Den centrale eksekutive
Den centrale eksekutive antages at være ansvarlig for den opmærksomhedsmæssige kontrol af arbejdshukommelsen. Begrebet blev oprindeligt hovedsagelig anvendt som en holdeoperation, der gjorde det muligt at studere de mere håndterbare problemer med slavesystemerne, samtidig med at man accepterede behovet for yderligere undersøgelser af de komplekse processer, der næsten helt sikkert er involveret i kontrollen af hukommelsen. Begrebet begyndte at udvikle sig med Baddeleys (4) forslag om at knytte det til Norman og Shallice’s (35) model af et tilsynsopmærksomhedssystem, som de postulerede for at forklare handlingsudskridninger og det komplekse mønster af symptomer, der blev observeret hos patienter med skader på frontallappen. Selv om Baddeley var enig i, at det centrale eksekutive system sandsynligvis er stærkt afhængigt af frontallappernes funktion, var han dog forsigtig med ikke at definere det anatomisk, idet han foretrak at analysere systemets funktioner først og først derefter at stille spørgsmålet om det anatomiske substrat. Frontallapperne er store og komplekse og involverer næsten helt sikkert andre processer end eksekutiv kontrol; samtidig er eksekutive processer formodentlig et middel til at kontrollere forskellige regioner i hjernen, hvilket tyder på, at de kan være forstyrret andre steder end i frontallapperne. Af denne grund foreslog Baddeley og Wilson (36) udtrykket dysexecutive syndrom for at henvise til neuropsykologiske tilfælde med forstyrrelser i de eksekutive funktioner, som tidligere ofte er blevet omtalt som lidende af “frontalsyndrom”. (Se ref. 37 for yderligere diskussion om dette punkt.)
Selv om det er muligt, at den centrale eksekutive funktion fungerer som en simpel enhedskontrollant, synes mangfoldigheden og kompleksiteten af eksekutive underskud hos neuropsykologiske patienter at pege stærkt i retning af en opdeling i delsystemer eller i det mindste delprocesser. Vores nuværende strategi (38) er at forsøge at identificere sådanne nødvendige eksekutive processer og at udvikle metoder til måling og analyse, idet vi lader spørgsmålet om, hvorvidt sådanne processer repræsenterer dele af et højt integreret system eller en enkelt eksekutiv enhed, eller om udseendet af en enkelt controller afspejler de fremkomne egenskaber af en række parallelle, men ligeværdige processer, måske et eksekutivt “udvalg”, blive overladt til fremtiden?
Og selv om vi er begyndt at udforske en række eksekutive processer (38), er de fleste fremskridt blevet gjort inden for en af disse, nemlig evnen til at koordinere to eller flere samtidige aktiviteter. Vores indledende undersøgelser blev foranlediget af et forsøg på at analysere det kognitive underskud hos patienter, der sandsynligvis lider af Alzheimers sygdom. Ud over det massive underskud i den episodiske langtidshukommelse, som er det vigtigste kendetegn for sygdommen, fandt vi en svækkelse på tværs af en række arbejdshukommelsesopgaver, hvilket tydede på en defekt eksekutiv komponent snarere end et underskud i slavesystemerne. Vi besluttede at undersøge dette ved at afprøve den centrale eksekutive persons evne til at koordinere aktiviteten i de to slavesystemer.
Det eksperimentelle design involverede en sammenligning af tre grupper af forsøgspersoner, sandsynlige Alzheimer-patienter, normale ældre forsøgspersoner og normale unge forsøgspersoner. I en typisk undersøgelse ville det fonologiske loop være optaget af en digit span-opgave, og skitsepladen ville være optaget af visuo-spatial sporing. I begge tilfælde blev opgavens sværhedsgrad titreret til et punkt, hvor alle tre grupper opererede på et tilsvarende niveau, når opgaverne blev udført uafhængigt af hinanden. Når de unge og ældre skulle spore og huske cifre samtidig, udviste de unge og ældre en lille og tilsvarende forringelse, mens den for de sandsynlige Alzheimer-patienter var betydeligt større (39). En efterfølgende longitudinel undersøgelse viste, at sandsynlige Alzheimer-patienters evne til at koordinere opgaverne forværredes langt mere dramatisk end præstationen på de opgaver, der blev udført alene (40).
En nyere undersøgelse med positronemissionstomografi (41) tyder på, at dobbeltopgaveløsning faktisk involverer frontallappens funktion, selv om det naturligvis ikke betyder, at alle patienter med skader et sted i frontallapperne vil præstere dårligt i koordinationen af dobbeltopgaverne. Dette synspunkt støttes af en undersøgelse, der analyserer dobbeltopgavepræstationen hos en gruppe på 24 patienter med veletablerede frontallapslæsioner. Patienterne blev også testet på to standard “frontale” målinger, nemlig Wisconsin Card Sorting Test (42), en begrebssætningsopgave, hvor patienter med frontalskader har tendens til at præstere dårligt og persvertere på tidligere løsninger, og verbal fluency, en opgave, hvor forsøgspersoner forsøger at generere så mange emner som muligt fra en given kategori, f.eks. dyr, som igen ofte er nedsat hos patienter med frontallappeskader (42). Endelig var vi interesseret i at forsøge at fange den adfærdsforstyrrelse, der ledsager det klassiske frontalsyndrom, og som ofte afspejles i hæmningsløshed eller apati. Vi baserede vores mål for dette på kliniske vurderinger foretaget af to uafhængige dommere, hvoraf den ene baserede sig på observationer under neuropsykologiske test af patienterne, mens den anden afspejlede kommentarer fra patientens plejer. Mens alle forsøgspersoner viste en bred tendens til forværring på testene til kortsortering og verbal fluency, var ingen af disse signifikant forbundet med adfærdsforstyrrelser. På den anden side klarede de patienter, der viste adfærdsmæssige tegn, sig signifikant dårligere på dual-task performance end de patienter, hvis adfærd var forholdsvis normal (43).
Men selv om sammenhængen mellem dual-task performance og adfærd var tilfældig, har den en lighed med et uafhængigt resultat af Alderman (44), der gennemførte en undersøgelse, der omhandlede et rehabiliteringsprogram for hjerneskadede patienter med adfærdsproblemer. Selv om programmet generelt var en succes, var der et betydeligt mindretal af patienterne, der ikke fik gavn af det. Ved at teste disse patienter på en lang række foranstaltninger viste en klynge af tests sig at være særligt afslørende, nemlig dem, der involverer behovet for at koordinere to opgaver, hvor der blev udvist konsekvent dårlig præstation hos de patienter, der ikke reagerede på rehabiliteringsprogrammet.
Disse to undersøgelser, der observerer en forbindelse mellem dobbeltopgavepræstation og adfærd, er meget spændende, men bør helt klart gentages, før der drages stærke konklusioner. Hvis de replikeres, giver de et problem med hensyn til, hvorfor sammenhængen skulle forekomme. En mulighed er, at der er tale om en lignende anatomisk lokalisering af to separate processer. En mere interessant mulighed kunne imidlertid vedrøre den rolle, som multitask-koordination spiller i social adfærd; måske stiller behovet for at bevare sine egne interesser samtidig med, at man er opmærksom på dem omkring én, store krav til kapaciteten til at udføre to opgaver?
Mens denne tilgang til analysen af den centrale eksekutive er stadig på et relativt tidligt stadium, er der sket visse fremskridt med hensyn til at postulere og begynde at studere andre kandidat eksekutive processer, herunder evnen til at fokusere opmærksomheden, til at skifte opmærksomhed fra et fokus til et andet og til at bruge arbejdshukommelsen til at aktivere aspekter af langtidshukommelsen (38). Der har også været betydelig interesse for at udforske arbejdshukommelsens funktion, typisk ved at udvikle målinger af individuelle forskelle i arbejdshukommelseskapacitet og relatere disse til præstationer på opgaver som f.eks. forståelses-, ræsonnement- og generelle intelligenstests.
En af de mest udbredte målinger var den, der blev udviklet af Daneman og Carpenter (45), som definerede en arbejdshukommelsesopgave som en opgave, der samtidig krævede lagring og manipulation af information. Den opgave, de bruger mest hyppigt, kaldes arbejdshukommelsesspændvidde og indebærer, at forsøgspersonen præsenteres for en række sætninger. Efter at have læst dem skal forsøgspersonen huske det sidste ord i hver sætning; spændvidden fastsættes ud fra det maksimale antal sætninger, som forsøgspersonen både kan læse og huske de sidste ord. Daneman og Carpenter fandt ud af, at præstationerne i denne test forudsagde deres forsøgspersoner, der studerede på college, at de var i stand til at forstå prosaer, og de fortsatte med at observere mere detaljeret den måde, hvorpå arbejdshukommelseskapaciteten synes at understøtte sådanne komponenter af forståelsen som evnen til at drage slutninger og ekstrapolere ud over de givne beviser (46).
Med et lignende paradigme har Oakhill, Yuill og Parkin (47) undersøgt børn, der synes at være rimeligt gode til at læse i den forstand, at de kan udtale skrevne ord, men som er dårlige til at forstå den prosa, de læser. Sådanne børn har tendens til at have en lav arbejdshukommelse, hvilket får Oakhill et al. til at antyde, at de har et underskud i den centrale eksekutive kapacitet. Både de og Turner og Engle (48) finder, at det ikke er nødvendigt at indarbejde sætningsmateriale i spændviddemålet; f.eks. synes en sekvens af beregninger efterfulgt af ikke-relaterede ord at forudsige den efterfølgende forståelse stort set lige så godt.
Med en lignende definition af arbejdshukommelse, nemlig evnen til samtidig at lagre og behandle information, forsøgte Kyllonen og Christal (49) at relatere arbejdshukommelsesmålinger til mere traditionelle intelligenstests, der typisk er baseret på ræsonneringsopgaver. De observerede en høj korrelation mellem de to sæt målinger, idet arbejdshukommelsestestestene var lidt mere afhængige af behandlingshastigheden, mens intelligenstestene var mere påvirket af tidligere erfaring og uddannelse. Sidstnævnte punkt er vigtigt i visse udvælgelsessituationer, hvor det f.eks. kan være nødvendigt at vurdere jobpotentialet hos personer med forskellige kulturelle og uddannelsesmæssige baggrunde. Den praktiske værdi af arbejdshukommelsesmålinger fremgår af en undersøgelse, hvor Christal (50) fandt, at han var i stand til at forudsige succes i et kursus om logiske gates mere effektivt på grundlag af arbejdshukommelsesbatteriet end på grundlag af mere traditionelle psykometriske tests.
Sammenfattende har udviklingen af begrebet om et unitært korttidshukommelseslager til et multikomponent arbejdshukommelsessystem vist sig særdeles frugtbar, både i teoretisk og anvendt forskning. Arbejdshukommelsen udgør en afgørende grænseflade mellem perception, opmærksomhed, hukommelse og handling. Som et område, der allerede har vist værdien af at kombinere metoder og begreber fra den kognitive psykologi med metoder og begreber fra neurobiologien, vil arbejdshukommelsen sandsynligvis fortsat spille en livlig og produktiv rolle inden for den kognitive neurovidenskab, der er under udvikling.