Elastyczność poznawcza

Elastyczność poznawcza jest nieodłączną właściwością systemu poznawczego, często związaną ze zdolnością umysłową do dostosowywania swojej aktywności i treści, przełączania się między różnymi regułami zadań i odpowiadającymi im reakcjami behawioralnymi, jednoczesnego utrzymywania wielu koncepcji i przenoszenia wewnętrznej uwagi między nimi. Termin elastyczność poznawcza jest tradycyjnie używany w odniesieniu do jednej z funkcji wykonawczych . W tym sensie można to postrzegać jako neuronalne podstawy zachowania adaptacyjnego i elastycznego. Większość testów elastyczności opracowano przy tym założeniu kilkadziesiąt lat temu. W dzisiejszych czasach elastyczność poznawczą można również określić jako zestaw właściwości mózgu, który umożliwia elastyczne, ale istotne przełączanie między funkcjonalnymi stanami mózgu.

Elastyczność poznawcza zmienia się w ciągu życia jednostki. Ponadto niektóre stany, takie jak zaburzenie obsesyjno-kompulsyjne, są związane ze zmniejszoną elastycznością poznawczą. Ponieważ elastyczność poznawcza jest istotnym elementem uczenia się, deficyty w tym obszarze mogą mieć inne implikacje.

Dwa powszechne podejścia do badania elastyczności poznawczej koncentrują się na nieświadomej zdolności do przełączania zadań i świadomej zdolności do przełączania poznawczego . Metody pomiaru elastyczności poznawczej obejmują zadanie A-nie-B , zadanie sortowania kart zmian wymiarowych , zadanie sortowania kart wielokrotnej klasyfikacji , zadanie sortowania kart Wisconsin oraz test Stroopa . Badania funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) wykazały, że określone obszary mózgu są aktywowane, gdy dana osoba angażuje się w zadania związane z elastycznością poznawczą. Regiony te obejmują korę przedczołową (PFC), zwoje podstawy , przednią korę zakrętu obręczy (ACC) i tylną korę ciemieniową (PPC). Badania przeprowadzone z osobami w różnym wieku iz określonymi deficytami dostarczyły dalszych informacji na temat rozwoju i zmian elastyczności poznawczej w mózgu.

Definicje

Amerykańskie Towarzystwo Psychologiczne (APA) definiuje elastyczność poznawczą jako:

Zdolność do obiektywnej oceny i odpowiednio elastycznego działania. Elastyczność poznawcza oznacza również zdolność adaptacji i bezstronność.

— Słownik psychologii APA, „Elastyczność poznawcza”

Elastyczność poznawcza zmienia się w ciągu życia jednostki. Badacze bardziej szczegółowo opisali elastyczność poznawczą jako zdolność do zmiany lub przełączania myślenia i uwagi między różnymi zadaniami lub operacjami, zwykle w odpowiedzi na zmianę zasad lub wymagań. Na przykład podczas sortowania kart na podstawie określonych reguł dzieci są uważane za elastyczne poznawczo, jeśli są w stanie z powodzeniem przestawić się z sortowania kart na podstawie koloru obiektu na sortowanie na podstawie typu obiektu na karcie.

Elastyczność poznawcza została szerzej opisana jako zdolność dostosowania własnego myślenia ze starych sytuacji do nowych sytuacji, a także zdolność przezwyciężenia reakcji lub myślenia, które stały się nawykiem i przystosowania się do nowych sytuacji. W związku z tym, jeśli ktoś jest w stanie przezwyciężyć wcześniej posiadane przekonania lub nawyki (gdy jest to wymagane w nowych sytuacjach), można by go uznać za elastycznego poznawczo. Wreszcie, zdolność do jednoczesnego rozważenia dwóch aspektów przedmiotu, idei lub sytuacji w jednym momencie odnosi się do elastyczności poznawczej. Zgodnie z tą definicją, podczas sortowania kart w oparciu o określone zasady, dzieci są uważane za elastyczne poznawczo, jeśli potrafią jednocześnie sortować karty na podstawie koloru przedmiotów i rodzaju obiektów na karcie. Podobnie elastyczność poznawcza została zdefiniowana jako zrozumienie i świadomość wszystkich możliwych opcji i alternatyw jednocześnie w danej sytuacji.

Czynniki przyczyniające się

Niezależnie od specyfiki definicji, badacze generalnie są zgodni co do tego, że elastyczność poznawcza jest składową funkcjonowania wykonawczego, poznania wyższego rzędu polegającego na zdolności do kontrolowania własnego myślenia. Funkcjonowanie wykonawcze obejmuje inne aspekty poznania, w tym hamowanie, pamięć, stabilność emocjonalną, planowanie i organizację. Elastyczność poznawcza jest silnie związana z szeregiem tych zdolności, w tym z hamowaniem, planowaniem i pamięcią roboczą . Tak więc, gdy jednostka jest w stanie lepiej tłumić aspekty bodźca, aby skupić się na ważniejszych aspektach (tj. hamować kolor obiektu, aby skupić się na rodzaju obiektu), jest również bardziej elastyczna poznawczo. W tym sensie są lepsi w planowaniu, organizowaniu i stosowaniu określonych strategii pamięciowych.

Naukowcy argumentowali, że elastyczność poznawcza jest również składnikiem wielokrotnej klasyfikacji, jak pierwotnie opisał psycholog Jean Piaget . W wielu zadaniach klasyfikacyjnych uczestnicy (głównie dzieci, które już rozwinęły lub są w trakcie rozwijania tej umiejętności) muszą jednocześnie klasyfikować przedmioty na kilka różnych sposobów – w ten sposób myśląc o nich elastycznie. Podobnie, aby być elastycznymi poznawczo, muszą przezwyciężyć centralizację, czyli tendencję małych dzieci do skupiania się wyłącznie na jednym aspekcie przedmiotu lub sytuacji. Na przykład, gdy dzieci są małe, mogą być w stanie skupić się wyłącznie na jednym aspekcie przedmiotu (tj. kolorze przedmiotu) i nie być w stanie skupić się na obu aspektach (tj. zarówno kolorze, jak i rodzaju przedmiotu). Zatem badania sugerują, że jeśli jednostka jest skoncentrowana na swoim myśleniu, będzie bardziej nieelastyczna poznawczo.

Badania sugerują, że elastyczność poznawcza jest związana z innymi zdolnościami poznawczymi, takimi jak płynna inteligencja , płynność czytania i rozumienie tekstu czytanego . Inteligencja płynna, opisana jako umiejętność rozwiązywania problemów w nowych sytuacjach, umożliwia zdolność płynnego rozumowania. Kiedy ktoś jest w stanie rozumować płynnie, z kolei jest bardziej prawdopodobne, że będzie elastyczny poznawczo. Ponadto wykazano, że ci, którzy są elastyczni poznawczo, mają zdolność przełączania się między dźwiękami i znaczeniami i/lub jednoczesnego myślenia o nich, co zwiększa ich płynność czytania i rozumienie. Wykazano również, że elastyczność poznawcza jest związana ze zdolnością radzenia sobie w określonych sytuacjach. Na przykład, gdy jednostki są w stanie lepiej przenosić swoje myślenie z sytuacji na sytuację, będą mniej koncentrować się na stresorach w tych sytuacjach.

Ogólnie rzecz biorąc, badacze w tej dziedzinie koncentrują się na rozwoju elastyczności poznawczej w wieku od trzech do pięciu lat. Jednak wykazano, że elastyczność poznawcza jest szeroką koncepcją, którą można badać w każdym wieku iw różnych sytuacjach. Tak więc, przy zadaniach od prostych do bardziej złożonych, badania sugerują, że istnieje kontinuum rozwojowe, które rozciąga się od niemowlęctwa do dorosłości.

Miary/oceny

Różne oceny są odpowiednie do rozróżnienia różnych poziomów elastyczności poznawczej w różnym wieku. Poniżej znajdują się typowe testy stosowane do oceny elastyczności poznawczej w kolejności wieku odpowiedniego do rozwoju.

Zadanie A-nie-B

W zadaniu A-nie-B dzieciom pokazywany jest przedmiot ukryty w miejscu A znajdującym się w ich zasięgu, a następnie są proszone o wyszukanie przedmiotu w miejscu A, gdzie go znajdują. Czynność ta jest powtarzana kilka razy, z ukrytym przedmiotem w Lokacji A. Następnie, w krytycznej próbie i kiedy dziecko patrzy, przedmiot jest ukryty w Lokacji B, drugiej lokacji łatwo dostępnej dla dziecka. Naukowcy zgodzili się, że zadanie A-nie-B jest prostym zadaniem, które skutecznie mierzy elastyczność poznawczą w okresie niemowlęcym.

Zadanie sortowania kart zmiany wymiarów

W zadaniu sortowania kart ze zmianą wymiarów (DCCS) dzieci są początkowo proszone o posortowanie kart według jednego wymiaru (takiego jak kolor), a następnie są proszone o zmianę strategii sortowania kart na podstawie drugiego wymiaru (takiego jak kształt). Zazwyczaj trzyletnie dzieci potrafią sortować karty na podstawie jednego wymiaru, ale nie mogą przełączyć się na sortowanie kart na podstawie drugiego wymiaru. Jednak pięcioletnie dzieci są w stanie sortować karty na podstawie jednego wymiaru, a następnie mogą przejść do sortowania kart w drugim wymiarze.

Zadanie sortowania wielu kart klasyfikacyjnych

W zadaniu sortowania kart z wielokrotną klasyfikacją dzieciom pokazywane są karty i proszone o posortowanie ich na podstawie dwóch różnych wymiarów (np. według koloru, takiego jak żółty i niebieski oraz typu obiektu, takiego jak zwierzęta i żywność) jednocześnie na cztery stosy w ramach matrycy (np. żółte zwierzęta, żółta żywność, niebieskie zwierzęta i niebieska żywność). Zadanie to wydaje się trudniejsze, ponieważ badania wykazały, że siedmioletnie dzieci nie były w stanie posortować kart na podstawie dwóch wymiarów jednocześnie. Te dzieci koncentrowały się na dwóch wymiarach osobno, podczas gdy w wieku jedenastu lat dzieci były w stanie jednocześnie sortować karty na podstawie tych dwóch wymiarów. Świadczy to o wzroście elastyczności poznawczej w wieku od siedmiu do jedenastu lat.

Test sortowania kart Wisconsin

Test sortowania kart Wisconsin (WCST) służy do określenia kompetencji danej osoby w zakresie rozumowania abstrakcyjnego oraz zdolności do zmiany strategii rozwiązywania problemów w razie potrzeby.

W tym teście uczestnikom prezentowanych jest kilka kart. Figury na kartach różnią się kolorem, ilością i kształtem. Następnie uczestnikom mówi się, aby dopasowywali karty, ale nie jak dopasowywać; jednak mówi się im, czy dane dopasowanie jest dobre, czy złe. Mierzona jest zdolność do przełączania reguł dopasowywania. Zazwyczaj dzieci w wieku od dziewięciu do jedenastu lat wykazują elastyczność poznawczą potrzebną do tego testu.

Test Stroopa

Test Stroopa jest również znany jako test nazewnictwa kolorów. W tej mierze w talii znajdują się trzy rodzaje kart. „Karta kolorów” wyświetla plamy w różnych kolorach, które uczestnicy proszeni są o jak najszybsze zidentyfikowanie. „Karta słowna” wyświetla nazwy kolorów wydrukowane czarno-białym atramentem, o które uczestnicy są ponownie proszeni tak szybko, jak to możliwe. Ostatnim typem karty jest „karta z kolorem i słowem”, która wyświetla nazwy kolorów wydrukowanych atramentem o sprzecznym kolorze (np. słowo CZERWONY zostanie wydrukowane na żółto) i wymaga od uczestników nazwania kolorów atramentu, ignorując sprzeczne nazwy kolorów. Podstawowy wynik na każdej karcie to całkowity czas (w sekundach), jaki uczestnik potrzebuje na odpowiedź ustną. Zazwyczaj nazywanie koloru słowa trwa dłużej i powoduje więcej błędów, gdy kolor atramentu nie pasuje do nazwy koloru. W tej sytuacji dorośli zwykle potrzebują więcej czasu na odpowiedź niż dzieci, ponieważ dorośli są bardziej wrażliwi na rzeczywisty kolor słowa, a zatem są bardziej podatni na jego wpływ podczas nazywania drukowanego słowa w sprzecznym kolorze.

Podstawy neuronalne

Zrozumienie mechanizmów leżących u podstaw elastyczności poznawczej jest przedmiotem aktualnych badań. Pozostaje nieuchwytną właściwością rozproszonej funkcji mózgu, która przejawia się na wiele sposobów. Badania na ludziach z wykorzystaniem funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) i badania na zwierzętach z wykorzystaniem optogenetyki wykazały, że elastyczność poznawcza zależy od różnych różnych obszarów mózgu, które działają wspólnie, w tym kory przedczołowej (PFC), przedniej kory zakrętu obręczy (ACC), tylna kora ciemieniowa (PPC), zwoje podstawy i wzgórze .

Regiony aktywne podczas angażowania elastyczności poznawczej zależą od zadania i różnych czynników związanych z elastycznością, które są wykorzystywane do oceny zachowania, ponieważ elastyczne myślenie wymaga aspektów hamowania, uwagi, pamięci roboczej, wyboru odpowiedzi i utrzymania celu. Kilka badań wykorzystujących paradygmaty przełączania zadań wykazało złożoność sieci związanej z elastycznością poznawczą. Aktywacja grzbietowo-bocznej PFC została wykazana podczas rozwiązywania interferencji nieistotnych zestawów zadań. Inne badanie dodatkowo rozszerzyło te wyniki, wykazując, że poziom abstrakcji typu zmiany wpłynął na rekrutację różnych regionów w PFC w zależności od tego, czy uczestnik został poproszony o dokonanie zmiany zestawu poznawczego, zmiany odpowiedzi, czy też zmiany bodźca lub percepcji. Ustawiony przełącznik wymagałby przełączania między regułami zadań, tak jak w przypadku WCST, i jest uważany za najbardziej abstrakcyjny. Przełącznik odpowiedzi wymagałby innego mapowania odpowiedzi, takiego jak zakreślenie prawego przycisku i kwadratowego lewego przycisku i odwrotnie. Wreszcie, zmiana bodźca lub zestawu percepcyjnego wymagałaby prostego przełączenia między kołem a kwadratem. Aktywacja odbywa się za pośrednictwem poziomu abstrakcji ustawionego przełącznika w sposób od przodu do tyłu w PFC, przy czym najbardziej wysunięte do przodu aktywacje są wywoływane przez ustawione przełączniki, a najbardziej tylne aktywacje wynikają z bodźców lub przełączników percepcyjnych. Zwoje podstawy są aktywne podczas selekcji odpowiedzi, a PPC wraz z dolnym połączeniem czołowym są aktywne podczas reprezentacji i aktualizacji zestawów zadań zwanych ogólnym przełączaniem domen.

Rozwój

Dzieci mogą być uderzająco nieelastyczne, oceniane za pomocą tradycyjnych testów elastyczności poznawczej, ale nie jest to zaskoczeniem, biorąc pod uwagę wiele procesów poznawczych związanych z elastycznością umysłową i różne trajektorie rozwojowe takich zdolności. Wraz z wiekiem dzieci na ogół wykazują wzrost elastyczności poznawczej, co jest prawdopodobnie wynikiem przedłużającego się rozwoju sieci czołowo-ciemieniowej widocznej u dorosłych, z dojrzewającymi połączeniami synaptycznymi , zwiększoną mielinizacją i regionalną objętością istoty szarej występującą od urodzenia do połowy lat dwudziestych.

Deficyty

Zmniejszoną elastyczność poznawczą odnotowano w różnych zaburzeniach neuropsychiatrycznych, takich jak jadłowstręt psychiczny , zaburzenie obsesyjno-kompulsyjne , schizofrenia , autyzm oraz w podgrupie osób z ADHD . Każde z tych zaburzeń wykazuje różne aspekty elastyczności poznawczej. Na przykład osoby z zaburzeniami obsesyjno-kompulsyjnymi mają trudności ze zmianą skupienia uwagi, a także z hamowaniem reakcji motorycznych. Dzieci z autyzmem wykazują nieco inny profil z deficytami w dostosowywaniu się do zmieniających się nieprzewidzianych zadań, często zachowując zdolność reagowania w obliczu konkurencyjnych reakcji. Potencjalne metody leczenia mogą polegać na modulacji neurochemicznej. Nieletni z jadłowstrętem psychicznym mają wyraźny spadek zdolności zmiany zestawu, prawdopodobnie związany z niepełnym dojrzewaniem kory przedczołowej związanym z niedożywieniem. Można również uznać osoby uzależnione za osoby o ograniczonej elastyczności poznawczej, które nie są w stanie elastycznie reagować na bodźce wcześniej kojarzone z narkotykiem.

Starzenie się

Osoby starsze często doświadczają deficytów elastyczności poznawczej. Starzejący się mózg przechodzi fizyczne i funkcjonalne zmiany, w tym spadek szybkości przetwarzania, centralnego funkcjonowania czuciowego, istoty białej i objętości mózgu. Regiony związane z elastycznością poznawczą, takie jak zanik lub kurczenie się PFC i PC z wiekiem, ale także wykazują większą aktywację związaną z zadaniami u osób starszych w porównaniu z osobami młodszymi. Ten wzrost przepływu krwi jest potencjalnie związany z dowodami, że atrofia zwiększa przepływ krwi i metabolizm, co jest mierzone jako odpowiedź BOLD lub zależność od poziomu tlenu we krwi za pomocą fMRI. Badania sugerują, że ćwiczenia aerobowe i trening mogą wywoływać plastyczność , co może potencjalnie służyć jako interwencja w starszym wieku, która zwalcza spadek funkcji wykonawczych.

Implikacje dla edukacji i ogólnego uczenia się

Aplikacje edukacyjne

Elastyczność poznawcza i inne umiejętności funkcji wykonawczych są kluczowe dla odniesienia sukcesu zarówno w środowisku szkolnym, jak iw życiu. Badanie oceniające wpływ interwencji poznawczej na dzieci z grupy ryzyka w klasach przedszkolnych wykazało, że dzieci, które otrzymały taką interwencję przez rok do dwóch lat, znacznie przewyższały swoich rówieśników. W porównaniu z dziećmi w tym samym wieku, które zostały losowo przydzielone do warunku kontrolnego (jednostka czytania i pisania opracowana przez okręg szkolny), przedszkolaki, które otrzymały interwencję, osiągnęły wyniki dokładności 85% w testach kontroli hamującej (samodyscypliny), elastyczności poznawczej i pamięć robocza . Z drugiej strony ich rówieśnicy w stanie kontrolnym (bez interwencji) wykazywali tylko 65% dokładności. Pedagodzy zaangażowani w to badanie ostatecznie zdecydowali się na wdrożenie technik treningu umiejętności poznawczych zamiast programu nauczania opracowanego przez dystrykt.

Dalszym wskazaniem na rolę, jaką elastyczność poznawcza odgrywa w edukacji, jest argument, że sposób nauczania uczniów ma ogromny wpływ na charakter i kształtowanie się ich struktur poznawczych, które z kolei wpływają na zdolność uczniów do przechowywania i łatwego dostępu do informacji. Nadrzędnym celem edukacji jest pomoc uczniom w nauce oraz odpowiednim zastosowaniu i adaptacji zdobytej wiedzy do nowych sytuacji. Znajduje to odzwierciedlenie we włączeniu elastyczności poznawczej do polityki edukacyjnej w odniesieniu do wytycznych i oczekiwań akademickich. Na przykład, jak określono w Common Core State Standards Initiative , opartej na standardach reformie edukacji opracowanej w celu zwiększenia liczby absolwentów szkół średnich, od nauczycieli oczekuje się przedstawienia w klasie „wymagań poznawczych na wysokim poziomie, prosząc uczniów o wykazanie się głębokim zrozumieniem pojęć poprzez zastosowanie zdobytej wiedzy i umiejętności w nowych sytuacjach”. Ta wskazówka jest istotą elastyczności poznawczej, a styl nauczania skoncentrowany na jej promowaniu sprzyja zrozumieniu, zwłaszcza w dyscyplinach, w których informacje są złożone i nieliniowe. Kontrprzykład jest ewidentny w przypadkach, gdy taki materiał jest prezentowany w sposób nadmiernie uproszczony, a uczący się nie potrafią przenieść swojej wiedzy do nowej dziedziny.

Wpływ na nauczanie i projektowanie programów nauczania

Alternatywnym podejściem edukacyjnym opartym na elastyczności poznawczej jest hipertekst , który często jest instrukcją wspomaganą komputerowo. Komputery pozwalają na prezentację złożonych danych w wielowymiarowym i spójnym formacie, umożliwiając użytkownikom dostęp do tych danych w razie potrzeby. Najszerzej stosowanym przykładem hipertekstu jest Internet, który dynamicznie prezentuje informacje w postaci wzajemnych powiązań (np. hiperłączy). Dokumenty hipertekstowe obejmują zatem węzły – bity informacji – i łącza, ścieżki między tymi węzłami. Wnioski o kształcenie nauczycieli obejmowały sesje szkoleniowe dla nauczycieli oparte na instruktażach wideo, podczas których początkujący nauczyciele oglądali materiał przedstawiający mistrzów nauczycieli prowadzących warsztaty czytania i pisania. W tym przykładzie początkujący nauczyciele otrzymali dysk laserowy z treścią kursu, dokument hipertekstowy, który umożliwiał uczniom samodzielny dostęp do treści. Te hiperteksty elastyczności poznawczej (CFH) zapewniają „trójwymiarową” i „otwartą” reprezentację materiału dla uczących się, umożliwiając im włączanie nowych informacji i tworzenie powiązań z wcześniej istniejącą wiedzą. Chociaż potrzebne są dalsze badania w celu określenia skuteczności CFH jako narzędzia instruktażowego, przypuszcza się, że sale lekcyjne, w których teoria elastyczności poznawczej jest stosowana w ten sposób, mają sprawić, że uczniowie będą bardziej zdolni do przekazywania wiedzy między domenami.

Naukowcy zajmujący się tą dziedziną opowiadają się za stylem nauczania, który obejmuje grupowe rozwiązywanie problemów i wymaga myślenia na wyższym poziomie. Zgodnie z tym procesem nauczyciel początkowo zadaje jedno pytanie na kilka sposobów. Następnie uczniowie omawiają problem z nauczycielem i między sobą, zadając pytania. Tworząc te pytania, uczniowie aktywnie przeprowadzają burzę mózgów i przypominają sobie wcześniej zdobytą wiedzę. W tym momencie nauczyciel przedstawia określone warunki omawianego problemu, a uczniowie muszą dostosować swoją wcześniejszą wiedzę wraz z wiedzą swoich rówieśników, aby wygenerować rozwiązanie.

Aplikacje do nauki poza salą lekcyjną

Zupełnie inne zastosowanie można znaleźć w badaniu elastyczności poznawczej i grach wideo . Badając cechę pod pozorem „elastyczności umysłowej”, holenderscy badacze zaobserwowali, że gracze strzelanek pierwszoosobowych (np. Call of Duty , Battlefield ) wykazywali większą „elastyczność umysłową” w szeregu pomiarów niż osoby niegrające. Naukowcy twierdzą, że chociaż gry wideo mogą budzić kontrowersje ze względu na często graficzną zawartość, wykorzystanie efektów takich gier może prowadzić do podobnych korzyści w różnych populacjach (np. u osób starszych, u których występują problemy z funkcjami poznawczymi), a zatem ma znaczenie społeczne.

Stworzono kilka programów internetowych skierowanych do osób pragnących zwiększyć zdolności poznawcze, aby poprawić „ sprawność mózgu ”, w tym elastyczność poznawczą.

Zobacz też

Notatki

Linki zewnętrzne

Co to jest teoria elastyczności poznawczej autorstwa Michigan State University