Arbeitsgedächtnis

1) Gebrauch

  • mentaler Kurzzeitspeicher und manipulatorische Operationen
  • Vergleich mit "mentaler Tafel" (vorübergehende Einspeicherungseinheit)
  • Arbeitsgedächtniskapazität
    -- starke interindividuelle Variation
    -- hohe Korrelation zw. Kapazität & Leistung/ Intelligenz

2) Geschichte

Primärgedächtnis

z.B. James, 1890

  • Primärgedächtnis
    -- initiale Ablage, in der Information gespeichert & für bewusste Inspektion, Aufmerksamkeit und Introspektion verfügbar gemacht werden kann
  • Sekundäres Gedächtnis
    -- Information kann nicht ohne die Intiierung eiens aktiven kognitiven Prozesses abgerufen werden (vgl. LZG)
  • enge Verbindung zu Thema *Bewusstsein

Kurzzeitgedächtnis

z.B. Atkinson, Shirin

  • Kapazität
    -- magische Zahl 7 +/- 2
    -- Chunks: Gruppen höherer Organisationsebenen
  • Grunde für Kürze des KZG
    -- Kurzzeitgedächtniszerfall
  • Zugriffstempo unterliegt memory set size
    -- je größer Anzahl der zu behaltenden Items, desto länger dauert Abruf
  • Untersuchungsmethode: Brown-Peterson-Aufgabe
    -- Memorien einer Reihe von Konsonanten während von in 3er Schritten von 100 rückwärts gezählt wird

Arbeitsgedächtnis

  • nicht exklusiv fokussiert auf Verbindung zu LZG
  • dynamisches Konzept statt passiver Speicher
  • KZG in Form eines kognitiven "Arbeitsspeichers"
  • Gründe für Perspektivwechsel
    -- bei Hirnläsionen z.T. beeinträchtiges KZG + intaktes LZG
    -- Zweitaufgaben
  • Modell beinhaltet zwei Kurzzeitspeicher + ein Kontrollsystem
  • primäre Funktion ist die Ermöglichung komplexer kognitiver Aktivitäten, die Integration, Koordination sowie Manipulation multipler Einheiten mentaler Repräsentationen erfordern

3) Komponenten

Phonologische Schleife

  • Komponenten
    -- Artikulatorisches Rehearsal: innerliche Aussprache der Information, die innerlich gehört wurde
    -- Phonologischer Speicher: passiv, eng mit Sprachwahrnehmung verbunden und hält Sprachlaute vor, bis sie verblassen
  • Problematiken
    -- Phonologischer Ähnlichkeitseffekt: Performanz schlechter, wenn bei gleichzeitigem seriellen Abruf abzurufende Items phonologisch ählich sind
    -- Wortlängeneffekt: Performanz schlehter, wenn aufrecht zu erhaltende Items aus langen Wörtern bestehen
    -- Artikulatorische Unterdrückung: phonologische Schleife wird durch andauernde Wiederholung eines irrelevanten Wortes gestört; führt zu Verringerung der Gedächtnisspannenleistung

Visuell-räumlicher Notizblock

  • Komponenten
    -- Visuell-räumlicher Notizblock: Entwicklung & Inspektion mentaler Bilder & Navigation durch mentale Bilder
    -- Räumliches Rehearsal: mentales Auffrischen gespeicherter Lokatioon, um diese weiterhin leicht zugänglich zu halten
  • Problematiken
    -- Rehearsal in räuml. Arbeitsgedächtnis + selektive räumliche Aufmerksamkeit beanspruchen z.T. identische Prozesse

Zentrale Exekutive

  • Funktionen
    -- Bestimmung, wann Information in Speicher-Puffer ausgelagter wird
    -- Bestimmung, welcher Puffer für Speicherung ausgewählt wird
    -- Integration & Koordination von Information zwischen Speichern
    -- stellt Mechanismus zu Verfügung, durch den Information aus Puffern inspiziert, transofmiert und kognitiv manipuliert werden kann
  • Probleme
    -- Koordination von Zweitaufgaben: Performanz durch Interferenz bei simulataner Bearbeitung zwei utnersch. Aufgaben, von denen beide auf vorübergehende Speicherung von INformation im Arbeitsgedächtnis angewiesen sind
    -- Alzheimer-Demenz: mögliche Ursache dysfunktionale Zentrale Exekutive

Ansatz multipler Speicher

  • Modell vernachlässigt andere Modalitäten
  • Evidenz für untersch. Speicher für jeden Informationstyp
    -- Doppelte Dissoziation & Lateralisierung

4) Arbeitsweise

Gewichtetes Gedächtnis (weight based memory)

Gedächtnisrepräsentation erhält ihre Form durch Stärke/ Gewicht der neuronalen Verbindungen ("ausgetrampelter Pfad")

Aktivitäts-basiertes Gedächtnis (activity based memory)

Information wird beibehalten als anhaltendes/ beständiges Aktivitätsmuster neuronaler Populationen;

  • Erinnerungen sind leichter zugänglich, aber weniger permanent (durch ständige Veränderung)
  • möglicher Zusammenhang zu Alzheimer: "alte pfade" schon ausgetrampelt (abrufbar), neue Pfade hingegen nicht

Aufgabe mit verspäteter Antwort (delayed response task)

  • kurze Präsentation des Hinweisreizes; nach kurzer Verzögerung ist Antwort erforderlich
  • unterschiedliche Neurone für Verarbeitung und Aufrechterhaltung des Reizes

Neuronale Informationsspeicherung

zwei Möglichkeiten:

  • Entweder steigen Anzahl/Größe aktiver Hirnregionen oder Aktivitätsstärke in entsprechenden Regionen
  • Forschung deutet auf beide Muster hin

Untersuchung

  • N-back task
  • Vorteil: Nur Arbeitsgedächtnisleistung wird variiert; keine konfundierenden Variablen
  • Bildgebung
    -- Aktivierung in lateralem Präfrontalkortex (& Parietalkortex) steigt linear mit Anstieg von N
    -- Arbeitsgedächtnisrepräsentationen auf anhaltende Aktivierung in bestimmten neuronalen Populationen angewiesen
    -- Ergebnis aber Korrelation zw. Aufgabe & neuronaler Aktivierung

Reflektierende Schleife (reverberatory loop)

  • Gegenseitiger Informationsaustausch mit verbundenen Neuronen; ursprünglich gesendete Information wird zurück erhalten
  • Speicherung und Kontrolle in präfrontalem Kortex
    -- speziell bei langfristiger Aufrechterhaltung von Information oder Ablenkung
    -- Frontalhirnschädigungen eher gestörte Funktion der zentralen Exektuive als Arbeitsgedächtnis als Ganzes

5)Entwicklungen

Episodischer Puffer

  • Hilfssystem, das Systeme je nach Belastung/Störung unterstützen kann
  • Integriert unterschiedliche Informationsarten im Arbeitsgedächtnis
  • kann kurzzeitig Erinnerung komplexer Information ("episodisch") speichern (z.B. zeitlich ausgedehnte Ereignisse)
  • könnte auch Teil der zentralen Exekutive sein
  • Arbeitsgedächtnis gehört zu fluider Intelligenz; LZG (+ Sprache & visuelle Semantik) zu kristalliner Intelligenz

Dopamin

  • Patienten mit Arbeitsgedächtnisdefiziten abweichende Werte (Schizophrenie, Parkinson, Alzheimer-Demenz, Depression, ADHS)
  • höheres Level = verbesserte Arbeitgedächtnisfähigkeiten
    -- bessere Aufrechterhaltung, geringere Ablenkbarkeit
  • starke Verbindung zwischen Dopamin-erzeugenden Zellen und Präfrontalkortex angenommen (Schutz vor Interferenzen)

Atkinson-Shiffrin Modell des Kurz- und Langzeitgedächtnisses

  • KZG = Zugang für Informationen zu LZG
  • KZG als Mittel zur Kontrolle und Verstärkung
    -- durch Rehearsal und Enkodierungsstrategien
    -- ermöglicht Transfer ins LZG
  • einflussreicher Modell (umfassende Sichtweise der Informationsverarbeitung im Gedächtnis)

sensorisches Input > sensorisches Gedächtnis > Verarbeitung der Information in Kurzzeittgedächtnis > Langzeitgedächtnis

Ziel-Aufrechterhaltungs-Modell

  • Präfrontaler Kortex hat Speicherungs- und Kontrollfunktion
    -- Aufrechterhaltung der Information zu einem Ziel (Speicherung)
    -- top-down Einfluss, der Wahrnehmung/ Aufmerksamkeit/ Handlung koordiniert, um ein Ziel zu erreichen (Kontrolle)
  • im Kortex gespeicherte Information könnte Kontext zur Interpretation mehrdeutiger Situationen und deren Antwort darauf bieten
    -- Interferenz zwischen Speicherung (übliche Handlung) und Kontrolle (außergewöhnliche Handlung) möglich