Введение

Выделение в системе мнестических процессов отдельного вида памяти, позволяющего удерживать в актуализованной форме релевантные осуществляемой деятельности умственные объекты, имеет в психологии богатую историю. Хрестоматийными стали, например, концепции первичной памяти У. Джеймса и кратковременной памяти Р. Аткинсона и Р. Шиффрина. В последние десятилетия исследования этого особого вида памяти получили новое содержание. Новаторским стало введение А. Бэддели понятия «рабочая память» в психологическую науку. В контексте этого понятия произошло плодотворное объединение понятий о хранении релевантной текущим задачам информации и ее переработке. В таком понимании рабочая память (РП) представляет собой когнитивную структуру, играющую заметную роль в осуществлении опосредованной переработки когнитивных репрезентаций целенаправленной деятельности. Современные когнитивные теории приписывают РП центральное место в системе познавательных процессов человека, что отражается в значительном увеличении количества исследований РП в последние годы.

Основой эмпирического изучения функций и механизмов РП является модель А. Бэддели, в рамках которой РП была определена как система оперативного хранения и переработки информации в целях обеспечения решения человеком текущих задач. Под руководством А. Бэддели была реализована комплексная программа изучения структуры РП, которая позволила выделить некоторые модально-специфичные компоненты хранения информации в РП, а также отдельный компонент, обеспечивающий управление ресурсами РП. Эта иерархическая модель РП на долгое время определила облик исследований РП. Отдельные ее элементы нашли хорошее подтверждение в поведенческих экспериментах, а также в нейропсихологических исследованиях. Тем не менее, эта модель не является исчерпывающей, и на сегодняшний день в области изучения РП человека остается значительное количество пробелов.

Относительно новым направлением в исследованиях РП является изучение индивидуальных различий в ее функциональных возможностях. Подобные исследования были сначала сконцентрированы на задаче установления межиндивидуальной вариативности в объеме РП, однако вскоре вышли за пределы этой достаточно узкой проблемы. Фундаментальными фактами, полученными в этой области, являются обнаруженная связь объема РП и процессов произвольного внимания, а также объема РП и показателей общего интеллекта. Именно последний результат является сегодня убедительным свидетельством центрального места, которое РП как система оперативного хранения и переработки информации занимает в системе познавательных процессов. Объединение результатов различных исследовательских парадигм в контексте изучения РП человека позволяет постепенно обрисовывать контуры теории, описывающей ее структуру и функции.

Возможная роль РП в обеспечении познавательной деятельности человека обусловливает возможность прикладного применения этого понятия. Целый ряд практически значимых переменных обнаруживает зависимость от особенностей реализации РП. Например, объем РП коррелирует с различными показателями эффективности осуществления сложной деятельности, такими как изучение иностранных языков или управление сложными техническими системами. Индивидуальные особенности РП также определяют эффективность обучения у школьников, причем недостаточная сформированность функций хранения и переработки информации в РП рассматривается как фактор, влияющий на формирование целого комплекса неадекватных форм поведения, препятствующих успешному обучению. В рамках нейропсихологических исследований показано, что сохранность функций управляющего компонента РП является надежным предиктором восстановления психических функций после травм головного мозга. Эти и другие факты обусловливают большое прикладное значение, которое могут иметь исследования функций и механизмов РП.

Несмотря на известный прогресс в области исследований РП, многие аспекты функциональной организации РП остаются сегодня неизученными. Одним из центральных открытых вопросов является вопрос о структуре рабочей памяти. Хотя эта проблематика интенсивно исследовалась в контексте теоретической модели А. Бэддели, новые результаты позволяют предположить, что в РП человека могут быть выделены дополнительные структуры и компоненты, имеющие большое значение для реализации функций РП. В частности, в рамках настоящей работы ставится вопрос о возможности выделения в составе РП функционально различных компонентов, основывающихся на механизмах долговременного и кратковременного хранения информации. Также исследуется вопрос о функциях фокуса внимания как отдельного компонента РП, обеспечивающего хранение репрезентаций, являющихся предметом когнитивной переработки. Представляется, что вследствие связи между характеристиками компонентов РП и реализацией ее функций эмпирические исследования функциональных особенностей компонентов РП приобретают высокую теоретическую и практическую значимость.

Выделение в составе РП компонентов, различающихся по своим функциям и природе, ставит задачу изучения процессов их взаимодействия. Например, выделение компонентов РП, связанных с хранением информации на основе использования механизмов долговременной и кратковременной памяти, требует выявления условий, при которых используется тот или иной компонент, а также условий, при которых информация может перемещаться между компонентами. Такие процессы обмена информацией должны быть обусловлены актуальными потребностями в хранении информации, релевантной для решения текущих задач. Малоизученными остаются вопросы взаимодействия компонентов РП, обеспечивающих оперативное хранение информации и ее переработку. Изучение этого аспекта взаимодействия компонентов РП следует начинать с рассмотрения вопроса о том, в какой мере переработка и хранение информации в РП интерферируют друг с другом. Независимость или взаимная интерференция компонентов, связанных с хранением и переработкой информации в РП, позволят сделать выводы об особенностях ее структурно-функциональной организации. Изучение взаимодействия компонентов РП крайне актуально также в контексте изучения различных классов заданий на РП и механизмов их выполнения.

Важной проблемой при изучении функций и механизмов РП является проблема контроля за информацией, представленной в РП. Иррелевантная для решения актуальной задачи информация может получать доступ к ресурсам хранения в РП, интерферируя с релевантной информацией. Такая интерференция возникает, в частности, при различных патологических состояниях, при которых эмоционально значимая иррелевантная информация удерживается в РП в ущерб информации, необходимой для решения текущей задачи. В этой связи большое значение приобретает изучение процессов контроля за доступом информации к ресурсам хранения в РП, в частности процессов произвольного подавления интерференции в составе системы процессов когнитивного контроля.

Другим комплексом вопросов, представляющих интерес для современных исследований РП и затронутых в настоящей работе, являются вопросы об организации процессов управления хранением и переработкой информации в РП. Предметом первоочередного изучения должны стать механизмы, связывающие компоненты РП с компонентами, обеспечивающими произвольный контроль процессов внимания. Хотя эмпирически связь произвольного внимания и характеристик РП уже была показана ранее, на сегодняшний день отсутствуют исследования, описывающие роль процессов контроля внимания в реализации отдельных функций РП. В частности, в данной работе будет показано дифференцированное влияние процессов произвольного контроля внимания на функции хранения и переработки информации в РП. Важным аспектом изучения зависимости между механизмами РП и функциями произвольного внимания является возможная зависимость функциональных особенностей РП от наличия неспецифических когнитивных ресурсов, обеспечивающих возможность сознательного контроля за познавательной деятельностью. Демонстрация роли неспецифических ресурсов в реализации функций РП позволяет связать ее функционирование с активностью когнитивных и мотивационно-личностных систем, обеспечивающих регуляцию сложных видов поведения. Раскрытие этой связи необходимо для любой теории, ставящей задачу обоснования места РП в системе управление произвольным поведением человека.

При изучении функций и механизмов РП не следует упускать из виду, что исследования РП во многом мотивированы возможным прикладным значением этого понятия. Сегодня существуют многочисленные свидетельства связи индивидуальных различий в характеристиках РП и познавательных функций, например, текучего интеллекта. Несмотря на выраженность этой эмпирической связи и ее безусловную практическую значимость, лежащие в ее основе механизмы остаются непроясненными. Хотя в рамках настоящей работы не предпринималась попытка раскрыть детерминанты этой фундаментальной зависимости, следует надеяться, что описываемые исследования структуры и механизмов РП и полученные на их основе выводы о функциональной организации РП помогут наметить новые подходы к решению этой проблемы. Представляется, что накопление данных о структуре и функциях РП и их теоретическое осмысление повышает вероятность нахождения практического применения результатам исследований РП, которое сегодня является крайне актуальным. Многочисленные эмпирические зависимости между показателями эффективности осуществления сложной деятельности и особенностями организации РП могут быть применены для повышения качества познавательных и исполнительских компонентов деятельности только в случае адекватных теоретических представлений о природе этих зависимостей.

В настоящей работе будут рассмотрены представления об РП как о гетерогенной системе функционально различных компонентов, динамически получающих целесообразную организацию для оптимального хранения и переработки информации в целях решения познавательных задач, стоящих перед человеком. Помимо обзора актуальных теоретических представлений о структуре и компонентном составе РП, а также о функциональных взаимодействиях компонентов РП, в работе будут приведены результаты серии исследований ряда открытых вопросов структурно-функциональной организации РП. Представляется, что расширение эмпирической базы в области исследований РП позволит лучше понять законы функционирования этой системы когнитивных процессов, играющей важную роль в осуществлении человеком сложной деятельности.

Глава 1. Рабочая память в системе когнитивных процессов

1.1. Понятие рабочей памяти

Рабочая память (РП) представляет собой систему когнитивных структур и процессов для оперативного хранения и манипуляции информации. Понятие РП расширяет понятие кратковременной памяти (КВП), так как делает акцент не только на кратковременном удержании информации, но и на ее переработке. Сегодня предполагается, что РП лежит в основе мышления и высокоуровневых когнитивных функций в целом. Индивидуальные различия в объеме РП коррелируют с показателями академической успеваемости, интеллекта и успешности осуществления различных видов сложной деятельности. Это обусловливает пристальный интерес исследователей к конструкту РП и приводит к интенсивному изучению функций и проявлений РП и лежащих в ее основе механизмов.

Определяющей характеристикой РП является согласованная работа процессов хранения и переработки информации. Процессы хранения позволяют процессам переработки получать доступ к необходимым данным. Результаты процессов переработки, в свою очередь, сохраняются за счет работы процессов хранения. Поэтому они могут стать объектом нового цикла обработки или быть отложены в долговременной памяти (ДВП) для дальнейшего использования. Таким образом, РП играет центральную роль в анализе и синтезе информации с целью обеспечения адаптации человека к его окружению. Вследствие этого характерные для РП функциональные ограничения определяют возможности человека по приему и переработке информации, ограничивая диапазон как познавательных, так и практических действий. Кроме того, вследствие этого ограничения и нарушения в функционировании РП могут влиять на успешность приспособления человека к жизненным обстоятельствам, определяя, наряду с множеством других факторов, позитивный или негативный исход процессов адаптации.

Понятие «рабочая память» было впервые использовано в работе Дж. Миллера, Е. Галантера и К. Прибрама (Миллер, Галантер, Прибрам, 1965) для обозначения системы памяти, предназначенной для хранения планов. Под планами понимаются иерархические структуры целей, на основе которых осуществляется управление поведением. Целенаправленное поведение предполагает композицию планов, а также мониторинг того, насколько реализуемое поведение соответствует плану. Составление планов из отдельных элементов, а также удержание плана во время выполнения деятельности осуществляется с помощью РП. РП при этом характеризуется как «быстрая память», т. е. как система хранения, обеспечивающая непосредственный доступ к хранящимся в ней репрезентациям. Такой непосредственный доступ, не связанный с необходимостью извлечения информации из ДВП, является предпосылкой оптимального, с точки зрения временной координации, поведения на основе планов. Как видно из этой характеристики РП, она определяется авторами функционально, без указания на конкретные психологические и, тем более, нейрофизиологические структуры и процессы.

Модель РП, разработанная A. Baddely и G. Hitch (1974), которая впоследствии преимущественно развивалась A. Baddeley (1986), содержит три блока. Эти блоки - управляющая система («центральный исполнитель») и две подчиненные ей системы («рабские системы») для хранения вербальной и зрительно-пространственной информации. Системы хранения обеспечивают кратковременное удержание небольшого объема информации соответствующей модальности. Например, вербальная «рабская» система может использоваться для удержания аудиально или зрительно предъявленных слов. Центральный исполнитель (исполнительный компонент РП) является гипотетической системой процессов, обеспечивающих оптимальную работу систем хранения и управление процессами внимания. Он также организует перемещение информации внутри рабских систем и между рабочей и долговременной памятью. Для обоснования правомерности выделения указанных компонентов рабочей памяти A. Baddely широко использовал метод двойной задачи (dual task). Метод заключается в выполнении испытуемыми двух заданий. Одно задание - основное - требует использования различных компонентов рабочей памяти. Другое задание - интерферирующее - требует использования одного конкретного компонента рабочей памяти.

За счет использования этого компонента интерферирующее задание создает помехи при выполнении основного задания. Например, иррелевантная артикуляция является интерферирующей задачей, селективно нагружающей вербальную систему хранения. Нажатие определенной последовательности клавиш на клавиатуре является интерферирующей задачей, селективно нагружающей зрительнопространственную систему хранения. Задача генерации случайных чисел (т. е. задача называния цифр таким образом, чтобы последовательность цифр была случайной) является интерферирующей задачей, селективно нагружающей центральный исполнитель. Используя метод двойной задачи можно показать, например, что игра в шахматы требует ресурсов центрального исполнителя и зрительно-пространственной системы хранения, но практически не использует механизмы вербальной системы хранения.

Вербальная система кратковременного хранения в модели A. Baddely получила наименование фонологической петли. Она состоит из двух подсистем: фонологического хранилища и системы артикуляторного проговаривания. Фонологическое хранилище представляет собой систему кратковременного хранения акустических следов. Эти следы распадаются с достаточно высокой скоростью (примерно в течение 2 с) в том случае, если они не реактивируются за счет процессов проговаривания. Существование фонологического хранилища, использующего акустическое кодирование, подтверждается эффектом фонетического сходства - при непосредственном упорядоченном воспроизведении фонетически близкие звуки воспроизводятся хуже, чем фонетически далекие звуки. Существование системы артикуляторного проговаривания, связанной с субвокальной артикуляцией, проявляется в эффекте длины слова - длинные слова воспроизводятся хуже, чем короткие слова. При этом подавление артикуляции приводит к исчезновению эффекта длины слова. Связь эффективности кратковременного вербального хранения с субвокальной артикуляцией проявляется в эффектах связи скорости речи и объема вербальной кратковременной памяти (Baddeley, Thomson, Buchanan, 1975). Основной функцией системы артикуляторного проговаривания, таким образом, является реактивация вербальной информации, содержащейся в фонологическом хранилище. Система артикуляторного проговаривания также служит «интерфейсом ввода данных» в фонологическое хранилище для зрительно предъявленной информации.

Зрительно-пространственная система хранения представляет собой буфер для кратковременного удержания зрительной и пространственной информации. Объем хранения в зрительной части этой системы ограничен примерно 4 объектами. В основе различения пространственного и зрительного компонентов лежат поведенческие и нейрофизиологические данные. В зрительно-пространственной системе имеется собственный механизм реактивации информации, аналогичный механизму субвокального проговаривания. Эта функция осуществляется за счет перемещения внимания, обеспечиваемого центральным исполнителем.

Центральный исполнитель - это система контроля внимания, обеспечивающая распределение его ресурсов между подчиненными системами хранения. Функциями центрального исполнителя являются фокусировка внимания, а также распределение внимания и его переключение. Еще одной функцией центрального исполнителя является интеграция информации разной модальности из систем кратковременного хранения и ДВП в эпизодическом буфере. Моделью центрального исполнителя может считаться система управляющего внимания (supervisory attentional system, SAS - Norman, Shallice, 1986).

Концепция рабочей памяти R. Engle (Engle, 2002; Engle, Kane, 2004; Engle, Kane, Tucholski, 1999) концентрируется, в отличие от модели А. Бэддели, не на системах модально-специфичного хранения, а на доменно-неспецифичных контрольных процессах, обеспечивающих функции РП. Эта концепция, относящаяся к так называемым «активационным моделям РП», возникла в контексте дифференциально-психологических исследований индивидуальных различий в объеме РП - количества удерживаемых в ней дискретных элементов информации. Эти исследования показывают, что объем КВП, так и объем РП, подлежит выраженной межиндивидуальной изменчивости. При этом показатели объема РП обнаруживают выраженные корреляции с показателями эффективности выполнения различных видов интеллектуально сложной деятельности. Вопрос о природе этой зависимости привел к возникновению представлений о центральной роли процессов исполнительного внимания в реализации функций РП.

Согласно концепции R. Engle, функция РП заключается в том, чтобы поддерживать необходимые для решения актуальной задачи когнитивные репрезентации в активированном состоянии. Нахождение репрезентаций в активированном состоянии обеспечивает их доступность для когнитивных процессов. Поддержание надпорогового уровня активации релевантных задаче репрезентаций осуществляется в условиях конкуренции со стороны иррелевантных внешних дистракторов и репрезентаций, активированных в силу каких-либо посторонних причин. Таким образом, реализация функций РП должна обеспечиваться механизмами контроля внимания, которые позволяют когнитивной системе использовать необходимые репрезентации в условиях интерференции. Поэтому индивидуальные различия в объеме РП могут быть обусловлены не фиксированными различиями в объеме хранения, а различиями в способности удерживать внимание на релевантных задаче когнитивных элементах. Таким образом, РП - это не столько система процессов памяти, сколько система процессов «внимания для памяти».

Ряд эмпирических свидетельств поддерживают такое понимание конструкта РП. Методом контрастных групп (т. е. групп, составленных из испытуемых с очень высокими и очень низкими показателями объема РП) показано, что лица с низким объемом РП в большей степени подвержены действию проактивной интерференции при удержании информации в рабочей памяти. При этом необходимость выполнять дополнительную задачу приводит к увеличению негативного эффекта проактивной интерференции и для испытуемых с высоким объемом РП. Таким образом, за высоким объемом РП стоит действие неавтомтизированных процессов когнитивного контроля, обеспечивающих подавление проактивной интерференции. Показатели объема РП также коррелируют с показателями эффективности выполнения заданий на внимание. Например, объем рабочей памяти коррелирует с эффективностью выполнения задачи на антисаккаду и задачи Струпа. Ярким свидетельством связи объема РП и эффективности процессов контроля внимания является негативная корреляция между объемом РП и вероятностью обнаружения субъективно значимого стимула в иррелевантном канале при использовании методики дихотического слушания. Лица с высоким объемом РП гораздо реже обнаруживают, что в иррелевантном канале предъявляется их собственное имя. Это свидетельствует о более развитом подавлении иррелевантных сенсорных дистракторов у этой группы испытуемых.

Вернуться в блог