Poglavlje 8 Kognitivni procesi

Prvi eksperiment koji se može smatrati začetkom kognitivne psihologije, dogodio se, značajno prije uopće uporabe složenice - kognitivna psihologija, točnije 1868. Fiziolog i oftalmolog Franciscus Donders (1818-1889) je čak 11 godina prije Wilhelma Wundta napravio eksperiment s jednostavnim i složenim vremenom reakcije. On je upravo istraživao mentalni odgovor na podražaj te reakciju koju je jedino moguće mjeriti tj. vrijeme reakcije.

Početak 50-tih godina 20. stoljeća, smatra se početkom razvoja kognitivne psihologije a koji je potaknut, među ostalim, lingvistom Noamom Chomsky, kritičara B.F. Skinnera i njegove publikacije Verbal Behavior. Početak promišljanja o kognitivnim procesima i odmak od biheviorizma, svakako je povezan i pojavom računala i razvojem računalne znanosti. Tako se od polovice 20. stoljeća smatra vrijeme odjeljivanja kognicije od biheviorizma tj. početak razvoja kognitivne psihologije. Autor prvog udžbenika kognitivne psihologije je Ulric Richard Gustav Neisser (1927-1912) kojeg je 1967 objavio pod naslovom Cognitive Psychology (Goldstein, 2020b).

Kognitivna psihologija istražuje mentalne procese a što uključuje određivanja karakteristika i procesa uma (eng. mind) (Goldstein, 2020a). To bi možda bio slobodan prijevod izvorne definicije Cognitive psychology is the study of mental processes, which includes determining the characteristics and properties of the mind and how it operates. U toj recentnoj, suvremenoj definiciji kognitivne psihologije, koriste se dva pojma, mentalni procesi i um (mind). Goldstein (2020a) navodi kako um kreira i kontrolira funkcije poput percepcije, pozornosti, pamćenje, emocije, jezik, odlučivanje i mišljenje.

8.1 Pamćenje

U ovom poglavlju prikazati ćemo modele koji pokušavaju razumjeti složenost procesa pamćenja i učenja kod čovjeka.

Pamćenje je vrlo složeni proces koji se u općem modelu sastoji od tri procesa;

  • zapisivanje, kodiranje (eng. encoding) ili upamćivanje (engram, akvizicija)

  • pospremanje (eng. storage) ili pamćenje (retencija)

  • dozivanje, prisjećanje, priziv (eng. retrieval)

Proces pamćenja u tri koraka i važna procesa koji se zasebno proučavaju u kognitivnoj znanosti;

• Upamćivanje (engram, akvizicija)

• Pamćenje (retencija)

• Prisjećanje (priziv)

Model pamćenja koji se među prvima pojavio u literaturi, razmatra pamćenje kao serijsku obradu informacija (Atkinson & Shiffrin, 1968). To je tzv. model tri skladišta (eng. multi-store model ili modal model). To je ujedno tada bila i znanstvena paradigma jer je vrijeme 50-tih i 60-tih godina 20. stoljeća ujedno i vrijeme razvoja dijagrama tijeka i računarstva. Drugim riječima, početak pristupa tijeka informacija.

Prema teoriji tri skladišta pamćenja, pamćenje se odvija pomoću tri serijska procesa u tzv. tri spremišta, skladišta:

• osjetno, senzoričko (sensory memory)

• radno, kratkoročno (working memory)

• dugoročno (long-term memory)

Osjetno pamćenje (zadržava informacije 1 - 4 sekunde)

• Ikoničko pamćenje – oko 1-2 sek

• Ehoičko pamćenje – oko 4 sek

• Osjetno pamćenje nije isključivo odraz funkcije fotoreceptora, već kortikalne neuralne aktivnosti

Nakon osjetnog pamćenja, informacija pristiže u drugo ‘skladište’ tj. kratkoročno pamćenje gdje su važni slijedeći procesi i karakteristike:

• Čarobni broj 7

• Robovski sustavi ponavljanja

• Grupiranje podataka olakšava pamćenje

• Zbog utjecaja interferencije gube se podatci iz kratkoročnog pamćenja

• Dvije su vrste ponavljanja: a) održavajuće i b) razrađujuće

• Ponavljanje može biti verbalno i neverbalno

Ukoliko se sadržaj kratkoročnog pamćenja prikladno obradi, tada se posprema u dugoročno pamćenje.

• Engrami – jedinice dugoročnog pamćenja

• Jako važna uloga radnog pamćenja

• Prefrontalna asocijacijska moždana kora

• Jako je važna dubina obrade informacija

Razvojem tehnologije dolazi do promjena i u razumijevanju kognitivnih procesa. Tijekom 20. stoljeća sve se više u području psihologije učenja i pamćenja te općenito neuroznanosti pojavljuje podjela pamćenja na:

• Eksplicitno (deklarativno) – stječemo svjesnim naporom i svjesno ga dozivamo. Pamćenje epizoda (epizodičko pamćenje) i značenja (semantičko pamćenje)

• Implicitno (proceduralno) – stječemo nesvjesno i nije poznato kako ga dozivamo. Pamćenje vještina i automatiziranih radnji.

Podjela na eksplicitno i implicitno pamćenje je potaknuta slijedećim;

• Razvijene su tehnologije koje nam omogućavaju proučavanje anatomskih i funkcionalnih svojstava ljudskog mozga in vivo: MRI, fMRI, PET

• Eksplicitno i implicitno pamćenje imaju različite moždane mehanizme

• Pamćenje je zasebna moždana funkcija vezana uz medijalni dio sljepoočnog režnja, diencefalona i mediobazalnog telencefalona – povrede dovode do problema s eksplicitnima pamćenjem

Hipokampus je vrlo važna struktura u mozgu za procese učenja i pamćenja. Hipokampus možemo usporediti s procesorom (CPU) suvremenih računala gdje određene biološke stanice mogu biti nosioci procesorskih mogućnosti što je slučaj u razvoju tzv. DNK računala (Zhou et al., 2019).

Osnovne odrednice hipokampusa;

• Dio limbičkog sustava

• Ključna neurofiziološka ‘postaja’ i uloga u pamćenju i učenju

• Organiziranje i pohrana upamćenih elemenata

• Vrlo osjetljiv na stres i dob

• Nakon 80 godina starosti oko 20% živčanih stanica hipokampusa odumire

Gdje se nalazi hipokampus, ta vrlo važna jezgra koje radi kao CPU u računalu? (izvor: National Institute for Aging (NIH), http://www.nia.nih.gov/sites/default/files/nia-ad-image02_large.jpg)

Postranična slika mozga

Radno, kratkoročno pamćenje

• Informacije iz radnog pamćenja osipaju se jako brzo

• Prosječno 7 elemenata ‘držimo’ približno 20-30 sekundi

• Prvi eksperimenti G. Millera i vjerojatno jedan od članaka koji je najčešće citiran u psihologiji 20. stoljeća (Miller, 1956)

• Pamtimo prosječno od 4-9 nepovezanih elemenata (chunks)

• Dvije su vrste ponavljanja: a) održavajuće i b) razrađujuće

• Ponavljanje može biti verbalno i neverbalno

Neurokognitivni sustav radnog pamćenja je složen. Eriksson et al. (2015) predlažu model prikazan na slijedećem slikovnom prikazu.

Model radnog pamćenja

Dugoročno pamćenje

  • Engrami – jedinice dugoročnog pamćenja

  • Jako važna uloga radnog pamćenja

  • Prefrontalna asocijacijska moždana kora

  • Jako je važna dubina obrade informacija

Složeno asocijacijsko pamćenje:

  • Eksplicitno (deklarativno) – stječemo svjesnim naporom i svjesno ga dozivamo. Pamćenje epizoda (epizodičko pamćenje) i značenja (semantičko pamćenje)

  • Implicitno (proceduralno) – stječemo nesvjesno i nije poznato kako ga dozivamo. Pamćenje vještina i automatiziranih radnji.

Tijekom 20. i 21. stoljeća postignut je napredak u razumijevanju pamćenja iz više razloga;

  • Eksplicitno i implicitno pamćenje imaju različite moždane mehanizme što je poprilično dobro opisano

  • Pamćenje je zasebna moždana funkcija vezana uz medijalni dio sljepoočnog režnja, diencefalona i mediobazalnog telencefalona – pogađa eksplicitno pamćenje

  • Razvijene su nove tehnologije proučavanja anatomskih i funkcionalnih svojstava ljudskog mozga in vivo: MRI, fMRI, PET

Za procese pamćenja, među ostalim je jako važan temporalni dio mozga koji je ujedno drugi po veličini .

Temporalni dio mozga

Istraživanje funkcija živčanog sustava, prvenstveno mozga u procesima pamćenja i učenja, sažima se u pojmu neuralna reprezentacija. To je pojam koji znači kako svako iskustvo ima reprezentaciju u neuralnim strukturama i funkcijama.

Ozljede i oštećenja temporalnog dijela mozga mogu prouzročiti niz problema i poteškoća u ponašanju, kao što je agresivnost, nemogućnost prepoznavanja izraza lica (prosopagnosia), probleme sa seksualnošću, problemi s govornim funkcijama, razumijevanje govora, kategorizacija i identifikacija objekata, problemi s učenjem i zadržavanjem informacija, problemi s pozornosti i selektivnom pažnjom (The Temporal Lobe: the Brain Region Linked to Speech, Sheherzad Raza Preisler - https://ezra.com/the-temporal-lobe-the-brain-region-linked-to-speech/).

Strukture mozga uključene u procese pamćenja;

  • Sadržaj pamćenja je vjerojatno negdje u neokortikalnim područjima moždane kore

  • Eksplicitno pamćenje ovisi o interakciji neokorteksa i struktura medijalnog temporalnog režnja

  • Implicitno pamćenje ovisi o interakciji neokorteksa i strijatuma (kaudatus i putamen)

  • Kondicioniranje i emocionalni sadržaj - amigdala

  • Amigdale (Obrada vidnih informacija koje imaju emocionalno značenje (mimika, geste). Obostrane ozljede amigdala – nemogućnost prepoznavanja izraza straha kod drugih ljudi. Inferotemporalni dijelovi moždane kore i dijelovi kore sljepoočnog režnja prenose informacije u amigdale. Dobro su povezane sa strukturama dugoročnog pamćenja. Prozopagnozija – obostrane ozljede inferotemporalnog korteksa)

  • Rinalni korteks – novo dugoročno eksplicitno pamćenje

  • Hipokampus – dugoročno pamćenje položaja u prostoru

  • Implicitno pamćenje – senzomotorički zadaci – mali mozak i strijarni sustav (dopaminergičke strukture – kaudatus i putamen)

  • Prefrontalni korteks – vremenski slijed događaja

Pamćenje se može poboljšati na raličite načine;

• Korištenje pomoćnih i vanjskih tehnika upamćivanja

• Izrada kognitivnih mapa (‘mentalnih slika’)

• Korištenje mnemotehnika

Najveći problem u svakodnevnom životu je zaboravljanja tj. nemogućnost dosjećanja. Zašto zaboravljamo?

• Nemogućnost dozivanja

• Interferencija

• Pogreška ‘zapisivanja’

• Motivacija

Pogrešno shvaćanje, poimanje amnezije:

• Anterogradna amnezija (H.M. je pao s bicikla u dobi od 7 godina, nakon čega s 10 godina dobiva manje epileptične napadaje, dok se veći počinju događati sa 16 godina. H.M. pacijent koji je vjerojatno u neuroznanosti najviše doprinio spoznajama o funkcioniranju dijela mozga (Squire, 2009). Gotovo 50 godina je bio praćen od strane liječnika te iscrpno dokumentiran sve do njegove smrti 2008. godine u dobi od 82 godine)

• Retrogradna amnezija

• Najčešći uzroci: 1) trauma različite vrste i 2) psihoaktivne tvari, lijekovi 3) dob 4) trauma 5) emocionalna i kognitivna preopterećenost

Trauma i amnezija posebno je aktualna kod suvremenih operacija i povreda. Nakon kardiovaskularnih operacija primjerice ugradnje premosnica što je kompleksno stanja u anesteziološkom i kardiološkom smislu, događaju su poslijeoperacijske promjene ponašanja (Glumac et al., 2019).

Traume utječu i na lateralizaciju moždanih funkcija. Lateralizacija podrazumijeva specijalizaciju moždanih hemisfera u ponašanju. Najviše izražena lateralizacija je u području verbalnih funkcija, tako, lijeva hemisfera ima dominaciju u verbalnim testovima i svakodnenim aktivnosti dok desna hemisfera je u području neverbalnih funkcija.

Zašto mirisi mogu prouzročiti različite fenomene pamćenja i stanja svijesti?

• Jako utječu na dozivanje informacija, vrlo žive i bogate informacije

• Njušni živac (n. olfactorius) je veoma blizu amigdala

• Veoma blizu je i hipokampusa

Veze, sinapse se uvijek obnavljaju dozivanjem informacija

• Stres – smanjuje neurotransmisijsku funkciju, posebice u hipokampusu (PTSP i deterioracija hipokampusa, kaskadna smrt neurona)

• Lijekovi, psihoaktivne tvari, alkohol, neurotoksini

• Fizička aktivnost – povećava oksigenaciju mozga

• Stimulacija mozga – prevencija demencije, Alzheimera (Use it or lose it)

Godine i pamćenje

Spavanje je vrlo složen neurofiziološki mehanizam i stanje svijesti pojedinca. Prosječno u populaciji, četvrtinu života provedemo spavajući i razmatrajući taj podatak, zaista nema niti jednog drugog oblika ponašanja u kojem jednoznačno provedemo toliko vremena. Sastoji se od različitih stadija – odvojena uloga REM i NREM stadija. REM i NREM nisu jednoznačni već su također složeni i dijele se u podstanja: REM-fazični i tonični; NREM - I, II, III i IV. Kako bi saznali kakva je struktura spavanja, potrebno je napraviti cjelonoćno polisomnografsko snimanje u laboratoriju za spavanje gdje možemo dobiti osobni hipnogram tj. slikovni prikaz imjena stadija spavanja tijekom noći.

U slijedećem slikovnom prikazu možemo vidjeti izgled normalnog hipnograma s prikazima 90 minutnih ciklusa (Chokroverty, 2010; Lavery et al., 2016).

Normalni hypnogram

Stadij spavanja je karakterističan i ujedno se prepoznaje po dominaciji određene EEG valne aktivnosti a također i promjenama drugih neurofizioloških funkcija, poput disanja, krvožilnog sustava, hormona i takkođer mogućnosti utjecaja vanjskih podražaja na spavača i sadržaj snova.

Hipnogram (pravilna struktura spavanja tijekom noći) i stil života - značajna uloga i utjecaj na kognitivne procese. Pomicanje suvremenim načinom života biološkog ritma, izlaganje svjetlosti kod djece i odraslih može značajno narušiti kognitivne procese.

Spavanje nedvojbeno utječe na kognitivne procese tj. spavanje je nužno za kogniciju (Panjwani et al., 2019). U literaturi je već neko vrijeme prisutna tzv. dualna hipoteza o ulozi NREM i REM stadija spavanja na kogniciju. NREM stadij i sporovalno spavanja značajno utječe na konsolidaciju deklarativnog materijala. S druge strane, za REM stadij postoje određene naznake o utjecaju na nedeklarativno učenje i pamćenje. Ipak, za konačan zaključak treba pričekati još neko vrijeme (Ackermann & Rasch, 2014).

8.2 Učenje i poučavanje

Jedna od podjela učenja:

  • Neasocijacijsko (habituacija, senzitizacija)

  • Asocijacijsko (klasično i operantno kondicioniranje)

Vrste poučavanja (Vizek-Vidović et al., 2014):

• izravno poučavanje

• poučavanje vođenjem otkrivanjem i raspravom

• samostalno učenje

Neposredno testiranje pomaže pamćenju!

• Eksperimenti pokazuju ukoliko studenti imaju test neposredno po učenju imaju bolje rezultate od kontrolne grupe

• Rezultati su bolji čak i ako produljimo vrijeme učenja

• Vrlo važno: rekapitulacija i testiranje neposredno po učenju

Jako je važna samoefikasnost – vjerojatno povezano sa smanjenom količinom stresa

8.3 Učenje i pamćenje je ovisno o stanju svijesti (State dependent memory)

Učenje i pamćenje ovisno o stanju pokazuje kako su testovi pamćenja ili dosjećanja najbolji ako se stanje svijesti podudara tj. sličnost ili identičnost stanja usvajanja (encoding) i stanja dozivanja (retrieval). Navedeni nalazi pokazani su na humanim i animalnim modelima. Modifikacija navedenih fenomena pod utjecajem je i konzumacije različitih psihoaktivnih supstancija (Goodwin et al., 1969). Uz navedeno, utjecaj na procese pamćenja svavakako ima i raspoloženje tj. emocionalna stanja.

8.4 Pamćenje je ovisno o kontekstu (context-dependent memory)

References

Ackermann, S., & Rasch, B. (2014). Differential effects of non-REM and REM sleep on memory consolidation? Current Neurology and Neuroscience Reports, 14(2). https://doi.org/10.1007/s11910-013-0430-8
Atkinson, R. C., & Shiffrin, R. M. (1968). The psychology of learning and motivation (K. W. Spence & J. T. Spence, Eds.; pp. 89–195). Academic Press.
Chokroverty, S. (2010). Overview of sleep & sleep disorders. The Indian Journal of Medical Research, 131, 126–140.
Eriksson, J., Vogel, E. K., Lansner, A., Bergström, F., & Nyberg, L. (2015). Neurocognitive Architecture of Working Memory. Neuron, 88(1), 33–46. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2015.09.020
Glumac, S., Kardum, G., & Karanović, N. (2019). Postoperative cognitive decline after cardiac surgery: A narrative review of current knowledge in 2019. Medical Science Monitor, 25, 3262–3270. https://doi.org/10.12659/msm.914435
Goldstein, E. B. (2020a). Cognitive Psychology: Connecting Mind, Research, and Everyday Experience (5th ed.). Cengage Learning Asia Pte Limited.
Goldstein, E. B. (2020b). Cognitive psychology: Connecting mind, research, and everyday experience (5th ed.). Cengage Learning Asia Pte Limited.
Lavery, M., Stull, C., Kinney, M., & Yosipovitch, G. (2016). Nocturnal pruritus: The battle for a peaceful night’s sleep. International Journal of Molecular Sciences, 17(3), 425. https://doi.org/10.3390/ijms17030425
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. https://doi.org/10.1037/h0043158
Panjwani, U., Wadhwa, M., Ray, K., & Kishore, K. (2019). Sleep deprivation, cognitive functions, and countermeasures. In V. M. J. Sushil K. Jha (Ed.), Sleep, Memory and Synaptic Plasticity (1st ed.). Springer Singapore. http://gen.lib.rus.ec/book/index.php?md5=87e044e8df8ab4aedc515196e926e309
Squire, L. R. (2009). The legacy of patient h.m. For neuroscience. Neuron, 61(1), 6–9. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2008.12.023
Vizek-Vidović, V., Rijavec, M., Vlahović-Štetić, V., & Miljković, D. (2014). Psihologija obrazovanja. IEP, VERN.
Zhou, C., Geng, H., Wang, P., & Guo, C. (2019). Programmable DNA nanoindicator-based platform for large-scale square root logic biocomputing. Small, 15(49), 1903489. https://doi.org/10.1002/smll.201903489