Zentrale ExekutiveBearbeiten
Die zentrale Exekutive ist ein flexibles System, das für die Steuerung und Regulierung kognitiver Prozesse verantwortlich ist. Es lenkt den Fokus und zielt auf Informationen ab, so dass Arbeitsgedächtnis und Langzeitgedächtnis zusammenarbeiten. Man kann es sich als ein Überwachungssystem vorstellen, das die kognitiven Prozesse kontrolliert und sicherstellt, dass der Kurzzeitspeicher aktiv arbeitet, und das eingreift, wenn sie in die Irre gehen und Ablenkungen verhindert.
Es hat die folgenden Funktionen:
- Aktualisierung und Kodierung eingehender Informationen und Ersetzen alter Informationen
- Binden von Informationen aus verschiedenen Quellen zu kohärenten Episoden
- Koordination der Nebenaggregate
- Wechsel zwischen Aufgaben oder Abrufstrategien
- Hemmung, Unterdrückung dominanter oder automatischer Reaktionen
- selektive Aufmerksamkeit
Die zentrale Exekutive hat zwei Hauptsysteme: Den visuell-räumlichen Skizzenblock, für visuelle Informationen, und die phonologische Schleife, für verbale Informationen.
Mit dem Dual-Task-Paradigma haben Baddeley und Erses beispielsweise herausgefunden, dass Patienten mit Alzheimer-Demenz bei der gleichzeitigen Ausführung mehrerer Aufgaben beeinträchtigt sind, selbst wenn die Schwierigkeit der einzelnen Aufgaben an ihre Fähigkeiten angepasst ist. Zu den beiden Aufgaben gehören eine Gedächtnisaufgabe und eine Verfolgungsaufgabe. Einzelne Handlungen werden gut ausgeführt, aber wenn die Alzheimer-Krankheit bei einem Patienten stärker ausgeprägt ist, wird die Ausführung von zwei oder mehr Handlungen immer schwieriger. Diese Forschung hat gezeigt, dass sich die zentrale Exekutive bei Alzheimer-Patienten verschlechtert.
Neuere Forschungen zu exekutiven Funktionen legen nahe, dass die „zentrale“ Exekutive nicht so zentral ist, wie im Baddeley &-Hitch-Modell angenommen. Vielmehr scheint es separate Exekutivfunktionen zu geben, die von Person zu Person weitgehend unabhängig voneinander variieren und durch Hirnschäden selektiv beeinträchtigt oder verschont werden können.
Phonologische SchleifeBearbeiten
Die phonologische Schleife (oder „artikulatorische Schleife“) als Ganzes befasst sich mit lautlichen oder phonologischen Informationen. Sie besteht aus zwei Teilen: einem phonologischen Kurzzeitspeicher mit auditiven Gedächtnisspuren, die einem schnellen Zerfall unterliegen, und einer artikulatorischen Wiederholungskomponente (manchmal auch „artikulatorische Schleife“ genannt), die die Gedächtnisspuren wiederbeleben kann.
Es wird angenommen, dass jede auditive verbale Information automatisch in den phonologischen Speicher eingeht. Visuell dargebotene Sprache kann durch stumme Artikulation in einen phonologischen Code umgewandelt und so in den phonologischen Speicher kodiert werden. Diese Umwandlung wird durch den Prozess der artikulatorischen Kontrolle erleichtert. Der phonologische Speicher fungiert als „inneres Ohr“, das sich Sprachlaute in ihrer zeitlichen Abfolge merkt, während der artikulatorische Prozess als „innere Stimme“ fungiert und die Reihe von Wörtern (oder anderen Sprachelementen) in einer Schleife wiederholt, um zu verhindern, dass sie abklingt. Die phonologische Schleife kann eine Schlüsselrolle beim Erwerb des Wortschatzes spielen, vor allem in den ersten Kinderjahren. Sie kann auch für das Erlernen einer zweiten Sprache von entscheidender Bedeutung sein.
Fünf Hauptbefunde liefern Beweise für die phonologische Schleife:
- Der Effekt der phonologischen Ähnlichkeit:
Wortlisten, die ähnlich klingen, sind schwerer zu merken als Wörter, die anders klingen. Semantische Ähnlichkeit (Bedeutungsähnlichkeit) hat einen vergleichsweise geringen Effekt, was die Annahme stützt, dass verbale Informationen im Arbeitsgedächtnis weitgehend phonologisch kodiert werden. - Der Effekt der artikulatorischen Unterdrückung:
Das Gedächtnis für verbales Material wird beeinträchtigt, wenn Personen aufgefordert werden, etwas Unwichtiges laut zu sagen. Es wird angenommen, dass dies den Prozess des artikulatorischen Übens blockiert und dazu führt, dass die Gedächtnisspuren in der phonologischen Schleife zerfallen. - Informationsübertragung zwischen Codes:
Bei visuell dargebotenen Objekten benennen Erwachsene diese in der Regel und proben sie subvokal, so dass die Information von einer visuellen auf eine auditive Kodierung übertragen wird. Die artikulatorische Unterdrückung verhindert diesen Transfer, und in diesem Fall wird der oben erwähnte Effekt der phonologischen Ähnlichkeit für visuell präsentierte Gegenstände aufgehoben. - Neuropsychologische Hinweise:
Ein defekter phonologischer Speicher erklärt das Verhalten von Patienten mit einem spezifischen Defizit im phonologischen Kurzzeitgedächtnis. Aphasische Patienten mit entwicklungsbedingter verbaler Dyspraxie sind nicht in der Lage, die für die Artikulation erforderlichen sprachmotorischen Codes zu bilden, was auf eine Störung des artikulatorischen Übungsprozesses zurückzuführen ist. - Andererseits zeigen Patienten mit Dysarthrie, deren Sprachprobleme sekundär sind, eine normale Fähigkeit zum Üben. Dies deutet darauf hin, dass das subvokale Üben entscheidend ist.
Belege für einen phonologischen KurzzeitspeicherEdit
Eine Ansammlung von Literatur über Jahrzehnte hinweg hat die Theorie des phonologischen Kurzzeitspeichers stark unterstützt. In einer Studie aus dem Jahr 1971 wies Stephen Madigan nach, dass ein größerer Recency-Effekt beim vorwärts gerichteten seriellen Abruf auftritt, wenn Personen eine Liste auditiv und nicht visuell präsentiert wird. (In seiner Studie führte die auditive Präsentation zu einem stärkeren Abruf der zuletzt untersuchten Elemente. Catherine Penney baute auf dieser Entdeckung auf und stellte fest, dass Modalitätseffekte auch bei Aufgaben des freien Abrufs festgestellt werden können. 1965 hatte Dallett entdeckt, dass dieser beobachtete Modalitätseffekt durch die Hinzufügung eines „Suffix“-Items zu der präsentierten Liste stark reduziert wird; dieses Suffix ist ein Distraktor-Item, das nicht abgerufen werden soll. Robert Greene machte sich diese Beobachtung 1987 zunutze und entdeckte, dass dieser Suffix-Effekt bei Listen, die auditiv gelernt wurden, größere Auswirkungen hat als bei visuell gelernten. Die Summe all dieser Befunde stützt die Theorie, dass es einen Kurzzeitspeicher gibt, der kürzlich gelernte Elemente phonologisch speichert. Darüber hinaus fanden Bloom und Watkins heraus, dass der Suffix-Effekt stark abnimmt, wenn das Suffix nicht als sprachlicher Laut interpretiert wird, was mit der Theorie des phonologischen Kurzzeitspeichers übereinstimmt, da er von nicht-sprachlichen Ablenkungen weitgehend unbeeinflusst bleibt.
Visuell-räumliches ArbeitsgedächtnisEdit
Alan Baddeleys Theorie des Arbeitsgedächtnisses hat noch einen weiteren Aspekt, unter dem das Gedächtnis kurzfristig gespeichert werden kann. Der visuell-räumliche Skizzenblock ist der Speicher, der visuelle Informationen für die Manipulation bereithält. Man geht davon aus, dass der visuell-räumliche Skizzenblock ein eigener Speicher des Arbeitsgedächtnisses ist, da er die Kurzzeitprozesse der phonologischen Schleife nicht beeinträchtigt. In der Forschung wurde festgestellt, dass der visuell-räumliche Skizzenblock gleichzeitig mit der phonologischen Schleife arbeiten kann, um sowohl auditive als auch visuelle Reize zu verarbeiten, ohne dass einer der beiden Prozesse die Wirksamkeit des anderen beeinträchtigt. Um dieses Phänomen zu erklären, definierte Baddeley die Theorie des Kurzzeitgedächtnisses als Arbeitsgedächtnis neu. In der ursprünglichen Theorie des Kurzzeitgedächtnisses wird davon ausgegangen, dass eine Person nur über einen Speicher für die unmittelbare Informationsverarbeitung verfügt, der insgesamt nur 7 Elemente plus oder minus zwei Elemente enthalten kann, die in einem sehr kurzen Zeitraum, manchmal nur wenige Sekunden, gespeichert werden. Der Ziffernspanntest ist ein perfektes Beispiel für eine Messung des klassisch definierten Kurzzeitgedächtnisses. Wenn man nicht in der Lage ist, die 7 plus oder minus zwei Elemente innerhalb weniger Minuten zu kodieren, indem man eine bestehende Assoziation für die ins Langzeitgedächtnis zu übertragende Information findet, geht die Information verloren und wird nicht kodiert.
Das visuell-räumliche Kurzzeitgedächtnis kann jedoch visuelle und/oder räumliche Informationen über kurze Zeiträume hinweg speichern. Wenn dieses Gedächtnis genutzt wird, kann der Einzelne kurzzeitig ein geistiges Bild erzeugen und wieder aufrufen, das bei komplexen oder schwierigen Aufgaben der räumlichen Orientierung manipuliert werden kann. Bei manchen Menschen sind die Hirnregionen, die dies ermöglichen, aufgrund verschiedener Arten von Hirnschäden unterschiedlich ausgeprägt. Hier kann es auch zu Missverständnissen kommen, was die Unterschiede zwischen flüchtigen Erinnerungen wie dem visuellen sensorischen Gedächtnis betrifft. Ein flüchtiges Gedächtnis ist lediglich eine flüchtige Art von sensorischem Gedächtnis. Da das visuelle sensorische Gedächtnis eine Art sensorisches Gedächtnis ist, gibt es einen Speicher für die Informationen, der jedoch nur etwa eine Sekunde dauert. Eine häufige Auswirkung des visuellen sensorischen Gedächtnisses ist, dass sich Personen daran erinnern können, Dinge gesehen zu haben, die nicht wirklich da waren, oder sich nicht an bestimmte Dinge zu erinnern, die sich in ihrem Blickfeld befanden. Die Erinnerung ist nur von kurzer Dauer, und wenn man sich nicht innerhalb weniger Sekunden um sie kümmert, ist sie verschwunden.
Es gibt zwei verschiedene Bahnen im Gehirn, die verschiedene Funktionen dessen steuern, was als visuell-räumlicher Skizzenblock bezeichnet wird. Der Skizzenblock besteht aus dem räumlichen Kurzzeitgedächtnis und dem Objektgedächtnis. Das räumliche Kurzzeitgedächtnis ermöglicht es dem Menschen zu lernen und sich daran zu erinnern, „wo“ er sich in der vergleichenden Darstellung zu anderen Objekten befindet. Das Objektgedächtnis des visuell-räumlichen Skizzenblocks ist wichtig, um zu lernen und sich zu merken, „was“ ein Objekt ist. Die Unterschiede zwischen diesen beiden unterschiedlichen visuellen Fähigkeiten sind zum großen Teil auf die unterschiedlichen Leitungsbahnen der beiden Fähigkeiten im Gehirn zurückzuführen. Die Sehbahn im Gehirn, die die räumliche Darstellung einer Person zu und in ihrer Umgebung erfasst, ist der dorsale Strom. Die Sehbahn, die Formen, Größen, Farben und andere definitive Merkmale von Objekten bestimmt, wird als ventraler Strom bezeichnet. Jeder dieser beiden Ströme läuft unabhängig voneinander, so dass das visuelle System den einen ohne den anderen verarbeiten kann (wie z. B. bei Hirnschäden) oder beide gleichzeitig. Die beiden Ströme sind nicht voneinander abhängig, d.h. wenn einer der beiden Ströme manipulativ funktioniert, kann der andere immer noch seine Informationen weiterleiten.
Logies Ausarbeitung des visuell-räumlichen SkizzenblocksEdit
Logie hat vorgeschlagen, dass der visuell-räumliche Skizzenblock weiter in zwei Komponenten unterteilt werden kann:
- Der visuelle Cache, der Informationen über Form und Farbe speichert.
- Der innere Schreiber, der sich mit Raum- und Bewegungsinformationen befasst. Er übt auch die Informationen im visuellen Cache ein und überträgt sie an die zentrale Exekutive.
Drei Hauptbefunde belegen die Unterscheidung zwischen visuellen und räumlichen Teilen des visuell-räumlichen Skizzenblocks:
- Die Interferenz zwischen visuellen und räumlichen Aufgaben ist geringer als zwischen zwei visuellen Aufgaben oder zwei räumlichen Aufgaben.
- Hirnschäden können eine der Komponenten beeinflussen, ohne die andere zu beeinflussen.
- Befunde aus der Bildgebung des Gehirns zeigen, dass Arbeitsgedächtnisaufgaben mit visuellen Objekten vor allem Bereiche in der linken Hemisphäre aktivieren, während Aufgaben mit räumlichen Informationen mehr Bereiche in der rechten Hemisphäre aktivieren.
Episodischer PufferEdit
Im Jahr 2000 fügte Baddeley dem Modell eine vierte Komponente hinzu, den episodischen Puffer. Bei dieser Komponente handelt es sich um ein passives System mit begrenzter Kapazität, das der Verknüpfung von Informationen über verschiedene Bereiche hinweg dient, um integrierte Einheiten aus visuellen, räumlichen und verbalen Informationen mit zeitlicher Abfolge (oder episodischer chronologischer Ordnung) zu bilden, wie z. B. die Erinnerung an eine Geschichte oder eine Filmszene. Es wird angenommen, dass der episodische Puffer auch Verbindungen zum Langzeitgedächtnis und zur semantischen Bedeutung hat.
„Er fungiert als Pufferspeicher, nicht nur zwischen den Komponenten des Arbeitsgedächtnisses, sondern verbindet auch das Arbeitsgedächtnis mit der Wahrnehmung und dem Langzeitgedächtnis“. Baddeley geht davon aus, dass „der Abruf aus dem Pufferspeicher durch bewusste Wahrnehmung erfolgt“. Der episodische Puffer ermöglicht es Individuen, integrierte Informationseinheiten, über die sie bereits verfügen, zu nutzen, um sich neue Konzepte vorzustellen. Da dies wahrscheinlich „ein aufmerksamkeitsintensiver Prozess … ist, würde der Puffer stark von der Zentralen Exekutive abhängen“.
Die Hauptmotivation für die Einführung dieser Komponente war die Beobachtung, dass einige (insbesondere hochintelligente) Patienten mit Amnesie, die vermutlich nicht in der Lage sind, neue Informationen im Langzeitgedächtnis zu kodieren, dennoch ein gutes Kurzzeitgedächtnis für Geschichten haben und sich an viel mehr Informationen erinnern, als in der phonologischen Schleife gespeichert werden können. „Der episodische Puffer scheint … in der Lage zu sein, gebundene Merkmale zu speichern und sie dem Bewusstsein zur Verfügung zu stellen, aber nicht selbst für den Prozess der Bindung verantwortlich zu sein“.
Es wird angenommen, dass „der bewusste Zugriff auf die phonologische Schleife oder den Skizzenblock über den Puffer erfolgen kann“. Dies basiert auf der Annahme, dass sowohl der visuell-räumliche Skizzenblock als auch die phonologische Schleife als kleine Puffer fungieren, die Informationen innerhalb ihres sensorischen Bereichs kombinieren. Der episodische Puffer kann auch mit Geruch und Geschmack interagieren.