Baddeleys Modell des Arbeitsgedächtnisses - Baddeley's model of working memory

Baddeleys Modell des Arbeitsgedächtnisses ist ein Modell des menschlichen Gedächtnisses, das 1974 von Alan Baddeley und Graham Hitch vorgeschlagen wurde , um ein genaueres Modell des Primärgedächtnisses (oft als Kurzzeitgedächtnis bezeichnet ) zu präsentieren. Das Arbeitsgedächtnis teilt den Primärspeicher in mehrere Komponenten auf, anstatt ihn als ein einziges, einheitliches Konstrukt zu betrachten.

Baddeley & Hitch schlugen ihr dreiteiliges Arbeitsgedächtnismodell als Alternative zum Kurzzeitspeicher in Atkinson & Shiffrins „Multi-Store“-Gedächtnismodell (1968) vor. Dieses Modell wird später von Baddeley und anderen Mitarbeitern um eine vierte Komponente erweitert und ist zur vorherrschenden Sichtweise im Bereich des Arbeitsgedächtnisses geworden. Es entwickeln sich jedoch alternative Modelle, die eine andere Perspektive auf das Arbeitsgedächtnissystem bieten.

Das ursprüngliche Modell von Baddeley & Hitch bestand aus drei Hauptkomponenten: der zentralen Exekutive, die als Überwachungssystem fungiert und den Informationsfluss von und zu ihren Slave-Systemen steuert : der phonologischen Schleife und dem visuell-räumlichen Skizzenblock . Die phonologische Schleife speichert verbale Inhalte, während der visuell-räumliche Skizzenblock visuell-räumliche Daten bereitstellt. Beide Slave-Systeme fungieren nur als Kurzzeitspeicher. Im Jahr 2000 fügte Baddeley seinem Modell ein drittes Slave-System hinzu, den episodischen Puffer .

Das Argument von Baddeley & Hitch für die Unterscheidung zweier domänenspezifischer Slave-Systeme im älteren Modell wurde aus experimentellen Erkenntnissen mit Dual-Task-Paradigmen abgeleitet . Die Ausführung von zwei gleichzeitigen Aufgaben, die die Verwendung zweier getrennter Wahrnehmungsbereiche (dh einer visuellen und einer verbalen Aufgabe) erfordern, ist fast so effizient wie die Ausführung der einzelnen Aufgaben. Im Gegensatz dazu ist die Leistung weniger effizient, wenn eine Person versucht, zwei Aufgaben gleichzeitig auszuführen, die dieselbe Wahrnehmungsdomäne verwenden, als wenn die Aufgaben einzeln ausgeführt werden.

Eine vierte Komponente von Baddeleys Modell wurde 25 Jahre später hinzugefügt, um das zentrale Exekutivsystem zu ergänzen. Das dritte Slave-System wurde als episodischer Puffer bezeichnet. Es wird als System mit begrenzter Kapazität betrachtet, das eine temporäre Speicherung von Informationen durch Zusammenfügen von Informationen aus den Nebensystemen und dem Langzeitgedächtnis zu einer einzigen episodischen Darstellung bereitstellt.

Komponenten

Baddeleys erstes Modell des Arbeitsgedächtnisses (ohne den episodischen Puffer)

Zentrale leitung

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, wodurch Arbeitsgedächtnis und Langzeitgedächtnis zusammenarbeiten. Man kann es sich als ein Überwachungssystem vorstellen, das kognitive Prozesse steuert, dafür sorgt, dass der Kurzzeitspeicher aktiv arbeitet, eingreift, wenn es danebengeht und Ablenkungen verhindert.

Es hat folgende Funktionen:

  • Aktualisieren und Kodieren eingehender Informationen und Ersetzen alter Informationen
  • Binden von Informationen aus einer Reihe von Quellen zu zusammenhängenden Episoden
  • Koordination der Slave-Systeme
  • 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, auch wenn der Schwierigkeitsgrad der einzelnen Aufgaben an ihre Fähigkeiten angepasst ist. Zwei Aufgaben umfassen eine Speicheraufgabe und eine Verfolgungsaufgabe. Einzelne Aktionen werden gut ausgeführt, aber wenn die Alzheimer-Krankheit bei einem Patienten stärker wird, wird die Durchführung von zwei oder mehr Aktionen immer schwieriger. Diese Forschung hat die Verschlechterung der zentralen Exekutive bei Menschen mit Alzheimer gezeigt.

Neuere Forschungen zu exekutiven Funktionen legen nahe, dass die „zentrale“ Exekutive nicht so zentral ist wie im Modell von Baddeley & Hitch. Vielmehr scheint es getrennte exekutive Funktionen zu geben, die zwischen Individuen weitgehend unabhängig voneinander variieren und durch Hirnschäden selektiv beeinträchtigt oder verschont werden können.

Phonologische Schleife

Baddeleys Modell der phonologischen Schleife

Die phonologische Schleife (oder "artikulatorische Schleife") als Ganzes befasst sich mit Klang oder phonologischen Informationen. Es besteht aus zwei Teilen: einem phonologischen Kurzzeitspeicher mit schnell abklingenden akustischen Gedächtnisspuren und einer artikulatorischen Probekomponente (manchmal auch Artikulatorschleife genannt ), die die Gedächtnisspuren wiederbeleben kann.

Es wird angenommen, dass alle auditiven verbalen Informationen automatisch in den phonologischen Speicher eingehen. Visuell präsentierte Sprache kann durch stille Artikulation in phonologischen Code umgewandelt und dadurch in den phonologischen Speicher codiert werden. Diese Transformation wird durch den artikulatorischen Kontrollprozess erleichtert. Der phonologische Speicher agiert als „inneres Ohr“ und erinnert sich an Sprachlaute in ihrer zeitlichen Reihenfolge, während der Artikulationsprozess als „innere Stimme“ agiert und die Wortfolge (oder andere Sprachelemente) in einer Schleife wiederholt, um deren Verfall zu verhindern . Die phonologische Schleife kann insbesondere in den frühen Kindheitsjahren eine Schlüsselrolle beim Wortschatzerwerb spielen. Es kann auch wichtig sein, eine zweite Sprache zu lernen.

Fünf Hauptbefunde belegen die phonologische Schleife:

  1. Die Wirkung der phonologischen Ähnlichkeit:
    Listen von Wörtern, die ähnlich klingen, sind schwieriger 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 sind.
  2. Die Wirkung der artikulatorischen Unterdrückung : Das
    Gedächtnis für verbale Inhalte wird beeinträchtigt, wenn Personen aufgefordert werden, etwas Unwichtiges laut zu sagen. Es wird davon ausgegangen, dass dies den artikulatorischen Probenprozess blockiert und Gedächtnisspuren in der phonologischen Schleife zum Verfall führt.
  3. Übertragung von Informationen zwischen Codes:
    Bei visuell präsentierten Gegenständen benennen und proben Erwachsene normalerweise sie subvokal, sodass die Informationen von einer visuellen in eine auditive Codierung übertragen werden. Artikulatorische Unterdrückung verhindert diese Übertragung, und in diesem Fall wird der oben erwähnte Effekt der phonologischen Ähnlichkeit für visuell präsentierte Elemente gelöscht.
  4. Neuropsychologische Evidenz:
    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 notwendigen sprachmotorischen Codes aufzubauen , was auf einen Mangel des artikulatorischen Probenprozesses zurückzuführen ist.
  5. Dagegen zeigen Patienten mit Dysarthrie , deren Sprachprobleme sekundär sind, eine normale Probenfähigkeit. Dies legt nahe, dass das subvokale Einstudieren entscheidend ist.

Belege für einen phonologischen Kurzzeitspeicher

Eine jahrzehntelange Anhäufung von Literatur hat die Theorie der phonologischen STS stark unterstützt. In einer Studie aus dem Jahr 1971 zeigte Stephen Madigan, dass ein größerer Aktualitätseffekt während des Vorwärtsserienrückrufs beobachtet wird, wenn Personen eine Liste akustisch und nicht visuell präsentiert wird. (Ein geringerer Effekt wird beim seriellen Rückruf beobachtet.) In seiner Studie führte die auditive Präsentation zu einer stärkeren Erinnerung an die zuletzt untersuchten Elemente. Catherine Penney erweiterte diese Entdeckung und beobachtete, dass Modalitätseffekte auch bei freien Rückrufaufgaben gefunden werden können. Im Jahr 1965 hatte Dallett entdeckt, dass dieser beobachtete Modalitätseffekt durch das Hinzufügen eines "Suffix"-Elements zu der präsentierten Liste stark reduziert wird; Dieses Suffix ist ein Distraktorelement, das nicht zurückgerufen werden soll. Robert Greene nutzte diese Beobachtung 1987, um zu entdecken, dass dieser Suffix-Effekt einen größeren Einfluss auf auditiv gelernte Listen hat als auf visuell. Der Höhepunkt all dieser Ergebnisse führt zu einer starken Unterstützung der Theorie, dass es einen kurzfristigen Speicher gibt, der kürzlich gelernte Elemente phonologisch speichert. Darüber hinaus fanden Bloom und Watkins, dass der Suffixeffekt stark verringert wird, wenn das Suffix nicht als linguistischer Laut interpretiert wird, was mit der phonologischen Kurzzeitspeichertheorie übereinstimmt, da sie von nicht-sprachlichen Distraktoren weitgehend unbeeinflusst bleibt.

Visuell-räumliches Arbeitsgedächtnis

Alan Baddeleys Theorie des Arbeitsgedächtnisses hat noch einen weiteren Aspekt, auf den Gedächtnis kurzfristig gespeichert werden kann. Der visuell-räumliche Skizzenblock ist der Speicher, der visuelle Informationen zur Manipulation bereithält. Der visuell-räumliche Skizzenblock wird als eigener Speicher des Arbeitsgedächtnisses angesehen, da er die kurzfristigen Prozesse der phonologischen Schleife nicht stört. 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 Prozesse die Wirksamkeit des anderen beeinflusst. Baddeley hat die Theorie des Kurzzeitgedächtnisses als Arbeitsgedächtnis neu definiert , um dieses Phänomen zu erklären. In der ursprünglichen Theorie des Kurzzeitgedächtnisses wird davon ausgegangen, dass eine Person nur einen Speicher für die unmittelbare Informationsverarbeitung hat, der nur insgesamt 7 Elemente plus oder minus zwei Elemente enthalten kann, die in sehr kurzer Zeit gespeichert werden können, manchmal eine Sache von Sekunden. Der Digit-Span-Test ist ein perfektes Beispiel für eine Messung des klassisch definierten Kurzzeitgedächtnisses. Wenn man im Wesentlichen nicht in der Lage ist, die 7 plus oder minus zwei Items innerhalb weniger Minuten zu kodieren, indem man eine bestehende Assoziation für die in das Langzeitgedächtnis zu übertragende Information findet, dann geht die Information verloren und wird nie kodiert.

Das visuell-räumliche Kurzzeitgedächtnis kann jedoch visuelle und/oder räumliche Informationen über kurze Zeiträume speichern. Wenn dieses Gedächtnis verwendet wird, sind Einzelpersonen in der Lage, vorübergehend ein mentales Bild zu erstellen und zu wiederholen, das bei komplexen oder schwierigen Aufgaben der räumlichen Orientierung manipuliert werden kann. Es gibt einige, die Disparitäten in den Bereichen des Gehirns haben, die dies aufgrund verschiedener Arten von Hirnschäden ermöglichen. Auch hier kann ein Missverständnis in den Unterschieden zwischen transienten Erinnerungen wie dem visuellen Sinnesgedächtnis vorliegen. Ein vorübergehendes Gedächtnis ist lediglich eine flüchtige Art von Sinnesgedächtnis. Da das visuelle sensorische Gedächtnis eine Art sensorisches Gedächtnis ist, gibt es daher einen Speicher für die Informationen, aber der Speicher dauert nur etwa eine Sekunde. Ein häufiger Effekt 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 ihrer Sichtlinie befanden. Die Erinnerung ist nur vorübergehend, und wenn sie nicht innerhalb von Sekunden bearbeitet wird, ist sie weg.

Es gibt zwei verschiedene Bahnen im Gehirn, die verschiedene Funktionen des sogenannten visuell-räumlichen Skizzenblocks steuern. Der Skizzenblock besteht aus dem räumlichen Kurzzeitgedächtnis und dem Objektgedächtnis. Das räumliche Kurzzeitgedächtnis ist, wie man in der Lage ist, zu lernen und sich so zu erinnern, "wo" sie sich im Vergleich zu anderen Objekten befinden. Das Objektgedächtnis des visuell-räumlichen Skizzenblocks ist für das Erlernen und Erinnern, "was" ein Objekt ist, unerlässlich. Die Unterschiede zwischen diesen beiden unterschiedlichen Sehfähigkeiten sind zum großen Teil auf unterschiedliche Wege der einzelnen Fähigkeiten im Gehirn zurückzuführen. Der visuelle Weg im Gehirn, der die räumliche Darstellung einer Person zu und in ihrer Umgebung erkennt, ist der Rückenstrom . Der visuelle Pfad, der Formen, Größen, Farben und andere definitive Eigenschaften von Objekten bestimmt, wird als ventraler Strom bezeichnet . Jeder dieser beiden Ströme läuft unabhängig voneinander, so dass das visuelle System einen ohne den anderen (wie zum Beispiel bei Hirnschäden) oder beide gleichzeitig verarbeiten kann. Die beiden Streams sind nicht voneinander abhängig. Wenn also einer manipulativ funktioniert, kann der andere seine Informationen trotzdem weiterleiten.

Logies Ausarbeitung des visuell-räumlichen Skizzenblocks

Logie hat vorgeschlagen, dass der visuell-räumliche Skizzenblock weiter in zwei Komponenten unterteilt werden kann:

  1. Der visuelle Cache, der Informationen über Form und Farbe speichert.
  2. Der innere Schreiber, der sich mit Raum- und Bewegungsinformationen beschäftigt. Es probt auch Informationen im visuellen Cache und überträgt Informationen an die zentrale Exekutive.

Drei Hauptergebnisse belegen die Unterscheidung zwischen visuellen und räumlichen Teilen des visuell-räumlichen Skizzenblocks:

  1. Es gibt weniger Interferenzen zwischen visuellen und räumlichen Aufgaben als zwischen zwei Sehaufgaben oder zwei räumlichen Aufgaben.
  2. Hirnschäden können eine der Komponenten beeinflussen, ohne die andere zu beeinflussen.
  3. Ergebnisse aus der Bildgebung des Gehirns zeigen, dass Arbeitsgedächtnisaufgaben mit visuellen Objekten hauptsächlich Bereiche in der linken Hemisphäre aktivieren, während Aufgaben mit räumlichen Informationen mehr Bereiche in der rechten Hemisphäre aktivieren.

Episodischer Puffer

Im Jahr 2000 fügte Baddeley dem Modell eine vierte Komponente hinzu, den episodischen Puffer. Diese Komponente ist ein passives System mit begrenzter Kapazität, das dazu dient, Informationen über Domänen hinweg zu verknüpfen, um integrierte Einheiten von visuellen, räumlichen und verbalen Informationen mit zeitlicher Abfolge (oder episodischer chronologischer Reihenfolge) zu bilden, z. B. die Erinnerung an eine Geschichte oder eine Filmszene. Es wird auch angenommen, dass der episodische Puffer Verbindungen zum Langzeitgedächtnis und zur semantischen Bedeutung hat.

"Es 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 "das Abrufen aus dem Puffer durch bewusstes Gewahrsein erfolgte". Der episodische Puffer ermöglicht es Einzelpersonen, integrierte Informationseinheiten zu verwenden, die sie bereits haben, um sich neue Konzepte vorzustellen. Da dies wahrscheinlich "ein Prozess ist, der Aufmerksamkeit erfordert ... 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 eine gute Kurzzeiterinnerung an Geschichten haben und sich viel erinnern mehr Informationen, als in der phonologischen Schleife gehalten werden könnten. "Der episodische Puffer scheint ... in der Lage zu sein, gebundene Merkmale zu speichern und sie dem bewussten Bewusstsein zur Verfügung zu stellen, aber nicht selbst für den Bindungsprozess verantwortlich."

Es wird davon ausgegangen, dass "der bewusste Zugriff auf die phonologische Schleife oder den Skizzenblock über den Puffer funktionieren kann". Dies basiert auf der Annahme, dass sowohl der visuell-räumliche Skizzenblock als auch die phonologische Schleife als kleinere Puffer fungieren, die Informationen innerhalb ihres sensorischen Bereichs kombinieren. Der episodische Puffer kann auch mit Geruch und Geschmack interagieren.

Biologie/Neurowissenschaften

Es gibt viele Hinweise auf einen kurzen Speicherpuffer im Unterschied zum Langzeitspeicher. Die phonologische Schleife scheint mit der Aktivierung in der linken Hemisphäre, genauer gesagt im Schläfenlappen, verbunden zu sein. Der visuell-räumliche Skizzenblock aktiviert je nach Schwierigkeit der Aufgabe verschiedene Bereiche; weniger intensive Aufgaben scheinen im Okzipitallappen aktiviert zu werden, während komplexere Aufgaben im Parietallappen auftreten. Die zentrale Exekutive ist immer noch ein Rätsel, obwohl sie mehr oder weniger in den Frontallappen des Gehirns zu liegen scheint. Der episodische Puffer scheint sich in beiden Hemisphären (bilateral) mit Aktivierungen sowohl im Frontal- als auch im Schläfenlappen und sogar im linken Teil des Hippocampus zu befinden. In Bezug auf die Genetik wurde das Gen ROBO1 mit der phonologischen Pufferintegrität oder -länge in Verbindung gebracht.

Gültigkeit des Modells

Die Stärke von Baddeleys Modell liegt in seiner Fähigkeit, eine Vielzahl von Erkenntnissen aus der Arbeit zum Kurzzeit- und Arbeitsgedächtnis zu integrieren. Darüber hinaus haben die Mechanismen der Sklavensysteme, insbesondere der phonologischen Schleife, eine Fülle von Forschungen in der experimentellen Psychologie, Neuropsychologie und kognitiven Neurowissenschaften inspiriert.

Allerdings gibt es Kritik, zum Beispiel an der phonologischen Schleifenkomponente, da einige Details der Ergebnisse durch das ursprüngliche Baddeley & Hitch-Modell nicht leicht erklärt werden können, einschließlich der Kontroverse um die 7±2-Regel .

Der episodische Puffer wird als hilfreiche Ergänzung zum Modell des Arbeitsgedächtnisses angesehen, wurde jedoch nicht umfassend untersucht und seine Funktionen sind noch unklar.

Siehe auch

Verweise

Anmerkungen

Literaturverzeichnis

  • Baddeley, AD; Wilson, BA (2002). „Prosaerinnerung und Amnesie: Auswirkungen auf die Struktur des Arbeitsgedächtnisses“. Neuropsychologie . 40 (10): 1737–1743. doi : 10.1016/S0028-3932(01)00146-4 . PMID  11992661 . S2CID  22404837 .
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  • Baddeley, AD; Della Sala, S.; Robbins, TW; Baddeley, A. (1996). „Arbeitsgedächtnis und exekutive Kontrolle“. Philosophische Transaktionen der Royal Society . 351 (1346): 1397–1404. doi : 10.1098/rstb.1996.0123 . PMID  8941951 .
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Externe Links