Cognitive control

Assessment | Biopsychology | Comparative |Cognitive | Developmental | Language | Individual differences |Personality | Philosophy | Social |
Methods | Statistics |Clinical | Educational | Industrial |Professional items |World psychology |

Cognitive Psychology:Attention * Decision making * Learning ·Judgement * Memory * Motivation * Perception ·Reasoning * Thinking-Cognitive processesCognition-OutlineIndex

Cognitive control on termi, joka merkitsee samaa kuin Executive Function, KS. Executive system, ja jota psykologit ja neurotieteilijät käyttävät kuvaamaan löyhästi määriteltyä kokoelma aivoprosesseja, joiden tehtävänä on ohjata ajattelua ja käyttäytymistä sisäisesti luotujen tavoitteiden tai suunnitelmien mukaisesti. Usein kognitiiviseen kontrolliin vedotaan, kun on tarpeen ohittaa vasteet, jotka muuten saattavat automaattisesti saada ärsykkeitä ulkoisessa ympäristössä. Esimerkiksi, jos sinulle tarjotaan mahdollisesti palkitseva ärsyke, kuten maukas pala suklaakakkua, automaattinen vastaus voisi olla haukata pala. Kuitenkin, Jos tämä käyttäytyminen on ristiriidassa sisäisten suunnitelmien kanssa (kuten se, että olet päättänyt olla syömättä suklaakakkua dieetin aikana), kognitiivinen kontrolli saattaa estää tätä vastetta. Neuromekanismit, joilla kognitiivinen kontrolli toteutetaan, ovat jatkuvan keskustelun aihe kognitiivisen neurotieteen alalla.

historiallinen perspektiivi

vaikka kognitiivisen kontrollin ja sen neuraalisen perustan tutkimus on lisääntynyt selvästi viimeisten 5 vuoden aikana (medical citations index Pubmed paljastaa jatkuvasti kasvavan määrän viittauksia hakutermiin “kognitiivinen kontrolli” vuosina 1995-2006), teoreettinen viitekehys, jossa se sijaitsee, ei ole Uusi. Brittiläinen psykologi Donald Broadbent teki 1950-luvulla eron “automaattisten” ja “kontrolloitujen” prosessien välille ja esitteli käsitteen valikoiva huomio, johon kognitiivinen kontrolli liittyy läheisesti. Termi itsessään ei myöskään ole viimeaikainen alkuperä: yhdysvaltalainen psykologi Michael Posner julkaisi vuonna 1975 kirjan “Attention and cognitive control”. Vaikutusvaltaisten tutkijoiden, kuten Michael Posnerin, Joaquin Fusterin, Tim Shallicen ja heidän kollegoidensa työ 1980-luvulla loi paljon pohjaa kognitiivisen kontrollin viimeaikaiselle tutkimukselle. Posner ehdotti esimerkiksi, että tarkkaavaisuusjärjestelmässä on erillinen “toimeenpaneva” haara, jonka tehtävänä on kiinnittää huomio valikoituihin ympäristönäkökohtiin. Brittiläinen neuropsykologi Tim Shallice esitti myös, että huomiota säännellään “valvontajärjestelmällä”, joka voi ohittaa automaattiset vastaukset ja suosia aikataulutuskäyttäytymistä suunnitelmien tai aikomusten perusteella . Koko tänä aikana syntyi yksimielisyys siitä, että tämä ohjausjärjestelmä sijaitsee aivojen etummaisessa osassa, etuotsalohkossa (PFC).

Miller & Cohenin (2001) malli

myöhemmin, vuonna 2001, Earl Miller ja Jonathan Cohen julkaisivat vaikutusvaltaisen artikkelin “an integrative theory of prefrontal cortex function”, jossa he väittävät, että kognitiivinen kontrolli on PFC: n ensisijainen tehtävä ja että kontrolli toteutetaan lisäämällä sellaisten aistien tai motoneuronien hyötyä, joita ulkoisen ympäristön tehtävä – tai päämäärään liittyvät elementit harjoittavat . Keskeisessä kappaleessa he väittävät:

” oletamme, että PFC palvelee tiettyä funktiota kognitiivisessa kontrollissa: tavoitteita edustavien toimintamallien ja niiden saavuttamiseen tarvittavien keinojen aktiivinen ylläpitäminen. Ne tarjoavat harhasignaaleja suuressa osassa muuta aivoa, vaikuttaen paitsi visuaalisiin prosesseihin myös muihin aistimellisuuksiin sekä järjestelmiin, jotka vastaavat vasteen suorittamisesta, muistinetsinnästä, emotionaalisesta arvioinnista jne. Näiden bias-signaalien yhteenlaskettu vaikutus on ohjata neuraalisen toiminnan virtausta pitkin reittejä, jotka muodostavat asianmukaisen kartoituksen syötteiden, sisäisten tilojen ja ulostulojen välillä, joita tarvitaan tietyn tehtävän suorittamiseen.”

Miller ja Cohen vetoavat nimenomaisesti aiempaan visuaalisen huomion teoriaan, joka käsitteellistää visuaalisen kohtauksen havaitsemisen useiden representaatioiden kilpailuna – kuten värien, yksilöiden tai esineiden-valikoiva visuaalinen huomio vaikuttaa “harhaan” tässä kilpailussa tiettyjen valittujen piirteiden tai representaatioiden hyväksi. Kuvittele esimerkiksi, että odotat vilkkaalla rautatieasemalla ystävääsi, jolla on punainen takki. Pystyt valikoivasti rajaamaan huomiosi painopistettä etsiäksesi punaisia esineitä siinä toivossa, että tunnistat ystäväsi. Desimone ja Duncan väittävät, että aivot saavuttavat tämän lisäämällä valikoivasti punaiseen väriin reagoivien hermosolujen saamista siten, että näiden hermosolujen tuotos saavuttaa todennäköisemmin loppupään prosessointivaiheen ja ohjaa siten käyttäytymistä. Millerin ja Cohenin mukaan tämä valikoiva tarkkaavaisuusmekanismi on itse asiassa vain kognitiivisen kontrollin erikoistapaus – sellainen, jossa biasing tapahtuu aistien alueella. Millerin ja Cohenin mallin mukaan PFC voi kontrolloida tulo – (sensory) tai lähtö – (response) neuroneja sekä muistissa tai tunteissa mukana olevia kokoonpanoja. Kognitiivinen kontrolli välittyy PFC: n ja sekä sensoristen, limbisten että motoristen kulmien keskinäisestä yhteydestä. Käsitteellä “kognitiivinen kontrolli” tarkoitetaan siis kaikkia tilanteita, joissa biasing-signaalia käytetään tehtävään sopivan vastaamisen edistämiseen, ja kontrollista tulee siten olennainen osa monenlaisia psykologisia konstruktioita, kuten valikoivaa tarkkaavaisuutta, virheiden seurantaa, päätöksentekoa, muistin estoa ja vasteen estoa.

kokeellinen todistusaineisto

suuri osa kognitiiviseen kontrolliin osallistuvien hermorakenteiden kokeellisesta todistusaineistosta tulee laboratoriotehtävistä, kuten Stroop-tehtävästä tai Wisconsin-Korttilajittelutehtävästä (WCST). Esimerkiksi Stroop-tehtävässä ihmiskoehenkilöitä pyydetään lukemaan värien nimet, jotka on esitetty ristiriitaisilla musteväreillä (esimerkiksi sana ‘punainen’ vihreällä musteella). Tehtävän suorittamiseen tarvitaan kognitiivista kontrollia, sillä suhteellisen yliammuttu ja automaattinen käyttäytyminen (sanojen lukeminen) on estettävä vähemmän harjoitellun tehtävän hyväksi – musteen värin nimeäminen. Viimeaikaiset toiminnalliset neuroimaging tutkimukset ovat osoittaneet, että kaksi PFC: n osaa, anterior cingulate cortex (ACC) ja dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC), pidetään erityisen tärkeinä tämän tehtävän suorittamiseksi. Pelkät toiminnalliset neuroimaging-tutkimukset eivät kuitenkaan voi osoittaa, että tietty (aktivoitu) aivoalue on kriittinen tehtävän suorittamisen kannalta – mikä edellyttää neuropsykologiaa, esim. sekä muita toimintakyvyn menetystutkimuksia Transkraniaalisella Magneettistimulaatiolla, esim.

Konteksti-PFC-neuronien herkkyys

muut todisteet PFC: n osallistumisesta kognitiiviseen kontrolliin ovat peräisin apinoilla, kuten makakiapinalla, tehdyistä yksisoluisista elektrofysiologisista tutkimuksista, joissa on osoitettu, että (toisin kuin posterioristen aivojen soluissa) monet PFC-neuronit ovat herkkiä ärsykkeelle ja Kontekstille. Esimerkiksi PFC-solut saattavat reagoida vihreään merkkiin tilassa, jossa cue viestii, että vasemmanpuoleinen saccade pitäisi tehdä, mutta ei vihreään merkkiin toisessa kokeellisessa kontekstissa. Tämä on tärkeää, koska kognitiivisen kontrollin optimaalinen käyttöönotto on poikkeuksetta kontekstisidonnaista. Millerin ja Cohenin antamaa esimerkkiä lainatakseni eräs yhdysvaltalainen asukas saattaa ylikorostua katsomaan vasemmalle tietä ylittäessään. Kuitenkin, kun “konteksti” osoittaa, että hän on Yhdistyneessä kuningaskunnassa, tämä vastaus olisi vaimennettava hyväksi eri ärsyke-vastaus pariksi (katso oikealle ylittäessään tietä). Tämä käytösrepertuaari edellyttää selvästi hermostojärjestelmää, joka pystyy integroimaan ärsykkeen (tien) kontekstiin (Yhdysvallat, Iso-Britannia), jotta käyttäytyminen voidaan tunnistaa (Katso vasemmalle, katso oikealle). Nykyiset todisteet viittaavat siihen, että PFC: n hermosolut näyttävät edustavan juuri tällaista tietoa. Muut todisteet yksisoluisesta elektrofysiologiasta apinoilla viittaavat ventrolateraaliseen PFC: hen (huonompi prefrontaalinen konveksiteetti) motoristen vasteiden säätelyssä. On esimerkiksi tunnistettu soluja, jotka lisäävät tulinopeuttaan NoGo-signaaleihin sekä signaali, joka sanoo ” Älä katso sinne!” .

näyttöä tarkkaavaisuuden osoittamisesta aistialueilla

Elektrofysiologisissa ja toiminnallisissa neuroimaging-tutkimuksissa, joihin osallistui ihmisiä, on käytetty kuvaamaan tarkkaavaisuuden osoittamisen taustalla olevia hermomekanismeja. Useimmissa tutkimuksissa on etsitty aktivaatiota biasingin “kohdissa”, kuten visuaalisissa tai auditiivisissa korteissa. Varhaisissa tutkimuksissa käytettiin tapahtumaan liittyviä mahdollisuuksia paljastamaan, että vasemman ja oikean näköaivokuoren yli tallennetut Sähköiset aivovasteet paranevat, kun koehenkilöä neuvotaan huolehtimaan sopivasta (kontralateraalisesta) avaruuden puolesta. Bloodflow-pohjaisten neuroimaging-tekniikoiden, kuten funktionaalisen magneettikuvauksen (fMRI) ja positroniemissiotomografian (PET), tulo on viime aikoina mahdollistanut sen osoittamisen, että hermotoiminta useilla aistialueilla, mukaan lukien väri -, liike-ja kasvovasteiset näköaivokuoren alueet, tehostuu, kun koehenkilöitä ohjataan huolehtimaan ärsykkeen tästä ulottuvuudesta, mikä viittaa aistien neokorteksissa saavutettavuuden hallintaan. Esimerkiksi tyypillisessä tutkimuksessa Liu ja työtoverit esittivät koehenkilöille joko punaisella tai vihreällä merkittyjä vasemmalle tai oikealle liikkuvia pisteitä. Jokaisen ärsykkeen edellä oli ohjekeppi, joka osoitti, pitäisikö koehenkilöiden reagoida pisteiden värin tai suunnan perusteella. Vaikka väriä ja liikettä oli kaikissa ärsykeryhmissä, fMRI-aktiivisuus väriherkillä alueilla (V4) lisääntyi, kun koehenkilöitä ohjeistettiin huolehtimaan väristä, ja liikeherkillä alueilla aktiivisuus lisääntyi, kun koehenkilöitä ohjeistettiin huolehtimaan liikkeen suunnasta. Useat tutkimukset ovat myös raportoineet näyttöä biasing signaali ennen ärsyke puhkeamista, havainto, että alueet otsalohkon yleensä tulla aktiivinen ennen puhkeamista odotetun ärsykkeen.

yhteydet PFC: n ja aistialueiden välillä kognitiivisen kontrollin aikana

huolimatta kognitiivisen kontrollin “biasing” – mallin kasvavasta valuutasta, suora näyttö PFC: n ja aistialueiden toiminnallisista yhteyksistä kognitiivisen kontrollin aikana on toistaiseksi melko vähäistä. Itse asiassa ainoa suora näyttö tulee tutkimuksista, joissa osa frontal cortex on vaurioitunut, ja vastaava vaikutus havaitaan kaukana vauriokohdasta, aistien neuronien vasteissa. Harvassa tutkimuksessa on kuitenkin selvitetty, koskeeko vaikutus nimenomaan tilanteita, joissa valvontaa tarvitaan. Muut menetelmät kaukaisten aivoalueiden välisen yhteyden mittaamiseksi, kuten korrelaatio fMRI-vasteessa, ovat tuottaneet epäsuoraa näyttöä siitä, että frontaalinen aivokuori ja aistialueet kommunikoivat erilaisten prosessien aikana, joiden ajatellaan sitoutuvan kognitiiviseen kontrolliin, kuten työmuistiin, mutta tarvitaan lisää tutkimusta sen selvittämiseksi, miten tieto kulkee PFC: n ja muun aivojen välillä kognitiivisen kontrollin aikana.

Top Down Inhibitory Control

fasilitoivien tai vahvistavien kontrollimekanismien lisäksi monet kirjoittajat ovat esittäneet inhibitorisia mekanismeja vasteen hallinnan, muistin , valikoivan huomion ja tunteiden alalla .

uudemmat tiedot

niinä kuutena vuotena, jotka ovat kuluneet Miller & Cohenin artikkelin julkaisemisesta, on kuvattu muita tärkeitä todisteita kognitiivisen kontrollin prosesseista etuotsalohkon aivokuoressa. Eräässä laajalti siteeratussa katsausartikkelissa korostetaan PFC: n mediaalisen osan roolia tilanteissa, joissa kognitiivinen kontrolli todennäköisesti kytkeytyy – esimerkiksi silloin, kun on tärkeää havaita virheet, tunnistaa tilanteet, joissa ärsykeristiriita voi syntyä, tehdä päätöksiä epävarmuuden vallitessa tai kun havaitaan alentunut todennäköisyys saada suotuisat suoritustulokset. Tässä katsauksessa, kuten monissa muissakin, korostetaan mediaalisen ja lateraalisen PFC: n välisiä vuorovaikutuksia, jolloin posteriorinen mediaalinen frontaalinen aivokuori viestii lisääntyneen kognitiivisen kontrollin tarpeesta ja lähettää tämän signaalin dorsolateraalisen etuotsalohkon alueille, jotka todella toteuttavat kontrollin. Toinen merkittävä teoria korostaa, että interaktiot pitkin kohtisuorassa akselin frontal cortex, väittäen, että “cascade” vuorovaikutusten anterior PFC, dorsolateral PFC, ja premotor cortex ohjaa käyttäytymistä mukaisesti aiemman konteksti, nykyinen konteksti, ja nykyinen sensorimotor assosiaatiot vastaavasti.

Tämä sivu käyttää Creative Commons-lisensoitua sisältöä Wikipediasta (Näytä tekijät).