2014.11.21 認知科學 (八) Executive function

執行功能(executive function)：研究者寧願分享自己的牙刷也不願定義的東西？

• 包含的內容包羅萬象，每個組織、單位、學者均有自己的說法，不易產生共識
• 回歸執行功能的概念來源與研究歷程
• 臨床 & 研究
• 執行功能的複雜
• 通常被稱為"a set of XXX", "umbrella", "control of processes to achieve behavioral goals"
• 缺乏操作型定義
• 牽扯執行策略，不易掌握故捉摸不定
• 概念起源
• 臨床：前額葉受損個案的損傷
• 神經心理學傳承臨床概念而來
• 臨床與神經心理發展許多執行功能的測驗(test)
• 認知心理學：從working memory發展而來
• 有非常多研究使用的任務(task)
• 心理計量：試圖探索複雜概念下的建構(是否即為IQ? 是否為流動記憶？)
• 執行功能發展史："平行交互影響的歷程"
• 前額葉受損的例子：前額葉受損造成的行為偏差，對日常生活的影響
• 除了鐵路工人之外的前額葉受損個案(Dr.P，事業成功的外科醫師)。額葉受損之後其IQ無明顯問題，但是無法執行日常生活功能(包含設計與規劃任務)。
• 病後個案到其兄弟的公司擔任物品傳遞工作。個案可以接受並且執行簡單的命令，但是無法自行規劃任務與路徑，因此需要他人告訴個案要去哪、送給誰。
• Dr.P對自己的損傷沒有病識感，不認為自己與他人所差異。
• 個案無法自行開始(initial) 一個任務。
• 個案無法轉換自己的注意力(例如一心多用)。
• 個案無法進行任務排序(sequence activities)。
• Frontal-lobe syndrome：前額葉受損的病人所出現的現象
• 基礎研究
• 實驗認知心理學中，注意力與記憶力是傳統的二大研究方向。
• Broadbent認為注意力是知覺的必要條件
• 1950年代提及自動處理與控制處理(automatic /controlled)
• Posner在1975年提出cognitive control
• 控制注意力讓個體可以做出選擇
• 1977年的二篇經典奠定控制基礎
• Effortful, serial , requires attention
• 注意力與effort是不同的建構
• Top-down control ：通常這些控制只管理attention，指frontal lobe如何控制後續的心理歷程
• voluntary control of attention
• Atkinson & Shiffrin (1968) 
• 結構與能力的限制
• 關鍵點
• Luria (1966) 三個腦區的功能
• 腦幹
• 頂葉、枕葉及顳葉
• "額葉"：自此研究重點放在額葉的功能
• Teuber (1972)額葉的功能似乎可以再分成二條途徑
• where & when
• what & how
• Pribram (1973)第一個提出executive詞彙的人
• 主要指前額葉的功能為執行(executive)
• Baddeley & Hitch (1974)
• 當初的研究重點放在二條感覺途徑的處理(概念、資訊的儲存)
• 暫時定義一個名詞為中央控制(central executive)，但尚未要深入探討的意願
• 後續其補上central executive的概念：此model影響後續神經研究的方向
• focus attention/inhibition
• divide attention
• switching between tasks
• interface with LTM
• 上述的補充借用SAS model的概念(Norman & Shallice's model, 1986)
• 監控注意力的系統
• 人的行動與思維可以分為二件事情~ 快思慢想(二個系統從1950年代就已經開始討論)
• 快思(contention scheduling)：習得而過分熟悉的行為，可自動化進行。例如騎腳踏車。
• 慢想(supervisory attentional)：調整並且控制非習慣性的活動與任務
• 計畫或者決策(planning or decision making)
• 偵測並且校正以符合現實(error correction or troubleshooting)
• 學習控制新的反應(ill-learned responses)
• 避免危險(anticipate danger)
• 控制、抑制過分學習的反應(overcome a strong habitual responses or resist temptation)
• Stuss & Bensons's tripartite model
• planning 
• selecting 
• monitoring
• Ducan's goal-neglect theory (1986)
• 對於流動記憶情有獨鍾
• 認為前額葉受損的個案無法產生清楚的目標，進而區分成次目標而逐步達成
• 也無法控制自己的行為
• Baddeley & Wilson (1986)提出frontal amnesia & dysexecutive syndrome
• dysexecutive syndrome：前額葉損傷造成的執行功能障礙
• 後續許多文章建立於此，討論ADHD等人的執行功能喪失問題
• 執行功能測驗的挑戰： 概念的效度如何？
• 執行功能的建構效度為何？ 
• frontal lobe dysfunction?
• MCI?
• older?
• 議題：許多的測驗並沒有生態效度
• 具良好生態效度的例子？
• 使用性
• 再測信度
• 可以再測嗎？是否仍那麼新穎以至於可以測驗？
• 測驗建構複雜
• 測驗內容不純粹為執行功能，可能包含其它的變異來源
• 執行功能評估工具間的相關性不高
• 真的測驗到相同的東西嗎？
• 評估工具/測驗
• 臨床工具：通常依據特定理論基礎發展之工具
• 臨床心理的top-10
• 對臨床測驗的建議
• frontal & executive的不同，避免搞混
• 區分每個測驗的內容包含哪些（困難）
• 參考多樣指標
• 使用簡單的作業（若為複雜作業，盡量控制其策略）
• 最好可以測量IQ與基本歷程(如speech)
• Temporal judgement
• CANTAB
• 特色是任務簡單，可以獨立分析其內容
• NOTE
• working memory capactiy的測驗方式： O -spend task
• 給予算式詢問是否正確
• 過程中提供部分一些中文的詞或者字
• 重複計算與記憶中文，最後要依序說出所有紀錄的東西
• task switching and set switching不同

Executive processes

• intentionality
• directed forgetting：每一個刺激出現之後，會提供指導語要求記住或者放棄一個
• retrieval induced forgetting(RIF)：是個非常強烈的效應，是在回憶的過程中藉由提取其中一者進而造成相似者被競爭而遺忘的歷程
• 就像是寫問答題明明記得有五個答案，但是寫到一半死也想不起其中幾個
• Stop signals：測驗中會有停止的刺激，受試者須能隨時調控
• N-back：memory retrieval and comparison的歷程
• Stroop： inhibition or conflict control
• Go/no-go：not inhibition, increased attention/wm resoures

Debate

• multiple components
• Miyake et al (2000)對許多EF測驗做因素分析，認為EF共有三個向度
• 抑制
• 更新
• 轉移
• Diamond(2013)針對孩子建構的EF model
• 抑制控制：思考的控制，注意力的控制(外在刺激或者內在記憶表徵)、自我控制
• 工作記憶：語言、非語言、調控
• 認知彈性：
• 設計流暢度
• 任務及特質轉換
• WM 和 inhibition control的關係
• 依測驗的方式而有所不同
• 難以區分，懷疑可能涉及相似的過程
• Engle對於WM的定義： 執行注意力(executive attention)
• 控制WM中的content，而非控制外在的刺激
• Cognitive flexibility
• 具有不同的面向
• 可以切換到不同的考量
• 臨床測驗：
• 桌子可以幹嘛？
• 列出所有F開頭的單字？
• CF與IQ和流動智力的關係為何？
• Unitary
• Baddeley's CE：儘管他自己宣稱有四個功能
• 此機制不會隨著刺激材料的轉變而有所不同，神經機制與行為表現均不會改變
• Cohen
• Ducan：強調智力行為，流動智力是所有功能的核心
• MD system：認為所有作業只要困難度提升，這些腦區的活化都會增加；而此增加的腦區與流動智力的區域重疊，因此代表其為流動智力的關係
• Salthoouse
• EF評估結果的不好
• 是EF功能的不佳，或者是其他低階層的功能影響？
• Task set
• 神經機制大約為BA10，落在前方區域
• 根據作業之目標，而產生後續握成的能力

執行功能的價值

• 執行功能無所不在，影響範圍廣泛(族群、功能、日常生活等)
• 教育及學習領域，認為執行功能是學習的必要條件
• 早期的景疾病徵兆：可能代表前額葉功能的表現
• 心理壓力、焦慮、憂鬱等等，可能優先影響到前額葉功能
• 前額葉功能的表現不佳可能是預測的表徵
• 例如憂鬱症族群有負面意念重複而揮之不去的現象
• 研究者認為可能與抑制功能不良相關
• 另有人探討抑制功能與重複強度之間的相關性(甚至做到cross-times的設計)

基礎研究的執行功能

• 臨床的應用： comprehensive  measures

執行功能的訓練與提升：可以訓練提升

• 有氧運動(aerobic exercise)
• 前額葉的功能提升在一年後明顯出現(出現時間較晚)
• DMN的活化程度(白日夢、閒閒無事的工作)與前額葉的活化程度拮抗，顯示其可以分給需要的額葉功能
• 效果沒有非常強，但是顯然有改變
• 測驗重點是交換
• 例如太極對老人的促進效果(switching performance, trail making)
• 靜坐(mindfulness)
• 靜坐可以提升執行功能的表現
• 認知訓練(cognitive training)
• N-back的訓練：結果不明，不總是有效
• Near transfer：只會針對特定訓練的功能提升，而難以類推到其他功能(即便功能相關)
• 評判研究的文章依據
• 是否有active control group
• 成效評量的工具為何(例如trail making是switching的工具)
• 訓練似乎可以提升複雜任務的處理能力，但是無法改變流動智力
• 如果對於成人或者老人進行認知訓練，並且是process-based相關

Q&A

• ToM有cognitive & affective的差別，仍有不同的功能與意義
• 大腦並非一對一的功能區域
• 性別差異？
• 女性：limbic & prefrontal
• 男性：more parietal regions (pariteal對於記憶的重要性)
• 人工智慧
• AI的限制為contextual control的辨認困難
• 人類的彈性跟限制
• top-down control的flexibility
• 人的懶惰原則
• 最省力的方法，使用原本的策略執行，因而不改變
• 必須要改變是因為原本的方法無法生效
• 是機器人難以成立的東西
• schizophrenia的控制能力差是否與自殺傾向相關？
• 的確有控制較差的狀況

思考一個公司的CEO都在做甚麼？

人事管理、公司經營方針、問題解決

題目

1.有沒有任何你寫下的東西，是過去討論中沒有出現的？ (你預期CEO做的事情)

2.從自己的角度如何區分並且定義EF？