W 1974 r

METODY BADANIA PAMIĘCI ROBOCZEJ

Krzysztof T. Piotrowski

1,2

Zbigniew Stettner

Robert Balas

Instytut Psychologii Uniwersytetu Jagiellońskiego

Studium Pedagogiczne Uniwersytetu Jagiellońskiego

Szkoła Wyższa Psychologii Społecznej

Piotrowski, Stettner i Balas, Metody badania pamięci roboczej

STRESZCZENIE

W artykule zaprezentowane zostały podstawowe metody i procedury

eksperymentalne wykorzystywane w badaniach nad pamięcią

roboczą. Wyróżniono metody pozwalające na badanie różnych

aspektów pamięci roboczej: pojemności oraz czasu przechowywania

informacji, funkcji wykonawczych pamięci roboczej i różnic w

przechowywaniu i przetwarzaniu informacji różnych modalności.

Przedstawiona metodologia została opisana w odniesieniu do

dwóch koncepcji pamięci roboczej: modelu Alana Baddeleya i

Nelsona Cowana.

Piotrowski, Stettner i Balas, Metody badania pamięci roboczej

WPROWADZENIE

W artykule tym przedstawimy niektóre metody badania

różnych aspektów pamięci roboczej. Wybór metody stosowanej

przez badacza zależy od postawionych przez niego pytań, a co za

tym idzie, także od przyjętego modelu pamięci roboczej. Na

wstępie przedstawimy zatem podstawowe informacje o dwóch,

ujęciach pamięci roboczej. Jako pierwszy zaprezentujemy

rozwijany przez Baddeleya i współpracowników (Baddeley i Hitch

1974; Baddeley 1986; Baddeley i Logie 1999; Baddeley 2000)

model strukturalny, zawierający oddzielne moduły odpowiedzialne

za różne funkcje pamięci roboczej. Drugie ujęcie przedstawimy

na przykładzie modelu zaproponowanego przez Cowana (1995) i

rozwijanego przez wielu autorów (Conway i Engle 1996; Cowan

1999; Oberauer 2002), którzy opisują pamięć roboczą jako

strukturę dynamiczną, opierającą się na chwilowej aktywacji

śladów pamięciowych w pamięci długotrwałej.

Oprócz dociekania struktury pamięci roboczej, niezwykle

istotnym elementem rozważań są funkcje, które spełnia ona w

systemie poznawczym. Badacze stosunkowo zgodnie wskazują na

dwie podstawowe jej funkcje (Daneman i Carpenter 1980; Baddeley

i Logie 1999). Pierwszą z nich jest przechowywanie ograniczonej

ilości informacji potrzebnych ze względu na bieżąco wykonywane

operacje poznawcze, drugą zaś jest przetwarzanie informacji. W

dalszej części zajmiemy się tymi dwiema funkcjami ujmowanymi z

Piotrowski, Stettner i Balas, Metody badania pamięci roboczej

perspektywy dwóch wcześniej wspomnianych podejść teoretycznych

dotyczących struktury pamięci roboczej.

POJEMNOŚĆ PAMIĘCI ROBOCZEJ

Pojemność pamięci roboczej stanowi ważną zmienną zarówno

dla zrozumienia funkcjonowania poznawczego człowieka, jak i ze

względu na istnienie różnic indywidualnych. Wielu badaczy

wykorzystuje podział na osoby o wyższej i niższej pojemności

pamięci roboczej (low span i high span) dla określenia związków

sprawności pamięci roboczej z innymi miarami funkcjonowania

poznawczego (Conway i Engle 1996). Problem pojemności można

rozpatrywać na dwa sposoby. Po pierwsze, można próbować

określić liczbę przechowywanych elementów (por. Miller 1956),

po drugie zaś, czas zanikania dostępu do informacji (Baddeley i

Logie 1999; Cowan 2001). Oba podejścia często są łączone, Cowan

(1995), Engle, Kane i Tuholski (1999), Oberauer (2000) a także

Baddeley i Logie (1999) twierdzą, że liczba elementów w pamięci

roboczej jest zależna od ich aktywacji, która z czasem zanika.

Przedstawimy zatem metody pozwalające na określanie pojemności

w obu ujęciach teoretycznych.

PRZETWARZANIE INFORMACJI

Jedną z podstawowych kwestii, obecnych w koncepcjach

pamięci roboczej, są różnice w przechowywaniu i przetwarzaniu

informacji różnych modalności. Różnice te podkreśla Baddeley

(1986, 2000; Baddeley i Logie 1999), wprowadzając w swoim

modelu odrębne struktury dla informacji werbalnych i wzrokowo-

przestrzennych. W modelu EPIC (Executive-Process Interactive-

Piotrowski, Stettner i Balas, Metody badania pamięci roboczej

Control; Kieras i Meyer 1994; Kieras, Meyer, Mueller i Seymour

1999) autorzy wyróżniają trzy magazyny pamięci roboczej

przechowujące informacje wzrokowe, słuchowe i dotykowe, a także

magazyn przechowujący informacje motoryczne. Istnieje cała

grupa badań stworzonych do analizy różnic w przechowywaniu i

przetwarzaniu informacji angażujących różne zmysły lub kody

pamięciowe.

Baddeley (1986) podzielił pamięć roboczą na trzy

komponenty: dwa magazyny pamięciowe (fonologiczny i wzrokowo-

przestrzenny) oraz system zarządzający zasobami uwagi i pracą

tych magazynów. Podsystem fonologiczny został podzielony na

pasywny magazyn, odpowiedzialny za przechowywanie śladów

pamięciowych, oraz aktywną pętlę artykulacyjną, której rolą

jest powtarzanie informacji przechowywanych czasowo w magazynie

fonologicznym. Drugi podsystem to magazyn wzrokowo-

przestrzenny, przechowujący informacje o kształtach, kolorach,

wielkości lub położeniu przestrzennym obiektów. Jest to

struktura znacznie słabiej poznana od pętli artykulacyjnej.

Trudno jednoznacznie określić czy magazynowanie w tym

podsystemie ma charakter statyczny, czy, analogicznie do pętli

artykulacyjnej, dynamiczny (Baddeley i Logie 1999; Logie 1995).

Trzecim komponentem jest centralny system wykonawczy,

czyli podsystem kontrolny. Jego zadaniem jest, między innymi,

przydział zasobów pozostałym podsystemom (Baddeley i Logie

1999). W kilku wcześniejszych, wersjach teorii pamięci

roboczej, centralny system wykonawczy był opisywany jako ogólny

Piotrowski, Stettner i Balas, Metody badania pamięci roboczej

mechanizm kontrolny (por. Towse i Houston-Price 2001).

Oryginalna wersja teorii Baddeleya (Baddeley i Hitch 1974)

określa go jako centralny procesor, którego zadaniem jest

przetwarzanie informacji, a w sytuacji dużego obciążenia

pamięci roboczej, zarządzanie przetargiem miedzy przetwarzaniem

i przechowywaniem informacji. W późniejszych pracach Baddeley

(1996a, 1997, Baddeley i Logie 1999) próbował wyizolować jego

pojedyncze, bardziej szczegółowe funkcje i badać je oddzielnie.

Baddeley i inni autorzy zajmujący się pamięcią roboczą

wymieniają cały katalog funkcji, które wykonuje centralny

system wykonawczy, jak:

a) koordynacja informacji z różnych źródeł bądź z różnych

modalności (Baddeley, Bressi, Della Sala, Logie i

Spinnler 1991; Baddeley i Logie 1999),

b) koordynacja dwóch jednocześnie wykonywanych zadań (Baddeley

1986).

c) integracja kolejnych operacji w większe sekwencje

(Oberauer, Süß, Schulze, Wilhelm, i Wittmann 2000;

Oberauer, Süß, Wilhelm i Wittmann 2003; Mayr, i

Kliegl 1993)

d) integracja elementów zadania w większe całości, lub

tworzenie z nich nowych struktur (Mayr, i Kliegl 1993;

Oberauer i in. 2000, 2003),

e) nadzorowanie (supervision) operacji umysłowych, czyli

monitorowanie czy w trakcie ich wykonywania nie pojawiają

Piotrowski, Stettner i Balas, Metody badania pamięci roboczej

się błędy (Baddeley 1996a, 1997, Miyake, Friedman, Emerson,

Witzki i Howeter 2000),

f) planowanie, wybór strategii działania (Baddeley, 1996a).

g) umożliwianie dostępu do informacji w pamięci długotrwałej i

manipulowania nią (Baddeley i Logie 1999).

W jednej z nowszych wersji teorii Baddeley wprowadził nowy

podsystem – bufor epizodyczny (Baddeley 2000), mający przez

krótki czas przechowywać złożone informacje. Ma być on

krótkotrwałym odpowiednikiem pamięci epizodycznej (Tulving

1972). Aktualna wersja modelu pamięci roboczej Baddeleya wraz z

połączeniami z pamięcią długotrwałą przedstawiona jest poniżej

(Ryc. 1).

Tu wstawić Ryc. 1.

Alternatywny wobec teorii Baddeleya model pamięci roboczej

został zaproponowany przez Nelsona Cowana (1995). W tym ujęciu,

pamięć robocza jest zaktywowaną częścią pamięci długotrwałej.

Cowan nie określa ani liczby podsystemów WM, ani specyficznych

dla nich kodów. To bardziej procesualne ujęcie pamięci roboczej

opisane jest szczegółowo w artykule Orzechowskiego i Balasa (w

tym tomie).

METODY BADANIA POJEMNOŚCI PAMIĘCI ROBOCZEJ

Paradygmat zadań mierzących pojemność (span task) obejmuje

procedury szacowania ilości informacji przechowywanych w

pamięci roboczej lub i operacji wykonywanych na tych

Piotrowski, Stettner i Balas, Metody badania pamięci roboczej

elementach. Procedury wykorzystywane w tym paradygmacie

badawczym opierają się na ustalaniu maksymalnego obciążenia

pamięci roboczej, nie powodującego przeładowania WM. Paradygmat

span task wykorzystuje się nie tylko do mierzenia pojemności

pamięci krótkotrwałej (simple span task), ale także sprawności

przetwarzania informacji (complex span task).

Najprostsze wersje span task, używane do pomiaru

pojemności pamięci krótkotrwałej, polegają na prezentowaniu

liczb (digit span) lub wyrazów (word span) i przypominaniu ich

przez badanych w kolejności prezentacji. Bardziej skomplikowaną

odmianę tego rodzaju zadań stanowią zadania dostosowujące

trudność (liczbę elementów) do indywidualnych możliwości osób

badanych. Kiedy osoba badana wykonuje poprawnie zadanie

łatwiejsze, prezentuje się jej zadania z wyższego poziomu.

Jeśli badany nie potrafi udzielić poprawnej odpowiedzi na trzy

zadania z jednego poziomu, procedura zostaje przerwana. Za

maksymalną pojemność pamięci roboczej uznaje się pojemność

określoną przez ostatni poprawnie rozwiązany poziom trudności.

Wykorzystanie span tasks w badaniach pamięci roboczej

spowodowało zmianę ich charakteru. Wprowadzono procedury

wymagające dokonywania operacji na przechowywanym materiale i

jednoczesnego zapamiętywania ich wyników. W jednym z pierwszych

zadań mierzących pojemność pamięci roboczej badani mieli czytać

zdania ze zrozumieniem i na prośbę eksperymentatora przypomnieć

sobie ostatnie słowo tych zdań (reading span task: Daneman i

Carpenter 1980). Modyfikację tego zadania stworzyli Turner i

Piotrowski, Stettner i Balas, Metody badania pamięci roboczej

Engle (1989). W ich procedurze (sentence-word span task) badani

słuchali zdań i dodatkowo mieli określać ich prawdziwość.

Modyfikacja ta miała na celu upewnienie się, że badani słuchają

zdań ze zrozumieniem. Ci sami autorzy wprowadzili zadanie

operation-word span task. W tej procedurze badani rozwiązują

zadania arytmetyczne i zapamiętują słowo towarzyszące temu

zadaniu. Przykładowy fragment może wyglądać następująco: „8/4-

1=1? Port”. Kiedy wymagają tego hipotezy, w zadaniach tego typu

wykorzystuje się także materiał niewerbalny (np. klocki

Corsiego – zadanie opisane dalej w tekście).

Odmianą span task jest często wykorzystywana w zadaniach

podwójnych procedura supra span (Vandierendonck, De Vooght i

Van der Goten 1998). Badanym prezentowany jest materiał, który

przekracza możliwości pamięciowe. Ma to na celu obciążenie

systemu poznawczego w czasie wykonywania zadania

konkurencyjnego (o zadaniach podwójnych - poniżej).

Towse, Hitch i Hutton (2000) wskazują na pewien problem w

interpretacji wyników zadań badających pojemność pamięci

roboczej metodą span task. Ponieważ zadania zawierają złożony

materiał (wymagający zarówno przechowywania jak i przetwarzania

informacji), osoby badane mogą nie tyle dzielić dostępne zasoby

pamięci i uwagi, co przełączać się między zadaniami. Poprawność

wykonywania zadania może zatem być zależna nie od pojemności

pamięci, ale od szybkości przełączania się między różnymi

zadaniami.

METODY BADANIA CZASU PRZECHOWYWANIA INFORMACJI

Piotrowski, Stettner i Balas, Metody badania pamięci roboczej

Baddeley (1986) określał czas przechowywania informacji

słownych mierząc czas ich artykulacji. Przegląd metod badania

czasu artykulacji można znaleźć w tekście Mueller, Seymoura,

Kierasa i Meyera (2003).

Badania nad ograniczeniami czasowymi pamięci roboczej

najczęściej prowadzone są z wykorzystaniem sekwencyjnej

prezentacji bodźców. Pozwala to na analizę tempa zanikania

informacji (decay). Należy tu wymienić paradygmat szybkiej,

sekwencyjnej prezentacji wzrokowej (rapid serial visual

presentation; RSVP. Paradygmat ten obejmuje metody, w których

czasy prezentacji bodźców i przerw między nimi są krótkie (od

kilkudziesięciu do ok. 300 milisekund). Przykładami metod

wykorzystywanych w paradygmacie RSVP są np. zadania span task,

przeszukiwania pamięci lub n-back (o dwóch ostatnich metodach

piszemy w dalszej części artykułu). Szybka prezentacja

zapobiega powtarzaniu materiału, przez co daje możliwość

sprawdzenia tempa zanikania śladu pamięciowego.

Do szacowania czasu przechowywania wykorzystuje się często

metodę stworzoną przez Saula Sternberga (1966, 1969). W zadaniu

Sternberga, osobom badanym prezentowane są bodźce w układzie

sekwencyjnym (Ryc. 2), po których pojawia się jeden bodziec

testowy. Badani mają odpowiedzieć czy bodziec testowy był we

wcześniej prezentowanym zbiorze czy nie. Jako bodźców używa się

zazwyczaj liczb lub liter, ale bywają także warianty zadania

wykorzystujące materiał niewerbalny (por. Balas, Stettner i

Piotrowski w tym tomie).

Piotrowski, Stettner i Balas, Metody badania pamięci roboczej

Tu wstawić Ryc. 2.

Zadanie Sternberga daje dość duże możliwości manipulacji.

Można zmieniać np. wielkość zbioru, czas prezentacji bodźców,

czas przerw między bodźcami, położenie przestrzenne bodźców,

kolor czcionki itd. Metoda ta, w różnych modyfikacjach,

wykorzystywana jest również do analizy funkcjonowania uwagi

skierowanej na reprezentacje informacji w pamięci (Oberauer

2001; Piotrowski 2004), pozwala także na analizę procesów

pamięciowych w terminach teorii detekcji sygnałów (Yonelinas

1994, 2002).

METODY BADANIA FUNKCJI WYKONAWCZYCH PAMIĘCI ROBOCZEJ

Główny problem w badaniu centralnego systemu wykonawczego

polega na ogromnej trudności w skonstruowaniu takich zadań,

które minimalizowałyby wpływ podsystemów pamięci roboczej,

„zarządzanych” i kontrolowanych przez centralny system

wykonawczy. Badacze próbują sobie radzić z tym problemem na

kilka sposobów. W dalszej części omówione zostaną trzy takie

sposoby: (a) proste zadania mające badać procesy kontrolne w

minimalnym stopniu angażujące pozostałe podsystemy, (b)

klasyczne zadania wykorzystywane w badaniach nad uwagą a

zaadaptowane do badania funkcji kontrolnych pamięci roboczej

oraz (c) tzw. zadania podwójne (dual-tasks). Na koniec zostaną

omówione złożone zadania, przeznaczone do badania

funkcjonowania pamięci roboczej jako całości, które, jak się

Piotrowski, Stettner i Balas, Metody badania pamięci roboczej

wydaje, dotyczą przede wszystkim działania centralnego systemu

wykonawczego (tzw. n-back task: McElree 2001) i zadanie

„Horyzont” (Nęcka 2000).

Badacze starają się projektować proste zadania

minimalizujące wymagania wobec podległych podsystemów a

jednocześnie badające funkcje kontrolne. Przykładem takiego

zadania jest generowanie losowych interwałów czasowych (GIL)

(Vandierendonck 2000a). Zadanie to polega na nierytmicznym,

losowym stukaniu w klawisz komputera lub myszki. Zadanie

wykorzystuje trudności, jakie sprawia przełamanie automatycznej

tendencji do generowania regularnych rytmów. Aby tego uniknąć

badany musi przez cały czas monitorować swoje reakcje. W

przeciwieństwie do podobnych zadań (np. GLL, Towse i Neil,

1998), wydaje się, że zadanie to nie obciąża prawie wcale

„pamięciowych” podsystemów pamięci roboczej (Vandierendonck, De

Vooght i Van der Goten 1998).

Zauważając podobieństwo funkcji centralnego systemu

wykonawczego i funkcji przypisywanych uwadze próbuje się też

wykorzystywać proste zadania uwagowe do badania pojedynczych

aspektów tej struktury i ich wzajemnych zależności. Na przykład

Miyake i współpracownicy (2000) wyróżnili szereg funkcji, jakie

może pełnić centralny system wykonawczy: a) „przełączanie” (np.

między różnymi modalnościami, operacjami, zadaniami bądź

schematami), b) monitorowanie napływających informacji i

uaktualnianie pamięci roboczej, c) hamowanie (np. narzucających

się reakcji, schematów reagowania). Zmierzyli je za pomocą

Piotrowski, Stettner i Balas, Metody badania pamięci roboczej

prostych zadań eksperymentalnych koncentrujących się na

wybranej funkcji a następnie przeprowadzili szereg analiz,

które pozwoliły im na zbudowanie modelu podsystemu kontrolnego

w pamięci. I tak do badania pierwszej z tych funkcji

wykorzystali, między innymi, prostą wersję zadania Navona (tzw.

local-global task, Navon 1977). W zadaniu tym badanym

prezentowane są figury złożone z innych, mniejszych figur (np.

kwadraty złożone z kółek). Badany musi przełączać się między

warunkami, w których musi udzielić odpowiedzi dotyczących

dużych (warunek globalny) bądź małych figur (warunek lokalny).

Przykładem zadania badającego monitorowanie i uaktualnianie

treści pamięci roboczej może być zadanie zapamiętywania liter

(letter memory tak, por. Morris i Jones 1990). W zadaniu tym

badanym prezentuje się pojedynczo litery. Za każdym razem

badany musi powtórzyć cztery ostatnie litery. Do badania

trzeciej grupy funkcji wykorzystano, między innymi zadanie

Stroopa (Stroop 1935). Jest to zadanie, w którym badani muszą

nazywać kolory, jakimi są napisane prezentowane im słowa. W

warunku eksperymentalnym kolor słowa jest niezgodny z jego

treścią (np. słowo „zielony” jest napisane kolorem czerwonym).

Poprawne nazwanie koloru atramentu w tym warunku wymaga

wyhamowania automatycznego procesu dekodowania znaczenia słów.

W badaniach mających na celu analizę centralnego systemu

wykonawczego wykorzystuje się też paradygmat badawczy

podwójnego zadania. W tym paradygmacie osoby badane wykonują

dwa zadania jednocześnie, co powoduje pogorszenie poziomu

Piotrowski, Stettner i Balas, Metody badania pamięci roboczej

wykonania jednego lub obu zadań. Zadania podwójne

wykorzystywane są głównie w badaniach nad podsystemami

pamięciowymi odpowiedzialnymi za przechowywanie materiału

werbalnego lub wzrokowo-przestrzennego (w ujęciu Baddeleya),

lub nad funkcjami wykonawczymi (przetarg o zasoby uwagi,

centralny system wykonawczy). Najczęściej zadania są tak

dobierane, aby sprawiały problemy z ich jednoczesnym sprawnym

wykonywaniem.

Zadania podwójne różnią się między sobą także ze względu

na priorytet. Zazwyczaj jedno z zadań jest traktowane jako

ważniejsze (zadanie główne), zaś drugie jako zadanie dodatkowe

(zadanie dystrakcyjne lub obciążające pamięć roboczą).

Najczęściej analizuje się poziom wykonania zadania głównego, w

porównaniu do grupy kontrolnej (Baddeley 1986), która nie

wykonuje drugiego zadania. Nierówną wagę zadań można także

wykorzystać manipulując instrukcją w celu uzyskania informacji

o wpływach dwustronnych (Wierzchoń i Piotrowski, 2003). Z kolei

w niektórych zadaniach, np. z wykorzystaniem procedury

generowania interwałów losowych (Vandierendonck, De Vooght i

Van der Goten 1998; Piotrowski 1999) analizuje się wyniki

uzyskane w zadaniu dystrakcyjnym, korzystając z faktu, że

badani nie traktują go jako zadania głównego. Analiza wyników

zadań dystrakcyjnych pozwala na określenie stopnia

zaangażowania zasobów pamięci roboczej w zadania główne. Jeśli

zaangażowanie tych zasobów jest duże, to niewiele pozostaje na

wykonanie zadania dodatkowego.

Piotrowski, Stettner i Balas, Metody badania pamięci roboczej

W zależności od postawionych przez badaczy problemów

badawczych w zadaniach podwójnych zestawia się różnego rodzaju

procedury. W badaniach nad problemem jednorodności pamięci

roboczej pod względem rodzaju przechowywanego i przetwarzanego

materiału (modalności) zestawia się zadania na przechowywanie i

obserwuje się interferencję między różnymi modalnościami

(problematyka ta zostanie poruszona poniżej).

Paradygmat zadania podwójnego daje bardzo duże możliwości

analizowania różnego rodzaju wskaźników funkcjonowania pamięci

roboczej. Najpowszechniej analizowanymi zmiennymi, podobnie jak

w poprzednich metodach, są liczba błędów i czas wykonania. W

przypadku badań z wykorzystaniem metod generowania reakcji

losowych, określa się także odchylenie wyników od poziomu

losowego dla zadań dystrakcyjnych (dokładny opis testów

odchyleń: Vandierendonck 2000b; Stettner i Nęcka 2003).

W badaniach weryfikujących model Baddeleya stosuje się zadania

dystrakcyjne angażujące wyróżnione przez niego systemy pamięci

roboczej. Wcześniej wspomniane zostały przykłady stosowania

procedur związanych z dwoma modułami: procedura wypierania

artykulacyjnego (pętla fonologiczna) i śledzenia (notatnik

wzrokowo-przestrzenny). Przykładem zadania dystrakcyjnego

bezpośrednio angażującego centralny system wykonawczy (por.

Vandierendonck, De Vooght i Van der Goten 1998) jest omówione

wcześniej zadanie GIL.

Na koniec rozdziału o metodach badania funkcji kontrolnych

należy wspomnieć o zadaniach, które mają mierzyć funkcjonowanie

Piotrowski, Stettner i Balas, Metody badania pamięci roboczej

pamięci roboczej jako całości, ale w ich wykonywanie

zaangażowany jest głównie centralny system wykonawczy.

Pierwszym z takich zadań jest zadanie n-wstecz (n-back task,

McElree 2001). W zadaniu tym badanym prezentuje się kolejno

bodźce (np. litery), zaś badany ma udzielić odpowiedzi czy

prezentowany bodziec jest identyczny z prezentowanym wcześniej

(np. w warunku n-2 podpowiedź twierdząca powinna być udzielona

jeżeli aktualnie prezentowany bodziec jest taki sam, jak

prezentowany dwie próby wcześniej). Zadanie to stawia bardzo

duże wymagania wobec funkcji kontrolnych pamięci roboczej.

Zawartość tzw. ogniska uwagi w pamięci roboczej (McElree 2001)

musi być cały czas uaktualniana przy jednoczesnym usuwaniu z

pamięci informacji już niepotrzebnych. Po każdej próbie zmienia

się też status poszczególnych bodźców przechowywanych w pamięci

– te, które do tej pory były dystraktorami, stają się bodźcami

docelowymi i na odwrót. Podobne zadanie o nazwie „Horyzont”

zaproponował Nęcka (2000). Różnica między nimi polega na tym,

że w zadaniu Nęcki od badanego wymaga się jedynie odpowiedzi

czy prezentowany bodziec pojawił się już wcześniej (bez względu

na to jak dawno temu). Nie ma więc potrzeby usuwania informacji

z pamięci. Wydaje się, że jest to zadanie nieco prostsze i

mniej obciążające centralny system wykonawczy.

METODY BADANIA RÓŻNIC W PRZECHOWYWANIU I PRZETWARZANIU

INFORMACJI RÓŻNYCH MODALNOŚCI

Wraz z tą koncepcją Baddeleya (Baddeley i Hitch 1974)

rozwinęły się także metody badań różnic w wykonywaniu zadań

Piotrowski, Stettner i Balas, Metody badania pamięci roboczej

wykorzystujących materiał werbalny i wzrokowo-przestrzenny.

Metody te w większości wykorzystują procedurę zadania

podwójnego, zestawiając ze sobą zadania obciążające różne

podsystemy. Analizy pojemności i sprawności pętli fonologicznej

dokonuje się na podstawie jednoczesnego wykonania dwóch zadań

angażujących ten podsystem (np. reading span task wraz z

zadaniem wypierania artykulacyjnego; por. opis poniżej). Dla

badania pojemności i sprawności podsystemu wzrokowo-

przestrzennego badani mogą wykonywać dwa zadania na materiale

wzrokowym, dwa zadania na materiale przestrzennym lub jedno na

materiale przestrzennym a drugie na materiale wzrokowym.

Badacze wskazują na istnienie różnic między przetwarzaniem

informacji wzrokowych (np. kolor) i przestrzennych (relacje:

na, pod, obok, itd.), jednak uznają istnienie jednego wspólnego

podsystemu pamięci roboczej (Logie 1995; Baddeley i Logie

1999). Można także porównywać sprawność wykonywania zadań, z

których jedno angażuje podsystem fonologiczny, a drugie

wzrokowo przestrzenny. Taka procedura pozwala na określenie

zakresu autonomii tych podsystemów lub ich zależności od

centralnych zasobów.

Jedna z rozwiniętych przez Baddeleya metod badania

podsystemu fonologicznego wykorzystuje zjawisko wypierania

artykulacyjnego (articulatory suppression). Metoda ta wywodzi

się z paradygmatu Browna i Petersonów (Brown 1958; Peterson i

Peterson 1959) i opiera się na wprowadzaniu równoczesnego

wykonywania dwóch zadań wykorzystujących materiał werbalny.

Piotrowski, Stettner i Balas, Metody badania pamięci roboczej

Zgodnie z koncepcją Baddeleya wypowiadanie słów (nawet

bezgłośne) obciąża moduł pamięci werbalnej – pętlę

fonologiczną. W paradygmacie wypierania artykulacyjnego, osoby

badane mają, w trakcie zapamiętywania materiału werbalnego (np.

listy słów) lub wykonywania operacji na takim materiale (np.

wykonywania zadań arytmetycznych w pamięci), wypowiadać słowa

lub sylaby, zazwyczaj pozbawione sensu. Baddeley wykorzystywał

powtarzanie słowa „the”. Analogicznym pod względem założeń

teoretycznych, lecz opierającym się na materiale wzrokowo-

przestrzennym, jest zadanie śledzenia (tracking task: Baddeley

1996b). Badani w trakcie wykonywania zadań związanych z

zapamiętywaniem lub przetwarzaniem informacji niewerbalnej mają

śledzić poruszający się bodziec (np. punkt na ekranie).

Jedną z najczęściej wykorzystywanych procedur w badaniach

nad przechowywaniem materiału wzrokowo-przestrzennego (także

dla oszacowania pojemności tego modułu pamięci roboczej) są

klocki Corsiego (Corsi blocks; Milner 1971). Zadanie to polega

na zapamiętywaniu i odwzorowywaniu przestrzennego układu

klocków (Ryc.3). Badani obserwują planszę, na której w

ustalonych odstępach czasu (np. raz na sekundę) pojawiają się

sześcienne klocki w układzie i tempie zadanym przez

eksperymentatora. Po zakończeniu prezentacji badani mają

odtworzyć ułożenie i kolejność klocków.

Tu wstawić Ryc. 3.

Piotrowski, Stettner i Balas, Metody badania pamięci roboczej

W literaturze można spotkać liczne modyfikacje tego

zadania. Manipulowano m.in. czasem prezentacji, kolorem,

wielkością i liczbą klocków, układem klocków na planszy,

kolejnością przypominania (por. Berch, Krikorian i Huha 1998;

Vandierendonck, Kemps, Fastame i Szmalec 2004). Zmodyfikowane

zadanie (goal search task) można wykorzystać także do badań nad

udziałem pamięci roboczej w procesach decyzyjnych (Lehto 1996).

UWAGI KOŃCOWE

Przedstawione powyżej metody badań stanowią tylko

przykłady. W artykule nie zostały opisane dwie, niezwykle

istotne i dynamicznie rozwijające się grupy metod badawczych:

badania różnic indywidualnych w zakresie pamięci roboczej oraz

badania psychofizjologiczne. Jednak obie grupy metod

najczęściej wykorzystują zadania opisane w artykule, lub ich

modyfikacje. Autorzy mają nadzieję, że powyższy zbiór ułatwi

dobór metod, zwłaszcza młodym badaczom, oraz stanowić będzie

inspirację do powstawania nowych procedur.

Piotrowski, Stettner i Balas, Metody badania pamięci roboczej

LITERATURA CYTOWANA

Baddeley A. D. (1986). Working memory. Oxford: Oxford

University Press.

Baddeley A. D. (1996a) Exploring the central executive.

Quarterly Journal of Experimental Psychology, 49A, 5-28.

Baddeley A. D. (1996b). The franctionation of working memory.

9. Baddeley, A. (1996) Proceedings of the National Academy

of Sciences of USA, 93, 13468–13472.

Baddeley A. D. (1997). Human memory: Theory and Practise.

Needham Heights, Mass: Allyn and Bacon.

Baddeley A. D. (2000) The episodic buffer: A new component of

working memory? Trends in Cognitive Sciences, 4(11), 417-

423.

Baddeley A. D., Bressi S., Della Sala S., Logie R. i Spinnler

H. (1991). The decline of working memory in Alzheimer's

disease: a longitudinal study. Brain, 114, 2521–2542.

Baddeley A. D. i Hitch G. (1974). Working memory. W: G. A.

Bower (Red.), The psychology of learning and motivation:

Advances in research and theory, 8 (s. 47-90). New York:

Academic Press.

Baddeley A. D. i Logie R. H. (1999). Working memory: The

multiple–component model. W: A. Miyake i P. Shah (Red.),

Models of working memory: Mechanisms of active maintenance

and executive control (s. 28-61). Cambridge: Cambridge

University Press.

Piotrowski, Stettner i Balas, Metody badania pamięci roboczej

Berch D., Krikorian R. i Huha, E. (1998). The Corsi Block-

Tapping task: Methodological and theoretical

considerations. Brain and Cognition, 38, 317-338.

Brown J. (1958). Some Tests of the Decay Theory of Immediate

Memory. Quarterly Journal of Experimental Psychology, 10,

12-21.

Conway A. R. A. i Engle R. W. (1996). Individual differences in

working memory capacity: More evidence for a general

capacity theory. Memory, 4, 577-590.

Cowan N. (1995). Attention and memory: an integrated framework.

Oxford: Oxford University Press.

Cowan N. (2001) The magical number 4 in short-term memory: A

reconsideration of mental storage capacity. Behavioral and

Brain Sciences, 24(1), 87-114.

Daneman M. i Carpenter P. A. (1980). Individual differences in

working memory and reading. Journal of Verbal Learning and

Verbal Behavior, 19, 450-466.

Engle R. W., Kane M. J., i Tuholski S. W. (1999). Individual

differences in working memory capacity and what they tell

us about controlled attention, general fluid intelligence,

and functions of the prefrontal cortex. W A. Miyake, i P.

Shah (Red.), Models of working memory: Mechanisms of active

maintenance and executive control (pp. 102 – 134).

Cambridge: Cambridge University Press

Kieras D.E. i Meyer D.E. (1994). The EPIC architecture for

modeling human information-processing: A brief

Piotrowski, Stettner i Balas, Metody badania pamięci roboczej

introduction. (EPIC Tech. Rep. No. 1, TR-94/ONR-EPIC-1).

Ann Arbor, University of Michigan, Department of Electrical

Engineering and Computer Science.

Kieras D. E., Meyer D. E., Mueller S. i Seymour T. (1999)

Insights into working memory from the perspective of the

EPIC architecture for modeling skilled perceptual-motor and

cognitive human performance. W A. Miyake i P. Shah (Red.),

Models of working memory: Mechanisms of active maintenance

and executive control (s. 183 - 223). Cambridge: Cambridge

University Press.

Lehto J. (1996). Are Executive Functioning Tests Dependent Upon

Working Memory Capacity. Quarterly Journal of Experimental

Psychology. 49A(1), 29 - 51.

Logie R. H. (1995). Visuo-spatial working memory. Hove, UK:

Lawrence Erlbaum Associates Ltd.

Mayr U. i Kliegl R. (1993). Sequential and coordinative

complexity: Age-based processing limitations in figural

transformations. Journal of Experimental Psychology.

Learning, Memory and Cognition, 19, 1297-1320.

McElree B. (2001). Working Memory and Focal Attention. Journal

of Experimental Psychology: Learning, Memory and Cognition,

27(3), 817-835.

Milner B. (1971). Interhemispheric differences in the

localisation of psychological processes in man. British

Medical Bulletin, 27, 272-277.

Piotrowski, Stettner i Balas, Metody badania pamięci roboczej

Miyake A., Friedman N. P., Emerson M. J., Witzki A. H. i

Howerter A. (2000). The Unity and Diversity of Executive

Functions and Their Contributions to Complex “Frontal Lobe”

Tasks: A Latenet Variable Analysis. Cognitive Psychology,

41, 49-100.

Mueller S. T., Seymour T. L., Kieras D. E. i Meyer D. E.

(2003). Theoretical Implications of Articulatory Duration,

Verbal Working Memory. Journal of Experimental Psychology:

Learning, Memory, & Cognition, 29(6), 1353-1380.

Navon D. (1977). Forest before trees: The precedence of global

features in visual perception. Cognitive Psychology, 9,

353-383.

Nęcka E. (2000). Pobudzenie umysłu – zarys formalnej teorii

inteligencji. Kraków: TAIWPN Universitas

Miller G. A. (1956). The Magical number seven plus or minus

two: Some limits on our capacity for processing

information. Psychological Review, 63, 81 - 97.

Oberauer K. (2001). Removing irrelevant information from

working memory: A cognitive aging study with the modified

sternberg task. Journal of Experimental Psychology:

Learning, Memory and Cognition, 27(4), 948-957.

Oberauer K. (2002). Access to information in working memory.

Exploring the focus of attention. Journal of Experimental

Psychology: Learning, Memory, and Cognition, 28(3), 411-

421.

Piotrowski, Stettner i Balas, Metody badania pamięci roboczej

Oberauer K., Süß H-M., Schulze R., Wilhelm O. i Wittmann W. W.

(2000). Working memory capacity - facets of a cognitive

ability construct. Personality and Individual Differences,

29, 1017-1045.

Oberauer K., Süß H-M., Wilhelm O. i Wittmann W. W. (2003). The

Multiple Faces of Working Memory" Storage, Processing,

Supervision, and Coordination. Intelligence, 31, 167-193.

Peterson L. R. i Peterson M. J. (1959). Short-term retention of

individiual verbal items. Journal of Experimental

Psychology, 58, 193 - 198.

Stroop J. R. (1935). Studies on interference in serial verbal

reactions. Journal of Experimental Psychology, 18, 643-662.

Piotrowski K. T. (1999). Zadania konwergencyjne i dywergencyjne

a pamięć robocza: Badanie metodą generowania interwałów

losowych. Czasopismo Psychologiczne, 5(2), 177-186.

Piotrowski K. T. (2004). Rola centralnego systemu wykonawczego

pamięci roboczej w krótkotrwałym przechowywaniu informacji:

badanie metodą generowania interwałów losowych.

Niepublikowana rozprawa doktorska.

Sternberg S. (1966). High-Speed Scanning in Human Memory.

Science, 155, 652-654.

Towse, J. N., Hitch, G. J. i Hutton, U. (2000). On the

interpretation of working memory span in adults. Memory &

Cognition, 28(3),341-348.

Towse J. N. i Houston-Price C. M. T. (2001). Reflections on the

concept of the central executive. W: J. Andrade (Red.),

Piotrowski, Stettner i Balas, Metody badania pamięci roboczej

Working memory in perspective (s. 240-260). Hove, UK:

Psychology Press.

Towse J. N. i Neil D. (1998). Analyzing human random generation

behavior: A review of methods used and a computer program

for describing performance. Behavior Research Methods,

Instruments & Computers, 30(4), 583-591.

Tulving E. (1972). Episodic and semantic memory. W: E. Tulving

i W. Donaldson (Red.), Organisation of memory (s. 381-403).

New York: Academic Press.

Vandierendonck A. (2000a). Is judgement of random time

intervals biased and capacity-limited? Psychological

Research, 63, 199-209.

Vandierendonck A. (2000b). Analyzing human random time

generation behavior: A methodology and computer program.

Behavior Research Methods, Instruments & Computers, 32(4),

555 – 565.

Vandierendonck A., De Vooght G. i Van der Goten K. (1998). Does

random time interval generation interfere with working

memory executive functions? European Journal of Cognitive

Psychology, 10, 413 - 442.

Vandierendonck A., Kemps E., Fastame M. C. i Szmalec A. (2004).

Working memory components involved in the Corsi block test.

British Journal of Psychology, 95, 57 - 79.

Wierzchoń M. i Piotrowski K. T. (2003). O nie-inteligentnym

uczeniu się: Poznawcza analiza badań nad związkami uczenia

Piotrowski, Stettner i Balas, Metody badania pamięci roboczej

mimowolnego z inteligencją. Studia Psychologiczne, 41, 191

- 206

Yonelinas A. (1994). Receiver-operating characteristics in

recognition memory: Evidence for a dual-process model.

Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and

Cognition, 20, 1341 – 1354.

Yonelinas A. (2002). The Nature of Recollection and

Familiarity: A review of 30 Years of Research. Journal of

Memory and Language, 46, 441-517.

Piotrowski, Stettner i Balas, Metody badania pamięci roboczej

Ryc. 1

centralny

system

wykonawczy

Pętla fonologiczna

Bufor epizodyczny

Brudnopis

wzrokowo-przestrzenny

Magazyn fonologiczny

Podręczny

magazyn wzrokowy

Pętla artykulacyjna

Wewnętrzny

system piszący

Język

Znaczenia

informacji wzrokowych

Pamięć epizodyczna

P a m i ę ć d ł u g o t r w a ł a

Piotrowski, Stettner i Balas, Metody badania pamięci roboczej

ABSTRACT

The paper reviews methods of investigation into the structure

and functional role of working memory (WM). The methodology of

working memory studies are comprehensively analyzed from the

perspective of two main theoretical approaches. Firstly, Alan

Baddeley’s multiple-systems model of WM serves as a ground for

the review and analysis of different methodologies aimed at

determining the capacity and functions of two slave subsystems

(phonological loop and visual sketchpad) dedicated to storing

and processing verbal and visual information, respectively. The

advantages and limits of these are concerned as well. Secondly,

Cowan’s single-system model of WM based on activation mechanism

is analyzed. We present also methods aimed at investigating

control and executive functions of the working memory system.