Centrální exekutiva
Předpokládá se, že centrální exekutiva je zodpovědná za kontrolu pozornosti pracovní paměti. Tento koncept byl zpočátku používán hlavně jako vyčkávací operace, která umožňovala studovat lépe uchopitelné problémy podřízených systémů a zároveň akceptovala potřebu dalšího zkoumání složitých procesů, které se téměř jistě podílejí na řízení paměti. Koncept se začal rozvíjet s návrhem Baddeleyho (4) spojit jej s Normanovým a Shalliceovým (35) modelem supervizního systému pozornosti, který podle jejich postulátů vysvětloval skluzy v činnosti a komplexní vzorec symptomů pozorovaných u pacientů s poškozením frontálního laloku. Baddeley však, ačkoli souhlasil s tím, že centrální exekutiva je pravděpodobně silně závislá na fungování čelních laloků, byl opatrný a nedefinoval ji anatomicky, raději nejprve analyzoval funkce systému a teprve poté si položil otázku anatomického substrátu. Čelní laloky jsou velké, komplexní a téměř jistě zahrnují i jiné procesy než exekutivní řízení; zároveň jsou exekutivní procesy pravděpodobně prostředkem řízení rozmanitých oblastí mozku, což naznačuje, že mohou být narušeny na jiných místech než v čelních lalocích. Z tohoto důvodu Baddeley a Wilson (36) navrhli termín dysexekutivní syndrom pro označení neuropsychologických případů s narušením exekutivních funkcí, které byly v minulosti často označovány jako případy trpící „frontálním syndromem“. (Další diskuse k tomuto bodu viz ref. 37.)
Přestože je možné, že centrální exekutiva funguje jako jednoduchý jednotný regulátor, zdá se, že rozmanitost a komplexnost exekutivních deficitů u neuropsychologických pacientů silně ukazuje směrem k rozčlenění na subsystémy nebo alespoň subprocesy. Naší současnou strategií (38) je pokusit se identifikovat takové nezbytné exekutivní procesy a vyvinout metody měření a analýzy, přičemž do budoucna ponecháváme otázku, zda takové procesy představují části vysoce integrovaného systému nebo jediného exekutivního systému, nebo zda výskyt jediného regulátoru odráží emergentní vlastnosti řady paralelních, ale rovnocenných procesů, snad exekutivního „výboru“?“
Ačkoli jsme začali zkoumat řadu exekutivních procesů (38), největšího pokroku bylo dosaženo v jednom z nich, ve schopnosti koordinovat dvě nebo více souběžných činností. Naše počáteční studie byly vyvolány snahou analyzovat kognitivní deficit u pacientů trpících pravděpodobnou Alzheimerovou chorobou. Kromě masivního deficitu epizodické dlouhodobé paměti, který je hlavním charakteristickým znakem této nemoci, jsme zjistili zhoršení v celé řadě úloh pracovní paměti, což naznačovalo spíše defektní exekutivní složku než deficit v otrockých systémech. Rozhodli jsme se to prozkoumat testováním schopnosti centrální exekutivy koordinovat aktivitu v obou podřízených systémech.
Experimentální design zahrnoval srovnání tří skupin subjektů, pravděpodobných pacientů s Alzheimerovou chorobou, normálních starších subjektů a normálních mladých subjektů. V typické studii by fonologická smyčka byla obsazena úkolem digit span a skicák by byl obsazen visuo-prostorovým sledováním. V obou případech byla obtížnost úloh titrována do bodu, kdy všechny tři skupiny pracovaly na stejné úrovni, když byly úlohy prováděny nezávisle. Při požadavku sledovat a pamatovat si číslice současně vykazovali mladí a starší lidé malý a rovnocenný pokles, zatímco u pacientů s pravděpodobnou Alzheimerovou chorobou byl pokles podstatně větší (39). Následná longitudinální studie prokázala, že schopnost koordinovat úkoly se u pacientů s pravděpodobnou Alzheimerovou chorobou zhoršila mnohem výrazněji než výkon při úkolech prováděných samostatně (40).
Nedávná studie pozitronové emisní tomografie (41) naznačuje, že výkon při duálních úkolech skutečně zahrnuje funkci čelního laloku, i když to samozřejmě neznamená, že všichni pacienti s poškozením kdekoli v čelním laloku budou mít špatný výkon při koordinaci duálních úkolů. Tento názor podporuje studie, která analyzovala výkon v duálních úkolech u skupiny 24 pacientů s dobře prokázanými lézemi frontálních laloků. Pacienti byli testováni také ve dvou standardních „frontálních“ měřeních, a to ve Wisconsinském testu třídění karet (42), což je úloha zaměřená na tvorbu pojmů, v níž mají pacienti s poškozením frontálního laloku tendenci podávat špatné výkony a setrvávat na dřívějších řešeních, a ve verbální fluenci, což je úloha, v níž se subjekty snaží vytvořit co nejvíce položek z dané kategorie, např. zvířata, která je opět často narušena u pacientů s poškozením frontálního laloku (42). V neposlední řadě jsme se chtěli pokusit zachytit poruchu chování, která doprovází klasický frontální syndrom a často se projevuje disinhibicí nebo apatií. Při jejím měření jsme vycházeli z klinických hodnocení dvou nezávislých posuzovatelů, z nichž jeden se opíral o pozorování během neuropsychologického vyšetření pacientů, zatímco druhý odrážel komentáře pacientova ošetřovatele. Ačkoli všechny subjekty vykazovaly širokou tendenci ke zhoršení v testech třídění karet a slovní plynulosti, ani jeden z nich nebyl významně spojen s poruchou chování. Na druhou stranu ti pacienti, kteří vykazovali známky chování, si vedli v duálních úlohách významně hůře než ti, jejichž chování bylo relativně normální (43).
Přestože souvislost mezi výkonem v duálních úlohách a chováním byla náhodná, je podobná nezávislému zjištění Aldermana (44), který provedl studii zabývající se rehabilitačním programem pro pacienty s poškozením mozku a problémy v chování. Ačkoli byl program obecně úspěšný, podstatná menšina pacientů z něj neměla prospěch. Při testování těchto pacientů v široké škále měřítek se ukázala jako zvláště objevná jedna skupina testů, a to testy zahrnující nutnost koordinace dvou úkolů, v nichž pacienti, kteří nereagovali na rehabilitační program, vykazovali trvale špatné výsledky.
Tyto dvě studie pozorující souvislost mezi výkonem při dvou úkolech a chováním jsou velmi zajímavé, ale před vyvozením silných závěrů by měly být jednoznačně replikovány. Pokud se replikují, představují problém, proč by k této souvislosti mělo dojít. Jednou z možností je podobná anatomická lokalizace dvou samostatných procesů. Zajímavější možnost by však mohla souviset s úlohou koordinace více úkolů v sociálním chování; možná potřeba udržovat vlastní zájmy a zároveň věnovat pozornost lidem kolem sebe klade velké nároky na schopnost dvojího výkonu?“
Přestože je tento přístup k analýze centrální exekutivy stále v relativně raném stadiu, došlo k určitému pokroku v postulování a zahájení studia dalších kandidátních exekutivních procesů, včetně schopnosti zaměřit pozornost, přepínat pozornost z jednoho zaměření na druhé a používat pracovní paměť k aktivaci aspektů dlouhodobé paměti (38). Značný zájem byl také o zkoumání funkce pracovní paměti, obvykle prostřednictvím vývoje měřítek individuálních rozdílů v kapacitě pracovní paměti a jejich vztahování k výkonům v úlohách, jako jsou testy porozumění, uvažování a obecné inteligence.
Jedním z nejrozšířenějších měřítek bylo měřítko vyvinuté Danemanem a Carpenterem (45), kteří definovali úlohu pracovní paměti jako úlohu, která vyžaduje současné ukládání informací a manipulaci s nimi. Úloha, kterou používají nejčastěji, se označuje jako rozpětí pracovní paměti a spočívá v tom, že se subjektu předloží řada vět. Po jejich přečtení si subjekt musí vybavit poslední slovo každé věty; rozpětí je stanoveno maximálním počtem vět, které subjekt dokáže přečíst i vybavit si poslední slova. Daneman a Carpenter zjistili, že výkon v tomto testu předpovídá schopnosti porozumění próze u jejich vysokoškolských studentů, a dále podrobněji sledovali způsob, jakým se kapacita pracovní paměti zdá být základem takových složek porozumění, jako je schopnost vyvozovat závěry a extrapolovat nad rámec předložených důkazů (46).
Pomocí podobného paradigmatu studovali Oakhill, Yuill a Parkin (47) děti, které se zdají být poměrně dobré ve čtení ve smyslu vyslovování psaných slov, ale špatné v porozumění čtené próze. Takové děti mají obvykle nízké rozpětí pracovní paměti, což vedlo Oakhilla a spol. k domněnce, že mají deficit v centrální výkonné kapacitě. Jak oni, tak Turner a Engle (48) zjistili, že do měření rozpětí není nutné zahrnovat větný materiál; zdá se například, že sekvence výpočtů následovaná nesouvisejícími slovy prakticky stejně dobře předpovídá následné porozumění.
Používajíce podobnou definici pracovní paměti, totiž schopnost současně uchovávat a zpracovávat informace, se Kyllonen a Christal (49) pokusili dát do souvislosti měření pracovní paměti s tradičnějšími testy inteligence, které jsou obvykle založeny na rozumových úlohách. Zjistili vysokou korelaci mezi oběma soubory měření, přičemž testy pracovní paměti závisely o něco více na rychlosti zpracování a testy inteligence byly více ovlivněny předchozími zkušenostmi a vzděláním. Tento poslední bod je důležitý v určitých situacích při výběru, kdy může být například nutné vyhodnotit pracovní potenciál osob z různých kulturních a vzdělanostních prostředí. O praktickém významu měření pracovní paměti svědčí studie, v níž Christal (50) zjistil, že na základě baterie měření pracovní paměti byl schopen předpovědět úspěch v kurzu o logických bránách efektivněji než na základě tradičnějších psychometrických testů.
Závěrem lze říci, že vývoj konceptu unitárního úložiště krátkodobé paměti v koncept vícesložkového systému pracovní paměti se ukázal jako velmi plodný, a to jak v teoretickém, tak v aplikovaném výzkumu. Pracovní paměť představuje klíčové rozhraní mezi vnímáním, pozorností, pamětí a činností. Zdá se, že pracovní paměť jako oblast, která již prokázala hodnotu spojení metod a koncepcí kognitivní psychologie s metodami a koncepcemi neurobiologie, bude i nadále hrát živou a produktivní roli v rozvíjející se disciplíně kognitivní neurovědy.
.