Chức năng điều hành

Trong lịch sử, các chức năng điều hành được coi là được quy định bởi các vùng trước trán của thùy trán, ^{[9] [10]} nhưng vẫn còn là một vấn đề tranh luận đang diễn ra nếu điều đó thực sự là như vậy. ^[5] Mặc dù các bài báo về tổn thương thùy trán thường đề cập đến rối loạn chức năng điều hành và ngược lại, một bài đánh giá cho thấy các dấu hiệu về độ nhạy nhưng không phải về tính đặc hiệu của các biện pháp chức năng điều hành đối với hoạt động của thùy trán. Điều này có nghĩa là cả hai vùng não trước và không phải não trước đều cần thiết cho các chức năng điều hành nguyên vẹn. Có lẽ thùy trán cần tham gia vào cơ bản tất cả các chức năng điều hành, nhưng chúng không phải là cấu trúc não duy nhất có liên quan. ^[5]

Các nghiên cứu về tổn thương và hình ảnh thần kinh đã xác định các chức năng thường liên quan đến các vùng cụ thể của vỏ não trước trán và các vùng liên quan. ^[5]

• Các lưng bên trước trán (DLPFC) có liên quan với "on-line" chế biến các thông tin như tích hợp kích thước khác nhau của nhận thức và hành vi. ^[11] Như vậy, lĩnh vực này được phát hiện có liên quan đến sự trôi chảy trong lời nói và thiết kế, khả năng duy trì và thay đổi bộ , lập kế hoạch, ức chế phản ứng, trí nhớ làm việc, kỹ năng tổ chức, lý luận, giải quyết vấn đề và tư duy trừu tượng. ^{[5] [12]}

Hình ảnh bên của não, minh họa vỏ não trước trán và quỹ đạo mặt sau

• Các vỏ não cingulate phía trước (ACC) được tham gia vào ổ cảm xúc, kinh nghiệm và hội nhập. ^[11] Các chức năng nhận thức liên quan bao gồm ức chế các phản ứng không phù hợp, ra quyết định và các hành vi có động cơ. Tổn thương ở khu vực này có thể dẫn đến trạng thái ham muốn thấp như thờ ơ , chán nản hoặc đột biến động năng và cũng có thể dẫn đến trạng thái ham muốn thấp đối với các nhu cầu cơ bản như thức ăn hoặc đồ uống và có thể giảm hứng thú với các hoạt động xã hội hoặc nghề nghiệp và tình dục. ^{[11] [13]}
• Các vỏ não orbitofrontal (OFC) đóng một vai trò quan trọng trong việc kiểm soát xung động, duy trì các thiết lập, giám sát hành vi liên tục và hành vi phù hợp về mặt xã hội. ^[11] Vỏ não quỹ đạo cũng có vai trò đại diện cho giá trị của phần thưởng dựa trên các kích thích cảm giác và đánh giá trải nghiệm cảm xúc chủ quan. ^[14] Tổn thương có thể gây ức chế, bốc đồng, bộc phát hung hăng, quan hệ tình dục bừa bãi và hành vi chống đối xã hội. ^[5]

Hơn nữa, trong bài đánh giá của họ, Alvarez và Emory nói rằng: "Thùy trán có nhiều kết nối với các vị trí vỏ não, dưới vỏ và thân não. Cơ sở của các chức năng nhận thức 'cấp cao hơn' như ức chế, tính linh hoạt của suy nghĩ, giải quyết vấn đề, lập kế hoạch , kiểm soát xung động, hình thành khái niệm, tư duy trừu tượng và sáng tạo thường nảy sinh từ các hình thức nhận thức và hành vi 'cấp thấp hơn' đơn giản hơn nhiều. Do đó, khái niệm chức năng điều hành phải đủ rộng để bao gồm các cấu trúc giải phẫu đại diện cho sự đa dạng và lan tỏa một phần của hệ thống thần kinh trung ương. " ^[5]

Tiểu não dường như cũng tham gia vào việc trung gian một số chức năng điều hành. ^{[15] [16]}

Hệ thống điều hành được cho là có liên quan nhiều đến việc xử lý các tình huống mới lạ bên ngoài phạm vi của một số quá trình tâm lý 'tự động' của chúng ta, có thể được giải thích bằng cách tái tạo các lược đồ đã học hoặc các hành vi thiết lập. Các nhà tâm lý học Don Norman và Tim Shallice đã vạch ra năm loại tình huống mà việc kích hoạt hành vi thường xuyên sẽ không đủ để đạt được hiệu quả tối ưu: ^{[17] [ cần trang ]}

1. Những việc liên quan đến lập kế hoạch hoặc ra quyết định
2. Những thứ liên quan đến sửa lỗi hoặc khắc phục sự cố
3. Các tình huống trong đó phản ứng không được diễn tập kỹ hoặc chứa các chuỗi hành động mới
4. Các tình huống nguy hiểm hoặc khó khăn về mặt kỹ thuật
5. Các tình huống đòi hỏi phải vượt qua phản ứng theo thói quen mạnh mẽ hoặc chống lại sự cám dỗ.

Một phản hồi chuẩn bị sẵn là một phản ứng mà sự củng cố tức thì (tích cực hoặc tiêu cực) có sẵn hoặc đã được kết hợp trước đó với phản hồi đó. ^{[18] [ trang cần ]}

Các chức năng điều hành thường được sử dụng khi cần thiết để ghi đè các phản ứng chuẩn bị sẵn có thể được tự động kích thích bởi các kích thích từ môi trường bên ngoài. Ví dụ, khi được thưởng thức một kích thích tiềm năng bổ ích, chẳng hạn như một miếng bánh sô cô la ngon , một người có thể có phản ứng tự động để cắn một miếng. Tuy nhiên, khi hành vi đó xung đột với các kế hoạch nội bộ (chẳng hạn như quyết định không ăn bánh sô cô la khi đang ăn kiêng), các chức năng điều hành có thể được tham gia để ngăn chặn phản ứng đó.

Mặc dù việc kiềm chế những phản ứng sẵn có này thường được coi là thích ứng, nhưng các vấn đề đối với sự phát triển của cá nhân và nền văn hóa nảy sinh khi cảm giác đúng và sai bị ghi đè bởi những kỳ vọng văn hóa hoặc khi những thúc đẩy sáng tạo bị đè nén bởi những ức chế điều hành. ^{[19] [ trang cần ]}

Mặc dù nghiên cứu về các chức năng điều hành và cơ sở thần kinh của chúng đã tăng lên rõ rệt trong những năm gần đây, nhưng khung lý thuyết mà nó nằm trong đó không phải là mới. Vào những năm 1940, nhà tâm lý học người Anh Donald Broadbent đã đưa ra sự phân biệt giữa các quá trình "tự động" và "được kiểm soát" (một sự khác biệt được Shiffrin và Schneider đặc trưng một cách đầy đủ hơn vào năm 1977), ^[20] và đưa ra khái niệm về sự chú ý có chọn lọc , những chức năng điều hành. là đồng minh chặt chẽ. Năm 1975, nhà tâm lý học người Mỹ Michael Posner đã sử dụng thuật ngữ "kiểm soát nhận thức" trong chương sách của ông có tựa đề "Kiểm soát sự chú ý và nhận thức". ^[21]

Công việc của các nhà nghiên cứu có ảnh hưởng như Michael Posner, Joaquin Fuster , Tim Shallice và các đồng nghiệp của họ trong những năm 1980 (và sau đó là Trevor Robbins , Bob Knight , Don Stuss , và những người khác) đã đặt nền móng cho những nghiên cứu gần đây về các chức năng điều hành. Ví dụ, Posner đề xuất rằng có một nhánh "điều hành" riêng của hệ thống chăm chú, có trách nhiệm tập trung sự chú ý vào các khía cạnh được lựa chọn của môi trường. ^[22] Nhà tâm lý học thần kinh người Anh Tim Shallice cũng cho rằng sự chú ý được điều chỉnh bởi một "hệ thống giám sát", hệ thống này có thể ghi đè các phản ứng tự động có lợi cho việc lên lịch hành vi trên cơ sở các kế hoạch hoặc ý định. ^[23] Trong suốt thời kỳ này, một sự đồng thuận đã xuất hiện rằng hệ thống kiểm soát này được đặt trong phần trước của não nhất, vỏ não trước trán (PFC).

Nhà tâm lý học Alan Baddeley đã đề xuất một hệ thống tương tự như một phần của mô hình trí nhớ làm việc của ông ^[24] và lập luận rằng phải có một thành phần (mà ông đặt tên là "điều hành trung tâm") cho phép thông tin được điều khiển trong trí nhớ ngắn hạn (đối với ví dụ khi tính nhẩm ).

Các chức năng điều hành là một trong những chức năng tinh thần cuối cùng đạt đến sự trưởng thành. Điều này là do sự trưởng thành chậm trễ của vỏ não trước trán , không được myelin hóa hoàn toàn cho đến khi bước vào thập kỷ thứ ba của cuộc đời một người. Việc phát triển các chức năng điều hành có xu hướng xảy ra nhanh chóng, khi các kỹ năng, chiến lược và hình thức nhận thức mới xuất hiện. Những cú thúc này được cho là phản ánh các sự kiện trưởng thành ở các vùng phía trước của não. ^[25] Khả năng kiểm soát không chú ý xuất hiện ở giai đoạn sơ sinh và phát triển nhanh chóng trong thời thơ ấu. Tính linh hoạt trong nhận thức, thiết lập mục tiêu và xử lý thông tin thường phát triển nhanh chóng trong độ tuổi 7-9 và trưởng thành ở tuổi 12. Quyền kiểm soát điều hành thường xuất hiện ngay sau giai đoạn chuyển tiếp vào đầu tuổi vị thành niên. ^[26] Vẫn chưa rõ liệu có một chuỗi các giai đoạn duy nhất trong đó các chức năng điều hành xuất hiện hay không, hay liệu các môi trường khác nhau và trải nghiệm đầu đời có thể khiến mọi người phát triển chúng theo các trình tự khác nhau hay không. ^[25]

Thời thơ ấu

Kiểm soát ức chế và trí nhớ làm việc hoạt động như các chức năng điều hành cơ bản giúp các chức năng điều hành phức tạp hơn như giải quyết vấn đề có thể phát triển. ^[27] Kiểm soát ức chế và trí nhớ làm việc là một trong những chức năng điều hành xuất hiện sớm nhất, với các dấu hiệu ban đầu được quan sát thấy ở trẻ sơ sinh, từ 7 đến 12 tháng tuổi. ^{[25] [26]} Sau đó, trong những năm học mẫu giáo, trẻ thể hiện sự phát triển vượt bậc về khả năng thực hiện các nhiệm vụ gây ức chế và trí nhớ hoạt động, thường ở độ tuổi từ 3 đến 5 tuổi. ^{[25] [28]} Cũng trong thời gian này, sự linh hoạt trong nhận thức, hành vi hướng tới mục tiêu và lập kế hoạch bắt đầu phát triển. ^[25] Tuy nhiên, trẻ em mẫu giáo chưa có các chức năng điều hành hoàn toàn trưởng thành và tiếp tục mắc lỗi liên quan đến những khả năng mới nổi này - thường không phải do thiếu các khả năng, mà là do chúng thiếu nhận thức để biết khi nào và cách sử dụng các năng lực cụ thể. chiến lược trong bối cảnh cụ thể. ^[29]

Thời niên thiếu

Trẻ em vị thành niên tiếp tục thể hiện một số bước tăng trưởng nhất định trong các chức năng điều hành, cho thấy rằng sự phát triển này không nhất thiết diễn ra theo cách tuyến tính, cùng với sự trưởng thành sơ bộ của các chức năng cụ thể. ^{[25] [26]} Trong thời kỳ tiền vị thành niên, trẻ em thể hiện sự gia tăng đáng kể trong trí nhớ hoạt động bằng lời nói; ^[30] hành vi hướng đến mục tiêu (có khả năng bộc phát khoảng 12 tuổi); ^[31] ức chế phản ứng và chú ý có chọn lọc; ^[32] và lập kế hoạch chiến lược và kỹ năng tổ chức. ^{[26] [33] [34]} Ngoài ra, trong độ tuổi từ 8 đến 10, sự linh hoạt về nhận thức nói riêng bắt đầu phù hợp với cấp độ người lớn. ^{[33] [34]} Tuy nhiên, tương tự như các mô hình phát triển thời thơ ấu, chức năng điều hành ở trẻ vị thành niên bị hạn chế vì chúng không áp dụng một cách đáng tin cậy các chức năng điều hành này trên nhiều bối cảnh do sự phát triển liên tục của kiểm soát ức chế. ^[25]

Tuổi mới lớn

Nhiều chức năng điều hành có thể bắt đầu từ thời thơ ấu và tuổi vị thành niên, chẳng hạn như kiểm soát ức chế. Tuy nhiên, đó là thời kỳ thanh thiếu niên khi các hệ thống não khác nhau trở nên tích hợp tốt hơn. Tại thời điểm này, thanh niên thực hiện các chức năng điều hành, chẳng hạn như kiểm soát ức chế, hiệu quả hơn và hiệu quả hơn và cải thiện trong suốt khoảng thời gian này. ^{[35] [36]} Cũng giống như kiểm soát ức chế xuất hiện trong thời thơ ấu và cải thiện theo thời gian, hành vi lập kế hoạch và hướng đến mục tiêu cũng thể hiện một thời gian kéo dài với sự phát triển liên tục ở tuổi vị thành niên. ^{[28] [31]} Tương tự như vậy, các chức năng như kiểm soát chú ý, có khả năng bộc phát ở tuổi 15, ^[31] cùng với trí nhớ hoạt động, ^[35] tiếp tục phát triển ở giai đoạn này.

Trưởng thành

Sự thay đổi lớn xảy ra trong não ở tuổi trưởng thành là quá trình myelin hóa liên tục của các tế bào thần kinh trong vỏ não trước trán. ^[25] Ở độ tuổi 20–29, các kỹ năng điều hành ở mức đỉnh cao, cho phép những người ở độ tuổi này tham gia vào một số nhiệm vụ tinh thần khó khăn nhất. Những kỹ năng này bắt đầu suy giảm ở tuổi trưởng thành sau này. Trí nhớ làm việc và khoảng không gian là những lĩnh vực dễ dàng ghi nhận sự suy giảm nhất. Tuy nhiên, sự linh hoạt về nhận thức bắt đầu suy giảm muộn và thường không bắt đầu suy giảm cho đến khoảng 70 tuổi ở người lớn hoạt động bình thường. ^[25] Suy giảm chức năng điều hành được coi là yếu tố dự báo tốt nhất về sự suy giảm chức năng ở người cao tuổi.

Kiểm soát ức chế từ trên xuống

Ngoài các cơ chế điều khiển kích thích hoặc khuếch đại, nhiều tác giả đã tranh luận về các cơ chế ức chế trong lĩnh vực kiểm soát phản ứng, ^[37] trí nhớ, ^[38] chú ý có chọn lọc, ^[39] lý thuyết về tâm trí , ^{[40] [41]} điều tiết cảm xúc, ^[42] cũng như các cảm xúc xã hội như sự đồng cảm. ^[43] Một đánh giá gần đây về chủ đề này cho rằng ức chế tích cực là một khái niệm hợp lệ trong một số lĩnh vực tâm lý học / kiểm soát nhận thức. ^[44]

Mô hình bộ nhớ làm việc

Một mô hình có ảnh hưởng là mô hình đa thành phần của bộ nhớ làm việc của Baddeley, bao gồm một hệ thống điều hành trung tâm điều chỉnh ba hệ thống con: vòng lặp âm vị, lưu giữ thông tin bằng lời nói; bảng vẽ phác thảo không gian trực quan, lưu trữ thông tin hình ảnh và không gian; và bộ đệm phân đoạn được phát triển gần đây tích hợp trí nhớ ngắn hạn và dài hạn, lưu giữ và xử lý một lượng thông tin hạn chế từ nhiều miền trong các tập theo trình tự thời gian và không gian. ^{[24] [45]}

Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy tác động tích cực đáng kể của việc thư giãn tăng cường phản hồi sinh học đối với trí nhớ và ức chế ở trẻ em. ^[46] Phản hồi sinh học là một công cụ thể xác tâm trí, nơi mọi người có thể học cách kiểm soát và điều chỉnh cơ thể để cải thiện và kiểm soát các kỹ năng hoạt động điều hành của họ. Để đo lường các nhà nghiên cứu quá trình của một người, hãy sử dụng nhịp tim và hoặc nhịp hô hấp của họ. ^[47] Thư giãn bằng phản hồi sinh học bao gồm liệu pháp âm nhạc, nghệ thuật và các hoạt động chánh niệm khác. ^[47]

Các kỹ năng điều hành rất quan trọng vì nhiều lý do, bao gồm cả sự thành công trong học tập và sự phát triển tình cảm xã hội của trẻ em. Theo nghiên cứu “Hiệu quả của các biện pháp can thiệp khác nhau để bồi dưỡng kỹ năng chức năng điều hành của trẻ: Một loạt các phân tích tổng hợp”, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng có thể đào tạo các kỹ năng điều hành. ^{[46] Các} nhà nghiên cứu đã tiến hành một nghiên cứu phân tích tổng hợp xem xét các tác động tổng hợp của các nghiên cứu trước đó để tìm ra hiệu quả tổng thể của các biện pháp can thiệp khác nhau nhằm thúc đẩy sự phát triển các kỹ năng điều hành ở trẻ em. Các can thiệp bao gồm đào tạo bằng máy tính và không máy tính, tập thể dục, nghệ thuật và các bài tập chánh niệm. ^[46] Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu không thể kết luận rằng các hoạt động nghệ thuật hoặc hoạt động thể chất có thể cải thiện các kỹ năng điều hành. ^[46]

Hệ thống chú ý giám sát (SAS)

Một mô hình khái niệm khác là hệ thống giám sát chú ý (SAS). ^{[48] [49]} Trong mô hình này, lập kế hoạch tranh chấp là quá trình trong đó các lược đồ được thiết lập tốt của một cá nhân tự động phản ứng với các tình huống thông thường trong khi các chức năng điều hành được sử dụng khi đối mặt với các tình huống mới. Trong những tình huống mới này, sự kiểm soát có chủ ý sẽ là một yếu tố quan trọng để giúp tạo ra lược đồ mới, triển khai các lược đồ này và sau đó đánh giá độ chính xác của chúng.

Mô hình tự điều chỉnh

Russell Barkley đã đề xuất một mô hình hoạt động điều hành được biết đến rộng rãi dựa trên sự tự điều chỉnh . Chủ yếu bắt nguồn từ công việc kiểm tra sự ức chế hành vi, nó xem các chức năng điều hành bao gồm bốn khả năng chính. ^[50] Một yếu tố là bộ nhớ hoạt động cho phép các cá nhân chống lại thông tin gây nhiễu. ^{[ cần làm rõ ]} Thành phần thứ hai là quản lý các phản ứng cảm xúc để đạt được các hành vi hướng đến mục tiêu. Thứ ba, nội tâm hóa lời nói tự định hướng được sử dụng để kiểm soát và duy trì hành vi có quy tắc và lập kế hoạch giải quyết vấn đề. Cuối cùng, thông tin được phân tích và tổng hợp thành các phản ứng hành vi mới để đáp ứng mục tiêu của một người. Thay đổi phản ứng hành vi của một người để đáp ứng một mục tiêu mới hoặc sửa đổi một mục tiêu là một kỹ năng cấp cao hơn đòi hỏi sự kết hợp của các chức năng điều hành bao gồm tự điều chỉnh và tiếp cận kiến ​​thức và kinh nghiệm trước đó.

Theo mô hình này, hệ thống điều hành của bộ não con người cung cấp sự tổ chức xuyên thời gian của hành vi hướng tới mục tiêu và tương lai, đồng thời điều phối các hành động và chiến lược cho các nhiệm vụ hướng tới mục tiêu hàng ngày. Về cơ bản, hệ thống này cho phép con người tự điều chỉnh hành vi của mình để duy trì hành động và giải quyết vấn đề hướng tới các mục tiêu cụ thể và tương lai nói chung hơn. Do đó, sự thiếu hụt chức năng điều hành đặt ra những vấn đề nghiêm trọng đối với khả năng tự điều chỉnh của một người theo thời gian để đạt được mục tiêu của họ cũng như dự đoán và chuẩn bị cho tương lai. ^[51]

Dạy trẻ chiến lược tự điều chỉnh là một cách để cải thiện khả năng kiểm soát ức chế và tính linh hoạt trong nhận thức của trẻ. Những kỹ năng này cho phép trẻ quản lý các phản ứng cảm xúc của mình. Những can thiệp này bao gồm dạy trẻ các kỹ năng liên quan đến chức năng điều hành, cung cấp các bước cần thiết để thực hiện chúng trong các hoạt động trong lớp và giáo dục trẻ cách lập kế hoạch hành động trước khi hành động. ^[52] Kỹ năng điều hành là cách bộ não lập kế hoạch và phản ứng với các tình huống. ^{[52] [53]} Đưa ra các chiến lược tự điều chỉnh mới cho phép trẻ em cải thiện kỹ năng điều hành bằng cách thực hành điều gì đó mới. Người ta cũng kết luận rằng thực hành chánh niệm được chứng minh là một biện pháp can thiệp hiệu quả đáng kể để trẻ tự điều chỉnh. Điều này bao gồm thư giãn tăng cường phản hồi sinh học. Những chiến lược này hỗ trợ sự phát triển của các kỹ năng điều hành của trẻ em. ^[52]

Mô hình giải quyết vấn đề

Tuy nhiên, một mô hình khác của các chức năng điều hành là một khuôn khổ giải quyết vấn đề trong đó các chức năng điều hành được coi là một cấu trúc vĩ mô bao gồm các chức năng con hoạt động trong các giai đoạn khác nhau để (a) đại diện cho một vấn đề, (b) lập kế hoạch cho một giải pháp bằng cách lựa chọn và sắp xếp các chiến lược, (c) duy trì các chiến lược trong bộ nhớ ngắn hạn để thực hiện chúng theo các quy tắc nhất định, và sau đó (d) đánh giá kết quả bằng cách phát hiện lỗi và sửa lỗi. ^[54]

Mô hình khái niệm của Lezak

Một trong những mô hình khái niệm phổ biến nhất về chức năng điều hành là mô hình của Lezak. ^[55] Khuôn khổ này đề xuất bốn lĩnh vực rộng lớn là hành động, lập kế hoạch, hành động có mục đích và hoạt động hiệu quả khi làm việc cùng nhau để hoàn thành các nhu cầu hoạt động của cơ quan điều hành toàn cầu. Mặc dù mô hình này có thể thu hút rộng rãi các bác sĩ và nhà nghiên cứu để giúp xác định và đánh giá các thành phần hoạt động điều hành nhất định, nhưng nó thiếu cơ sở lý thuyết riêng biệt và tương đối ít nỗ lực xác nhận. ^[56]

Mô hình của Miller và Cohen

Năm 2001, Earl Miller và Jonathan Cohen xuất bản bài viết của họ "Một lý thuyết tích hợp chức năng vỏ não trước trán", trong đó họ cho rằng kiểm soát nhận thức là chức năng chính của vỏ não trước trán (PFC), và điều khiển được thực hiện bằng cách tăng lợi của tế bào thần kinh cảm giác hoặc vận động được tham gia bởi các yếu tố liên quan đến nhiệm vụ hoặc mục tiêu của môi trường bên ngoài. ^[57] Trong một đoạn quan trọng, họ lập luận:

Chúng tôi giả định rằng PFC phục vụ một chức năng cụ thể trong kiểm soát nhận thức: duy trì tích cực các mẫu hoạt động thể hiện các mục tiêu và phương tiện để đạt được chúng. Chúng cung cấp các tín hiệu thiên vị trong phần lớn phần còn lại của não, không chỉ ảnh hưởng đến các quá trình thị giác mà còn các phương thức cảm giác khác, cũng như các hệ thống chịu trách nhiệm thực hiện phản ứng, truy xuất bộ nhớ, đánh giá cảm xúc, v.v. Tác động tổng hợp của các tín hiệu thiên vị này là hướng dẫn luồng hoạt động thần kinh dọc theo các con đường thiết lập ánh xạ thích hợp giữa đầu vào, trạng thái bên trong và đầu ra cần thiết để thực hiện một nhiệm vụ nhất định.

Miller và Cohen rút ra một cách rõ ràng một lý thuyết trước đó về sự chú ý thị giác nhằm khái niệm hóa nhận thức về cảnh trực quan trong điều kiện cạnh tranh giữa nhiều hình ảnh đại diện - chẳng hạn như màu sắc, cá nhân hoặc đối tượng. ^[58] Sự chú ý trực quan có chọn lọc có tác dụng 'thiên vị' cuộc thi này có lợi cho một số tính năng hoặc hình ảnh được chọn nhất định. Ví dụ, hãy tưởng tượng rằng bạn đang đợi một người bạn mặc áo khoác đỏ ở một ga tàu đông đúc. Bạn có thể thu hẹp sự chú ý của mình một cách có chọn lọc để tìm kiếm các vật thể màu đỏ, với hy vọng xác định được người bạn của mình. Desimone và Duncan lập luận rằng bộ não đạt được điều này bằng cách tăng có chọn lọc lượng tế bào thần kinh đáp ứng với màu đỏ, như vậy đầu ra từ các tế bào thần kinh này có nhiều khả năng đạt đến giai đoạn xử lý xuôi dòng hơn và kết quả là hướng dẫn hành vi . Theo Miller và Cohen, cơ chế chú ý có chọn lọc này thực chất chỉ là một trường hợp đặc biệt của kiểm soát nhận thức - một trong đó xu hướng xảy ra trong lĩnh vực cảm giác. Theo mô hình của Miller và Cohen, PFC có thể kiểm soát các tế bào thần kinh đầu vào (cảm giác) hoặc đầu ra (phản ứng) , cũng như các tổ hợp liên quan đến trí nhớ hoặc cảm xúc . Kiểm soát nhận thức được thực hiện qua trung gian kết nối PFC tương hỗ với các cơ quan cảm giác và vận động , và với hệ thống limbic . Do đó, trong cách tiếp cận của họ, thuật ngữ "kiểm soát nhận thức" được áp dụng cho bất kỳ tình huống nào mà tín hiệu thiên hướng được sử dụng để thúc đẩy phản ứng phù hợp với nhiệm vụ và do đó kiểm soát trở thành một thành phần quan trọng của một loạt các cấu trúc tâm lý như chú ý có chọn lọc , lỗi. giám sát, ra quyết định , ức chế trí nhớ và ức chế phản ứng.

Mô hình của Miyake và Friedman

Lý thuyết về chức năng điều hành của Miyake và Friedman đề xuất rằng có ba khía cạnh của chức năng điều hành: cập nhật, ức chế và chuyển dịch. ^[59] Nền tảng của khung lý thuyết này là sự hiểu biết rằng sự khác biệt của từng cá nhân trong các chức năng điều hành phản ánh cả sự thống nhất (tức là các kỹ năng EF chung) và sự đa dạng của từng thành phần (ví dụ: chuyển dịch cụ thể). Nói cách khác, các khía cạnh của cập nhật, ức chế và chuyển dịch có liên quan với nhau, nhưng mỗi khía cạnh vẫn là một thực thể riêng biệt. Đầu tiên, cập nhật được định nghĩa là việc theo dõi liên tục và nhanh chóng bổ sung hoặc xóa nội dung trong bộ nhớ làm việc của một người. Thứ hai, sự ức chế là khả năng thay thế những phản ứng có sẵn trong một tình huống nhất định. Thứ ba, chuyển dịch là sự linh hoạt trong nhận thức của một người để chuyển đổi giữa các nhiệm vụ hoặc trạng thái tinh thần khác nhau.

Miyake và Friedman cũng gợi ý rằng cơ quan nghiên cứu hiện tại về các chức năng điều hành đưa ra bốn kết luận chung về những kỹ năng này. Kết luận đầu tiên là tính thống nhất và các khía cạnh đa dạng của các chức năng hành pháp. ^{[60] [61]} Thứ hai, các nghiên cứu gần đây cho thấy rằng phần lớn các kỹ năng EF của một người được thừa hưởng do di truyền, như đã được chứng minh trong các nghiên cứu song sinh. ^[62] Thứ ba, các biện pháp rõ ràng về chức năng điều hành có thể phân biệt giữa các hành vi bình thường và lâm sàng hoặc điều tiết, chẳng hạn như ADHD. ^{[63] [64] [65] Các} nghiên cứu dọc, cuối cùng chứng minh rằng các kỹ năng EF tương đối ổn định trong suốt quá trình phát triển. ^{[66] [67]}

Mô hình "thác điều khiển" của Banich

Mô hình từ năm 2009 này tích hợp các lý thuyết từ các mô hình khác và liên quan đến một chuỗi các vùng não tuần tự liên quan đến việc duy trì các tập hợp chú ý để đạt được mục tiêu. Theo trình tự, mô hình giả định sự tham gia của vỏ não trước trán sau (DLPFC), DLPFC giữa, và vỏ não sau và vỏ trước trán (ACC). ^[68]

Nhiệm vụ nhận thức được sử dụng trong bài báo là chọn một phản hồi trong nhiệm vụ Stroop , giữa các phản hồi màu sắc và từ trái ngược nhau, cụ thể là một kích thích trong đó từ "xanh" được in bằng mực đỏ. DLPFC phía sau tạo ra một tập hợp hoặc quy tắc chú ý thích hợp để não hoàn thành mục tiêu hiện tại. Đối với nhiệm vụ Stroop, điều này liên quan đến việc kích hoạt các vùng não liên quan đến nhận thức màu sắc, chứ không phải những vùng liên quan đến hiểu từ. Nó chống lại những thành kiến ​​và thông tin không liên quan, giống như thực tế là nhận thức ngữ nghĩa của từ này nổi bật hơn đối với hầu hết mọi người hơn là màu sắc mà nó được in.

Tiếp theo, DLPFC giữa chọn đại diện sẽ hoàn thành mục tiêu. Thông tin liên quan đến nhiệm vụ phải được tách biệt với các nguồn thông tin khác trong nhiệm vụ. Trong ví dụ, điều này có nghĩa là tập trung vào màu mực chứ không phải từ.

Vỏ não trước ở lưng sau (ACC) nằm tiếp theo trong dòng thác, và nó chịu trách nhiệm lựa chọn phản ứng. Đây là nơi đưa ra quyết định liệu người tham gia nhiệm vụ Stroop sẽ nói "màu xanh lá cây" (từ được viết và câu trả lời sai) hay "màu đỏ" (màu chữ và câu trả lời đúng).

Sau phản ứng, ACC lưng trước tham gia vào việc đánh giá phản ứng, quyết định xem phản ứng của một người là đúng hay sai. Hoạt động trong vùng này tăng lên khi xác suất xảy ra lỗi cao hơn.

Hoạt động của bất kỳ lĩnh vực nào liên quan đến mô hình này phụ thuộc vào hiệu quả của các lĩnh vực đi trước nó. Nếu DLPFC áp đặt nhiều quyền kiểm soát đối với phản hồi, thì ACC sẽ yêu cầu ít hoạt động hơn. ^[68]

Công việc gần đây sử dụng sự khác biệt cá nhân trong phong cách nhận thức đã cho thấy sự ủng hộ thú vị đối với mô hình này. Các nhà nghiên cứu đã yêu cầu những người tham gia hoàn thành một phiên bản thính giác của nhiệm vụ Stroop, trong đó vị trí hoặc ý nghĩa ngữ nghĩa của một từ chỉ hướng phải được tham gia. Những người tham gia có khuynh hướng mạnh mẽ đối với thông tin không gian hoặc ngữ nghĩa (các phong cách nhận thức khác nhau) sau đó được tuyển dụng để tham gia vào nhiệm vụ. Như dự đoán, những người tham gia có thiên hướng mạnh mẽ đối với thông tin không gian gặp khó khăn hơn trong việc chú ý đến thông tin ngữ nghĩa và kích thích hoạt động điện sinh lý gia tăng từ ACC. Một mô hình hoạt động tương tự cũng được tìm thấy đối với những người tham gia có thiên hướng mạnh mẽ đối với thông tin bằng lời nói khi họ cố gắng tham gia vào thông tin không gian. ^[69]

Đánh giá các chức năng điều hành liên quan đến việc thu thập dữ liệu từ một số nguồn và tổng hợp thông tin để tìm kiếm các xu hướng và mô hình theo thời gian và cài đặt. Ngoài các bài kiểm tra tâm lý thần kinh được tiêu chuẩn hóa , các biện pháp khác có thể và nên được sử dụng, chẳng hạn như danh sách kiểm tra hành vi , quan sát , phỏng vấn và mẫu công việc . Từ những điều này, các kết luận có thể được rút ra về việc sử dụng các chức năng điều hành. ^[70]

Có một số loại công cụ khác nhau (ví dụ: dựa trên hiệu suất, tự báo cáo) để đo lường các chức năng điều hành trong quá trình phát triển. Những đánh giá này có thể phục vụ mục đích chẩn đoán cho một số quần thể lâm sàng.

Hệ thống điều hành theo truyền thống khá khó xác định, chủ yếu là do cái mà nhà tâm lý học Paul W. Burgess gọi là thiếu "sự tương ứng giữa quá trình và hành vi". ^[78] Nghĩa là, không có hành vi nào tự nó có thể được gắn với chức năng điều hành, hay thực sự là rối loạn chức năng điều hành . Ví dụ, khá rõ ràng những gì bệnh nhân suy giảm khả năng đọc không thể làm được, nhưng không quá rõ ràng những gì bệnh nhân suy giảm khả năng điều hành chính xác có thể không có khả năng.

Điều này phần lớn là do bản chất của chính hệ thống hành pháp. Nó chủ yếu quan tâm đến sự phối hợp năng động, "trực tuyến" của các nguồn lực nhận thức, và do đó, ảnh hưởng của nó chỉ có thể được quan sát bằng cách đo lường các quá trình nhận thức khác. Theo cách tương tự, nó không phải lúc nào cũng tham gia hoàn toàn bên ngoài các tình huống trong thế giới thực. Như nhà thần kinh học Antonio Damasio đã báo cáo, một bệnh nhân gặp các vấn đề nghiêm trọng về điều hành hàng ngày vẫn có thể vượt qua các bài kiểm tra về chức năng điều hành trên giấy và bút chì hoặc dựa trên phòng thí nghiệm. ^[79]

Các lý thuyết của hệ thống điều hành phần lớn được thúc đẩy bởi các quan sát về những bệnh nhân bị tổn thương thùy trán . Họ thể hiện các hành động và chiến lược vô tổ chức cho các công việc hàng ngày (một nhóm hành vi ngày nay được gọi là hội chứng liên tiếp ) mặc dù họ có vẻ hoạt động bình thường khi các bài kiểm tra dựa trên lâm sàng hoặc phòng thí nghiệm được sử dụng để đánh giá các chức năng nhận thức cơ bản hơn như trí nhớ , học tập , ngôn ngữ và lý luận . Người ta đưa ra giả thuyết rằng, để giải thích hành vi bất thường này, cần phải có một hệ thống bao trùm phối hợp các nguồn lực nhận thức khác. ^[80]

Phần lớn bằng chứng thực nghiệm cho các cấu trúc thần kinh liên quan đến các chức năng điều hành đến từ các nhiệm vụ trong phòng thí nghiệm như nhiệm vụ Stroop hoặc Nhiệm vụ phân loại thẻ Wisconsin (WCST). Ví dụ, trong nhiệm vụ Stroop, đối tượng là con người được yêu cầu đặt tên cho màu mà các từ màu được in ra khi màu mực và nghĩa của từ thường xung đột (ví dụ: từ "ĐỎ" bằng mực xanh). Các chức năng điều hành là cần thiết để thực hiện nhiệm vụ này, vì hành vi tương đối được nghe hiểu quá mức và tự động (đọc từ) phải bị hạn chế để có lợi cho một nhiệm vụ ít được thực hành hơn - đặt tên cho màu mực. Các nghiên cứu về hình ảnh thần kinh chức năng gần đây đã chỉ ra rằng hai phần của PFC, vỏ não trước (ACC) và vỏ não trước trán bên (DLPFC), được cho là đặc biệt quan trọng để thực hiện nhiệm vụ này.

Độ nhạy với ngữ cảnh của các nơ-ron PFC

Các bằng chứng khác về sự tham gia của PFC trong các chức năng điều hành đến từ các nghiên cứu điện sinh lý học đơn bào ở các loài linh trưởng không phải người , chẳng hạn như khỉ macaque , đã chỉ ra rằng (trái ngược với các tế bào ở não sau) nhiều tế bào thần kinh PFC nhạy cảm với sự kết hợp của một kích thích và một bối cảnh. Ví dụ: các ô PFC có thể phản ứng với tín hiệu màu xanh lá cây trong điều kiện tín hiệu đó báo hiệu rằng mắt và đầu phải chuyển động nhanh sang trái, nhưng không phản ứng với tín hiệu màu xanh lá cây trong bối cảnh thử nghiệm khác. Điều này rất quan trọng, bởi vì việc triển khai tối ưu các chức năng điều hành luôn phụ thuộc vào ngữ cảnh.

Một ví dụ từ Miller & Cohen liên quan đến một người đi bộ băng qua đường. Tại Hoa Kỳ, khi ô tô chạy bên phải đường , một người Mỹ học cách nhìn bên trái khi băng qua đường. Tuy nhiên, nếu người Mỹ đó đến thăm một quốc gia có ô tô chạy bên trái, chẳng hạn như Vương quốc Anh, thì hành vi ngược lại sẽ được yêu cầu (nhìn sang bên phải ). Trong trường hợp này, phản ứng tự động cần được ngăn chặn (hoặc tăng cường) và các chức năng điều hành phải làm cho người Mỹ nhìn sang phải khi ở Anh.

Về mặt thần kinh, tiết mục hành vi này rõ ràng yêu cầu một hệ thống thần kinh có khả năng tích hợp tác nhân kích thích (con đường) với bối cảnh (Hoa Kỳ hoặc Vương quốc Anh) để báo hiệu một hành vi (nhìn sang trái hoặc nhìn phải). Bằng chứng hiện tại cho thấy rằng các tế bào thần kinh trong PFC dường như đại diện chính xác cho loại thông tin này. ^{[ cần dẫn nguồn ]} Các bằng chứng khác từ điện sinh lý đơn bào ở khỉ cho thấy PFC ở bên bụng (độ lồi trước trán kém hơn) trong việc kiểm soát các phản ứng vận động. Ví dụ: các ô tăng tốc độ bắn thành tín hiệu NoGo ^[81] cũng như tín hiệu cho biết "đừng nhìn ở đó!" ^[82] đã được xác định.

Xu hướng chú ý trong các vùng cảm giác

Điện sinh lý học và các nghiên cứu hình ảnh thần kinh chức năng liên quan đến các đối tượng con người đã được sử dụng để mô tả các cơ chế thần kinh cơ bản của xu hướng chú ý. Hầu hết các nghiên cứu đã tìm kiếm sự kích hoạt tại các 'vị trí' của xu hướng, chẳng hạn như trong vỏ thị giác hoặc thính giác . Các nghiên cứu ban đầu sử dụng các tiềm năng liên quan đến sự kiện để tiết lộ rằng các phản ứng điện não được ghi lại trên vỏ não thị giác trái và phải được tăng cường khi đối tượng được hướng dẫn để hướng về phía thích hợp (bên) của không gian. ^[83]

Sự ra đời của các kỹ thuật hình ảnh thần kinh dựa trên dòng máu như chụp cộng hưởng từ chức năng (fMRI) và chụp cắt lớp phát xạ positron (PET) gần đây đã cho phép chứng minh rằng hoạt động thần kinh ở một số vùng cảm giác, bao gồm màu sắc- , chuyển động- và khuôn mặt- vùng đáp ứng của vỏ não thị giác, được tăng cường khi các đối tượng được hướng đến chiều kích thích đó, gợi ý về sự kiểm soát đạt được trong vỏ não cảm giác. Ví dụ, trong một nghiên cứu điển hình, Liu và đồng nghiệp ^[84] đã trình bày các đối tượng với các mảng chấm di chuyển sang trái hoặc phải, được trình bày bằng màu đỏ hoặc xanh lá cây. Trước mỗi kích thích, một tín hiệu hướng dẫn cho biết liệu các đối tượng nên phản ứng dựa trên màu sắc hay hướng của các dấu chấm. Mặc dù màu sắc và chuyển động có mặt trong tất cả các mảng kích thích, hoạt động fMRI ở các vùng nhạy cảm với màu (V4) được tăng cường khi đối tượng được hướng dẫn để quan tâm đến màu sắc và hoạt động ở các vùng nhạy cảm với chuyển động được tăng lên khi đối tượng được chỉ định để hướng của chuyển động. Một số nghiên cứu cũng đã báo cáo bằng chứng về tín hiệu xu hướng trước khi bắt đầu kích thích, với nhận xét rằng các vùng của vỏ não trán có xu hướng hoạt động trước khi bắt đầu một kích thích dự kiến. ^[85]

Kết nối giữa PFC và các vùng cảm giác

Mặc dù tiền tệ ngày càng tăng của mô hình 'thiên vị' các chức năng điều hành, bằng chứng trực tiếp cho sự kết nối chức năng giữa PFC và các vùng cảm giác khi các chức năng điều hành được sử dụng, cho đến nay vẫn còn khá thưa thớt. ^[86] Thật vậy, bằng chứng trực tiếp duy nhất đến từ các nghiên cứu trong đó một phần của vỏ não trán bị tổn thương, và một tác động tương ứng được quan sát thấy ở xa vị trí tổn thương, trong phản ứng của các tế bào thần kinh cảm giác. ^{[87] [88]} Tuy nhiên, có rất ít nghiên cứu khám phá xem liệu hiệu ứng này có cụ thể đối với các tình huống yêu cầu các chức năng điều hành hay không. Các phương pháp khác để đo sự kết nối giữa các vùng não ở xa, chẳng hạn như mối tương quan trong phản ứng fMRI, đã mang lại bằng chứng gián tiếp rằng vỏ não trán và các vùng cảm giác giao tiếp trong một loạt các quá trình được cho là tham gia vào các chức năng điều hành, chẳng hạn như trí nhớ làm việc, ^[89] nhưng Cần có nhiều nghiên cứu hơn để xác định cách thông tin lưu chuyển giữa PFC và phần còn lại của não khi các chức năng điều hành được sử dụng. Bước đầu theo hướng này, một nghiên cứu của fMRI về luồng xử lý thông tin trong quá trình lập luận không gian trực quan đã cung cấp bằng chứng cho các mối liên hệ nhân quả (suy ra từ thứ tự thời gian của hoạt động) giữa hoạt động liên quan đến cảm giác ở vùng chẩm và đỉnh và hoạt động ở sau và PFC phía trước. ^[90] Những cách tiếp cận như vậy có thể làm sáng tỏ thêm sự phân bổ xử lý giữa các chức năng điều hành trong PFC và phần còn lại của não.

Song ngữ và các chức năng điều hành

Ngày càng nhiều nghiên cứu chứng minh rằng song ngữ có thể cho thấy lợi thế trong các chức năng điều hành, cụ thể là kiểm soát ức chế và chuyển đổi nhiệm vụ. ^{[91] [92] [93] [ trang cần ]} Một lời giải thích khả dĩ cho điều này là nói hai ngôn ngữ đòi hỏi phải kiểm soát sự chú ý của một người và chọn ngôn ngữ chính xác để nói. Trong quá trình phát triển, trẻ sơ sinh song ngữ, ^[94] trẻ em, ^[92] và người già ^[95] cho thấy lợi thế song ngữ khi nói đến chức năng điều hành. Lợi thế dường như không biểu hiện ở những người trẻ tuổi. ^[91] Song ngữ song ngữ, hoặc những người nói một ngôn ngữ miệng và một ngôn ngữ ký hiệu, không thể hiện lợi thế song ngữ này trong các nhiệm vụ điều hành. ^[96] Điều này có thể là do một người không bắt buộc phải chủ động ức chế ngôn ngữ này để nói ngôn ngữ kia. Các cá nhân song ngữ dường như cũng có lợi thế hơn trong một lĩnh vực được gọi là xử lý xung đột, xảy ra khi có nhiều biểu diễn của một phản hồi cụ thể (ví dụ: một từ trong một ngôn ngữ và bản dịch của nó sang ngôn ngữ khác của cá nhân). ^[97] Cụ thể, vỏ não bên trước trán đã được chứng minh là có liên quan đến quá trình xử lý xung đột. Tuy nhiên, vẫn có một số nghi ngờ. Trong một đánh giá phân tích tổng hợp, các nhà nghiên cứu kết luận rằng song ngữ không tăng cường chức năng điều hành ở người lớn. ^[98]

Nghiên cứu về chức năng điều hành trong bệnh Parkinson cho thấy các khu vực dưới vỏ như hạch hạnh nhân , hồi hải mã và hạch nền đóng vai trò quan trọng trong các quá trình này. Sự điều biến dopamine của vỏ não trước chịu trách nhiệm về hiệu quả của thuốc dopaminergic đối với chức năng điều hành, và tạo ra Đường cong Yerkes Dodson . ^[99] Chữ U ngược thể hiện sự suy giảm chức năng điều hành khi bị kích thích quá mức (hoặc tăng giải phóng catecholamine khi căng thẳng) và giảm chức năng điều hành khi không đủ kích thích. ^[100] Tính đa hình hoạt động thấp của Catechol-O-methyltransferase có liên quan đến việc tăng nhẹ hiệu suất đối với các nhiệm vụ chức năng điều hành ở những người khỏe mạnh. ^[101] Chức năng điều hành bị suy giảm trong nhiều rối loạn bao gồm rối loạn lo âu , rối loạn trầm cảm nặng , rối loạn lưỡng cực , rối loạn tăng động giảm chú ý , tâm thần phân liệt và tự kỷ . ^[102] Tổn thương vỏ não trước trán, chẳng hạn như trường hợp của Phineas Gage , cũng có thể dẫn đến suy giảm chức năng điều hành. Thiệt hại đối với các lĩnh vực này cũng có thể biểu hiện bằng sự thiếu hụt các lĩnh vực chức năng khác, chẳng hạn như động lực và hoạt động xã hội . ^[103]

Các bằng chứng quan trọng khác cho các quá trình chức năng điều hành trong vỏ não trước trán đã được mô tả. Một bài báo đánh giá được trích dẫn rộng rãi ^[104] nhấn mạnh vai trò của bộ phận trung gian của PFC trong các tình huống mà các chức năng điều hành có khả năng được tham gia - ví dụ, khi điều quan trọng là phát hiện lỗi, xác định các tình huống có thể phát sinh xung đột kích thích, đưa ra quyết định trong điều kiện không chắc chắn, hoặc khi xác suất giảm để đạt được các kết quả hoạt động thuận lợi được phát hiện. Bài đánh giá này, giống như nhiều bài khác, ^[105] nêu bật sự tương tác giữa PFC bên và bên , theo đó vỏ não trước trung gian phía sau báo hiệu nhu cầu tăng chức năng điều hành và gửi tín hiệu này đến các khu vực trong vỏ não trước trán bên thực sự thực hiện kiểm soát. Tuy nhiên, không có bằng chứng thuyết phục nào cho thấy quan điểm này là đúng, và trên thực tế, một bài báo đã chỉ ra rằng những bệnh nhân bị tổn thương PFC bên đã giảm ERN (một dấu hiệu giả định của việc theo dõi y sinh / phản hồi lỗi) ^[106] - cho thấy, nếu bất cứ điều gì, mà hướng của dòng điều khiển có thể theo hướng ngược lại. Một lý thuyết nổi bật khác ^[107] nhấn mạnh rằng các tương tác dọc theo trục vuông góc của vỏ não trước, lập luận rằng một 'dòng thác' tương tác giữa PFC phía trước, PFC bên lưng và vỏ não trước vận động cơ hướng dẫn hành vi phù hợp với bối cảnh quá khứ, bối cảnh hiện tại và vận động cảm giác hiện tại. các hiệp hội, tương ứng.

Những tiến bộ trong kỹ thuật hình ảnh thần kinh đã cho phép nghiên cứu các liên kết di truyền với các chức năng điều hành, với mục tiêu sử dụng các kỹ thuật hình ảnh như các kiểu nội mô tiềm năng để khám phá các nguyên nhân di truyền của chức năng điều hành. ^[108]

Cần có nhiều nghiên cứu hơn để phát triển các biện pháp can thiệp có thể cải thiện các chức năng điều hành và giúp mọi người tổng quát hóa các kỹ năng đó cho các hoạt động và môi trường hàng ngày ^[109]

• Tâm lý học thần kinh nhận thức
• Rối loạn chức năng điều hành
• Siêu nhận thức
• Rối loạn học tập phi ngôn ngữ
• Tế bào Purkinje
• Tự kiểm soát
• Sự tận tâm

• Phương tiện liên quan tới Chức năng điều hành tại Wikimedia Commons
• Trung tâm Quốc gia về Người khuyết tật Học tập