive by means of a random interval repetition task. The Quarterly Journal of Experimental Psychology, 51A, 197-218.

Wager, T. D. i Smith, E. E. (2003). Neuroimaging studies of working memory: A meta-analysis. Cognitive, Affective and Behavioral Neuroscience, 3 (4), 255-274.

Opisy rycin:

Rycina 1.

Rysunek 1. Pierwotny model pamięci operacyjnej zaproponowany przez Baddeley'a i Hitch'a

Rycina 2.

Rysunek 2. Schemat powiązań między modułami w zrewidowanym modelu pamięci operacyjnej Baddeley'a. Linie ciągłe obrazują powiązania istniejące w modelu, linie przerywane hipotetyczne (na podstawie: Baddeley 2001).

Rycina 1.

Rycina 2.

^∗ Przygotowanie artykułu było wspierane z grantu KBN nr 1 H01F 033 27. Korespondencję proszę kierować na adres: Aneta Brzezicka-Rotkiewicz; Szkoła Wyższa Psychologii Społecznej, ul. Chodakowska 19/31, 03-815 Warszawa. E-mail: [e-mail]

Nazwa funkcje czołowe powstała na skutek obserwacji pacjentów z uszkodzeniami w okolicach czołowych mózgu, którzy prezentowali specyficzny wzór zaburzeń poznawczych, jednak badacze zajmujący się tym problemem podkreślają, że te dwa terminy nie są do końca wymienne, a to z tego względu, gdyż obserwowano pacjentów z uszkodzeniami okolic czołowych nie wykazujących symptomów „wykonawczych” oraz takich, którzy silnie je demonstrowali mając nienaruszone wyżej wymienione struktury - por. Baddeley 1996; Baddeley, Della Sala, Papagano i Spinnler 1997; Miyake i wsp. 2000.

WMC is not about a number or an amount per se (…) is an ability reflecting the extent to which an individual is able to control attention

Działanie zarówno PET jak i fMRI opiera się głównie na pomiarze metabolizmu komórek nerwowych, techniki te nie mierzą bezpośrednio aktywności neuronów, lecz pokazują, w których obszarach mózgu dochodzi do zwiększonej przemiany materii, co według naukowców świadczy o intensywności pracy komórek mózgu.

Chyba najpoważniejszym zarzutem pod adresem tych technik jest fakt, że nie uwzględniają połączeń hamujących między strukturami mózgu oraz, że wnioskuje się o zaangażowaniu danego obszaru w wykonywanie zadań poznawczych w momencie, gdy obszar ten jest bardziej aktywny w stosunku do pozostałych. Spadek aktywności łączony jest zazwyczaj z pewnymi zaburzeniami lub niedoborami - tymczasem wiadomo, że w trakcie nabierania wprawy w wykonywaniu zadania aktywność mózgu się zmniejsza (dyskusja kwestii zalet i wad techniki PET np. Grabowska i Królicki, 1997; dyskusja na temat zasadności stosowania technik neuroobrazujących w naukach o funkcjonowaniu umysłu: Harley, 2004; Shallice, 2004).

11. Pamięć operacyjna a sprawność umysłowa

287

Informacje werbalne

Informacje wizualne

Pamięć epizodyczna

Bufor epizodyczny

(episodic buffer)

Notatnik wzrokowo - przestrzenny

(visuospatial sketchpad)

Pętla fonologiczna

(phonological loop)

Centralny ośrodek wykonawczy

(central executive)

koncentracja

podzielność uwagi

przełączanie

Notatnik wzrokowo - przestrzenny

(visuospatial sketchpad)

Pętla fonologiczna

(phonological loop)

Centralny ośrodek wykonawczy

(central executive)

---