Kognitivní flexibilita je popisována jako kognitivní schopnost přepínat mezi přemýšlením o dvou různých pojmech a přemýšlet o více pojmech současně. Navzdory určitým neshodám v literatuře ohledně toho, jak tento pojem operacionálně definovat, je společné to, že kognitivní flexibilita je součástí exekutivních funkcí.
Výzkum byl prováděn především u dětí ve školním věku, nicméně individuální rozdíly v kognitivní flexibilitě jsou patrné napříč celým životem. Jedním z hlavních paradigmat pro práci v této oblasti je přepínání úkolů.
Pro rozlišení různých úrovní kognitivní flexibility v různém věku je vhodná celá řada hodnocení. Níže jsou uvedeny běžné testy používané k hodnocení kognitivní flexibility v pořadí odpovídajícím věku. K měřením kognitivní flexibility patří úloha A-not-B, úloha třídění karet podle dimenzí, úloha třídění karet podle více klasifikací, Wisconsinská úloha třídění karet a Stroopův test.
Výzkum funkční magnetické rezonance (fMRI) ukázal, že se při řešení kognitivních úkolů aktivují specifické oblasti mozku. Mezi tyto oblasti patří prefrontální kůra (PFC), bazální ganglia, přední cingulární kůra (ACC) a zadní temenní kůra (PPC). Studie provedené s lidmi různého věku a s určitými deficity dále informovaly o tom, jak se kognitivní flexibilita v mozku vyvíjí a mění. Kognitivní flexibilita má také význam jak ve třídě, tak mimo ni. Ukázalo se, že schopnost člověka přepínat mezi jednotlivými způsoby myšlení a přemýšlet o více konceptech současně je důležitou součástí učení.
Na kognitivní flexibilitu lze nahlížet z různých úhlů pohledu. Syntetická výzkumná definice kognitivní flexibility je změna myšlení, ať už je konkrétně založena na změně pravidel, nebo obecně na potřebě přepnout svá předchozí přesvědčení nebo myšlenky na nové situace. Navíc se vztahuje k současnému zvažování více aspektů myšlení najednou, ať už se jedná o dva aspekty určitého objektu, nebo o mnoho aspektů komplexní situace. Mezi další termíny pro kognitivní flexibilitu patří mentální flexibilita, posun, mentální soubor nebo kognitivní posun, přepínání/posun úkolů a přepínání/posun pozornosti.
Nejčastěji se kognitivní flexibilita vztahuje k mentální schopnosti přizpůsobit myšlení nebo pozornost v reakci na měnící se cíle a/nebo podněty z prostředí. Výzkumníci konkrétněji popisují kognitivní flexibilitu jako schopnost přesouvat nebo přepínat myšlení a pozornost mezi různými úkoly nebo operacemi obvykle v reakci na změnu pravidel nebo požadavků. Například při třídění kartiček na základě specifických pravidel jsou děti považovány za kognitivně flexibilní, pokud jsou schopny úspěšně přejít od třídění kartiček na základě barvy předmětu k třídění na základě typu předmětu na kartičce.
Kognitivní flexibilita je obecněji popisována jako schopnost přizpůsobit své myšlení starým situacím a novým situacím, stejně jako schopnost překonat navyklé reakce nebo myšlení a přizpůsobit se novým situacím. Pokud je tedy člověk schopen překonat dříve zažitá přesvědčení nebo návyky (pokud je to nutné v nových situacích), je považován za kognitivně flexibilního. A konečně schopnost uvažovat současně o dvou aspektech předmětu, myšlenky nebo situace v jednom okamžiku se vztahuje ke kognitivní flexibilitě. Podle této definice se při třídění karet na základě určitých pravidel považují děti za kognitivně flexibilní pravidla, pokud dokáží třídit karty na základě barvy předmětů a typu předmětů na kartě současně. Podobně byla kognitivní flexibilita definována jako schopnost chápat a uvědomovat si všechny možné varianty a alternativy současně v rámci jakékoli situace.
Bez ohledu na specifičnost definice se vědci obecně shodují na tom, že kognitivní flexibilita je součástí exekutivního fungování, poznávání vyššího řádu, které zahrnuje schopnost kontrolovat své myšlení. Exekutivní funkce zahrnují další aspekty poznávání, včetně inhibice, paměti, emoční stability, plánování a organizace. Kognitivní flexibilita je vysoce spojena s řadou těchto schopností, včetně inhibice, plánování a pracovní paměti. Pokud je tedy jedinec lépe schopen potlačit aspekty podnětu, aby se mohl soustředit na důležitější aspekty (např. potlačit barvu předmětu, aby se mohl soustředit na druh předmětu), je také kognitivně flexibilnější. V tomto smyslu jsou lepší v plánování, organizování a v používání určitých paměťových strategií.
Vědci tvrdí, že kognitivní flexibilita je také součástí vícenásobné klasifikace, jak ji původně popsal psycholog Jean Piaget. V úlohách vícenásobné klasifikace musí účastníci (především děti, u nichž se tato dovednost již vyvinula nebo se teprve vyvíjí) klasifikovat objekty několika různými způsoby najednou – a tím o nich flexibilně přemýšlet. Stejně tak musí v zájmu kognitivní flexibility překonat koncentraci, což je tendence malých dětí soustředit se výhradně na jeden aspekt předmětu nebo situace. Například když jsou děti malé, mohou se soustředit výhradně na jeden aspekt předmětu (tj. na barvu předmětu) a nejsou schopny se soustředit na oba aspekty (tj. na barvu i druh předmětu). Výzkum tedy naznačuje, že pokud je jedinec ve svém myšlení soustředěný, bude kognitivně nepružnější.
Výzkum naznačil, že kognitivní flexibilita souvisí s dalšími kognitivními schopnostmi, jako je fluidní inteligence, plynulost čtení a porozumění textu. Fluidní inteligence, popisovaná jako schopnost řešit problémy v nových situacích, umožňuje schopnost plynulého uvažování. Pokud je člověk schopen uvažovat fluidně, je zase pravděpodobnější, že bude kognitivně flexibilní. Navíc se ukázalo, že ti, kteří jsou schopni být kognitivně flexibilní, mají schopnost přepínat mezi zvuky a významy a/nebo o nich současně přemýšlet, což zvyšuje jejich plynulost čtení a porozumění textu. Ukázalo se také, že kognitivní flexibilita souvisí se schopností zvládat určité situace. Například pokud jsou jedinci schopni lépe přesouvat své myšlení ze situace do situace, budou se v rámci těchto situací méně soustředit na stresory.
Obecně se výzkumníci v této oblasti zaměřují na rozvoj kognitivní flexibility ve věku od tří do pěti let. Ukázalo se však, že kognitivní flexibilita je široký koncept, který lze studovat u všech různých věkových kategorií a situací. Výzkumy tak s ohledem na úkoly od jednoduchých po složitější naznačují, že existuje vývojové kontinuum, které se rozprostírá od dětství až po dospělost.
V úloze A-not-B je dětem ukázán předmět ukrytý na místě A v jejich dosahu a poté jsou vyzvány, aby hledaly předmět na místě A, kde ho najdou. Tato činnost se několikrát opakuje, přičemž skrytý předmět se nachází na místě A. Poté je v kritickém pokusu předmět ukryt na místě B, tedy na druhém místě v dosahu dítěte. Obvykle děti mladší jednoho roku hledají předmět pod místem A, kde byl předmět předtím ukryt. Po prvních narozeninách jsou však děti schopny mentálně přepnout a najít předmět v místě B, což svědčí o jejich flexibilitě. Výzkumníci se shodli na tom, že úloha A-ne-B je jednoduchý úkol, který účinně měří kognitivní flexibilitu v kojeneckém věku.
Úloha třídění karet s rozměrovými změnami
Úloha třídění karet s rozměrovými změnami
V úloze DCCS (Dimensional Change Card Sorting Task) jsou děti nejprve požádány, aby seřadily karty podle jednoho rozměru (např. barvy), a následně mají změnit svou strategii a seřadit karty podle druhého rozměru (např. tvaru). Tříleté děti jsou obvykle schopny třídit karty na základě jednoho rozměru, ale nejsou schopny přejít na třídění karet na základě druhého rozměru. Pětileté děti jsou však schopny třídit karty na základě jednoho rozměru a poté mohou přepnout na třídění karet na základě druhého rozměru.
Úloha třídění více klasifikačních karet
Úloha třídění více klasifikačních karet
V úloze třídění karet podle více druhů jsou dětem ukázány karty a jsou požádány, aby je roztřídily na základě dvou různých rozměrů (např. podle barvy, např. žlutá a modrá, a typu předmětu, např. zvířata a potraviny) současně na čtyři hromádky v rámci matice (např. žlutá zvířata, žluté potraviny, modrá zvířata a modré potraviny). Tento úkol se zdá být obtížnější, neboť výzkum ukázal, že sedmileté děti nebyly schopny třídit kartičky na základě dvou rozměrů současně. Tyto děti se soustředily na obě dimenze zvlášť, zatímco v jedenácti letech byly děti schopny třídit karty na základě těchto dvou dimenzí současně. To svědčí o zvýšení kognitivní flexibility mezi sedmým a jedenáctým rokem života.
Test třídění karet Wisconsin
Test třídění karet Wisconsin
Wisconsinský test třídění karet (WCST) se používá k určení schopnosti abstraktního uvažování a schopnosti měnit strategie řešení problémů v případě potřeby.
V tomto testu je účastníkům předložena řada karet. Čísla na kartách se liší barvou, množstvím a tvarem. Účastníci pak dostanou hromádku dalších karet a mají za úkol přiřadit každou z nich k jedné z předchozích karet. Děti ve věku od devíti do jedenácti let obvykle vykazují kognitivní flexibilitu potřebnou pro tento test.
Stroopův test je také známý jako test pojmenování barevných slov. Při tomto měření jsou v balíčku tři typy karet. Na „barevné kartě“ jsou zobrazeny skvrny různých barev, které mají účastníci co nejrychleji identifikovat. „Slovní karta“ zobrazuje názvy barev vytištěné černým a bílým inkoustem, které mají účastníci opět co nejrychleji pojmenovat. Posledním typem karty je „karta se slovy“, která zobrazuje názvy barev vytištěné inkoustem konfliktní barvy (např. slovo ČERVENÁ by bylo vytištěno žlutou barvou) a vyžaduje, aby účastníci pojmenovali barvy inkoustu, přičemž ignorují názvy konfliktních barev. Základním skóre na každé kartě je celkový čas (v sekundách), který účastník potřebuje k ústní odpovědi. Obvykle trvá pojmenování barvy slova déle a vede k většímu počtu chyb, pokud se barva inkoustu neshoduje s názvem barvy. V této situaci trvá dospělým odpovědět déle než dětem, protože dospělí jsou citlivější na skutečnou barvu slova, a je tedy pravděpodobnější, že se jí nechají ovlivnit při pojmenování konfliktního barevného slova, které je vytištěno.
Mechanismy, které jsou základem kognitivní flexibility, byly podrobně zkoumány různými metodami. Studie na lidech využívající funkční magnetickou rezonanci (fMRI) odhalily řadu odlišných oblastí mozku, které pracují ve vzájemné souhře a na jejichž základě lze flexibilitu spolehlivě předvídat, včetně prefrontální kůry (PFC), bazálních ganglií, přední cingulární kůry (ACC) a zadní temenní kůry (PPC).
Oblasti aktivní při zapojení kognitivní flexibility závisí na úkolu a různých faktorech zapojených do flexibility, které se používají k hodnocení chování, protože flexibilní myšlení vyžaduje aspekty inhibice, pozornosti, pracovní paměti, výběru odpovědi a udržování cíle. Několik studií využívajících paradigmata přepínání úkolů prokázalo složitost sítě zapojené do kognitivní flexibility. Byla prokázána aktivace dorsolaterálního PFC při řešení interference irelevantních souborů úkolů. Jiná studie tyto výsledky dále rozšířila tím, že prokázala, že úroveň abstraktnosti typu přepínače ovlivnila nábor různých oblastí v PFC v závislosti na tom, zda byl účastník požádán o přepnutí kognitivní sady, přepnutí odpovědi nebo přepnutí podnětu či percepce. Přepínání sad by vyžadovalo přepínání mezi pravidly úkolu, jako je tomu u WCST, a je považováno za nejabstraktnější. Přepínání odpovědí by vyžadovalo různé mapování odpovědí, jako je například kruhové pravé tlačítko a čtvercové levé tlačítko a naopak. A konečně, přepínání podnětů nebo percepčních sad by vyžadovalo jednoduché přepínání mezi kruhem a čtvercem. Aktivace je v rámci PFC zprostředkována úrovní abstraktnosti přepínače sad, a to směrem od přední k zadní části, přičemž nejvíce předních aktivací vyvolávají přepínače sad a nejvíce zadních aktivací vyplývá z přepínačů podnětů nebo percepčních přepínačů. Bazální ganglia jsou aktivní při výběru odpovědi a PPC spolu s dolním frontálním přechodem jsou aktivní při reprezentaci a aktualizaci souborů úloh, tzv. přepínání obecných domén.
Rozvoj kognitivní flexibility
Děti mohou být při hodnocení pomocí tradičních testů kognitivní flexibility nápadně málo flexibilní, což však není překvapivé vzhledem k mnoha kognitivním procesům, které se na mentální flexibilitě podílejí, a k různým vývojovým trajektoriím těchto schopností. S věkem se u dětí obecně zvyšuje kognitivní flexibilita, což je pravděpodobně výsledkem zdlouhavého vývoje frontoparietální sítě, který je patrný u dospělých, přičemž od narození do poloviny dvacátých let dochází k dozrávání synaptických spojení, zvyšování myelinizace a objemu regionální šedé hmoty.
Deficity v kognitivní flexibilitě
Snížená kognitivní flexibilita byla zaznamenána u řady neuropsychiatrických poruch, jako je mentální anorexie, obsedantně kompulzivní porucha, schizofrenie, autismus a u části osob s ADHD. Každá z těchto poruch vykazuje různé aspekty kognitivní nepružnosti. Například osoby s obsedantně kompulzivní poruchou mají potíže s přesouváním pozornosti a také s inhibicí motorických reakcí. Děti s autismem vykazují poněkud odlišný profil s deficity v přizpůsobování se měnícím se podmínkám úkolů, přičemž si často zachovávají schopnost reagovat tváří v tvář konkurenčním reakcím. Potenciální léčba může spočívat v neurochemické modulaci. U mladistvých s mentální anorexií dochází k výraznému poklesu schopností posunu nastavení, což pravděpodobně souvisí s neúplným dozráváním prefrontálního kortexu v souvislosti s podvýživou. Lze také uvažovat o tom, že lidé se závislostmi mají omezenou kognitivní flexibilitu v tom smyslu, že nejsou schopni pružně reagovat na podněty dříve spojené s drogou.
Kognitivní flexibilita a stárnutí
U starších lidí se často projevují nedostatky v kognitivní flexibilitě. Stárnoucí mozek prochází fyzickými a funkčními změnami, včetně poklesu rychlosti zpracování dat, centrálních smyslových funkcí, integrity bílé hmoty a objemu mozku. Oblasti spojené s kognitivní flexibilitou, jako je PFC a PC, s věkem atrofují nebo se zmenšují, ale také vykazují větší aktivaci související s úkolem u starších osob ve srovnání s mladšími jedinci. Toto zvýšení průtoku krve potenciálně souvisí s důkazy, že atrofie zvyšuje průtok krve a metabolismus, který se měří jako BOLD odezva neboli závislost hladiny kyslíku v krvi pomocí fMRI. Studie naznačují, že aerobní cvičení a trénink mohou mít účinky vyvolávající plasticitu, které by potenciálně mohly sloužit jako intervence ve stáří, jež bojuje proti úbytku exekutivních funkcí.
Důsledky pro vzdělávání a obecné učení
Kognitivní flexibilita a další exekutivní funkce jsou klíčové pro úspěch ve třídě i v životě. Studie zkoumající dopad kognitivní intervence pro ohrožené děti v předškolních třídách zjistila, že děti, které takovou intervenci absolvovaly po dobu jednoho až dvou let, výrazně předčily své vrstevníky. V porovnání se stejně starými dětmi, které byly náhodně zařazeny do kontrolního stavu (čtenářská gramotnost vytvořená školním obvodem), dosáhli předškoláci, kterým byla poskytnuta intervence, přesných výsledků 85 % v testech inhibiční kontroly (sebekázně), kognitivní flexibility a pracovní paměti. Jejich vrstevníci v kontrolní skupině (bez intervence) naopak prokázali pouze 65% přesnost. Pedagogové zapojení do této studie se nakonec rozhodli zavést techniky tréninku kognitivních dovedností namísto učebního plánu vytvořeného okresem.
O tom, jakou roli hraje kognitivní flexibilita ve vzdělávání, svědčí i tvrzení, že způsob výuky studentů významně ovlivňuje povahu a utváření jejich kognitivních struktur, které následně ovlivňují schopnost studentů uchovávat informace a snadno k nim přistupovat. Klíčovým cílem vzdělávání je pomoci studentům učit se a také vhodně aplikovat a přizpůsobovat to, co se naučili, novým situacím. To se odráží v začlenění kognitivní flexibility do vzdělávací politiky týkající se akademických směrnic a očekávání. Například, jak je uvedeno v iniciativě Common Core Standards Initiative, reformě vzdělávání založené na standardech, která byla vytvořena s cílem zvýšit počet maturantů, od pedagogů se očekává, že budou v rámci výuky předkládat „vysoké kognitivní požadavky tím, že budou po žácích požadovat, aby prokázali hluboké konceptuální porozumění prostřednictvím aplikace znalostí obsahu a dovedností na nové situace“. Tento pokyn v rámci iniciativy Common Core je podstatou kognitivní flexibility a bylo zjištěno, že styl výuky zaměřený na její podporu podporuje porozumění zejména v oborech, kde jsou informace složité a nelineární. Protipříklad je patrný v případech, kdy je taková látka prezentována příliš zjednodušeným způsobem a žáci nedokážou své znalosti přenést do nové oblasti.
Dopad na výuku a tvorbu učebních osnov
Aplikace kognitivní flexibility ve třídě se však nesmí spoléhat pouze na počítačovou výuku. Výzkumníci v této oblasti prosazují styl výuky, který zahrnuje skupinové aktivity zaměřené na řešení problémů a vyžaduje vyšší úroveň myšlení. Podle tohoto postupu učitel na začátku položí jednu otázku několika způsoby. Poté studenti diskutují o problému s učitelem i mezi sebou a kladou si otázky. Při formulování těchto otázek studenti aktivně provádějí brainstorming a připomínají si předchozí znalosti. V tomto okamžiku učitel stanoví konkrétní podmínky diskutovaného problému a studenti musí přizpůsobit své předchozí znalosti spolu se znalostmi svých vrstevníků, aby vytvořili řešení. Jiné návrhy učebních plánů přizpůsobené malým dětem, jako například „Nástroje mysli“, zahrnují postupy, jejichž cílem je zlepšit schopnost žáků přesouvat a prodlužovat pozornost a také myslet „mimo rámec“ (tj. vytvářet kreativní řešení).
Využití výuky mimo třídu
Výrazně odlišnou aplikaci lze vidět ve studii kognitivní flexibility a videoher. Při zkoumání této vlastnosti pod rouškou „mentální flexibility“ nizozemští výzkumníci zjistili, že hráči stříleček z pohledu první osoby (např. Call of Duty, Battlefield) vykazují v řadě měření větší „mentální flexibilitu“ než nehráči. Výzkumníci se domnívají, že ačkoli hraní videoher může být kontroverzní kvůli často grafickému obsahu, využití účinku těchto her by mohlo vést k podobným přínosům u různých skupin obyvatelstva (např. u starších lidí, kteří čelí úbytku kognitivních funkcí), a je tedy společensky relevantní.