A központi végrehajtó
A központi végrehajtóról feltételezik, hogy a munkamemória figyelmi kontrolljáért felelős. A fogalmat kezdetben főleg tartási műveletként használták, lehetővé téve a szolgai rendszerek követhetőbb problémáinak tanulmányozását, miközben elfogadták a memória irányításában szinte biztosan részt vevő összetett folyamatok további vizsgálatának szükségességét. A koncepció Baddeley (4) javaslatával kezdett fejlődni, hogy összekapcsolja Norman és Shallice (35) felügyelő figyelmi rendszerének modelljével, amelyről azt állították, hogy magyarázatot ad a cselekvés elcsúszására és a homloklebeny-károsodásban szenvedő betegeknél megfigyelt komplex tünetmintázatra. Baddeley azonban, bár egyetértett azzal, hogy a központi végrehajtó valószínűleg nagymértékben függ a frontális lebenyek működésétől, óvakodott attól, hogy anatómiai szempontból meghatározza azt, inkább a rendszer funkcióit elemezte először, és csak ezután tette fel a kérdést az anatómiai szubsztrátumról. A homloklebenyek nagyok, összetettek, és szinte biztos, hogy a végrehajtó irányítástól eltérő folyamatok is részt vesznek bennük; ugyanakkor a végrehajtó folyamatok feltehetően az agy különböző régióinak irányítására szolgálnak, ami arra utal, hogy a homloklebenyeken kívül más pontokon is zavarok léphetnek fel. Ezért Baddeley és Wilson (36) a dysexecutive szindróma kifejezést javasolta a végrehajtó funkciók zavarával járó neuropszichológiai esetekre, amelyeket a múltban gyakran “frontális szindrómában” szenvedőnek neveztek. (Lásd a 37. hivatkozást e pont további megvitatásához.)
Míg lehetséges, hogy a központi végrehajtó szerv egyszerű, egységes irányítóként működik, a neuropszichológiai betegeknél a végrehajtó szervi hiányosságok sokfélesége és összetettsége erősen az alrendszerekre vagy legalábbis alfolyamatokra való felosztás irányába látszik mutatni. Jelenlegi stratégiánk (38) az, hogy megpróbáljuk azonosítani az ilyen szükséges végrehajtó folyamatokat, és mérési és elemzési módszereket dolgozunk ki, a jövőre hagyva azt a kérdést, hogy ezek a folyamatok egy magasan integrált rendszer vagy egyetlen végrehajtó részeit képviselik-e, vagy pedig az egyetlen vezérlő megjelenése párhuzamos, de egyenlő folyamatok sorozatának, talán egy végrehajtó “bizottságnak” az emergens tulajdonságait tükrözi?
Noha már számos végrehajtó folyamatot kezdtünk feltárni (38), a legtöbb előrelépés ezek közül egy, a két vagy több egyidejű tevékenység összehangolásának képessége terén történt. Kezdeti vizsgálatainkat a valószínűsíthető Alzheimer-kórban szenvedő betegek kognitív deficitjének elemzésére tett kísérlet indította el. Az epizodikus hosszú távú memóriában mutatkozó masszív deficit mellett, amely a betegség fő jellemzője, számos munkamemória-feladatban találtunk károsodást, ami inkább egy hibás végrehajtó komponensre, mint a szolgai rendszerek deficitjére utalt. Úgy döntöttünk, hogy ezt úgy vizsgáljuk meg, hogy teszteljük a központi végrehajtó képességét a két szolgarendszer aktivitásának koordinálására.
A kísérleti elrendezésben három alanycsoportot hasonlítottunk össze, valószínűsíthetően Alzheimer-kóros betegeket, normális idős alanyokat és normális fiatal alanyokat. Egy tipikus vizsgálatban a fonológiai hurkot egy digit span feladat foglalná le, a vázlatlapot pedig a vizuális-térbeli követés. Mindkét esetben a feladat nehézségét addig a pontig titrálták, amíg mindhárom csoport azonos szinten működött, amikor a feladatokat egymástól függetlenül végezték. Amikor egyszerre kellett számjegyeket követni és megjegyezni, a fiatalok és az idősek kis és egyenértékű csökkenést mutattak, míg a valószínűsíthetően Alzheimer-kóros betegeknél ez lényegesen nagyobb volt (39). Egy későbbi longitudinális vizsgálat kimutatta, hogy a valószínűsíthető Alzheimer-kóros betegek képességében a feladatok koordinálása sokkal drámaibb mértékben romlott, mint az önállóan végzett feladatokban nyújtott teljesítmény (40).
Egy nemrégiben végzett pozitronemissziós tomográfiás vizsgálat (41) arra utal, hogy a kettős feladatteljesítmény valóban a homloklebenyi funkciót érinti, bár ez természetesen nem jelenti azt, hogy a homloklebenyben bárhol károsodott betegek mindegyike rosszul teljesít a kettős feladatkoordinációban. Ezt a nézetet támasztja alá egy olyan vizsgálat, amely 24, jól ismert homloklebeny-elváltozással rendelkező betegcsoport kettősfeladat-teljesítményét elemezte. A betegeket két standard “frontális” mérésen is vizsgálták, nevezetesen a Wisconsin Card Sorting Test (42), egy fogalomalkotási feladat, amelyben a frontális károsodásban szenvedő betegek hajlamosak rosszul teljesíteni és a korábbi megoldásokhoz ragaszkodni, valamint a verbális fluencia, egy olyan feladat, amelyben a vizsgálati személyek egy adott kategóriából, például állatokból próbálnak minél több elemet létrehozni, ami szintén gyakran károsodik a frontális lebeny károsodásában szenvedő betegeknél (42). Végül az érdekelt minket, hogy megpróbáljuk megragadni a klasszikus frontális szindrómát kísérő viselkedési zavart, amely gyakran gátlástalanságban vagy apátiában nyilvánul meg. Ennek mérését két független bíró klinikai értékelésére alapoztuk, az egyik a betegek neuropszichológiai vizsgálata során tett megfigyelésekre támaszkodott, míg a másik a beteg gondozójának megjegyzéseit tükrözte. Míg minden alany a kártyaszortírozási és a verbális folyékonysági teszteken széleskörű romlási tendenciát mutatott, egyik sem volt szignifikánsan összefüggésbe hozható a viselkedési zavarral. Másrészt, azok a betegek, akik viselkedési jeleket mutattak, szignifikánsan rosszabbul teljesítettek a kétfeladatos teljesítményen, mint azok, akiknek a viselkedése viszonylag normális volt (43).
A bár a kétfeladatos teljesítmény és a viselkedés közötti összefüggés véletlenszerű volt, mégis hasonlóságot mutat Alderman (44) független eredményével, aki egy olyan vizsgálatot végzett, amely viselkedési problémákkal küzdő agysérült betegek rehabilitációs programjával foglalkozott. Bár a program általánosságban sikeres volt, a betegek jelentős kisebbsége nem profitált belőle. E betegek széles körű mérésekkel történő vizsgálata során a tesztek egy csoportja különösen árulkodónak bizonyult, nevezetesen a két feladat összehangolásának szükségességével kapcsolatos tesztek, amelyeken a rehabilitációs programra nem reagáló betegek következetesen gyenge teljesítményt mutattak.
Ez a kétfeladatos teljesítmény és a viselkedés közötti kapcsolatot megfigyelő két vizsgálat rendkívül érdekes, de egyértelműen meg kellene ismételni, mielőtt határozott következtetéseket vonnánk le. Ha megismétlődnek, problémát vetnek fel azzal kapcsolatban, hogy miért fordulhat elő ez az összefüggés. Az egyik lehetőség a két különálló folyamat hasonló anatómiai lokalizációja. Egy érdekesebb lehetőség azonban a többfeladatú koordináció szerepéhez kapcsolódhat a társas viselkedésben; talán a saját érdekek fenntartásának szükségessége, miközben a körülöttünk lévőkre is figyelmet kell fordítani, komoly követelményeket támaszt a kettős feladatvégzés képességével szemben?
Míg a központi végrehajtó szerv elemzésének ez a megközelítése még viszonylag korai stádiumban van, némi előrelépés történt más jelölt végrehajtó folyamatok posztulálásában és vizsgálatának megkezdésében, beleértve a figyelem összpontosításának képességét, a figyelem egyik fókuszról a másikra való átkapcsolását, valamint a munkamemória használatát a hosszú távú memória aspektusainak aktiválására (38). Jelentős érdeklődés mutatkozott a munkamemória működésének feltárása iránt is, jellemzően a munkamemória-kapacitás egyéni különbségeinek mérésére szolgáló mérőeszközök kifejlesztésével, és ezek összefüggésbe hozásával a feladatokban, például a szövegértési, következtetési és általános intelligenciatesztekben nyújtott teljesítménnyel.
Az egyik legszélesebb körben használt mérőeszköz a Daneman és Carpenter (45) által kifejlesztett mérőeszköz volt, akik a munkamemóriát olyan feladatként definiálták, amely egyszerre igényli az információ tárolását és manipulálását. Az általuk leggyakrabban használt feladatot munkamemória-kiterjedésnek nevezik, és abban áll, hogy a kísérleti személynek egy sor mondatot mutatnak be. Miután elolvasta őket, a kísérleti személynek fel kell idéznie az egyes mondatok utolsó szavát; az időtartamot az a maximális számú mondat határozza meg, amelyet a kísérleti személy egyszerre tud elolvasni és felidézni az utolsó szavakat. Daneman és Carpenter megállapította, hogy az ebben a tesztben nyújtott teljesítmény előre jelzi a prózamondás megértésének képességét a főiskolai hallgatóknál, majd részletesebben megfigyelte, hogy a munkamemória kapacitása hogyan támasztja alá a szövegértés olyan összetevőit, mint a következtetések levonásának és a megadott bizonyítékokon túli extrapolációnak a képessége (46).
Hasonló paradigmát alkalmazva Oakhill, Yuill és Parkin (47) olyan gyerekeket vizsgáltak, akik a jelek szerint meglehetősen jól olvasnak az írott szavak kiejtése szempontjából, de rosszul értik az általuk olvasott prózát. Az ilyen gyermekeknek általában alacsony a munkamemóriájuk, ami Oakhill és munkatársai szerint arra enged következtetni, hogy a központi végrehajtó kapacitásukban van hiányosság. Mind ők, mind Turner és Engle (48) úgy találják, hogy nem szükséges a mondattani anyagot beépíteni a terjedelem mérésébe; úgy tűnik például, hogy a számítások sorozata, amelyet nem kapcsolódó szavak követnek, gyakorlatilag ugyanúgy előre jelzi a későbbi szövegértést.
A munkamemória hasonló definícióját használva, nevezetesen az információ egyidejű tárolásának és feldolgozásának képességét, Kyllonen és Christal (49) megkísérelte a munkamemória méréseit a hagyományosabb, jellemzően érvelési feladatokon alapuló intelligenciatesztekhez kapcsolni. Magas korrelációt figyeltek meg a két méréssorozat között, a munkamemória-tesztek valamivel jobban függtek a feldolgozás sebességétől, míg az intelligencia-teszteket jobban befolyásolta a korábbi tapasztalat és az iskolai végzettség. Ez utóbbi szempont fontos bizonyos kiválasztási helyzetekben, amikor például különböző kulturális és iskolázottsági háttérrel rendelkező emberek munkaképességét kell értékelni. A munkamemória-mérések gyakorlati értékét mutatja az a tanulmány, amelyben Christal (50) azt találta, hogy a munkamemória-elemek alapján hatékonyabban tudta megjósolni egy logikai kapukról szóló kurzus sikerét, mint a hagyományosabb pszichometriai tesztek alapján.
Összefoglalva, az egységes rövid távú memóriaraktár fogalmának a többkomponensű munkamemória-rendszer fogalmává való fejlesztése rendkívül gyümölcsözőnek bizonyult mind az elméleti, mind az alkalmazott kutatásban. A munkamemória kulcsfontosságú kapcsolódási pontot biztosít az észlelés, a figyelem, a memória és a cselekvés között. Mint olyan terület, amely már bebizonyította a kognitív pszichológia és a neurobiológia módszereinek és fogalmainak ötvözésének értékét, a munkamemória valószínűleg továbbra is élénk és termékeny szerepet fog játszani a kognitív idegtudomány fejlődő diszciplínájában.