Systém dozorové pozornosti

Diagramatické znázornění procesů v modelu Norman a Shallice. Kompletní šipky představují vstupní informace a tečkovaná představuje výstupní informace z nedávno aktivovaných schémat.

Výkonné funkce jsou kognitivní aparáty, které řídí a řídí kognitivní procesy. Norman a Shallice (1980) navrhli model výkonného fungování kontroly pozornosti, který specifikuje, jak se aktivuje nebo potlačuje myšlenkové a akční schéma pro rutinní a nerutinní okolnosti. Schémata, neboli skripty, specifikují sérii činností nebo myšlenek jednotlivce pod vlivem podmínek prostředí. Každá stimulační podmínka se zapíná na aktivaci odezvy nebo schématu. Zahájení vhodného schématu v rutinních, dobře naučených situacích je sledováno rozvržením obsahu, které bočně potlačuje konkurenční schémata pro ovládání kognitivních aparátů. V rámci unikátních, nerutinních postupů řídí aktivaci schématu Dohlížecí pozorový systém (SAS). SAS je výkonný monitorovací systém, který dohlíží a kontroluje rozvržení obsahu ovlivňováním pravděpodobností aktivace schématu a umožňuje aplikovat obecné strategie na nové problémy nebo situace během automatických pozornostních procesů.

Výkonné funkce jsou kognitivní procesy, které řídí jiné mozkové aktivity a fungují převážně v prefrontálních oblastech čelního laloku. Výkonné funkce mají omezenou kapacitu a jsou odpovědné za iniciaci, konsolidaci, regulaci a inhibici kognitivních, jazykových, motorických a emočních procesů. Tyto procesy jsou základem takových funkcí, jako je sebehodnocení, plánování, řešení problémů, ovládání impulsů a pozornosti a strategický výběr nebo sekvencování chování k dosažení požadovaných cílů.

Měření výkonných funkcí je často méně přesné než nevýkonné úkoly, a to kvůli propojenosti, multideterminované složitosti mozku. Výkonné funkce je těžké měřit nezávisle na všech ostatních kognitivních funkcích a jsou často ovlivněny nevýkonnými faktory. V důsledku toho může být pochopení vztahu mezi chováním a kognitivními procesy obtížné.

Bylo navrženo mnoho modelů výkonných funkcí, z nichž žádný zcela nepřevládá nad všemi ostatními, pokud jde o platnost a přijatelnost. Základní složitost mozku velmi ztěžuje ověření, který model(y) je (jsou) nejsprávnější. Tento článek je nejvíce zaměřen na výkonnou funkci systému dohledu a výzkum týkající se systému.

Norman a Shallice model (1980)

V roce 1980 navrhli psychologové Donald Norman a Tim Shallice rámec pro kontrolu exekutivního fungování. Model využívá myšlenkových a akčních schémat nebo schémat, což je řada naučených myšlenkových a akčních sekvencí, jako jsou skripty, které specifikují chování během situací. Schémata se aktivují z percepčních podnětů nebo z výstupu nedávno aktivovaných schémat. Například vstup do kuchyně, kde najdete hromadu nečistého nádobí (vstup), může iniciovat behaviorální reakci na vyčištění (schéma). Předpokládá se, že existuje obrovské, konečné množství myšlenkových a akčních schémat a že se pohybují v hierarchii. Například schémata na vysoké úrovni představují řešení problémů, zatímco schémata na nízké úrovni charakterizují akce.

V modelu Norman-Shallice řídí fungování a řízení schémat dva hlavní procesy. Contention scheduling je mechanismus nižší úrovně, který reguluje procesy schémat pro známé, automatické akce i některé nové situace. Contention scheduling zajišťuje aktivaci správného schématu a prostřednictvím inhibice zabraňuje souběžnému provádění více konkurenčních akcí. Schémata mají podmínky výběru a jsou iniciována, pokud úroveň aktivace dosáhne prahové hodnoty. Propojená schémata se vzájemně inhibují. Schéma, které se setká se zvýšeným počtem aktivací, bude mít za následek snadnější budoucí přístup a větší potlačení aktivace těch schémat, která jsou k němu připojena. Několik souběžně spuštěných schémat, například chůze a mluvení, je posíleno používáním a vyžaduje menší pozornost. Contention scheduling je rychlé, automatické a konzistentní v aktivaci schématu.

Druhou složkou Norman-Shalliceova modelu je Dohlížecí pozornostní systém (SAS). Tento mechanismus vyšší úrovně má kontrolu nad plánováním konfliktů. SAS monitoruje vědomé, záměrné plánování akcí, nové situace, které nelze vyřešit dříve naučeným schématem a/nebo kdy je kritické zabránit chybám nebo obvyklým reakcím. Kromě monitorování aktivace vhodného schématu a potlačení nevhodných schémat se SAS přizpůsobuje řešení problémů, které se stávajícímu schématu nepodařilo vyřešit. Jinými slovy, upravuje obecné strategie pro řešení nerutinních problémů. Pokud neexistují žádná stávající schémata související s danou problematikou, pak pod pozornostní kontrolou může být vytvořeno, posouzeno a realizováno nové schéma. Vytvoření nového schématu trvá přibližně 8–10 sekund. Dohlížecí pozornostní systém je pomalý, dobrovolný a používá flexibilní strategie pro řešení různých obtížných problémů.

Doporučujeme:  Masová komunikace

V pozoru jsou dvě hlavní odlišnosti zpracování. Automatické pozornostní procesy nevyžadují vědomé ovládání a jsou spouštěny v reakci na známé podněty prostředí. To kontrastuje s kontrolovanými pozornostními procesy, které vyžadují vědomé ovládání, aby mohly reagovat na jedinečné situace.

SAS je zapojen do výkonné složky pracovní paměti pro ukládání, kontrolu a zpracování příslušných informací. SAS umožňuje nezávislé chování zapojené do paměti, plánování, rozhodování, kognitivní odhad, řešení problémů, nebezpečná prostředí, nové situace, inhibice chyb, oprava chyb a iniciování akcí. Zahrnuje také hlavní složky lidské pozornosti včetně výběru, dělitelnosti, schopnosti posunu a udržitelnosti. Výběr pozornosti je schopnost vybrat si konkrétní úkol přes výraznější podnět nebo sadu podnětů na pozadí. Dělitelnost je, když je pozornost rozdělena mezi úkoly. Schopnost přeskočit pozornost z jednoho úkolu na druhý je známá jako schopnost posunu. Udržování pozornosti k jednomu úkolu po delší dobu je označováno jako udržitelnost pozornosti. SAS také zodpovídá za primování předpokládaných úkolů. Nicméně snížená aktivita v SAS odpovídá momentálním nedostatkům pozornosti, které vedou k irelevantnímu chování známému jako chyba zachycení. Když se SAS nedaří potlačit irelevantní schéma, je pozornost nepříznivě ovlivněna. Podobně pacienti s nefunkčním SAS vykazují komplikace při vybavování vzpomínek na konkrétní události a problémy se zaměřením pozornosti, plánováním a iniciováním akcí.

Další chyba v kontrolním pozornostním systému může vést k ničivějším důsledkům. Když jsou lidé konfrontováni s ohroženou situací, je často omezený čas na vytvoření reakce typu boj nebo útěk, která je ideálně vhodná pro zvýšení přežití. Kognitivní paralýza je stav, kdy jedinec nereaguje nebo „zamrzne“ během nouzové situace buď z důvodu časového nebo kognitivního nedostatku. Inhibice SAS je navrhovaným časovým omezením během nouzové situace. Je-li možné získat vhodné předem naučené schéma, pak bude zahájena odpověď na přežití. Pokud však žádná existující schémata nemohou reagovat, výsledkem je kognitivní paralýza, která jinak vykazuje iracionální chování. Na základě tohoto chápání lze mylně spekulovat, že SAS je v nebezpečných situacích nepříznivá. Kontrolní pozornostní systém poskytuje jedincům schopnost předvídat a připravit se na situace mentálně před jakýmkoli možným setkáním. Mnozí argumentovali o specifických úlohách SAS v situacích přežití; obecné chápání je, že slouží ke zvýšení šance na přežití a že funguje ve spojení s integrovaným systémem.

3D animované zobrazení levé hemisféry mozku s odstraněným pravým neokortexem. Zvýrazněná oblast představuje levý čelní lalok.

Zaznamenaná pravděpodobná lokalizace SAS je ve frontálních lalokech, přesněji v prefrontální kůře mozkové. Z toho vyplývá, že frontální laloky poskytují rámec pro dosažení dosažitelných cílů. Dorsolaterální oblast frontálních laloků se podílí na myšlení a jazyku a organizuje mentální reprezentaci obsahu. Prefrontální kůra mozková pojme mnoho systémů a úkolů pracujících nezávisle, závisle a interagujících s SAS. Fungování SAS závisí na více specifických systémech a strukturách v mozku. V průběhu 80. a 90. let byl prováděn velký neuropsychologický výzkum frontálních laloků a prefrontální kůry mozkové (PFC). Postupem času byl systém dozorové pozornosti začleněn do výzkumu věku, poranění mozku, psychických poruch, degenerativních onemocnění, zneužívání návykových látek a dalších. Následující oddíl je stručným přehledem výzkumu zahrnujícího SAS.

Výzkum systému dohledu nad dozorem

Lokální léze čelního laloku

Pacienti s poškozenými čelními laloky vykazují charakteristické příznaky lidí, kteří mají výkonnou dysfunkci, například zhoršené získávání autobiografických informací. Pacienti s čelními lézemi se značně liší v kognitivních nedostatcích, které vykazují, a jsou vázáni specificky na přesnou modalitu léze.

Léze v levém předním čelním laloku jsou spojeny s obtížemi při řešení nových problémů, s menším problémem při řešení dobře naučených úkolů. To naznačuje, že SAS je přítomen v levém předním čelním laloku a je více rozšířený než rozvrhování sporů. Některé běžné funkce charakterizované SAS jsou plánování, inhibice a abstrakce logických pravidel. Tyto procesy byly měřeny pomocí speciálně navržených úkolů, Londýnského Toweru (TOL), Haylingova testu a Brixtonova testu, a použity pro srovnání mezi pacienty s lézemi čelního laloku a kontrolními jedinci. Pacienti s lézemi vyžadovali více pohybů a dělali více chyb v TOL, měli potíže se zahájením automatických odpovědí a inhibicí dominantních odpovědí v Haylingově testu a postrádali schopnost objevit a aplikovat logická pravidla. Jejich odpovědi měly abnormálně vysoký výskyt iracionálních odpovědí. Efekt byl nejvýznamnější u pacientů s levou přední čelní lézí, což naznačuje, že zhoršení kognitivních funkcí mělo za následek dysfunkční SAS, který může být operabilnější v levé přední části čelního laloku.

Doporučujeme:  Apperception

V samostatné studii založené na stejných třech kognitivních měřeních však byly zjištěny protichůdné výsledky. Pacienti s frontálními lézemi nevykazovali žádné významné zhoršení v testech Tower of London, Halying nebo Brixton, přestože byli pomalejší v úkolech TOL a Hayling.

Tato protichůdná zjištění by mohla být výsledkem rozdílů ve výběru pacientů pro studie. V prvním souboru výsledků byli pacienti starší a měli zcela odstraněny velké části čelních laloků, zatímco ve druhém souboru byli pacienti mladší a měli menší oblasti poškození bez odstranění tkáně. U starších účastníků je zvýšené riziko kognitivního stárnutí a pokles prefrontální šedé hmoty. Mozek je vysoce propojený a zřídka struktury pracují zcela nezávisle na jiných oblastech. Lze důvodně dojít k závěru, že systém dohledu umístěný ve čelních lalokech pracuje společně s procesy v jiných oblastech mozku. Pacienti s odstraněnými částmi čelních laloků tak budou mít systémy zcela zablokované, aby správně fungovaly. Naopak pacienti s nefunkčními neporušenými lézemi mohou poskytnout spojení pro další složky systému, aby zůstaly funkční. Navíc oblasti mozku spojené s nefunkční složkou mohly prokázat plasticitu neuronů, aby začlenily některé z poškozených funkcí do svých vlastních procesů.

Výzkum zkoumal vliv věku na některé specifické výkonné funkce, které jsou charakteristické pro Pozornostní systém dohledu. Ukázalo se, že funkce jako plánování, inhibice a abstrakce logických pravidel jsou citlivé na pacienty s frontální dysfunkcí.

Výzkumníci zjistili, že senioři mají zhoršení výkonných funkcí měřené pomocí testu TOL, Haylingové a Brixtonové. Senioři jsou ve srovnání s mladými dospělými obecně pomalejší a podnikali více kroků k řešení problémů, dělali více chybných reakcí a měli větší potíže s porozuměním a uplatňováním logických pravidel. Účinky související s věkem byly sníženy pro plánování, když byla rychlost zpracování statisticky kontrolována, což naznačuje, že některé účinky související s věkem na výkonné fungování byly způsobeny rychlostí. Když byla statisticky kontrolována rychlost zpracování pro inhibici a reflexi logických pravidel, účinky věku byly stále patrné. Tato zjištění vedla výzkumníky k domněnce, že senioři podléhají frontálnímu poklesu.

Léze v oblasti čelního laloku a věk ovlivňují výkonné funkční procesy podobným, ale odlišným způsobem. Pacienti s lézemi v oblasti čelního laloku byli v průběhu Haylingova testu pomalejší než kontroly při zahajování a inhibici úkonů, zatímco starší pacienti byli v inhibičních úkonech pomalejší než mladí účastníci. Starší i čelní pacienti vykazovali v Brixtonově testu vysokou míru chyb, ale odpovědi starších pacientů přímo korelovaly s logickými pravidly.

Další výzkumy ukázaly, že jak lidé stárnou, objem jejich prefrontální šedé hmoty klesá. Toto zmenšení starší mozkové kůry by mohlo být příčinou některých zprostředkovaných vlivů souvisejících s věkem na výkonné funkce.

Porucha pozornosti s hyperaktivitou (ADHD)

Poměrně nedávno byl kladen důraz na pochopení dopadu poruchy pozornosti s hyperaktivitou na výkonné procesy jednotlivců. Lidé s ADHD sdílejí několik podobných projevů chování s pacienty, u nichž je potvrzeno narušení výkonných funkcí, což je charakteristické pro nedostatky SAS. Některé z těchto paralelních projevů chování zahrnují problémy se zahájením a regulací vhodného chování, inhibice impulzivního chování a udržení pozornosti a úsilí časově.

Děti s ADHD mají narušenou samoregulaci plánování a organizace. Děti i dospívání s ADHD trpí kognitivními deficity, včetně handicapovaných akademických funkcí, poruch učení, poruch řeči a jazyka a inteligenčních deficitů. Děti mají zkreslené sebevnímání sebe sama, jako by hlásily vyšší sebevědomí, než si zasloužily, známé jako pozitivní iluzorní zkreslení. Navíc jejich nedostatečná motivace, deficit v pracovní paměti a neschopnost uplatnit svou inteligenci je hlavní navrhovanou příčinou jejich nižší než normální celkové inteligence. Tyto poruchy výkonného fungování však nejsou reprezentativní pro všechny děti a dospívající s poruchou pozornosti/hyperaktivity.

Doporučujeme:  Umělé vědomí

Stimulační léky na ADHD se hojně používají ke krátkodobé redukci příznaků a obecně, užívání léků může účinně zlepšit schopnosti jedince na kognitivní úkoly, pozornost a snížení impulzivity. Dále důkazy ukazují prospěšné účinky na chování a celkový přínos pro frontální funkce a kognitivní výkon. Nicméně, nejčastější vedlejší účinek může způsobit epizodu úzkosti, mánie, a nespavost. Úzkost může inhibovat pozornost a poznávání, a tím zhoršení výkonné funkce.

Vliv alkoholu přímo, když je člověk „opilý“, na kognitivní schopnosti jedince je zřejmý. Nepřímo může mít chronická konzumace alkoholu drastické dopady na jedničkové čelní laloky. Detoxikovaní, chronicky alkoholičtí muži vykazovali sníženou inhibici a flexibilitu při plánování, detekci pravidel, koordinaci mezi úkoly a více chybovali. Tito jedinci měli relativně zdravou krátkodobou paměť, ale výrazně postrádali schopnost řídit uložené informace. Rychlost zpracování nebyla faktorem jejich výkonných deficitů. Opatření zahrnovala londýnský Tower, brixtonský test, Haylingův úkol, test tvorby tras, Stroopův test rušení a Alfa-Spanův úkol. Výsledky pozitronové emisní topografie ověřovaly aktivaci čelního laloku během testů výkonných funkcí, při kterých alkoholičtí účastníci vykazovali špatný výkon.

Alkoholické a drogové závislosti jsou do značné míry ovlivněny automatickými procesy. Tato zjištění by mohla být aplikována na klinickou léčbu detoxikovaných alkoholiků usilujících o abstinenci.

Pacienti se schizofrenií mají intelektuální, sociální a jazykové postižení. Výkonné funkce schizofrenika byly zkoumány v oblasti plánování, inhibice a abstrakce logických pravidel pomocí testů Tower of London, Hayling a Brixton. Pacienti byli výrazně horší ve všech třech úkolech ve srovnání s kontrolními jedinci odpovídajícími na úroveň vzdělání, věk a pohlaví. Tyto výsledky naznačují, že pacienti se schizofrenií mají buď specifické postižení pro každý z těchto úkolů zvlášť, nebo existuje obecná dysfunkce, která ovlivňuje všechny tři úkoly. Parsimonie, stejně jako doplňující zjištění z jiných studií by naznačovaly obecný deficit SAS.

Když se počítaly různé statistické korelace, byli pacienti se schizofrenií v zásadě příbuzní, i když ne zcela paralelní s pacienty s dysfunkcí čelního laloku. Na rozdíl od obecného postižení, které se ukládalo schizofrenikům, vycházely fokální léze ze specifických deficitů.

Děti s autismem mají sníženou schopnost řešit problémy, zapojit se do promyšleného a vhodného chování, plnit důležité úkoly a sledovat samy sebe. Postrádají mentalizaci nebo Teorii mysli (ToM) a mají smyslové, percepční, kognitivní a intelektuální deficity. To naznačuje, že děti s autismem mají obecné deficity v systémech plánování a regulace vysokého řádu, známých jako výkonné funkce. Autisté mají zvětšenou kůru charakterizovanou nepravidelným růstem neuronů, sníženým objemem corpus callosum (narušující komunikaci mezi hemisférami), abnormální strukturu a funkci čelního laloku, mozečku, mediálního spánkového laloku, příbuzných limbických systémů (amygdala a hippocampus) a zvýšené hladiny serotoninu. Tyto mozkové a molekulární abnormality by mohly být příčinou charakteristického zhoršení výkonných funkcí u autistických pacientů. SAS je narušen na určité úrovni a intenzitě u všech pěti pervasivních vývojových poruch (PDD), které zahrnují autismus, Aspergerův syndrom (AS), Rettův syndrom, poruchu rozpadu dětství (CDD) a pervasivní vývojovou poruchu jinak nespecifikovanou (PDD-NOS).

Vliv Parkinsonovy nemoci na SAS je shodný s těmi, které byly zjištěny při otravě oxidem uhelnatým, a oba potvrzují dysfunkce čelního laloku.

Osoby, které přežily otravu oxidem uhelnatým, měly relativně normální schopnosti při rutinních, pozornostních úkonech, ale byly oslabeny při vysokoúrovňových funkcích, jako je přepínání a ovládání pozornosti. Tyto nižší a vyšší úkoly zrcadlí rozvrhování obsahu, respektive dozorový pozornostní systém. Osoby, které přežily, měly výrazně pomalejší výkon a poruchy byly přítomny po dobu více než 1 měsíce.