Rola centralnego systemu wykonawczego pamięci roboczej w. krótkotrwałym przechowywaniu informacji. Badanie metodą generowania interwałów losowych.

Transkrypt

1 Rola centralnego systemu wykonawczego pamięci roboczej w krótkotrwałym przechowywaniu informacji. Badanie metodą generowania interwałów losowych. Krzysztof T. Piotrowski Praca doktorska przygotowana pod kierunkiem prof. dr hab. Edwarda Nęcki

2 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 2 I suspect that all working-memory tasks draw at least minimally on the central executive (...) Alan Baddeley (1993)

3 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 3 Spis treści 1. Problem badawczy Zasoby uwagi Metafory uwagi Funkcje uwagi Podtrzymywanie uwagi Selektywność Podzielność uwagi Uwaga jako pula zasobów Kontrola poznawcza Pamięć robocza Pamięć robocza w koncepcji Baddeleya Pętla fonologiczna Brudnopis wzrokowo-przestrzenny Bufor epizodyczny Koncepcja długotrwałej pamięci roboczej Pamięć robocza w koncepcji Cowana Ograniczenia w pamięci roboczej Uwagowe i nieuwagowe stany w pamięci roboczej Generowanie losowych interwałów czasowych Wykorzystanie metody generowania interwałów losowych Obliczanie odchylenia od poziomu losowego Analiza korelacji interwałów losowych Szacowanie entropii... 61

4 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji Analizy oparte na modelach odchyleń Procedura obliczania wskaźnika poziomu rytmiczności dla generowania interwałów losowych w zadaniu GIL Badania własne Eksperyment I Figury Metoda Wyniki Dyskusja wyników Eksperyment II Alfa-litery Metoda Wyniki Dyskusja wyników Eksperyment III Alfa-figury Metoda Wyniki Dyskusja wyników Dyskusja ogólna Jedna czy więcej puli zasobów uwagi wnioski z badań Czy przechowywanie pasywne wymaga zaangażowania zasobów uwagi funkcjonowanie uwagi w krótkotrwałym przechowywaniu informacji Literatura cytowana Aneks

5 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 5 1. Problem badawczy Celem pracy jest zbadanie w jaki sposób i w jakim stopniu centralny system wykonawczy przydziela zasoby uwagi zadaniom wymagającym przechowywania. Postawiono dwa problemy badawcze. Pierwszy, dotyczy natury zasobów uwagi wykorzystywanych przez system pamięci roboczej. W kontekście koncepcji zasobów, przyjmuje się założenie o możliwości zaistnienia przetargu o zasoby uwagi między przechowywaniem i przetwarzaniem informacji (Baddeley, 1986). Celem niniejszej pracy jest próba ukazania tego przetargu metodą generowania interwałów losowych. Większość dotychczasowych badań, prowadzonych w paradygmacie podwójnego zadania, wykorzystywało materiał słowny lub wzrokowo-przestrzenny, co mogło mieć wpływ na wyniki. Przetarg mógł być zakłócany przez interferencję przechowywanego materiału (przetwarzane są informacje przechowywane w systemie). Tworząc modele pamięci roboczej i opisując mechanizmy uwagi w tych modelach, często używa się analogii do mechanizmów uwagi wzrokowej (Fernandez-Douque i Johnson, 1999). Pierwszy z przeprowadzonych eksperymentów wykorzystuje sytuacje konkurencyjnych zadań pamięciowych i zadań na selekcję. przeprowadzone eksperymenty mogą dać odpowiedź, czy centralny system wykonawczy przydziela zasoby z jednej ogólnej puli uwagi, procesom percepcyjnym i pamięciowym.

6 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 6 Kahneman (1973) a za nim Norman i Shalice (1980), opierając się na istnieniu interferencji zadań wykonywanych jednocześnie przyjmują istnienie jednej, ogólnej puli zasobów uwagi. Navon i Gopher (1979)a także Wickens (1984), wskazując na różne natężenie efektu interferencji w zależności od rodzaju jednocześnie wykonywanych zadań, postulują istnienie wielu niezależnych zasobów uwagi. Baddeley i Hitch (1974) zaproponowali model pamięci wyjaśniający oba zjawiska dzięki przyjęciu założenia co do jednorodnej puli zasobów uwagi ale rozdzielnych podsystemów magazynowych pamięci roboczej. Badania prezentowane w niniejszej pracy mają wykazać, że istnieje jednorodna pula zasobów, przydzielanych zarówno zadaniom percepcyjnym jak i pamięciowym. Drugi problem dotyczy natury przechowywania. Przyjmując podział na przechowywanie pasywne i aktywne (Vecci i Cornoldi, 1999) lub retencję i mechanizm powtórzeniowy (Baddeley i Hitch, 1974) rozdzielono teoretycznie stany pamięciowe niewymagające i wymagające udziału uwagi. Podobne rozróżnienie, na stany uwagowe i nieuwagowe pamięci roboczej, wyprowadził z badań McErlee (2001). W wielu koncepcjach pamięci roboczej (Cowan, 1995, Oberauer, 2001; a także Baddeley i Logie, 1999) retencja jest wiązana ze słabnącym poziomem aktywacji reprezentacji. Mechanizm powtórzeniowy opiera się na powtórnym pobudzeniu reprezentacji przez skierowanie na nią uwagi. Przytoczeni

7 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 7 badacze są zatem zgodni co do tego, że ślady pamięciowe, którym nie przydziela się uwagi, stają się z czasem niedostępne. Wykorzystując paradygmat podwójnego zadania można stwierdzić czy przechowywanie pasywne wymaga zaangażowania zasobów uwagi. Zgodnie z koncepcją ograniczonych zasobów, im więcej uwagi wymaga jedno z zadań, tym mniej zostaje na równoczesne wykonywanie zadania drugiego. Jeżeli przechowywanie pasywne nie angażuje zasobów uwagi, to zwiększenie liczby pasywnie przechowywanych elementów nie wpłynie na poziom wykonania zadania dodatkowego. Przy użyciu metody generowania czasowych interwałów losowych (Piotrowski, 1999) można stwierdzić, czy zasoby przydzielane przez centralny system wykonawczy rzeczywiście nie są zaangażowane w przechowywanie pasywne. Opierając się na aktywacyjnych koncepcjach pamięci roboczej, a także na danych świadczących o jednej ogólnej puli zasobów uwagi, można przewidywać, że pasywne przechowywanie informacji w pamięci roboczej wymaga przydzielania zasobów uwagi z puli zarzadzanej przez centralny system wykonawczy. Zgodnie z koncepcją Logie (1995) przechowywanie materiału wzrokowo-przestrzennego w pamięci roboczej opiera się na mechanizmach analogicznych do przechowywania materiału słownego. W oparciu o tę koncepcję (Logie, 1995; Baddeley i Logie, 1999) można postawić hipotezę, że pasywne krótkotrwałe

8 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 8 przechowywanie informacji nie wymaga zasobów centralnego systemu wykonawczego niezależnie od modalności zapamiętywanego bodźca. Eksperymenty drugi i trzeci mają badać pasywny aspekt przechowywania materiału, kodowanego w odmienny sposób.

9 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 9 2. Zasoby uwagi 2.1. Metafory uwagi Jednym z kluczowych zagadnień w psychologii poznawczej jest rola jaką pełni uwaga w funkcjonowaniu intelektualnym człowieka. Często utożsamia się uwagę ze świadomością (Cowan, 1995) nadając jej tym samym rangę podstawowego mechanizmu zachowań wolicjonalnych. Pojęcie uwagi nie jest przez wszystkich badaczy rozumiane tak samo. Sposób, w jaki rozumie się pojęcie uwagi zależy od przyjętej metafory. Fernandez-Duque i Johnson (1999) wyróżnili cztery metafory spotykane w literaturze, za pomocą których opisuje się mechanizmy funkcjonowania uwagi. Najwcześniej przyjętą metaforą, było porównanie uwagi do filtra przepuszczającego jedynie istotne informacje (Broadbent, 1958). Głównym problemem rozpatrywanym w ramach tej metafory było umiejscowienie filtra w procesie poznawczym ( na wejściu filtrowanie informacji dochodzących z otoczenia czy na wyjściu filtrowanie reakcji). Druga metafora traktuje uwagę jak snop światła reflektora. To podejście kładzie nacisk na proces ogniskowania uwagi na niewielkiej liczbie bodźców w polu percepcyjnym. Rozwinięciem metafory reflektora było porównanie uwagi do reflektora skierowanego na mózg (Posner, 1978). To podejście podkreśla, że uwaga nie jest kierowana bezpośrednio na obiekty w świecie zewnętrznym, ale na ich reprezentacje w umyśle (tę metaforę przyjął w swoim modelu pamięci roboczej m.in. Cowan, 1995; por. rozdział 3.3.). Koncepcje uwagi oparte na metaforze reflektora

10 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 10 ewoluowały, przyjmując jako podstawę metaforę wzroku (Jonides, 1981). Przenoszenie uwagi między obiektami w tym ujęciu jest porównywane do sakadowych ruchów gałek ocznych. Ta metafora wykorzystuje także porównanie skupionej uwagi do ostrego widzenia fowealnego, zaś uwagę peryferyczną do widzenia peryferycznego. Kolańczyk (1992, 1999) zaproponowała koncepcję uwagi opartą na podobnym podziale. Uwaga intensywna odpowiadałaby uwadze zogniskowanej na obiekcie (ściślej: na reprezentacji obiektu). Takie zawężenie uwagi pozwala na głębokie przetwarzanie informacji. Uwaga ekstensywna obejmuje wg Kolańczyk znacznie szerszy zakres informacji, nie pozwala jednak na ich głębokie przetwarzanie. Uwaga ekstensywna odpowiadałaby zatem, używając metafory wzroku, widzeniu peryferycznemu, obejmującemu szerszy kąt widzenia ale rejestrującemu bardzo zubożony obraz Funkcje uwagi Procesy uwagi można również analizować nie ze względu na hipotetyczny mechanizm, lecz ze względu na funkcje, które uwaga pełni w systemie poznawczym. Nęcka (1994, 2000b) wyróżnia trzy główne funkcje uwagi: podtrzymywanie uwagi (czujność), selektywność i podzielność.

11 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji Podtrzymywanie uwagi W powszechnym rozumieniu uwaga jest utożsamiana z utrzymywaniem stałej gotowości do reagowania. Takie zwroty w języku polskim, jak "czytać uważnie" lub "nie uważać" mogą świadczyć, że ten aspekt zauważają nie tylko naukowcy. Warto zaznaczyć, że powyższe sformułowania dotyczą czynności "uważania" trwającej zawsze przez jakiś dłuższy czas. Czytać uważnie można tylko przez cały okres od rozpoczęcia aż do zakończenia tej czynności. Jeśli w trakcie lektury przestaniemy się skupiać, to nie będzie to już czytanie uważne. Na tym przykładzie dobrze widać podstawową cechę tej funkcji, czyli długotrwałe utrzymywanie uwagi na stałym poziomie. Podtrzymywanie mierzy się za pomocą testów polegających na odnajdywaniu określonych znaków w dużej liczbie nieistotnych symboli (test Krapelina, test Touluse-Pieron, czy komputerowy Test Czujności - CPT, za: Nęcka, 1994). Wykonywanie zadań w powyższych testach prowadzi do wystąpienia u osób badanych zmęczenia oraz automatyzacji. Zmęczenie jest wynikiem długotrwałego wysiłku umysłowego, trwającego zazwyczaj kilkadziesiąt minut i powoduje pogorszenie wyników testowych. Automatyzacja jest wynikiem nabywania wprawy w wykonywaniu ciągle powtarzanej procedury przeszukiwania i porównywania bodźców w teście i wpływa na polepszenie wyników. Ostatecznie jednak zmęczenie, które stale rośnie, ma przewagę nad automatyzacją, która osiągnąwszy swoje maksimum nie zwiększa się. Na skutek tego ogólne wyniki testów

12 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 12 ulegają pogorszeniu w miarę upływu czasu. Podtrzymywanie uwagi jest zatem istotne przy rozwiązywaniu zadań, które wymagają poświęcenia większej ilości czasu. Ciekawą koncepcją, pozwalającą analizować czujność sensoryczną (proces wykrywania bodźców specyficznych), jest teoria detekcji sygnałów (Peterson, Birdsall i Fox, 1954; za: Maruszewski, 2002). Podstawowymi pojęciami, którymi operuje ta teoria są sygnał i szum. Sygnał jest specyficznym bodźcem, który ma wywoływać reakcje badanego. Szum jest określany jako ogół bodźców nie spełniających kryterium uznania za sygnał. W myśl teorii detekcji sygnałów, rozpoznawanie sygnału w szumie jest rozpatrywane jako nakładanie się dwóch rozkładów statystycznych (rys. 1). d Szum β Sygnał Trafienia Ominięcia Fałszywe alarmy Reakcje dla szumu (reakcje ) B Reakcje dla sygnału (reakcje ) A Rys. 1. Statystyczne rozkłady szumu i sygnału (Falkowski, 2000; rys. zmodyfikowany)

13 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 13 Jeden z rozkładów (przedstawiony na rysunku 1 po lewej stronie wykresu) dotyczy prawdopodobieństwa rozpoznania sygnału, drugi dotyczy prawdopodobieństwa rozpoznania szumu. Im bardziej oba rozkłady nakładają się na siebie, tym większe jest prawdopodobieństwo niedostrzeżenia sygnału (ominięcie) lub uznania szumu za sygnał (fałszywy alarm). Teoria detekcji sygnałów operuje dwoma podstawowymi wskaźnikami: (1) β - określającym próg decyzyjny (próg reakcji lub kryterium reagowania), oraz (2) d - określającym wrażliwość obserwatora na pojawienie się sygnału. Próg decyzyjny β to próg, powyżej którego rośnie prawdopodobieństwo stwierdzenia pojawienia się sygnału i podjęcia decyzji o reakcji na sygnał (reakcja A). Poniżej tego progu rośnie prawdopodobieństwo stwierdzenia obecności szumu i podjęcie decyzji o reakcji na szum (reakcja B). W badaniach empirycznych reakcja B polega bardzo często na powstrzymaniu się od reakcji. Nęcka (1994; 1995) interpretuje częstość decyzji o podjęciu reakcji A i B jako przejawy stosowanych przez badanych strategii. Preferowanie reakcji A, świadczyłoby o strategii nadmiernego reagowania na sygnał (strategii ryzykownej). Preferowanie reakcji B, świadczy o tendencji badanych do omijania sygnałów (strategii ostrożnej). Badani analizując macierz wypłat decydują, którą ze strategii przyjąć. Niektóre zadania determinują wybór strategii A (np. diagnoza nowotworu lepiej postawić diagnozę

14 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 14 na wyrost, niż przeoczyć nowotwór), inne determinują wybór strategii B (np. uzbrojony policjant ścigający przestępcę lepiej powstrzymać się od strzału niż zranić osobę postronną). Nęcka (1995) proponuje by wskaźnik β wyrażać jako proporcję liczby fałszywych alarmów (FA) do ogólnej liczby błędów (czyli sumy fałszywych alarmów i ominięć: FA+OM): β = FA FA+OM (1) Wskaźnik wrażliwości d określa stopień zachodzenia na siebie rozkładów detekcji szumu i sygnałów. Niższy wskaźnik oznacza większe prawdopodobieństwo pojawienia się błędu. d wyrażany jest w różnicy pomiędzy średnimi rozkładów mierzonej w odchyleniach standardowych jednego z nich (Falkowski, 2000). Jeżeli oba rozkłady mają taką samą wariancję można w przybliżeniu obliczyć d według wzoru (Reber, 1995): d = T OM (2) gdzie T oznacza liczbę poprawnych detekcji sygnału (trafień). Oba wskaźniki wykorzystywane pierwotnie tylko do analizy czujności sensorycznej, okazały się przydatne także w innych dziedzinach, jak pamięć

15 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 15 (Anderson, 1998; Yonelinas, 1994; 1999; 2002), czy uwaga (Nęcka, 1994; 1995) Selektywność Drugą funkcją uwagi, o której była mowa powyżej, jest selekcja bodźców działających na człowieka z otoczenia. Uwaga spełnia w tym ujęciu rolę filtra. Decyduje o tym, które informacje dopuścić do dalszego przetwarzania, a które odrzucić. Najbardziej zadziwiająca jest jednak jej sprawność. Człowiek, żyjący w stanie ciągłego nadmiaru informacji musi odrzucić przeważającą większość pobudzeń (Nęcka, 1994). Jak to się dzieje, że jesteśmy w stanie nieświadomie dokonać tak ostrej selekcji prawie bezbłędnie? Istnieje kilka koncepcji proponujących rozwiązanie tego problemu. Broadbent (1958), jako pierwszy stworzył model uwagi ujmujący ją w kategoriach przetwarzania informacji. Porównywał zjawisko uwagi do filtra, który jedne informacje przepuszcza do dalszej analizy, inne odrzuca. Proces selekcji miał działać na materiale sensorycznym i dopuszczać na poziom pełnej analizy poznawczej informacje, które zostały poddane tylko analizie podstawowych własności sensorycznych. Model filtra uwagi zakładał przepuszczanie informacji na zasadzie przełącznika "wszystko albo nic". Bodźce mogły być dopuszczone do dalszej obróbki, albo nie. Koncepcja Broadbenta została nieco zmodyfikowana przez Treisman (1969). Z jej badań wynikało, że część informacji spoza

16 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 16 "włączonego" kanału przedostaje się do świadomości badanego. Wobec takich wyników, Treisman zastąpiła filtr mechanizmem osłabiającym (attenuator), którego działanie polegało na ograniczeniu ilości przepuszczanych informacji poprzez wprowadzenie wielopoziomowej selekcji. Im wyższy poziom przetwarzania, tym bardziej złożone cechy bodźca są rozpatrywane. Treisnman wyróżniła trzy poziomy selekcji. Na najwcześniejszym poziomie działa selekcja fizykalna, która określana jest jako nieświadoma i równoległa. Następny rodzaj selekcji dokonuje się ze względu na wzorce percepcyjne. Ostatnim, oraz najwęższym (dokonującym się na najmniejszej liczbie bodźców) procesem selekcji jest selekcja świadoma, działająca sekwencyjnie. W 1980 Treisman i Gelade zaproponowały uwagowy model integracji cech. Podzieliły proces obróbki bodźca na dwa etapy: przeduwagowy i uwagowy. Proces przeduwagowy opiera się na automatycznym (bezwysiłkowym i mimowolnym), jednoczesnym rejestrowaniu wszystkich istotnych cech bodźca. W etapie uwagowym dokonuje się integracja wcześniej zarejestrowanych cech w obiekt. Proces uwagowy, w ujęciu tej koncepcji, jest powolny, sekwencyjny i wymaga wysiłku. W nowszej wersji modelu (równoległej i szeregowej integracji cech) Treisman (1993) uwzględniła możliwość selekcji równoległej także w drugim etapie.

17 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji Podzielność uwagi Trzecią z wymienionych funkcji uwagi można zaobserwować podczas wykonywania dwóch czynności jednocześnie. Słuchanie czyjejś wypowiedzi podczas czytania wymaga wysiłku zaś efekty obu tych czynności są znacznie słabsze niż gdybyśmy wykonywali każdy z tych procesów oddzielnie. Głównym paradygmatem badawczym stosowanym w badaniach nad podzielnością uwagi jest paradygmat podwójnego zadania. Badany ma wykonywać dwie ściśle określone czynności równocześnie. W wyniku takiej manipulacji można obserwować pogorszenie poprawności lub czasu wykonywania obu zadań. Kahneman (1973) twierdził, że trudności z jednoczesnym wykonywaniem kilku zadań wynikają z ograniczonych możliwości uwagi. Wprowadził pojęcie ograniczonych zasobów uwagi wyjaśniając teoretycznie interferencję dwóch zadań wykonywanych jednocześnie jako wynik przetargu o ograniczone zasoby poznawcze Uwaga jako pula zasobów Trzecia funkcja uwagi wiąże się przede wszystkim z kontrolą nad generowanymi reakcjami. Tak traktuje mechanizmy uwagi model pojemnościowy zaproponowany przez Kahnemana (1973). Kluczowym pojęciem w tej koncepcji są zasoby uwagi czyli, inaczej mówiąc, ograniczona ilość "energii mentalnej", która może być jednocześnie wykorzystywana do realizacji operacji poznawczych. Według Kahnemana istnieje jedna, ogólna i ograniczona pula zasobów, o które

18 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 18 rywalizują wszystkie wykonywane czynności. Ograniczenia "energii" nie są złączone na stałe z żadnym etapem procesu przetwarzania, ale im wcześniejsze stadium, (np. analiza właściwości sensorycznych bodźca), tym mniej potrzeba zasobów. "Zaoszczędzona" uwaga może być wykorzystana w tym samym czasie przy przetwarzaniu innych informacji. Im późniejszy etap przetwarzania, tym więcej zasobów potrzeba do sprawnego działania. Jak dotąd nieznana jest sama istota zasobów uwagi. Nie wiadomo, czy pula "energii mentalnej" jest niespecyficzna, ogólna dla wszystkich rodzajów aktywności psychicznej (Kahneman, 1973), czy są to raczej niezależne zasoby, specyficzne dla danych rodzajów czynności mentalnych (Navon, 1984; Wickens, 1984). Allport (1980) uznał, że uwaga składa się z wielu niezależnych modułów, które mają odpowiadać za sprawne wykonywanie zadań opartych na informacji słuchowej, inne - wzrokowej itd. Każdy moduł ma swoją ograniczoną i niezależną od innych pulę zasobów. Teoria Allporta przewiduje, że jeśli zadania stawiane osobie badanej są podobne, to będą rywalizować o zasoby jednego modułu, w wyniku czego nastąpi interferencja jednego zadania z drugim. Ponieważ zadania niepodobne używają różnych modułów, nie korzystają z tych samych zasobów. Zadania niepodobne nie będą interferowały między sobą i mogą być wykonywane jednocześnie (może zachodzić przetwarzanie równoległe).

19 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 19 Wickens (1984) twierdzi, że różne moduły mogą odpowiadać różnym aspektom zadania. Proponuje by moduły (lub zasoby uwagi) zaklasyfikować ze względu na etap wykonywania i rodzaj zadania. To jakie moduły są odpowiedzialne za sprawność wykonania zadania zależy (1) w etapie kodowania i przetwarzania od modalności bodźca (wzrokowy czy słuchowy) i rodzaju kodowania (przestrzenne czy werbalne), (2) w etapie reagowania od rodzaju rekcji (wokalna czy motoryczna). Model Wickensa został przedstawiony schematycznie na rys. 2. etapy: kodowanie / przetwarzanie reagowanie modalności: wzrokowa wokalne motoryczne reakcje: słuchowa werbalny kody: przestrzenny Rys. 2. Model wielu zasobów uwagi Wickensa (1984) Navon i Gopher (1979) zaproponowali wielozasobowy model uwagi wykorzystujący analogię do procesów ekonomicznych i wytwórczych. Jeśli nie mamy wystarczającej liczby różnych wyspecjalizowanych zasobów poznawczych, pozwalających na

20 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 20 przetworzenie napływających informacji, proces poznawczy będzie przebiegał wolniej. Z badań prowadzonych przez E. Nęckę (1994, 1995) wynika, że uwaga jest mechanizmem jednorodnym, ale bardzo plastycznym. Wykorzystanie zasobów zależy od rodzaju i trudności zadań konkurencyjnych. Kiedy zadania te są na tyle trudne, by drenować zasoby uwagi do maksimum, występuje ostra walka między nimi, co odbija się na poziomie generowanych czynności (zwiększa się liczba błędów lub czas potrzebny na wykonanie zadania). W takim wypadku uwaga działa jak jeden system, lecz kiedy zadania są łatwiejsze i nie wymagają wykorzystania całej dostępnej uwagi, systemy odpowiedzialne za sterowanie poszczególnymi czynnościami zdają się działać autonomicznie. Walka o zasoby nie występuje i zadanie jest wykonywane niezależnie od innych, równoczesnych czynności Kontrola poznawcza Interesujące, z punktu widzenia niniejszej pracy, jest rozróżnienie sposobów kontroli uwagi. Posner (1980) wyodrębnił egzogenną i endogenną kontrolę uwagi. Pierwszy rodzaj kontroli jest lokowany poza organizmem i wiąże się z właściwościami działającego na nas bodźca. Kiedy pojawia się odpowiedni bodziec, powstaje reakcja zauważenia. Ta reakcja jest określana jako sterowana bodźcowo (stimulus-driven) lub oddolnie (bottom-

21 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 21 up). Drugi, endogenny lub wolicjonalny rodzaj sterowania uwagą, opiera się na myśleniu. Do kierowania uwagą nie jest potrzebny żaden działający z zewnątrz bodziec. Kontrola w tym ujęciu byłaby wynikiem jawnej decyzji. Ta kontrola jest określana jako sterowana poznawczo (cognitively-driven), lub odgórnie (topdown). Jeszcze na początku lat dziewięćdziesiątych panowała zgoda co do tego, że egzogenna kontrola uwagi jest wolna od wpływów przetwarzania odgórnego (Pashler, Johnston i Ruthruff, 2001). Folk, Remington i Johnston (1992) stwierdzili, że o przyciąganiu uwagi decydują nie własności bodźca per se, ale podobieństwo dystraktorów do własności poszukiwanych bodźców. Dystraktory kierują uwagą mimowolnie, wtedy i tylko wtedy, gdy ich różnicująca własność pokrywa się z własnością, której poszukuje podmiot. Podobnie Bundesen (1990) oparł swoją teorię uwagi wzrokowej na porównywaniu własności obiektu do własności kategorii. W tym sensie egzogenne sterowanie uwagą byłoby zależne od procesów odgórnych. Wielu badaczy skłania się do przyjęcia tezy, że uwaga w procesach wewnętrznych, takich jak przypominanie sobie, czy wyobrażanie, działa analogicznie (ale nie identycznie) do uwagi wzrokowej (Cowan, 1995; Logan, Taylor i Etherton, 1999; Yonelinas, 1999, Orzechowski, 2002). Baddeley (1996) wykazuje, że istnieje centralny mechanizm kierujący uwagą przez przydzielanie poszczególnym czynnościom

22 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 22 zasobów z ogólnej puli. Baddeley (1986) tworząc koncepcję pamięci roboczej oparł się na modelu kontroli uwagi stworzonym przez Normana i Shallice. Norman i Shallice (1980; por. także: Shallice i Burgess, 1993) zaproponowali dwa, jakościowo odmienne rodzaje mechanizmów, które kontrolują operacje umysłowe wykonywane na bieżąco (on-line). Pierwszy mechanizm miał być związany z wykonywaniem podstawowych, dobrze wyuczonych czynności lub operacji myślowych. Do zadań tego mechanizmu należałby wybór odpowiednich w danej chwili schematów. Norman i Shallice nazwali ten mechanizm contention scheduling. Ten system, w sposób niemal mechaniczny, rozstrzyga o tym, który z rywalizujących schematów uruchomić. Dla wyjaśnienia procesów zachodzących podczas rozwiązywania nowych zadań, został wprowadzony odrębny mechanizm: nadzorczy system uwagi (supervisory attentional system: SAS). Ten system moduluje pracę content scheduling przez aktywowanie lub inhibicję schematów rywalizujących między sobą. Autorzy koncepcji wskazują, że SAS jest niezbędny do adekwatnego działania w pięciu typach sytuacji: (1) w sytuacjach wymagających planowania i podejmowania decyzji, (2) w sytuacjach wymagających korekcji błędów, (3) w sytuacjach, w których reakcje nie są dobrze wyuczone lub zawierają nowe sekwencje działań, (4) w sytuacjach ocenianych jako niebezpieczne lub technicznie trudne oraz (5) w sytuacjach

23 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 23 wymagających przełamania wyhamowania reakcji lub przeciwdziałania dążeniom (temptation). Podobne zadania ma również centralny system wykonawczy (central executive) pamięci roboczej w modelu Baddeleya i Hitcha (1974). System ten współpracuje zarówno z zasobami pamięciowymi (by człowiek mógł wygenerować reakcję adekwatną do sytuacji problemowej), jak i z informacjami, które są odbierane z otoczenia (by można było w ogóle funkcjonować w środowisku).

24 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji Pamięć robocza Współczesne koncepcje dotyczące krótkotrwałego przechowywania materiału w pamięci posługują się terminem pamięci roboczej (working memory). W literaturze polskiej istnieją trzy tłumaczenia tego terminu: pamięć operacyjna (m. in. Kurcz, 1992; Maruszewski, 1996; 2002, Ledzińska, 2000), pamięć pracująca (Dembińska: tłumaczenie tekstu Posnera, 1999) oraz pamięć robocza (Nęcka, 1994; 2000a; 2000b; Kurcz, 2000). W literaturze istnieje wiele modeli opisujących działanie pamięci roboczej (obszerny przegląd różnych stanowisk dają Miyake i Shah, 1999) jednak wszystkie uznają dwie podstawowe funkcje: czasowe przechowywanie i manipulowanie informacjami Pamięć robocza w koncepcji Baddeleya W 1974 r. Baddeley i Hitch zwrócili uwagę na aktywny aspekt przechowywania informacji i przekształcili trójmagazynowy model Atkinsona i Shiffrina (1968), zastępując moduł pamięci krótkotrwałej pamięcią roboczą. Stwierdzili, że funkcją systemu pamięci krótkotrwałej nie jest jedynie bierne przechowywanie materiału, ale również aktywne manipulowanie nim. Baddeley (1986) podzielił pamięć roboczą na trzy komponenty: dwa magazyny pamięciowe (fonologiczny i wzrokowoprzestrzenny) i system zarządzający zasobami uwagi i pracą tych magazynów.

25 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 25 Pierwszą strukturą, opisaną przez Baddeleya i Hitcha, była pętla fonologiczna, która miała przechowywać informacje słowne. Informacja w pamięci krótkotrwałej jest w nieustannym ruchu. By słowa mogły się utrzymać w pamięci, muszą być często powtarzane w pętli. Nieco później wyodrębniono w tym podsystemie pasywny magazyn fonologiczny, odpowiedzialny za pasywne przechowywanie śladów pamięciowych, oraz aktywną pętlę artykulacyjną, której rolą jest powtarzanie informacji przechowywanych czasowo w magazynie fonologicznym. Drugi podsystem to magazyn wzrokowo-przestrzenny, przechowujący informacje o kształtach, kolorach, wielkości lub położeniu przestrzennym. Jest to struktura znacznie słabiej poznana od pętli artykulacyjnej. Trudno jednoznacznie określić czy magazynowanie w tym podsystemie ma charakter statyczny, czy dynamiczny, poddający informacje wzrokowe i przestrzenne, analogicznie do pętli artykulacyjnej, nieustannym powtórzeniom (Baddeley i Logie, 1999; Logie, 1995). Te nieustanne powtórzenia, podobnie jak pętla artykulacyjna, wymagają prawdopodobnie pewnych zasobów uwagi. Trzecim komponentem jest centralny system wykonawczy. Ta struktura była początkowo traktowana jako tablica na której dokonuje się operacji wykorzystując przechowywany materiał (Baddeley i Hitch, 1974; Baddeley i Logie, 1999), a która spełnia również funkcje kontrolne i uwagowe. Aktualnie,

26 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 26 Baddeley traktuje centralny system wykonawczy już jedynie jako system kontrolny, przydzielający podsystemom zasoby uwagowe (Baddeley i Logie, 1999). Ten system pełni, w koncepcji Baddeleya, funkcje nadzorcze i koordynujące pracę całej pamięci roboczej. Ostatnio Baddeley wprowadził nowy podsystem bufor epizodyczny (Baddeley, 2000), mający przez krótki czas przechowywać informacje złożone. Bufor byłby krótkotrwałym odpowiednikiem pamięci epizodycznej (Tulving, 1972). Aktualna wersja modelu pamięci roboczej Baddeleya wraz z połączeniami z pamięcią długotrwałą przedstawiona jest poniżej (rys.3) Poszczególne podsystemy zostaną opisane bardziej szczegółowo w dalszych rozdziałach pracy.

27 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 27 centralny system wykonawczy Pętla fonologiczna Pętla artykulacyjna Magazyn fonologiczny Bufor epizodyczny Brudnopis wzrokowo-przestrzenny Wewnętrzny system piszący Podręczny magazyn wzrokowy Język Znaczenia Pamięć epizodyczna informacji wzrokowych P a m i ę ć d ł u g o t r w a ł a Rys. 3. Model pamięci roboczej (na podstawie: Baddeley i Logie, 1999 i Badeley, 2000). Moduły oznaczone na szaro są pasywnymi magazynami informacji. Analizując konstrukt pamięci roboczej Oberauer, Süβ, Wilhelm i Wittmann (1999) wyróżniają cztery główne funkcje pamięci roboczej: przechowywanie (storage), przetwarzanie (processing), nadzorowanie (supervision) oraz koordynację (coordination). Pierwsze dwie, spośród wymienionych funkcji, jak podkreślali Danneman i Carpenter (1980), to podstawowe funkcje pozwalające rozróżnić pamięć krótkotrwałą od pamięci roboczej. Pamięć krótkotrwała, miała jedynie przechowywać informacje, natomiast pamięć robocza aktywnie je przetwarza.

28 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 28 Funkcję przechowywania czasowego, w modelu Baddeleya, pełnią trzy struktury: pętla fonologiczna, brudnopis wzrokowoprzestrzenny i bufor epizodyczny. Rozdzielenie magazynów na fonologiczny i wzrokowo-przestrzenny wynikało głównie z badań nad interferencją między przechowywaniem informacji różnych modalności. Eksperymenty prowadzone głównie w paradygmacie badawczym podwójnego zadania (opis tego paradygmatu znajduje się w dalszej części pracy). Ich wyniki wskazywały na silniejsze zakłócenia w poprawności, gdy obydwa zadania wymagały krótkotrwałego przechowywania i przetwarzania informacji o tej samej modalności (np. jednoczesne słuchanie i mówienie, powodowało znacznie gorsze wyniki, niż słuchanie tekstu i śledzenie poruszających się celów)(baddeley i Logie, 1999). Na podział według modalności materiału miała wpływ także, koncepcja Paivio (1978), który postulował istnienie dwóch odrębnych rodzajów kodowania informacji: wyobrażeniowego i werbalnego Pętla fonologiczna. Baddeley (1986), w ramach podsystemu przechowującego informacje fonologiczne, wyróżnił dwie struktury, rozróżniając tym samym przechowywanie pasywne (retencję: retention) od aktywnego (powtarzanie: rehearsal). Stwierdził, że aby informacja, potrzebna do przetwarzania, zbyt szybko nie została zapomniana, musi istnieć

29 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 29 jakiś mechanizm podtrzymujący, zapobiegający wygasaniu (decay) śladu pamięciowego. Za taki mechanizm uznał bezgłośne powtarzanie (rehearsal). Informacje przechowywane w magazynie pasywnym (magazynie fonologicznym) byłyby w myśl koncepcji pamięci roboczej Baddeleya i Hitcha (1974), aktywnie podtrzymywane przez pętlę powtórzeniową (pętlę artykulacyjną). Magazyn fonologiczny jest w stanie przechować informacje przez kilka sekund (Baddeley,1998). Jeżeli w tym czasie ślad nie zostanie reaktywowany w pętli powtórzeniowej zanika (Baddeley, 2000). Magazyn jest postrzegany jako struktura pasywna, w znaczeniu jakie nadali magazynowi pamięci krótkotrwałej Atkinson i Shiffrin (1968). Zapominanie w magazynie fonologicznym opiera się, podobnie jak w koncepcji magazynu pamięci krótkotrwałej, na zanikaniu śladu pamięciowego lub interferencji z innymi śladami pamięciowymi. Im dłuższy czas retencji (interwał retencyjny), tym słabszy ślad pamięciowy (King, Jones, Pearlman, Tishman i Felix, 2002). Magazyn fonologiczny przechowuje nie znaczenia, ale akustyczne brzmienie słów (Baddeley i Logie, 1999). Dowodem na kodowanie fonologiczne materiału werbalnego są badania Conrada i Hulla (1964) i późniejsze Baddeleya (1966a), dotyczące efektu podobieństwa (similarity effect). Badanym przedstawiano listy, z których jedna zawierała słowa lub litery różniące się brzmieniem w znacznym stopniu (np. f, w, k, s...;pen, day, few, cow...), a inna słowa lub litery o podobnym brzmieniu (g, c, b, t, v...; man, mad, map,

30 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 30 mat...). Materiał o podobnym brzmieniu był znacznie trudniejszy do odpamiętania we właściwej kolejności. Baddeley stwierdził ponad to, że podobieństwo znaczeniowe między słowami w liście, miało nieznaczny wpływ na wyniki. Gdy listy prezentowano wielokrotnie, w celu wyuczenia się ich przez badanych (wykorzystania pamięci długotrwałej) efekt podobieństwa artykulacyjnego zniknął, badani mieli natomiast problemy z poprawnym odpamiętaniem słów podobnych znaczeniowo. Pętla artykulacyjna jest systemem podtrzymującym ślady pamięciowe przez bezgłośne powtarzanie. Ten mechanizm powtórzeniowy często jest nazywany mową wewnętrzną, gdyż proces powtarzania jest podobny do głośnej artykulacji mowy (Baddeley, 1998). Jednym z najbardziej przekonujących dowodów, świadczącym o powtarzaniu artykulacyjnym, jest efekt długości słowa (word-lenght effect). Efekt ten polega na większej trudności w zapamiętaniu dłuższych słów. Baddeley, Thomson i Buchanan (1975) uznali, że dłuższe wyrazy trudniej zapamiętać, bo powtórzenie przez pętlę dłuższego słowa zabiera więcej czasu niż Inne dowody na artykulacyjną formę powtarzania przyniosły badania Ellis i Hennelly (1980; za Baddeley, 1998). W badaniach nad osobami walijsko i anglojęzycznymi wykazali oni, że badani licząc po walijsku popełniali więcej błędów niż licząc po angielsku. Wyniki powyższe można wiązać z faktem, że liczebniki walijskie są dłuższe od angielskich co wpływa na poprawność wykonywanych w głowie

31 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 31 obliczeń. Ciche liczenie na większych liczbach wymaga przechowywania w pamięci krótkotrwałej zarówno liczb na których dokonuje się operacji arytmetycznych, ale także wyników cząstkowych. W czasie rozwiązywania zadań arytmetycznych badani dzielą całe zadanie na serie działań prostszych, i zapamiętują ich wyniki (Hitch, 1978; Lemaire, Abdi i Fayol, 1996). Zatem osoby używające języka walijskiego miały mniejszą pojemność pamięci roboczej. Innym źródłem wiedzy o naturze pętli fonologicznej, a szczególnie o mechanizmie powtórzeniowym są badania z wykorzystaniem tłumienia artykulacyjnego (ariculatory suppresion). Baddeley, Thomson i Buchanan (1975) prosili badanych o powtarzanie na głos słów (np. the, the, the... ) w czasie wykonywania zadań pamięciowych. Tłumienie artykulacyjne powodowało zmniejszenie liczby zapamiętanych słów z prezentowanej listy. Ponad to, okazało się, że tłumienie artykulacyjne przy jednoczesnym uczeniu się listy słów podanych w kodzie wizualnym, powodowało zniesienie efektu podobieństwa akustycznego. Baddeley (1998) twierdzi, że zaobserwowany efekt jest wynikiem niemożności przeniesienia materiału przedstawionego wizualnie do magazynu fonologicznego. Pętla artykulacyjna odgrywałaby zatem kluczową rolę w transferze informacji z kodu wzrokowego do słuchowego Brudnopis wzrokowo przestrzenny. Drugim podsystemem pamięci roboczej jest brudnopis wzrokowo przestrzenny. Funkcją tego modułu jest czasowe

32 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 32 przechowywanie materiału wzrokowego i przestrzennego. Baddeley (1998) rozróżnił pamięć przestrzenną od pamięci wzrokowej. Na poparcie istnienia tej odrębności w systemie poznawczym przytoczył przykłady pacjentów z deficytami w pamięci przestrzennej albo wzrokowej. Farah (1988) opisuje pacjenta niezdolnego do wykonania prostych zadań wymagających krótkotrwałej pamięci wzrokowej, jak określanie cech fizycznych (kolor, kształt lub wielkość) widzianych przedmiotów. Pacjent ten jednak potrafił wykonywać zadania wymagające wyobraźni przestrzennej, takie jak zadanie Sheparda i Fenga (1972), polegające na wyborze poprawnego wykrojnika (papierowego kształtu, z którego ma powstać bryła przestrzenna) prezentowanego sześcianu. Analizując zagadnienie wyobraźni wzrokowej Kosslyn (1980) zaproponował pojęcie bufora wzrokowego. Bufor te miał być ograniczony co do rozdzielczości wyobrażonego obrazu. Kosslyn zaproponował kilka operacji, które mogłyby się dokonywać na zawartości bufora. Pierwszą z proponowanych operacji było skanowanie (scan). Analogicznie do procesu skanowania percepcyjnego skanowanie zawartości bufora polegałoby na przenoszeniu ogniska uwagi na różne części obrazu. Drugą operacja było pomniejszanie i powiększanie (pan and zoom). Procesy te polegałyby odpowiednio na uwzględnianiu w analizie peryferii obrazu lub detali. Kolejna operacja wyobrażeniowa, to

33 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 33 rotacja czyli proces manipulowania położeniem obrazu. Ostatnia grupą operacji na materiale w buforze były tworzenie i odtwarzanie (generate and regenerate). Tworzenie i odtwarzanie pozwala na inicjowanie konstruowania obrazu, odświeżanie obrazu lub przekształcanie go w różne formy, włączając nowe lub pomijając część wcześniejszych informacji. Wszystkie te operacje zakładają aktywne przetwarzanie informacji wzrokowych, są także wykorzystywane do badania procesów wzrokowoprzestrzennej pamięci roboczej. Według Logie (1995) operacje tworzenia i odtwarzania prowadzą do powtórzeń (rehearsal) i odświeżania zawartości magazynu krótkotrwałej pamięci wzrokowej. Logie wskazuje na sekwencyjny charakter powyższych operacji i wiąże sekwencyjność z możliwością przechowywania sekwencji ruchów. W badaniach przeprowadzonych wraz z Marchettim (Logie i Marchetti, 1991) prezentowano na ekranie, w losowej kolejności, serie kolorowych wzorów. Dodatkowo wykonywane przez badanych sekwencje ruchów wpływały negatywnie na przechowywanie wzorów w pamięci krótkotrwałej. Autorzy stwierdzili, ze wykonywanie ruchów (zadanie przestrzenne) przeszkadza w odświeżaniu wzrokowego śladu pamięciowego. Badania Glass, Millen, Beck i Eddy (1985) nad weryfikacją poprawności zdań wymagających wyobraźni wzrokowej, wykazały, ze występuje interferencja między wzrokowym przetwarzaniem pisma i

34 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 34 wyobrażeniami wzrokowymi. Osoby badane potrzebowały więcej czasu na zweryfikowanie poprawności zdania (np. czy gwiazdy na fladze USA są białe) gdy zdanie to prezentowane było w formie pisemnej niż przy prezentacji słuchowej. Logie rozróżnił pasywny magazyn wzrokowy (visual cache) i strukturę odpowiedzialna za powtarzanie i odświeżanie zawartości tego magazynu (Logie, 1995). Tę strukturę nazwał wewnętrznym systemem piszącym (inner scribe). Odnosząc powyższy podział do koncepcji pamięci roboczej Baddeleya, zauważył, że działanie obu struktur wzrokowo-przestrzennej pamięci roboczej jest analogiczne do działania pętli fonologicznej i wyodrębnionych w niej: pasywnego magazynu i aktywnego mechanizmu powtórzeniowego (Baddeley i Logie, 1999). Podział na pasywny magazyn wzrokowy i aktywny przestrzenny przyjęli w swoich badaniach także Quinn i Mconnell (1999). Z kolei Annet (1995) uważa, że Logie zaproponował zbyt daleko idącą analogię między wzrokowymi i werbalnymi podsystemami pamięci roboczej i postuluje wprowadzenie odrębnej struktury do podsystemu wzrokowo-przestrzennego. Tą strukturą miałaby być percepcyjnodziałaniowa pętla zwrotna (action-perception feedback loop) Bufor epizodyczny. Niedawno Baddeley (2000) zaproponował wprowadzenie modyfikacji do modelu pamięci roboczej. Główną funkcją nowego

35 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 35 podsystemu, nazwanego przez Baddeleya buforem epizodycznym (episodic buffer), byłoby czasowe przechowywanie epizodów, za pomocą których integrowane są informacje z różnych źródeł. Zapamiętywanie fragmentów prozy wymaga aktywacji wcześniej stworzonych struktur w pamięci długotrwałej. Dotyczy to zarówno struktur na poziomie słów lub zdań, ale także schematów pojęciowych (np. takich jak skrypty: Schank, 1986). Zapamiętywanie prozy różni się w zależności od zawartości pamięci długotrwałej. Ilustracją tego zjawiska, może być często opisywane badanie Bartleta (1932). Przedstawiał on studentom angielskim do zapamiętania tłumaczone opowiadania indiańskie. Analiza odpamiętanych tekstów wykazała zmiany niezrozumiałych i niezgodnych z normami kulturowymi treści na pasujące do własnych schematów interpretacyjnych (Kurcz, 1992). Baddeley (2000) twierdzi, ze podobnie jak inne podsystemy magazynowe, bufor epizodyczny jest ograniczony pojemnościowo. Nowy podsystem podlegałby także kontroli ze strony centralnego systemu wykonawczego. Centralny system wykonawczy, byłby w tym przypadku odpowiedzialny za łączenie informacji z różnych źródeł w spójne epizody. Bufor epizodyczny byłby zatem oddzielnym modułem od pamięci długotrwałej, jednak w znacznej mierze uczestniczyłby w procesie trwałego zapamiętywania epizodów. Badania nad nową strukturą w koncepcji pamięci

36 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 36 roboczej Baddeleya są jednak dopiero w fazie tworzenia się zespołu badawczego (Baddeley, informacja osobista 2002) Koncepcja długotrwałej pamięci roboczej Ericson i Knitsch (1995) postulują rozszerzenie znaczenia pojęcia pamięć robocza i definiują jej główną funkcję, jako utrzymywanie sprawnego, selektywnego dostępu do informacji, która jest potrzebna do wykonania danego zadania (Eriscon i Delaney, 1999, s. 258). Autorzy zauważyli, że ograniczenie modelu do pamięci krótkotrwałej nie opisuje w wystarczającym stopniu jej funkcji w codziennym działaniu człowieka. Model Baddeleya i Hitcha (1974) jest wedle tej koncepcji tylko jedną z pamięci roboczych w ludzkim aparacie poznawczym. Ericson i Knitsch odróżniają krótkotrwałą pamięć roboczą (short-term working memory: ST-WM), której zadaniem jest czasowe magazynowanie informacji w celu użycia ich w takich złożonych czynnościach poznawczych jak wnioskowanie, rozumienie czy uczenie się (patrz: Baddeley, 2000; Baddeley i Logie, 1999), od długotrwałej pamięci roboczej (long-term working memory: LT-WM), której zadaniem jest utrzymywanie dostępu do informacji zmagazynowanej w pamięci długotrwałej (Ericsson i Kintsch, 1995; Ericsson i Delaney, 1999). Autorzy podają w wątpliwość, czy pojemność pamięci roboczej (krótkotrwałej) może ograniczać lub determinować wykonywanie złożonych czynności.

37 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 37 Wraz z nabywaniem wprawy i wiedzy rośnie sprawność pamięci. Erickson i Kintsch przytaczają badania dotyczące możliwości pamięciowych wprawnych szachistów w obrębie ich dziedziny (układy figur na szachownicy) oraz osób, które ćwiczyły (przez kilkaset godzin) zapamiętywanie szybko pojawiających się sekwencji cyfr. W tych ostatnich badaniach uzyskano zwiększenie możliwości pamięciowych dochodzące do 80 cyfr, przy początkowym poziomie siedmiu odpamiętanych cyfr (Staszewski, 1988). Efekty polepszenia wykonywania zadań pamięciowych w wyniku nabywania wprawy, Ericsson i Kintsch (1995) wiążą z rozwinięciem zdolności do magazynowania informacji w LTM oraz do łączenia prezentowanych informacji z wcześniej ustalonymi wskazówkami dotyczącymi odpamiętywania (retrieval cues), które pozwalają na sprawne i poprawne wydobywanie informacji z pamięci długotrwałej w czasie odpamiętywania Pamięć robocza w koncepcji Cowana Cowan (1995) zaproponował, odmienny od baddeleyowskiego, model pamięci. Pamięć robocza jest rozumiana jako aktywna cześć pamięci długotrwałej. Podobne koncepcje pojawiły się już wcześniej między innymi w modelu Andersona (1983). W przeciwieństwie do Baddeleya, Cowan nie określa liczby możliwych modułów pamięci roboczej. Twierdzi, że nie jest

38 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 38 wykluczone istnienie dużej liczby różnych kodów pamięciowych, i ograniczanie modelu do dwóch lub trzech dyskretnych podsystemów, jak to czyni jest zbyt pochopne. W rzeczywistości jeden bodziec może aktywować różne typy pamięci i być kodowany na wiele różnych sposobów (Cowan, 2001). Ślad pamięciowy może znajdować się na jednym z trzech poziomów aktywacji. Może być nieaktywny, co w koncepcji Cowana wiąże się z przechowywaniem w pamięci długotrwałej. Ślad może być aktywowany na średnim poziomie. Taki materiał znajduje się poza ogniskiem uwagi, a więc poza świadomością, ale może wpływać na proces przetwarzania informacji w pamięci roboczej. Ślady zaktywowane w stopniu średnim stanowią zawartość magazynu pamięci krótkotrwałej. Ponieważ poziom aktywacji śladów pamięciowych spada wraz z upływem czasu, obserwujemy zanikanie pamiętanych elementów z pamięci krótkotrwałej. Ten poziom aktywacji odpowiada przechowywaniu pasywnemu (retencji) w koncepcji Baddeleya. Gdy Zwracamy uwagę na informację, stan aktywacji reprezentacji wzrasta, powodując wciągnięcie informacji w ognisko uwagi. Cowan utożsamia ognisko uwagi ze świadomością (conscious awareness). Z kolei Oberauer (2002), opierając się na modelu Cowana, oddziela ognisko uwagi od świadomości, uważając, że pojęcie świadomości jest węższe. Wszystkie trzy stany aktywacji zaznaczono na rys. 4.

39 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 39 centralny system wykonawczy (kieruje uwagę i kontroluje procesy wolicjonalne) bodźce niezmienione nowy bodziec wolicjonalne skierowanie uwagi habituacja habituacja brak habituacji ognisko uwagi czynności kontrolowane czynności automatyczne magazyn sensoryczny pamięć długotrwała pamięć długotrwała pamięć zaktywowana (krótkotrwały magazyn pamięci) Rys. 4. Model pamięci według Nelsona Cowana (1988). Powyższy schemat ilustruje działanie pamięci roboczej w ujęciu Cowana. Informacje, poprzez system pamięci sensorycznej, trafiają do magazynu pamięci długotrwałej, gdzie są kodowane. Bodźce znane, których cechy nie ulegają zmianie są habituowane, nie są silnie zaktywowane, więc nie przyciągają uwagi (bodźce b i c na rys. 4.). Wyjątkiem są bodźce, które mają istotne znaczenie. Bodźce nowe, różniące się od innych, nie zmieniających się, nie habituowane osiągają poziom aktywacji odpowiedni do przyciągnięcia uwagi (bodziec d na rys. 4). Ten mechanizm odpowiadałby zatem posnerowskiej kontroli egzogennej. Specyficznym warunkiem działania uwagi jest przypadek bodźca a na rys. 4. Pod wpływem wolicjonalnego skierowania

40 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 40 uwagi na bodziec (reprezentację bodźca w LTM) trafia on do ogniska uwagi, i jak zakłada Cowan, jest uświadamiany. Ten mechanizm odpowiadałby endogennemu kierowaniu uwagą. Za wolicjonalne kierowanie uwagi jest odpowiedzialny, podobnie jak w modelu Baddeleya, centralny system wykonawczy. Rola tej struktury jest analogiczna do struktury opisanej przez Baddeleya. Przydzielanie zasobów uwagi polega, w modelu Cowana, na wolicjonalnym aktywowaniu reprezentacji z pamięci długotrwałej. Uwaga wolicjonalna może być kierowana na zewnątrz do bodźca (na reprezentację bodźca a, który pojawił się w polu percepcji) lub do wewnątrz, aktywując informacje zmagazynowane w pamięci długotrwałej. Działania kontrolowane, zgodnie z modelem Cowana, wymagają zaangażowania centralnego systemu wykonawczego. Działania automatyczne przebiegają bez udziału centralnego systemu wykonawczego, ale są zapoczątkowane przez aktywne struktury (por. Kahneman i Henik, 1981; Tzelgow i Henik, 1995) Ograniczenia w pamięci roboczej Od dawna wiadomo było, że w pamięci krótkotrwałej może być przechowywana tylko pewna ograniczona liczba informacji (James, 1890; Miller, 1956). Powszechnie przyjmowana granica pojemności

41 K. T. Piotrowski. Centralny system wykonawczy a krótkotrwałe przechowywanie informacji 41 przechowywania w pamięci krótkotrwałej wynosi 7±2 elementów (Miller, 1956). Baddeley (1998) uważa, że oprócz pojemności, jednym z podstawowych ograniczeń pamięci roboczej jest czas. Różnice indywidualne w zakresie przechowywania informacji są determinowane z jednej strony, czasem retencji, z drugiej strony szybkością odświeżania w pętli powtórzeniowej (powtarzanie dłuższych wyrazów zajmuje więcej czasu). Te ograniczenia są przyczyną trudności z utrzymaniem w pamięci zbyt dużej liczby elementów. Baddeley wskazuje, na fakt, że jesteśmy w stanie utrzymać w pamięci więcej krótszych niż dłuższych słów, co potwierdzałoby jego przypuszczenia co do czasowej natury ograniczeń w pamięci roboczej. W innych koncepcjach pamięci roboczej uznaje się ograniczenia czasowe i pojemnościowe, odnosząc je jednak do różnych komponentów. Cowan (2001) oprócz czasu retencji, jako ograniczenia czasowego, wprowadza ograniczenie pojemnościowe, nie związane jednak bezpośrednio z przechowywaniem, ale z uwagą. W ognisku uwagi może znajdować się w tym samym czasie maksymalnie trzy do czterech elementów. Oberauer (2002) uważa, że w ognisku uwagi, w danym momencie, może znajdować się tylko jeden element. Poza ogniskiem mogą znajdować się wcześniej zaktywowane ślady, dostępne procesom przetwarzania informacji w mniejszym stopniu, niż ten, który znajduje się w ognisku.