כמה דברים מעניינים על זיכרון עבודה

Cowan, N. (2014). Working memory underpins cognitive development, learning, and education. Educational Psychology Review, 26(2), 197-223.

זהו מאמר מעניין הסוקר את התחום של זיכרון העבודה על כל היבטיו:  התפתחות המושג לאורך ההסטוריה, מודלים של זיכרון עבודה, התפתחות זיכרון עבודה לאורך הילדות וגישות לחינוך שלוקחות בחשבון את זיכרון העבודה.

לפי מודל ה – CHC (בגירסה הבאה לידי ביטוי במבחן הוודקוק ג'ונסון 3), זיכרון לטווח קצר הוא יכולת רחבה הכוללת שתי יכולות צרות:  טווח זיכרון MEMORY SPAN, שהוא מספר הפריטים שניתן להחזיק במודעות בו זמנית, וזיכרון עבודה WORKING MEMORY, שהוא היכולת לבצע מניפולציה בפריטים המוחזקים במודעות.  לפי מודל זה, זיכרון לטווח קצר מתייחס לפעולות שעושים בטווח זמן של שניות בין הגירוי לתגובה.  כאשר חולפות מספר דקות בין הגירוי לתגובה, משתמשים, על פי מודל CHC, בזיכרון לטווח ארוך (אחסון ושליפה לטווח ארוך).

COWAN  מגדיר זיכרון עבודה ככמות קטנה של מידע שניתן להחזיק במצב נגיש במיוחד ולהשתמש בה כאשר מבצעים משימות קוגניטיביות.

הנה כמה דברים מעניינים שכותב COWAN:

ענקי חשיבה חושבים על זיכרון העבודה:

כבר בשנת 1690, ג'ון לוק הבחין בין חשיבה (החזקה של רעיון בראש) לבין זיכרון (היכולת לחשוב מחדש על רעיון לאחר שהוא נעלם מה – MIND). 

הפסיכולוג הנודע וויליאם ג'יימס, שהיה בעיני גאון שנגע בכל תחום בפסיכולוגיה ואמר בו דברים שהם נכונים עד היום, הבחין בשנת 1890 בין זיכרון ראשוני PRIMARY, שמכיל פריטי מידע שקיימים במודעות כרגע לבין זיכרון שניוני SECONDARY,  שמכיל פריטי מידע שמאוחסנים במוח אך לא נמצאים במודעות כרגע.

למה צריך זיכרון עבודה?

בג'ונגל, טורף שמסב את מבטו מסצינה בה הוא מביט, וחוזר ומביט בה כעבור רגע, משתמש בזיכרון העבודה כדי להבחין בכך שמשהו בסצינה השתנה.  שינוי כזה עשוי לציין את הנוכחות של טרף.

כאשר אנו מבשלים, אנו משתמשים בזיכרון העבודה כדי לזכור שהמחבת חמה בעודנו לוקחים סכין מהמגירה.  בעודנו מטגנים במחבת ובו זמנית חותכים ירקות בעזרת הסכין, אנו משתמשים בזיכרון העבודה כדי להזכיר לעצמנו מדי פעם את השעה כדי שלא נאחר לפגישה. 

זיכרון עבודה הוא המנגנון שמאפשר לנו לבצע את תת התכניות הקטנות שלנו (לדקות הקרובות) בעודנו "מחזיקים בראש" את תת התכניות הגדולות יותר (למשל, להמשך היום) ואת "תכנית העל". 

מגבלות זיכרון העבודה:

מגבלת הקיבולת:  ניתן להחזיק בזיכרון העבודה מספר מוגבל של פריטים, בין 5 ל – 9 פריטים בו זמנית.  פריט הוא יחידת מידע קטנה, כמו ספרה,  אות או מלה.  אנחנו יכולים להחזיק בזיכרון העבודה גם פריטים שמקפלים בתוכם כמות גדולה מאד של מידע, למשל "יכולת פלואידית".   כאשר פריט מידע אחד מכיל מידע מורכב, הוא נקרא CHUNK (ואני אקרא לו "פיסת מידע").  כל אדם יכול להחזיק ולחשוב בו זמנית על 3-4 פיסות מידע כאלה, שכל אחת מהן מכילה כמות גדולה של מידע. 

מגבלת הדעיכה:  הזמן בו פריט יכול להישאר בזיכרון העבודה כאשר לא משננים אותו הוא מוגבל (ומוערך בכשלושים שניות).  כאשר לא משננים אותו הפריט דועך ונעלם מזיכרון העבודה. 

COWAN כותב ששני סוגי המגבלות (מגבלת הקיבולת ומגבלת הזמן) שנויים כעת במחלוקת.  אני לא השתכנעתי מטיעונים שקוראים תיגר על מגבלות אלה. 

מודלים שונים של זיכרון עבודה, וקו הגבול בין זיכרון לטווח קצר לזיכרון לטווח ארוך:

Donald Broadbent  יצר בשנת 1958 מודל שלפיו המידע מהעולם נקלט בסוג סנסורי של אחסון שמכיל הרבה מאד מידע לטווח זמן קצרצר.  מידע שמופנה אליו קשב מתקדם משם אל זיכרון העבודה שמחזיק רק כמות מוגבלת של פריטים, אבל יכול להחזיק בהם לטווח זמן ארוך קצת יותר.  מזיכרון העבודה מתקדם המידע אל הזיכרון לטווח ארוך שהוא מאגר הידע שנצבר לאורך החיים. 

 Alan Baddeley and Graham Hitch   יצרו בשנת 1974 מודל של זיכרון עבודה שמכיל מספר מרכיבים:  המעבד המרכזי, שממקד את הקשב ומחלק אותו בין זרמי הגירויים, לוח העבודה החזותי מרחבי שמעבד מידע חזותי מרחבי, הלולאה הפונולוגית, שמעבדת מידע שמיעתי והמעבד האפיזודי, המחבר בין המידע שמגיע מהלולאה הפונולוגית, לוח העבודה החזותי מרחבי, והזיכרון לטווח ארוך ויוצר פיסות של מידע מורכב.   זיכרון העבודה לדעתם של בדאלי והיטצ' הוא הזיכרון בו האדם משתמש כדי לבצע משימות קוגניטיביות מסוגים שונים (כלומר, כדי לבצע עבודה קוגניטיבית).   

COWAN חולק על בדאלי והיטצ' ולא רואה את זיכרון העבודה כמורכב מכמה תת מערכות.  לפי COWAN, חלק מהזיכרון לטווח ארוך נמצא במצב פעיל (ACTIVATED) .  בתוך החלק הזה, תת קבוצה של פריטים נמצאת במוקד הקשב.  הזיכרון הפעיל מכיל ערב רב של גירויים:  חושיים, פונולוגים, מרחביים וסמנטים.  מוקד הקשב מכיל רק כמה פיסות מידע (CHUNKS) שבהם עושים מניפולציה ואינטגרציה.  כלומר במודל של COWAN זיכרון העבודה הוא החלק הפעיל של הזיכרון לטווח ארוך.

זיכרון עבודה והתפתחות קוגניטיבית

טווח הזיכרון של ילד גן הוא בערך שליש מזה של מבוגר צעיר ממוצע.  מרבית השיפור ההתפתחותי  בטווח הזיכרון מתרחש במהלך שנות בית הספר המוקדמות, עד גיל 13 בערך.  טווח הזיכרון עולה בפחות מפריט אחד בין גיל 13 ועד הבגרות המוקדמת. 

האם השיפור בזיכרון העבודה במהלך ההתבגרות הוא ראשוני (כלומר משקף עליה בקיבולת זיכרון העבודה) או נגרם כתוצאה משיפור בתפקודים קוגניטיבים אחרים שמשפיעים לטובה על הביצוע במשימות זיכרון עבודה?

חוקרים מסוימים חושבים שהשיפור בזיכרון העבודה נגרם בשל שיפור בכמות הידע העומדת לרשות הילד.  ככל שצוברים ידע רב יותר בנושא מסוים, ניתן ליצור פיסות מידע גדולות יותר כאשר חושבים על נושא זה, וכך ניתן לבצע בזיכרון העבודה פעולות מורכבות יותר.  חוקרים אלה הראו, למשל, שילדים מומחים בשחמט מחזיקים מצבי שחמט בזיכרון העבודה טוב יותר ממבוגרים מתחילים בשחמט.  הילדים המומחים יוצרים פיסות מידע גדולות המייצגות מצבי שחמט, ובכך מורידים מאד את העומס על זיכרון העבודה.  עדות נוספת לכך שתהליכי למידה (המובילים לצבירת ידע) משפיעים על הזיכרון לטווח קצר היא שילדים צעירים לא משתמשים בשינון (חזרה שוב ושוב על פריטים שנמצאים בזיכרון העבודה כדי למנוע את דעיכתם).  יש חוקרים שסוברים ששימוש בשינון לא מתפתח לפני שליטה בקריאה.  כלומר, ייתכן שדרישות בית הספר מעודדות את ההתפתחות של אסטרטגית השינון כדי לשמור פריטים בזיכרון העבודה (Fry and Hale, 2000  ).  

 יש חוקרים הסבורים שהשיפור בזיכרון העבודה במהלך הילדות (והירידה בזיקנה) נגרמים בשל עליה במהירות העיבוד שקיימת לאורך הילדות (וירידה במהירות העיבוד בזיקנה).  מהירות העיבוד הגדלה מאפשרת שינון של הפריטים בזיכרון העבודה באופן מהיר יותר.  גם השערה זו נתמכת על ידי העובדה שילדים צעירים לא משננים כלל או לא משננים באופן מספיק מתוחכם שמסייע להם להחזיק את המידע בזיכרון העבודה.   

COWAN סבור שעליה בכמות הידע ועליה במהירות העיבוד תורמות לשיפור בזיכרון העבודה אבל שקיימת גם עליה ראשונית בקיבולת זיכרון העבודה במהלך ההתפתחות. 

זיכרון עבודה ולמידה בבית הספר

זיכרון עבודה בעל קיבולת מספקת חשוב כדי להצליח להמשיג, לחשוב בצורה מופשטת ולבצע אינטגרציה בין רעיונות ברמה גבוהה של המשגה.  

כאשר לומדים נושא חדש העומס על זיכרון העבודה הוא גדול.  עד שנוצרות מספיק אסוציאציות בין האלמנטים הכלולים בגוף הידע החדש לבין עצמם, ובין האלמנטים החדשים לפריטי מידע שאנו כבר יודעים - העומס על זיכרון העבודה גדול.  עד שניתן לארגן את החומר החדש למבנה קוהרנטי – העומס על זיכרון העבודה גדול.  לכן ילדים בעלי קיבולת גדולה יותר של זיכרון עבודה מסוגלים ללמוד חומר חדש בקלות רבה יותר.  ובהיבט אחר, ידע כללי רחב, שמאפשר לילד לקשר בין מידע חדש שהוא לומד למידע שהוא מכיר – מפחית את העומס על זיכרון העבודה.  כלומר, ילד יכול אולי "לחפות" על חולשה בקיבולת זיכרון העבודה באמצעות ידע כללי רחב יותר. 

אנשים בעלי טווח זיכרון נמוך (קיבולת של 2-3 פריטים) מתקשים ללמוד מלים חדשות.  ילדים עם טווח זיכרון נמוך מתקשים ללמוד מלים חדשות בשפה זרה. 

אנשים בעלי טווח זיכרון נמוך מדווחים יותר על כך שמחשבותיהם נודדות ממשימה בה הם מנסים להתמקד מאשר אנשים בעלי טווח זיכרון תקין ומעלה.  ילדים שמתקשים לעקוב אחר הנחיות המורה סובלים לעתים קרובות מטווח זיכרון נמוך.  ילדים עם זיכרון עבודה נמוך ותפקודים ניהוליים נמוכים מתקשים להצליח בבית הספר.  הם מתקשים לאסוף את המשאבים הקוגניטיבים שיאפשרו להם להתמיד במשימה עד תומה ולהפנות קשב רצוף למשך הזמן הנדרש. 

לילדים עם לקויות למידה ולקויות שפה יש בדרך כלל זיכרון עבודה נמוך. 

COWAN ממליץ למורים להשתמש במשפטים שאינם מעמיסים על זיכרון העבודה.  לדוגמה, המשפט "אומרים שאם העומס בעבודה אינו רב מדי, והמכונית שלך במצב טוב, ועלי העצים שינו את צבעיהם, הגיע הזמן לצאת לחופשת סתיו" מעמיס על זיכרון העבודה בשל אורכו ומכיוון שהנקודה המרכזית שבו מגיעה בסופו.  מוטב לדעת COWAN לכתוב כך: "אומרים שהגיע הזמן לצאת לחופשת סתיו כאשר העומס בעבודה אינו רב מדי, המכונית שלך במצב טוב, ועלי העצים שינו את צבעיהם".

Fry, A.  F. and Hale, S .  Relationships among processing speed, working memory, and fluid intelligence in children. Biological Psychology. 54 (2000) 1–34 http://psych.wustl.edu/cdl/publications/Fry_Hale_2000.pdf