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작업 기억

작업 기억 은 정보를 일시적으로 저장할 수있는 제한된 능력을 가진인지 시스템입니다 . [1] 작업 기억은 의사 결정 및 행동의 추론과 안내에 중요합니다. [2] [3] 작업 기억은 종종 단기 기억 과 동의어로 사용 되지만 일부 이론가들은 작업 기억이 저장된 정보의 조작을 허용한다고 가정하고, 단기 기억은 정보의 단기 저장. [2] [4] 작업 기억은 인지 심리학 , 신경 심리학 , 신경 과학의 중심이되는 이론적 개념 입니다.

역사

"작업 기억"이라는 용어는 Miller , Galanter , Pribram , [5] [6]에 의해 만들어졌으며 1960 년대에 정신을 컴퓨터에 비유하는 이론 의 맥락에서 사용되었습니다 . 1968 년 Atkinson과 Shiffrin [7] 은이 용어를 "단기 매장"을 설명하는 데 사용했습니다. 지금 우리가 작업 기억이라고 부르는 것은 이전에 "단기 저장"또는 단기 기억 , 1 차 기억, 즉시 기억, 작동 기억 및 임시 기억 으로 다양하게 언급되었습니다 . [8] 단기 기억은 짧은 기간 (초 단위)에 걸쳐 정보를 기억하는 능력입니다. 오늘날 대부분의 이론가들은 단기 기억이라는 오래된 개념을 대체하거나 포함시키기 위해 작업 기억의 개념을 사용하여 단순한 유지보다는 정보를 조작하는 개념을 더 강조합니다.

작업 기억의 신경 기반에 대한 실험에 대한 최초의 언급은 Hitzig 와 Ferrier 가 전두엽 피질 (PFC) 의 절제 실험을 설명 했던 100 년 전으로 거슬러 올라갑니다 . 그들은 전두엽 피질이 감각 과정보다는인지 적 과정에 중요하다고 결론지었습니다. [9] 1935 년과 1936 년에 Carlyle Jacobsen과 동료들은 지연된 반응에 대한 전두엽 절제의 해로운 영향을 최초로 보여주었습니다. [9] [10]

이론

작업 기억이 해부학 적으로나인지 적으로 어떻게 기능하는지에 대한 수많은 모델이 제안되었습니다. 그중 가장 영향력있는 두 가지를 아래에 요약했습니다.

다 성분 모델

Baddeley와 Hitch의 작업 기억 모델

1974 년에 Baddeley 와 Hitch [11] 는 작업 기억 의 다 성분 모델을 도입했습니다 . 이론은 세 가지 구성 요소를 포함하는 모델을 제안했습니다. 중앙 집행, 음운 루프, 중앙 집행이 일종의 제어 센터 역할을하는 시공간 스케치 패드, 음운 및 시공간 구성 요소 간의 정보를 지시합니다. [12] 중앙 임원 감독, 무엇보다도 책임이 관심을 , 관련 정보에 관련이없는 정보와 부적절한 행위를 억제하고, 하나 이상의 작업이 동시에 수행 될 때인지 과정을 조정. "중앙 임원"은 정보 통합을 감독하고 정보의 단기 유지를 담당하는 하위 시스템을 조정할 책임이 있습니다. 하나의 하위 시스템 인 음운 루프 (PL)는 음운 정보 (즉, 언어의 소리)를 저장하고 리허설 루프 에서 지속적으로 새로 고침하여 부패를 방지합니다 . 예를 들어, 번호를 반복해서 반복하는 한 7 자리 전화 번호를 유지할 수 있습니다. [13] 또 다른 하위 시스템은 시공간 스케치는 , 영상 저장 공간 정보. 예를 들어 시각적 이미지를 구성하고 조작하고 정신지도를 표현하는 데 사용할 수 있습니다. 스케치 패드는 시각적 하위 시스템 (모양, 색상 및 질감과 같은 현상 처리)과 공간 하위 시스템 (위치 처리)으로 더 세분화 될 수 있습니다.

2000 년에 Baddeley 는 음운, 시각 및 공간 정보와 종속 시스템에서 다루지 않는 정보 (예 : 의미 정보, 음악 정보)를 통합하는 표현을 보유 하는 에피소드 버퍼 인 네 번째 구성 요소를 추가하여 모델을 확장했습니다 . 에피소드 버퍼는 작업 기억과 장기 기억 사이의 링크이기도합니다. [14] 이 단일 에피소드 표시로 바인딩 정보로 간주되기 때문에 일시적인 성분이다. 에피소드 버퍼는 Tulving의 에피소드 메모리 개념과 비슷 하지만, 에피소드 버퍼가 임시 저장소라는 점이 다릅니다. [15]

장기 기억의 일부로서의 작업 기억

중앙 임원
장기 기억
작업 기억의 핵심 경영자는 장기 기억에서 기억을 검색하는 것입니다.

Anders Ericsson 과 Walter Kintsch [16] 는 일상적인 작업과 관련된 정보에 원활하게 액세스 할 수있는 장기 기억의 "검색 구조"세트로 정의하는 "장기 작업 기억"개념을 도입했습니다. 이러한 방식으로 장기 기억의 일부는 효과적으로 작업 기억으로 기능합니다. 비슷한 맥락에서 코완 은 작업 기억을 장기 기억과 분리 된 시스템으로 간주하지 않습니다 . 작업 기억의 표현은 장기 기억의 표현의 하위 집합입니다. 작업 메모리는 두 개의 내장 된 수준으로 구성됩니다. 첫 번째는 활성화 된 장기 기억 표현으로 구성됩니다. 이것들 중 다수가있을 수 있습니다. 이론적으로 장기 기억에서 표현의 활성화에는 제한이 없습니다. 두 번째 수준은주의 집중이라고합니다. 초점은 제한된 용량을 갖는 것으로 간주되며 최대 4 개의 활성화 된 표현을 보유합니다. [17]

Oberauer는 한 번에 하나의 청크 만 유지하는 세 번째 구성 요소를 추가하여 Cowan의 모델을 확장했습니다. 1 개 요소 포커스는 4 개 요소 포커스에 포함되며 처리 할 단일 청크를 선택하는 역할을합니다. 예를 들어 Cowan의 "집중의 초점"에서 4 자리 숫자를 동시에 염두에 둘 수 있습니다. 개인이 이러한 각 자릿수에 대해 프로세스를 수행하려는 경우 (예 : 각 자릿수에 숫자 2 추가) 대부분의 개인은 여러 수학적 프로세스를 병렬로 수행 할 수 없기 때문에 각 자릿수에 대해 별도의 처리가 필요합니다. [18] 다음과 처리를위한 자리 Oberauer의 주의력 성분 선택 한 숫자를 모두 처리 될 때까지 계속하고, 다음 자리에 주의력 포커스를 이동한다. [19]

생산 능력

작업 기억은 제한된 용량을 갖는 것으로 널리 알려져 있습니다. 단기 기억과 관련된 용량 한계의 초기 정량화는 1956 년 Miller가 제안한 " 마법의 숫자 7 "이었습니다. [20] 그는 청년의 정보 처리 능력이 약 7 개 요소라고 주장했으며이를 "덩어리"라고 불렀습니다. ", 요소가 숫자, 문자, 단어 또는 기타 단위인지에 관계없이. 이후 연구에 따르면이 숫자는 사용 된 청크의 범주 (예 : 숫자의 경우 약 7 개, 문자의 경우 6 개, 단어의 경우 5 개일 수 있음) 및 범주 내 청크의 특징에 따라 달라집니다 . 예를 들어, 짧은 단어보다 긴 경우 span이 낮습니다. 일반적으로, 언어 적 내용 (숫자, 문자, 단어 등)의 메모리 스팬은 내용의 음운 학적 복잡성 (즉, 음소 수, 음절 수), [21] 및 어휘 상태에 따라 다릅니다 . 내용 (내용이 사람에게 알려진 단어인지 여부). [22] 다른 여러 요소가 사람의 측정 범위에 영향을 주며, 따라서 청크의 번호 단기 또는 작업 메모리의 용량을 고정하는 것이 곤란하다. 그럼에도 불구하고 Cowan은 작업 기억이 젊은 성인의 경우 약 4 청크의 용량을 가지고 있다고 제안했습니다 (어린이와 노인의 경우 더 적음). [23]

대부분의 성인은 약 7 자리를 올바른 순서로 반복 할 수 있지만, 일부 개인은 최대 80 자리까지의 숫자 범위가 인상적으로 확대되었습니다. 이 기능은 목록의 숫자를 그룹화 (보통 3 ~ 5 그룹)하고 이러한 그룹을 단일 단위 (청크)로 인코딩하는 인코딩 전략에 대한 광범위한 교육을 통해 가능합니다. 이것이 성공하려면 참가자는 그룹을 알려진 숫자 문자열로 인식 할 수 있어야합니다. 예를 들어 Ericsson과 그의 동료가 연구 한 한 사람은 청크를 코딩하는 과정에서 스포츠 역사에서 레이싱 시간에 대한 광범위한 지식을 사용했습니다. 그런 다음 여러 청크를 고차원 청크로 결합하여 청크 계층 구조를 형성 할 수 있습니다. . 이런 식으로 계층 구조의 최상위 수준에있는 일부 청크 만 작업 메모리에 유지되어야하며 검색을 위해 청크가 압축 해제됩니다. 즉, 작업 메모리의 청크는 포함 된 숫자를 가리키는 검색 단서 역할을합니다. 이와 같은 기억 기술을 연습한다고해서 작업 기억 능력이 제대로 확장되지는 않습니다. Ericsson과 Kintsch (1995)에 따르면 장기 기억에서 정보를 전송 (및 검색)하는 능력이 향상됩니다. Gobet & Simon, 2000 참조 [ 24] ).

측정 및 상관 관계

작업 메모리 용량은 다양한 작업으로 테스트 할 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 측정은 메모리 스팬 측정을 동시 처리 작업과 결합하는 이중 작업 패러다임이며 , 때로는 "복잡한 스팬"이라고도합니다. Daneman과 Carpenter 는 1980 년 에 이러한 종류의 작업의 첫 번째 버전 인 " 읽기 범위 "를 발명했습니다. [25] 피험자들은 여러 문장 (보통 2 ~ 6 개)을 읽고 각 문장의 마지막 단어를 기억하려고했습니다. 문장 목록의 끝에서 올바른 순서로 단어를 반복했습니다. 이러한 이중 작업 특성이없는 다른 작업도 작업 메모리 용량의 좋은 척도로 나타났습니다. [26] Daneman과 Carpenter는 작업 메모리 용량을 측정하기 위해 "저장"(유지 관리)과 처리의 조합이 필요하다고 믿었지만 이제는 추가 작업이없는 단기 기억 작업으로 작업 메모리 용량을 측정 할 수 있다는 것을 알고 있습니다. 처리 구성 요소. [27] [28] 반대로, 메모리 용량을 작동하는 것은 또한 정보의 유지를 포함하지 않는 소정의 처리 작업을 측정 할 수있다. [29] [30] 메모리 용량을 작업의 좋은 수단으로 자격이 있어야합니다 어떤 작업 기능의 문제는 지속적인 연구의 주제입니다.

작업 기억 능력 측정은 독해, 문제 해결 및 지능 지수 측정과 같은 다른 복잡한인지 작업의 수행과 밀접한 관련이 있습니다. [31]

일부 연구자들은 주장했다 [32] 용량 메모리 작업하는 집행 기능의 효율성을 반영, 특히 관련이없는 정보를 산만의 얼굴에 여러 개의 작업 관련 표현을 유지하는 능력; 그리고 그러한 작업은 특히 다른 이벤트가주의를 끌기 위해 봉사 할 때 집중하고 유지하는 능력의 개인차를 반영하는 것 같습니다. 작업 기억과 실행 기능 모두 전적으로는 아니지만 전두엽 뇌 영역에 크게 의존합니다. [33]

다른 연구자들은 작업 기억 능력이 요소들 사이의 관계를 정신적으로 형성하거나 주어진 정보에서 관계를 파악하는 능력으로 더 잘 특성화된다고 주장했습니다. 이 아이디어는 변수 간의 통계적 상호 작용을 이해하는 우리의 제한된 능력으로 설명 된 Graeme Halford에 의해 발전되었습니다. [34] 이 이루어진 경우 케이크는 프랑스의 경우, 더 설탕을 가지고 "이 저자는 그래프 다음 문장에서와 같이 동일하거나 다른 관계를 설명하는 여러 변수들 사이의 관계에 대한 서면 진술서를 비교하는 사람들에게 물었다 크림으로 만든 것보다 초콜릿으로 만들지 만 이탈리아 산 케이크라면 초콜릿으로 만든 것보다 크림으로 만들면 설탕이 더 많이 들어갑니다. " 이 진술은 대부분의 개인이 이해할 수있는 최대 값 인 세 가지 변수 (국가, 성분 및 설탕의 양) 간의 관계를 설명합니다. 여기서 명백한 용량 제한은 분명히 메모리 제한이 아니라 (모든 관련 정보를 지속적으로 볼 수 있음) 동시에 식별되는 관계 수에 대한 제한입니다.

작업 메모리 용량에 대한 실험적 연구

용량 제한의 특성에 대한 몇 가지 가설이 있습니다. 하나는 표현을 활성 상태로 유지하여 처리 및 프로세스 수행에 사용할 수있는 제한된인지 자원 풀이 필요하다는 것입니다. [35] 또 다른 가설은 리허설을 통해 갱신하지 않는 한, 몇 초 내에 메모리 붕괴 작업에서 해당 메모리를 추적하고, 리허설의 속도가 제한되기 때문에, 우리는 정보의 제한된 양을 유지할 수 있습니다. [36] 또 다른 아이디어는 작업 기억에있는 표현이 서로 간섭한다는 것입니다. [37]

부패 이론

리허설을 통해 쇠퇴가 방지되지 않는 한, 단기 기억 또는 작업 기억의 내용은 시간이 지남에 따라 쇠퇴 한다는 가정은 단기 기억에 대한 실험적 연구 초기로 거슬러 올라갑니다. [38] [39] 은 작업 메모리의 다 성분 이론에 중요한 가정은도이다. [40] 현재까지 작업 기억의 가장 정교한 붕괴 기반 이론은 "시간 기반 자원 공유 모델"입니다. [41] 이 이론은 갱신되지 않는 메모리 붕괴 작업에서 그 표현을 가정합니다. 새로 고치려면 동시 처리 작업에도 필요한주의 메커니즘이 필요합니다. 처리 작업에주의가 필요하지 않은 짧은 시간 간격이있는 경우이 시간을 사용하여 메모리 추적을 새로 고칠 수 있습니다. 따라서 이론은 망각의 양이 처리 작업에 대한주의 요구의 시간적 밀도에 달려 있다고 예측합니다.이 밀도를 "인지 부하"라고합니다. 인지 부하는 처리 작업이 개별 단계를 수행해야하는 속도와 각 단계의 기간이라는 두 가지 변수에 따라 달라집니다. 예를 들어 처리 작업이 숫자 추가로 구성된 경우 0.5 초마다 다른 숫자를 추가해야하는 경우 2 초마다 다른 숫자를 추가하는 것보다 시스템에 더 높은인지 부하가 ​​발생합니다. 일련의 실험에서 Barrouillet과 동료들은 문자 목록에 대한 기억이 처리 단계 수나 총 처리 시간에 의존하지 않고인지 부하에 의존한다는 것을 보여주었습니다. [42]

자원 이론

리소스 이론은 작업 메모리의 용량이 작업 메모리에서 동시에 유지되어야하는 모든 표현간에 공유되어야하는 제한된 리소스라고 가정합니다. [43] 일부 자원 이론가 또한 유지 동시 처리 주 동일한 자원을 가정; [35] 보수는 일반적으로 동시 처리 요구에 의해 손상되는 이유를 설명 할 수있다. 자원 이론은 막대의 색상 또는 방향과 같은 단순한 시각적 기능에 대한 작업 메모리 테스트의 데이터를 설명하는 데 매우 성공적이었습니다. 진행중인 논쟁은 자원이 작업 메모리의 항목 수에 관계없이 세분화 될 수있는 연속적인 양인지 또는 각각 하나의 메모리 항목에 할당 될 수있는 적은 수의 개별 "슬롯"으로 구성되어 있는지 여부입니다. 작업 메모리에는 제한된 수의 약 3 개 항목 만 유지할 수 있습니다. [44]

간섭 이론

이론가들은 여러 형태의 간섭 을 논의했습니다. 가장 오래된 아이디어 중 하나는 새 항목이 작업 메모리의 이전 항목을 대체한다는 것입니다. 또 다른 형태의 간섭은 검색 경쟁입니다. 예를 들어, 순서대로 7 개 단어 목록을 기억하는 것이 작업 인 경우 첫 번째 단어부터 회상을 시작해야합니다. 첫 번째 단어를 검색하는 동안 근접하게 표시되는 두 번째 단어도 우연히 검색되고 두 단어는 회수되기 위해 경쟁합니다. 연속 회상 작업의 오류는 종종 기억 목록 (소위 전치)에있는 인접 항목의 혼동으로, 검색 경쟁이 목록을 순서대로 회상하는 능력을 제한하는 역할을하며 다른 작업 기억 작업에서도 마찬가지임을 보여줍니다. 세 번째 형태의 간섭은 중첩에 의한 표현의 왜곡입니다. 여러 표현이 서로 위에 추가되면 각 표현은 다른 모든 표현에 의해 흐려집니다. [45] 몇몇 저자들이 간섭 추정의 제 4 형태는 기능 중복 기록된다. [46] [47] 아이디어는 각각의 단어, 숫자가 또는 작업 메모리 내의 다른 아이템 기능의 묶음으로 표현되고, 두 개의 항목이 어떤 기능을 공유 할 때, 그 중 하나가 다른 하나로부터 특징을 훔치는이다. 작업 메모리에 더 많은 항목이 저장되고 해당 기능이 더 많이 겹칠수록 일부 기능이 손실되어 각 항목이 더 많이 저하됩니다.

한계

이러한 가설 중 어느 것도 실험 데이터를 완전히 설명 할 수 없습니다. 예를 들어 리소스 가설은 유지 관리와 처리 사이의 균형을 설명하기위한 것입니다. 작업 메모리에 더 많은 정보를 유지해야할수록 동시 프로세스가 느려지고 오류가 발생하기 쉬우 며 동시 처리 메모리에 대한 요구가 높아질수록 문제가 발생합니다. . 이 절충안은 위에서 설명한 읽기 범위 작업과 같은 작업에 의해 조사되었습니다. 트레이드 오프의 양은 기억할 정보와 처리 할 정보의 유사성에 따라 달라진다는 것이 밝혀졌습니다. 예를 들어, 공간 정보를 처리하는 동안 숫자를 기억하거나 숫자를 처리하는 동안 공간 정보를 기억하는 것은 같은 종류의 자료를 기억하고 처리해야 할 때보 다 훨씬 덜 손상됩니다. [48] 또한, 단어를 단어와 숫자 기억 처리, 또는 숫자를 기억 처리, 기억과 같은 종류의 물질을 처리하는 것보다 더 쉽다. [49] 메모리 표현의 붕괴가 아니라 처리 작업의 내용, 처리 작업 지연 리허설이나 리콜 기간에만 의존해야하기 때문에 이러한 연구 결과는 또한 붕괴 가설에 대해 설명하기가 어렵다. 부패 가설의 또 다른 문제는 참가자들에게 느린 속도로 회상하도록 지시하거나 회상 사이에 한 번 또는 세 번 관련없는 단어를 말하도록 지시함으로써 편지 목록의 회상이 지연된 실험에서 비롯됩니다. 각 문자. 리콜 지연은 리콜 정확도에 거의 영향을 미치지 않았습니다. [50] [51] 간섭 이론 메모리 내용 동시 처리 작업의 내용과의 유사도가 서로 악영향을 얼마나 영향을 설명하는 이유에 가장 운임 보인다. 유사한 자료가 많을수록 혼동 될 가능성이 높아 검색 경쟁으로 이어집니다.

개발

작업 기억 능력은 어린 시절에 점차적으로 증가 하고 [52] 노년기에 점차 감소한다. [53]

어린 시절

작업 기억 테스트 수행 측정치는 유아기와 청소년기 사이에 지속적으로 증가하는 반면 서로 다른 테스트 간의 상관 관계 구조는 대체로 일정하게 유지됩니다. [52] 네오 피아제 전통 일부터, [54] [55] 이론가가 작업 메모리 용량의 증가가인지 발달의 주요 구동력 인 것을 주장했다. 이 가설은 작업 기억 능력이 아동기의인지 능력에 대한 강력한 예측 인자임을 보여주는 연구로부터 실질적인 경험적 지원을 받았습니다. [56] 개발을위한 작업 기억의 역할에 특히 강력한 증거는 하나의 나이에 노동 메모리 용량이 나중에 나이에 기능을 추론 예측하고 있음을 보여주는 종단 연구에서 비롯됩니다. [57] 네오 피아제 전통 연구 항목 또는 해결책을 동시에 고려되어야 관계 수로인지 작업의 복잡성을 분석하여이 사진을 첨가 하였다. 다양한 작업에서 어린이는 작업 메모리 용량이 주어진 연령에서 처리 할 수있는 복잡성을 제한한다는 견해와 일치하여 거의 같은 나이에 같은 수준의 복잡성을 가진 작업 버전을 관리합니다. [58] 신경 과학 연구는 아이들이 다양한 작업 메모리 작업을 수행하기위한 전두엽 피질에 의존하는 개념을 지원하지만, 자기 공명 어린이에 메타 분석은, n 개의 후면 작업이 아동의 일관된 전두엽 피질 활성화의 부족을 보여 수행 성인에 비해 후방 지역하면서 섬모 피질 과 소뇌를 포함하여 그대로 남아 있습니다. [59]

노화

작업 기억은 노년기 쇠퇴에 가장 민감한인지 기능 중 하나 입니다. [60] [61] 여러 가지 설명 심리학이 감소를 위해 제공되었다. 하나는 Tim Salthouse의인지 노화 처리 속도 이론입니다. [62] 도면은 사람들이 나이를 먹어 감으로인지 과정의 일반 둔화의 발견을, Salthouse 따라서 효과적인 용량을 줄이고, 그 느린 처리 잎을 붕괴에 작업 메모리 내용에 대한 더 많은 시간을 주장하고있다. 그러나 작업 메모리 용량의 감소는 속도보다 노년기에 용량이 더 많이 감소하기 때문에 전적으로 감속에 기인 할 수 없습니다. [61] [63] 또 다른 제안은 진행된 억제 가설 린 심부름 로즈는 Zacks. [64] 이 이론은 정보, 관련이없는, 또는없는 이상 관련을 억제 할 수있는 능력에 나이에서 일반적인 적자를 가정합니다. 따라서 작업 기억은 관련 콘텐츠의 유효 용량을 감소시키는 관련없는 콘텐츠로 어수선 해지는 경향이 있습니다. 노년기의 억제 결핍에 대한 가정은 많은 경험적지지를 받았지만 [65] , 지금까지 억제 능력의 감소가 작업 기억 능력의 감소를 완전히 설명하는지 여부는 분명하지 않습니다. 웨스트는 노년기의 작업 기억 및 기타인지 기능 저하의 신경 수준에 대한 설명을 제안했습니다. [66] 그녀는 기억을 작업하는에 큰 정도에 달려 있다고 주장 사전 전두엽 피질 우리가 늙어 같은 다른 뇌 영역보다 더 악화. 작업 기억의 연령 관련 감소는 양측 전두엽 및 왼쪽 측두엽 영역에서 리듬을 동기화하는 저 강도 경 두개 자극을 사용하여 간단히 되돌릴 수 있습니다. [67]

훈련

Torkel Klingberg는 작업 기억의 집중 훈련이 다른인지 기능에 유익한 영향을 미치는지 조사한 최초의 사람입니다. 그의 선구적인 연구는 컴퓨터 프로그램을 통해 ADHD 환자를 훈련함으로써 작업 기억을 향상시킬 수 있다고 제안했습니다. [68] 본 연구의 기간 것을 발견했다 메모리 훈련 작업은 인지 능력과 증가의 IQ 테스트 점수의 범위를 증가시킨다. 같은 그룹을 대상으로 한 또 다른 연구 [69] 에 따르면 훈련 후 많은 연구자들이 작업 기억 기능과 관련한 영역 인 전전두엽 피질에서 작업 기억과 관련된 측정 된 뇌 활동이 증가했습니다. 한 연구에서 작업 기억 훈련이 테스트 대상 의 전두엽 및 정수리 도파민 수용체 (특히 DRD1 ) 의 밀도를 증가 시킨다는 사실이 밝혀졌습니다 . [70] 그러나 동일한 교육 프로그램 후속 작업인지 성능에 교육의 유익한 효과를 복제하는 데 실패했습니다. 2011 년까지 Klingberg의 교육 프로그램을 사용한 연구의 메타 분석 요약은이 교육이 지능 및 주의력 테스트에 미미한 영향을 미친다는 것을 보여줍니다. [71]

또 다른 영향력있는 연구에서, 작업 기억 작업 (이중 n-back 작업)을 사용한 훈련 은 건강한 청년 의 유체 지능 테스트 성능을 향상 시켰습니다 . [72] 의 n 다시 작업과 훈련에 의해 유체 지능의 개선, 2010 년 복제 된 [73] 그러나 2012 년에 출판이 개 연구는 효과를 재현하는 데 실패했습니다. [74] [75] 작업 메모리 트레이닝의 효과에 관한 실험적 연구 (30)에서 조합 된 증거는 여러 메타 분석에 의해 평가되었다. [76] [77] 이러한 메타 분석의 저자는 작업 메모리 훈련 정보를 개선할지 여부에 그 결론에 동의. 그러나 이러한 메타 분석은 작업 기억 훈련의 효과 크기에 대한 추정에 동의합니다. 이러한 효과가 있으면 작을 수 있습니다.

뇌에서

정보를 유지하는 신경 메커니즘

작업 기억의 신경 및 신경 전달 물질 기초에 대한 첫 번째 통찰력은 동물 연구에서 나왔습니다. 1930 년대 Jacobsen [78] 과 Fulton 의 연구는 PFC의 병변이 원숭이의 공간 작업 기억 성능을 손상 시켰음을 처음으로 보여주었습니다. Joaquin Fuster [79] 의 후기 연구에서는 원숭이가 지연된 매칭 작업을 수행하는 동안 PFC에서 뉴런의 전기적 활동을 기록했습니다. 이 작업에서 원숭이는 실험자가 동일한 모양의 두 컵 중 하나에 약간의 음식을 놓는 방법을 봅니다. 그런 다음 가변 지연 기간 동안 셔터를 내리고 원숭이의 시야에서 컵을가립니다. 지연 후 셔터가 열리고 원숭이는 컵 아래에서 음식을 꺼낼 수 있습니다. 첫 번째 시도에서 성공적으로 검색하려면-동물이 작업에 대한 훈련 후 달성 할 수있는 것-지연 기간 동안 음식의 위치를 ​​기억해야합니다. Fuster는 PFC에서 대부분 지연 기간 동안 발화 한 뉴런을 발견하여 보이지 않는 동안 음식 위치를 나타내는 데 관여했음을 시사합니다. 나중에 연구는 또한 후방에서 유사한 지연 활성 뉴런을 보여 주었다 두정엽 피질 의 시상 의 꼬리 , 그리고 글로 버스의 창백 . [80] 의 작업 골드만-Rakic 및 다른 주요 sulcal, 이러한 뇌 영역의 모든과 배면 측면 PFC 상호 연결 및 PFC 내에서 그 신경 초소형 계속 피라미드 세포의 재발 흥분성 글루탐산 네트워크를 통해 작업 기억에 정보를 유지 할 수있는 것을 보여 주었다 지연 기간 동안 발사합니다. [81] 이 회로의 GABA 성 억제 측면에서의 interneurons 의해 조정된다. [82] neuromodulatory 각성 시스템 크게 바꾼다 PFC 작업 기억 기능; 예를 들어, 너무 적거나 너무 많은 도파민 또는 노르 에피네프린은 PFC 네트워크 발사 [83] 및 작업 기억 성능을 손상시킵니다 . [84]

작업 기억 작업의 지연 기간에 특정 뉴런의 지속적인 발사에 대해 위에서 설명한 연구는 뇌가 외부 입력없이 표현을 활성 상태로 유지하는 메커니즘을 가지고 있음을 보여줍니다. 그러나 작업이 하나 이상의 정보 청크를 유지해야하는 경우 표현을 활성 상태로 유지하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 또한 각 청크의 구성 요소와 기능은 서로 섞이지 않도록 결합해야합니다. 예를 들어 빨간색 삼각형과 녹색 사각형을 동시에 기억해야하는 경우 "red"는 "triangle"에 바인딩되고 "green"은 "square"에 바인딩되어 있는지 확인해야합니다. 이러한 바인딩을 설정하는 한 가지 방법은 동일한 청크 화재의 특징을 나타내는 뉴런을 동기화하고 다른 청크에 속하는 특징을 나타내는 뉴런을 동기화되지 않게하는 것입니다. [85] 예에서, 적색을 나타내는 신경 세포는 삼각형 모양을 나타내는 신경과 동시성에서 해고,하지만 사각형 모양을 나타내는 그와 동기화. 지금까지 작업 기억이이 바인딩 메커니즘을 사용한다는 직접적인 증거는 없으며 다른 메커니즘도 제안되었습니다. [86] 이것은 추측되었음을 주파수에서 발진하여 메모리 작동에 관여하는 뉴런 동시 소성 세타 대역을 (14 Hz에서 8). 실제로 뇌파에서 세타 주파수의 힘은 작업 기억 부하에 따라 증가하고 [87] 두개골의 다른 부분에서 측정 된 세타 대역의 진동은 사람이 정보의 두 구성 요소 사이의 결합을 기억하려고 할 때 더욱 조정됩니다. [88]

뇌의 국소화

뇌 영상 방법 ( PET 및 fMRI ) 의 출현으로 인간의 뇌 기능의 국소화가 훨씬 쉬워 졌습니다. 이 연구는 PFC의 영역이 작업 기억 기능과 관련되어 있음을 확인했습니다. 1990 년대 동안 PFC 의 배측 (즉, 하부)과 등측 (고) 영역의 다양한 기능에 대해 많은 논쟁이 있었습니다. 인간 병변 연구는 작업 기억에서 등측 전두엽 피질 의 역할에 대한 추가 증거를 제공합니다 . [89] 하나 개의 관점은 배 외측 영역은 공간적 작업 메모리 및 비 공간 작업 메모리에 대한 ventrolateral 개 책임이었다. 또 다른 견해는 기능적 구별을 제안했는데, 배측 영역은 대부분 정보의 순수한 유지에 관여하는 반면 배측 영역은 기억 된 자료의 일부 처리를 요구하는 작업에 더 많이 관여한다고 주장합니다. 논쟁이 완전히 해결되지는 않았지만 대부분의 증거는 기능적 구별을 뒷받침합니다. [90]

뇌 영상은 작업 기억 기능이 PFC에만 국한되지 않음을 밝혀 냈습니다. 수많은 연구를 검토 한 결과 [91] 피질의 많은 부분에 흩어져있는 작업 기억 작업 동안 활성화 영역이 표시됩니다. 공간 작업이 더 많은 오른쪽 반구 영역을 모집하고 언어 및 객체 작업 기억이 더 많은 왼쪽 반구 영역을 모집하는 경향이 있습니다. 언어 작업 기억 작업 중 활성화는 유지를 반영하는 하나의 구성 요소, 왼쪽 후 두정엽 피질과 왼쪽 전두엽 피질 (브로카 영역, 음성 생성에 관여하는 것으로 알려진)에서 보성 리허설을 반영하는 구성 요소로 나눌 수 있습니다. [92]

대부분의 작업 기억 작업이 PFC 및 정수리 영역의 네트워크를 모집한다는 새로운 합의가 있습니다. 한 연구에 따르면 작업 기억 작업 중에 이러한 영역 간의 연결성이 증가합니다. [93] 또 다른 연구는 이들 영역은 작업 기억 필요한 것으로 보여, 단순히 일시 통해 그들을 차단함으로써, 메모리 작업을 작업 중에 우발적으로 활성화되지 않은 경 두개 자기 자극 하여, 작업 성능을 손상 제조 (TMS). [94]

현재 논쟁은 이러한 뇌 영역의 기능에 관한 것입니다. PFC는 실행 기능을 필요로하는 다양한 작업에서 활동하는 것으로 밝혀졌습니다. [33] 이 작업 기억에서 PFC의 역할이 주목을 제어하는 전략을 선택하고 작업 메모리에 정보를 조작이다, 그러나 정보의 유지 보수를 주장하는 일부 연구자를 주도하고있다. 유지 기능은 정수리 피질을 포함하여 뇌의 더 많은 후방 영역에 기인합니다. [95] [96] 다른 저자 반영하는 것으로서 정수리 피질 활동 해석 집행 기능을 동일한 면적이 또한 주목 아니라 메모리를 요구하는 다른 작업에서 활성화되기 때문에. [97]

60 개의 신경 영상 연구에 대한 2003 년 메타 분석에 따르면 왼쪽 전두엽 피질이 작업 기억이 적은 언어 작업 기억과 공간 작업 기억을위한 오른쪽 전두엽 피질에 관련되어 있음을 발견 했습니다 . Brodmann 's area (BAs) 6 , 8 , 9 , 상 전두엽 피질의 6 , 8 , 9 는 작업 기억이 지속적으로 업데이트되어야하고 시간 순서에 대한 기억이 유지되어야 할 때 관련되었습니다. 복측 전두엽 피질의 오른쪽 Brodmann 10 과 47 은 이중 작업 요구 사항이나 정신적 수술과 같은 조작 요구에 더 자주 관여했으며, 후 두정엽 피질 의 Brodmann 7 도 모든 유형의 실행 기능에 관여했습니다. [98]

작업 기억은 전두엽과 두정엽에서 신경 해부학 적 위치가 다른 두 과정을 포함하는 것으로 제안되었습니다. [99] 먼저, 제조에 관심의 초점을 변경하는 가장 중요한 항목과 두 번째하는 갱신 작업을 검색하는 선택 조작. 주의 집중을 업데이트하면 꼬리 상부 전두엽 과 후 두정 피질 의 일시적인 활성화가 수반되는 반면, 선택에 대한 요구가 증가하면 주둥이 상부 전두엽 및 후방 대상 / 전구의 활성화가 선택적으로 변경 됩니다. [99]

작업 기억과 관련된 뇌 영역의 미분 기능을 명확히하는 것은 이러한 기능을 구별 할 수있는 작업에 달려 있습니다. [100] 의 메모리 작동의 대부분 뇌 영상 연구는 긴 시리즈에서 각각의 새로운 자극이 제시 한 N 다시 단계 비교해야하는 하나 이상의 자극 또는 N 백 작업의 지연 인식로서 사용 인식 작업이 시리즈에서. 인식 작업의 장점은 최소한의 움직임 (두 개의 키 중 하나만 누르기 만하면 됨)이 필요하므로 스캐너에서 머리를 더 쉽게 고정 할 수 있다는 것입니다. 그러나 작업 기억의 개인차에 대한 실험적 연구 및 연구는 주로 회상 작업 (예 : 읽기 범위 작업 , 아래 참조)을 사용했습니다. 인식 및 회상 작업이 동일한 프로세스와 동일한 용량 제한을 반영하는 정도는 명확하지 않습니다.

읽기 범위 작업 또는 관련 작업으로 뇌 영상 연구가 수행되었습니다. 이러한 작업 중 활성화 증가는 PFC 및 여러 연구에서 전두엽 피질 (ACC) 에서도 발견되었습니다 . 작업을 더 잘 수행하는 사람들은 이러한 영역에서 더 큰 활성화 증가를 보였으며 활성화는 시간이 지남에 따라 더 많이 연관되어이 두 영역에서의 신경 활동이 더 강력한 연결성으로 인해 더 잘 조정되었음을 시사합니다. [101] [102]

신경 모델

신경 생리학 및 작업 기억 기능을 모델링하는 한 가지 접근 방식은 전두엽 피질 기저핵 작업 기억 (PBWM) 입니다. 이 모델에서 전두엽 피질은 기저핵과 함께 작동하여 작업 기억 작업을 수행합니다. 많은 연구에서 이것이 사실임을 보여주었습니다. [103] 발작으로 고통과 전두엽 피질과 기저핵의 손상을했다 한 환자에서 하나 개 사용 절제 기술. [104] 의 연구원들은 이러한 손상은 작업 메모리의 집행 기능을 수행하는 능력이 감소 결과하였습니다. [104] 때문에 메스 암페타민 사용으로 뇌 변화 환자에 실시 추가 연구는 기저 신경절에서의 훈련이 작업 메모리 증가 볼륨을 발견했다. [105]

스트레스가 신경 생리학에 미치는 영향

작업 기억은 급성 및 만성 심리적 스트레스로 인해 손상됩니다. 이 현상은 제 Arnsten 및 동료 동물 연구에서 발견되었다 [106] 스트레스 유도 것을 도시 한 자 카테콜라민 PFC의 방출이 빠르게 PFC 신경 소성하고, 세포 내 신호 전달 경로 포워드 통해 메모리 성능 작업 손상을 감소시킨다. [107] 더 깊은 작업 기억력 결핍 및 수지상 척추 위축 및 손실을 포함 PFC 추가적인 구조적 변화, 만성 스트레스 리드에 노출되면, [108] 단백질의 억제가 방지 될 수 C 시그널링 키나아제. [109] 의 fMRI 연구는 인간이 연구를 확장하고, PFC의 활성화 감소 급성 스트레스 링크 의한 작업 메모리를 확인한다 감소 및 스트레스 수준 증가 카테콜아민 . [110] 스트레스 시험을 진행 의대생의 이미징 연구는 보여 주었다 동물 연구와 일치하는 PFC 기능 연결을 약화. [111] PFC 구조 및 기능에 대한 스트레스의 효과는 표시 스트레스의 원인 또는 정신 질환을 악화시킬 수있는 방법을 설명하는데 도움이 될 수있다. 삶의 스트레스가 많을수록 단순한인지 작업을 수행 할 때 작업 기억의 효율성이 낮아집니다. 부정적인 생각의 침입을 줄이는 운동을 수행 한 학생들은 작업 기억 능력이 증가하는 것으로 나타났습니다. 기분 상태 (긍정적 또는 부정적)는 신경 전달 물질 인 도파민에 영향을 미칠 수 있으며, 이는 문제 해결에 영향을 미칠 수 있습니다. [112]

알코올이 신경 생리학에 미치는 영향

과도한 음주는 작업 기억을 손상시키는 뇌 손상을 초래할 수 있습니다. [113] 주류가 갖는 효과에 혈액 산소 수준 의존 (BOLD) 응답. 대담한 반응은 증가 된 혈액 산소화와 뇌 활동의 상관 관계를 나타내므로이 반응은 신경 활동을 측정하는 데 유용한 도구입니다. [114] 작업 메모리의 작업을 수행 할 때 BOLD 응답은 기저 신경절 및 시상으로 뇌의 영역에 영향을 미친다. 어린 나이에 음주를 시작한 청소년은 이러한 뇌 영역에서 굵은 반응이 감소합니다. [115] 이하 정수리 및 전두엽 피질에서 BOLD 응답의 특정 전시 알코올 의존 젊은 여성 공간 작업 메모리 작업을 수행하는 단계를 포함한다. [116] 폭음, 구체적으로도 작업 메모리 태스크, 특히 시각적 작업 메모리에 하나의 성능에 영향을 미칠 수있다. [117] [118] 또한, 알코올은 작업 메모리에 어떻게 영향을 미치는지에 관해서 성별 차이가있는 것 같습니다. 여성은 남성에 비해 술을 마신 후 구두 작업 기억 작업을 더 잘 수행하지만, 뇌 활동이 적다는 점에서 알 수 있듯이 공간 작업 기억 작업에서 더 잘 수행하는 것으로 보입니다. [119] [120] 마지막으로, 나이는 추가 요인이 될 것으로 보인다. 노인은 알코올이 작업 기억에 미치는 영향에 다른 사람보다 더 민감합니다. [121]

유전학

행동 유전학

작업 메모리 용량의 개인차는 어느 정도 유전 될 수 있습니다 . 즉, 개인 간의 변이의 약 절반은 유전자의 차이와 관련이 있습니다. [122] [123] [124] 작업 메모리 용량의 변동의 유전 적 구성은 주로 유동성 정보의 공유된다. [123] [122]

개별 유전자를 확인하려는 시도

작업 기억의 기능과 관련된 유전자에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 다중 구성 요소 모델의 이론적 틀 내에서 작업 기억 의 가상 음운 루프 구성 요소에 대한 하나의 후보 유전자, 즉 ROBO1 이 제안되었습니다 . [125]

학업 성취도에서의 역할

작업 기억 능력은 읽고 쓰는 능력과 수리 능력의 학습 결과와 관련이 있습니다. 이 관계에 대한 초기 증거는 Daneman과 Carpenter (1980) [126]에 의해 처음 관찰되고 여러 연구에 대한 이후 메타 분석 검토에서 확인 된 것처럼 작업 기억 능력과 독해력 사이의 상관 관계에서 비롯됩니다 . [127] 후속 작업은 정확하게 수학적 문제 해결의 성능을 예측 초등학교 어린이가 작업 메모리 성능을 발견했다. [128] 한 종 연구는 5 세에서 자녀의 작업 메모리가 IQ보다 학업 적 성공의 더 나은 예측 있음을 보여 주었다. [129]

대규모 선별 연구에서 주류 교실의 어린이 열 명 중 한 명은 작업 기억력 결핍으로 확인되었습니다. 그들 중 대다수는 IQ와 관계없이 학업 성취도가 매우 낮았습니다. [130] 마찬가지로, 작업 메모리 적자는 나이가 7 년으로 젊은로 국가 교육 과정 저 성취에서 확인되었다. [131] 적절한 개입없이,이 아이들은 그들의 동료 뒤에 지연. 심각한 학습 장애가있는 37 명의 학령기 아동을 대상으로 한 최근 연구에 따르면 IQ가 아닌 기준 측정시 작업 기억 능력이 2 년 후 학습 결과를 예측하는 것으로 나타났습니다. [132] 이 작업 기억 장애는 낮은 학습 결과와 관련된과 어린이를위한 교육 underachievement에 대한 높은 위험 요인을 구성하는 것이 좋습니다. 난독증 , ADHD 및 발달 조정 장애와 같은 학습 장애가있는 어린이의 경우 유사한 패턴이 분명합니다. [133] [134] [135] [136]

주의와의 관계

최적의 작업 기억 성능이 작업 관련 정보에주의를 집중하고 산만 함을 무시하는 신경 능력과 관련이 있다는 증거가 있으며 [137] 작업 기억의 실습 관련 개선은 이러한 능력의 증가에 기인합니다. [138] 연구의 한 줄은 작업 메모리의 사람의 능력과 환경의 자극에 관심의 방향을 제어 할 수있는 능력 사이의 링크를 제안합니다. [139] 이러한 제어는 사람들이 현재의 목표에 중요한 정보에 참석하고, 그들의 감각에 대한 자신의 관심을 끄는 경향이 목표 관련이없는 자극 무시 할 수 있도록 돌출을 (예 : 구급차 사이렌으로). 개인의 목표에 따른주의 방향은 후 피질 영역의 처리를 편향시키는 전전두엽 피질 (PFC)의 "하향식"신호에 의존한다고 가정 합니다 . [140] 돌출 자극에 의해 관심의 캡쳐는 피질 하 구조에서 "상향식"신호 일차 감각 피질에 의해 구동되는 것으로 가정한다. [141] 오버라이드 "상향식"개인간 주목 상이 캡처하고이 차이가 시각적 정보에 대한 작업 메모리 테스트에서 성능과 상관 관계를 발견 하였다 기능. [139] 또 다른 연구는, 그러나,주의 집중 캡처 및 일반적인 작업 메모리 용량의 조치를 오버라이드 (override) 할 수있는 능력 사이의 상관 관계를 찾을 수 없습니다. [142]

신경 장애와의 관계

작업 기억 기능 장애는 일반적으로 다음과 같은 여러 신경 장애에서 나타납니다.

ADHD : 여러 저자 [143] 는 ADHD의 증상이 작업 기억, 반응 억제 또는보다 일반적인 실행 제어 약점과 같은 특정 실행 기능 (EF) 영역의 1 차적 결함에서 발생 한다고 제안했습니다 . [144] 메타 분석 평가는, 몇몇 다른 EF 작업에 공간적 구두 작업 메모리에서 작업 ADHD 상당한 낮은 결과를 그룹화하는 결과가 여러 연구를 인용한다. 그러나 저자는 EF의 약점이 모든 ADHD 사례를 유발하는 데 필요하거나 충분하지 않다고 결론지었습니다. [144]

도파민 및 글루타메이트 와 같은 여러 신경 전달 물질 은 ADHD와 작업 기억 모두에 관여 할 수 있습니다. 둘 다 전두엽 , 자기 지시 및 자기 조절과 관련이 있지만 원인-결과 는 확인되지 않았으므로 작업 기억 기능 장애가 ADHD로 이어 지거나 ADHD 산만 함이 작업 기억 기능 저하로 이어지는 지 여부가 명확하지 않습니다. 다른 연결이 있습니다. [145] [146] [147]

파킨슨 병 : 파킨슨 병 환자 는 작업 기억의 언어 기능 저하 징후를 보입니다. 그들은 감소가 관련 작업에 집중할 수있는 능력이 부족하거나 메모리 용량이 적기 때문인지 확인하고 싶었습니다. 파킨슨 병 환자 21 명을 같은 연령의 28 명의 대조군과 비교하여 테스트했습니다. 연구자들은 두 가설이 작업 기억 기능이 감소하는 이유였으며 이것이 둘 중 하나라는 가설과 완전히 일치하지 않는다는 것을 발견했습니다. [148]

알츠하이머 병 : 알츠하이머 병 이 더 심각 해짐에 따라 작업 기억 기능이 저하됩니다. 생쥐 뇌의 신경 연결과 작업 기억의 유동성에 초점을 맞춘 한 연구가 있습니다. 쥐의 절반은 알츠하이머와 유사한 주사를 맞았고 나머지 절반은 그렇지 않았습니다. 그런 다음 그들은 작업 기억을 테스트하는 작업 인 미로를 통과 할 것으로 예상되었습니다. 이 연구는 알츠하이머 병이 어떻게 작업 기억을 저하시키고 궁극적으로 기억 기능을 제거 할 수 있는지에 대한 질문에 답하는 데 도움이됩니다. [149]

헌팅턴병 : 한 그룹의 연구자들이 30 개월 간의 종단 실험을 ​​통해 작업 기억의 기능과 연결성을 연구하는 연구를 주최했습니다. 일관되게 기능을 유지 한 대조군과 비교하여 헌팅턴 전병 환자 에서 대부분의 연결성이 감소 된 뇌의 특정 위치가 발견되었습니다 . [150]

또한보십시오

  • Atkinson–Shiffrin 메모리 모델
  • 전두엽 피질 § 주의력과 기억력
  • 자폐증과 작업 기억
  • 퍼지 트레이스 이론
  • 중기 기억
  • 기억과 노화
  • 전두엽 피질 기저핵 작업 기억 (PBWM)
  • 인지 아키텍처
  • 팀 샬리스

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    작업 기억은 ADHD에서 손상 될 수 있습니다. ADHD는 임상 환경에서 볼 수있는 가장 흔한 소아 정신 장애입니다. ADHD는 실행 기능 장애로 개념화 될 수 있습니다. 특히 ADHD는 행동에 대한인지 적 통제력을 발휘하고 유지하는 능력이 감소하는 특징이 있습니다. 건강한 개인에 비해 ADHD 환자는 자극에 대한 부적절한 전능 한 반응을 억제하는 능력 (반응 억제 장애)과 관련없는 자극에 대한 반응을 억제하는 능력 (간섭 억제 장애)이 감소합니다. ... 구조적 MRI를 사용한 초기 결과는 ADHD 피험자의 대뇌 피질이 작업 기억 및 주의력과 관련된 영역 인 전두엽 피질 및 후 두정 피질의 연령 일치 대조군과 비교하여 얇아지는 것을 보여줍니다.
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외부 링크

  • 작업 기억 모델 (활성 유지 관리 및 실행 제어 메커니즘)
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