The working memory

La memoria di lavoro

La memoria di lavoro mantiene le informazioni esterne per l'elaborazione temporanea in uno stato facilmente accessibile per brevi periodi di tempo (da alcuni secondi a minuti). Questa caratteristica è necessaria per il comportamento orientato all'obiettivo e ci consente di agire oltre i confini del qui e ora. Come tale, la memoria di lavoro è messa a dura prova da numerose sfide cognitive quotidiane. Sebbene non vi sia un consenso completo sulla sua definizione, un elemento fondamentale nella maggior parte delle concettualizzazioni della memoria di lavoro è il mantenimento a breve termine delle informazioni in assenza di input sensoriali. Il mantenimento delle informazioni è visto come il risultato di un'interazione tra gli elementi costitutivi di base della memoria di lavoro, in particolare il processo di attenzione selettiva che opera sulle informazioni percettive e sulle relative rappresentazioni della memoria a lungo termine. Pertanto, l'attenzione è vista come una pietra angolare dei processi di memoria di lavoro. Innanzitutto, la codifica delle informazioni nella memoria di lavoro risulta dalle interazioni tra i processi di attenzione selettiva e le rappresentazioni percettive degli oggetti che attivano le rappresentazioni degli oggetti nella memoria a lungo termine. Le rappresentazioni della memoria di lavoro sono vulnerabili a distrazioni e interferenze. Pertanto, quando l'input percettivo non è più presente, l'attenzione sostenuta è cruciale per mantenere le informazioni nella memoria di lavoro. Se tutte le informazioni da mantenere possono "rientrare" nel centro dell'attenzione, un processo di reiterazione attivo processa il mantenimento attraverso segnali riverberanti tra le regioni che forniscono segnali di attenzione "dall'alto verso il basso" (aree frontoparietali) e regioni specificamente correlate al contenuto corrente della memoria di lavoro (cioè rappresentazioni percettive/memoria a lungo termine). Se c'è di più da mantenere di quanto rientri nel centro dell'attenzione, è necessario un ulteriore processo di prove per completare il processo di mantenimento attivo. Il concetto di memoria di lavoro include l'uso prospettico delle informazioni, che è stato promosso come una delle principali motivazioni per l'utilizzo del termine "lavoro" piuttosto che memoria "a breve termine" (ad esempio, Fuster, 2009). L'uso mirato delle informazioni mantenute temporaneamente dipende dall'obiettivo (obiettivo) e dalla struttura dell'attività, nonché dal contesto in cui viene eseguita. Questi aspetti insieme forniscono l'impalcatura su cui procede la memoria di lavoro. Di conseguenza, il set di attività, la pianificazione prospettica e altre operazioni di controllo cognitivo sono parti integranti dell'elaborazione della memoria di lavoro. Secondo questa visione dei "processi componenti" della memoria di lavoro, nessun processo (e di conseguenza nessuna struttura cerebrale) è unico o specifico per la memoria di lavoro. Piuttosto, la memoria di lavoro risulta da varie combinazioni di processi che in altre costellazioni possono essere funzionalmente descritte in altri termini rispetto alla memoria di lavoro. Va sottolineato che la memoria di lavoro, come qui concettualizzata, è uno stato particolare di una rappresentazione indipendentemente dal tipo di rappresentazione. Cioè, la memoria di lavoro può coinvolgere fondamentalmente qualsiasi tipo di rappresentazione (ad esempio, verbale, visiva, uditiva, spaziale, ecc.), comprese varie procedure o sequenze di azioni ordinate temporalmente (ad esempio, quando si segue una ricetta), e per estensione coinvolgere molte diverse parti del cervello in cui sono immagazzinate queste rappresentazioni(memoria a lungo termine, MLT). Inoltre, spesso le informazioni da codificare nella memoria di lavoro non corrispondono esattamente alle rappresentazioni memorizzate pertanto, sebbene le informazioni memorizzate in  MLT possano supportare la funzione della memoria di lavoro, molte attività richiederanno la codifica e il mantenimento di nuove informazioni e in alcuni casi anche informazioni che non hanno una chiara mappatura nelle informazioni memorizzate. In quest'ultimo caso, la capacità della memoria di lavoro sarà inferiore e potrà fare affidamento più o meno interamente su rappresentazioni percettive. E' probabile che la codifica di tali informazioni e altre informazioni nella memoria di lavoro promuova anche nuove rappresentazioni MLT e, per inferenza, conduca alla ri-scultura sinaptica. Una proprietà fondamentale della memoria di lavoro è che è altamente limitata nella quantità di informazioni che possono essere mantenute attive contemporaneamente. La maggior parte delle stime della capacità media tra i giovani adulti sani suggerisce che la memoria di lavoro ha un limite di capacità di circa 3-4 elementi semplici (Luck e Vogel, 1997). Questa limitazione evidenzia un netto contrasto tra la memoria di lavoro e la memoria a lungo termine, che si ritiene abbia una capacità pressoché illimitata di memorizzare nuove informazioni dall'ambiente. Sebbene vi sia un ampio consenso sul fatto che la memoria di lavoro possa conservare contemporaneamente una piccola quantità di informazioni, due fattori rendono molto impegnativa tale affermazione. In primo luogo, la quantità di informazioni che possono essere conservate dipende fortemente dal fatto che gli elementi possano essere raggruppati in unità significative o "blocchi". Cioè, raggruppando le informazioni insieme si possono sfruttare informazioni preesistenti su concetti già archiviati nella memoria a lungo termine, il che consente un'archiviazione più efficiente nella memoria di lavoro, presumibilmente riducendo il numero di elementi attivi che devono essere mantenuti nella memoria di lavoro. Tale frammentazione può essere osservata in molti domini, dal raggruppamento di stringhe di lettere per formare acronimi di concetti familiari (Miller, 1956) allo sfruttamento delle regolarità statistiche visive per formare matrici raggruppate di oggetti (Brady et al., 2009). In secondo luogo, gli oggetti con alti livelli di complessità possono richiedere risorse aggiuntive per comprendere adeguatamente i loro dettagli. Pertanto, le prestazioni della memoria di lavoro possono essere ridotte per elementi così complessi a causa di una precisione insufficiente nella codifica. Quando si considerano questi fattori, diventa evidente che i limiti funzionali alle prestazioni della memoria di lavoro possono variare sostanzialmente a seconda della natura delle richieste di elaborazione imposte dallo specifico compito della memoria di lavoro. L'opportunità di utilizzare MLT o il "raggruppamento" tende ad aumentare le prestazioni, mentre la richiesta di riportare dettagli fini di oggetti complessi tende a diminuire le prestazioni. Esistono differenze sostanziali tra gli individui nella capacità di memoria di lavoro. Queste differenze sono altamente stabili nel tempo e sembrano essere un tratto cognitivo fondamentale dell'individuo (Kane e Engle, 2002). Questo perché la capacità di memoria di lavoro di un individuo è fortemente predittiva delle sue prestazioni su un'ampia varietà di misure cognitive di alto livello, come intelligenza fluida, ragionamento astratto, abilità matematiche e linguistiche e rendimento accademico complessivo (Cowan et al., 2005 ; Daneman e Carpenter, 1980; Unsworth et al., 2014). Un ampio lavoro negli ultimi 20 anni ha indicato che queste differenze individuali sono determinate principalmente dalla variabilità nel dispiegare costantemente il controllo dell'attenzione su ciò che è archiviato nella memoria di lavoro, piuttosto che dalla quantità assoluta di spazio di archiviazione di per sé (Adam et al., 2015; Kane e Engle, 2002). Gli individui a bassa capacità hanno più difficoltà a ignorare le informazioni che distraggono rispetto agli individui ad alta capacità. Ciò è in parte dovuto al fatto che sono più lenti nel distogliere l'attenzione da informazioni irrilevanti che catturano la loro attenzione (Fukuda e Vogel, 2011). Pertanto, la capacità di distribuire in modo efficiente il controllo dell'attenzione in situazioni di sovraccarico sembra essere il filo conduttore che collega la capacità di memoria di lavoro alla capacità di un individuo di eseguire molti compiti cognitivi complessi. Le regioni cerebrali coinvolte nel mantenimento delle informazioni nella memoria di lavoro varieranno con il tipo di informazione da mantenere. In generale, si ritiene che le stesse regioni del cervello dedicate all'elaborazione sensoriale immagazzinino informazioni sensoriali durante i periodi di ritardo e le prestazioni delle attività di memoria di lavoro. Di conseguenza, le lesioni alla corteccia temporale influenzano la memoria di lavoro visiva ma lascia intatta la memoria di lavoro spaziale (Owen et al., 1996), mentre i pazienti con lesioni parietali mostrano il pattern opposto (Pisella et al., 2004). Allo stesso modo, i pazienti con lesioni alle regioni associate alla memorizzazione semantica (ad esempio, i lobi temporali laterali e la corteccia temporoparietale; Binder et al., 2009), hanno ridotto le prestazioni della memoria di lavoro verbale (Bormann et al., 2015). Gli effetti specifici del materiale sono evidenti anche nella ricerca di neuroimaging, in cui diverse categorie di stimoli come volti e case attivano regioni specifiche della categoria della corteccia visiva ventrale durante il mantenimento della memoria di lavoro.Tradizionalmente, come notato sopra, le differenze individuali nella memoria di lavoro sono state viste come altamente stabili nel tempo e considerate come un tratto cognitivo fondamentale di un individuo. Tuttavia, negli ultimi anni una serie di studi hanno esaminato i cambiamenti della memoria di lavoro legati all'allenamento, i risultati mostrano che la memoria di lavoro può effettivamente essere migliorata da determinati programmi di allenamento e che tale allenamento è associato a cambiamenti di attivazione corticale e sottocorticale misurato con fMRI (Dahlin et al., 2009; Klingberg, 2010). Inoltre, studi basati su PET sui sistemi dopaminergici D1 e D2 hanno osservato cambiamenti legati all'allenamento nei recettori corticali D1 (McNab et al., 2009) e nel legame striatale D2 ( Bäckman et al., 2011). La questione che ha suscitato maggiore interesse nel contesto dell'allenamento della memoria di lavoro è il grado in cui tale formazione può trasferirsi a compiti di memoria di lavoro non addestrati o anche oltre (ad esempio, per aumentare la memoria a lungo termine, l'intelligenza o la riduzione dei sintomi dell'ADHD). Il trasferimento dopo l'allenamento della memoria di lavoro è stato osservato in studi comportamentali (Harrison et al., 2013; Klingberg et al., 2002) e di immaging cerebrale (Olesen et al., 2004), ed è stato riportato che un allenamento impegnativo della memoria di lavoro può migliorare l'intelligenza fluida (Jaeggi et al., 2008).Il fatto che non solo i bambini con dislessia, ma anche i bambini che soffrono di altre difficoltà di apprendimento o disturbi da deficit di attenzione siano affetti da interferenze della memoria di lavoro fa sorgere la domanda se la memoria di lavoro possa essere soggetta ad addestramento. Per molto tempo, l'opinione prevalente è stata che le prestazioni della memoria potevano essere migliorate solo attraverso l'accumulo di conoscenza, attraverso strategie di memoria e controllo metacognitivo. I tentativi di migliorare la capacità della memoria di lavoro attraverso la mera pratica ripetitiva per l'automatizzazione delle prove non si sono dimostrati efficaci.

Per approfondimenti: b.d.bruni@gmail.com