Cognitive control of the contents of working memory

Abstract

Çalışma belleği (ÇB) dinamik bir bellek sistemi olmakla beraber yakın zamanda öğrenilmiş bilgilerin aktif ve kullanıma hazır bir şekilde tutulmasını sağlar. ÇB'de erişilebilir bir durumda tutulan bilgiler bir çok karar verme ve davranış mekanizmalarını yönlendirmek için kullanılmaktadır. Ancak ÇB kısıtlı bir kapasiteye sahiptir. Kısıtlı kapasiteye sahip bu bellek sisteminin verimli olarak kullanılabilmesi, ÇB'te tutulan bilgilerin kontrolünü gerektiren komplike davranış ve durumların başarılı bir şekilde idame ettirilebilmesinde büyük önem taşımaktadır. ÇB'nin içeriğinin kontrolüne katkıda bulunan birçok süreç vardır. Örneğin, aktif içeriğin amaçlara göre yenilenmesi, işe yaramayan bilgilerin çıkarılması, ve daha sonra kullanılacak içeriğin kontrollü olarak bellekten geri çağırılması gibi. Bu tez gerekli bilgilerin bellekten kontrollü olarak çağırılma süreci üzerine odaklanmaktadır. Burada sunulan çalışmalar birbirini tamamlayıcı metodlar içermekte olup kontrollü geri çağırım sürecini etkileyen olası etkenleri sınamaktadır. Birinci ve ikinci bölüm tepki-sınırı hız-başarı ödünleşimi yöntemi içermekte olup hız ve doğruluk sürecini birbirinden bağımsız olarak incelemeyi hedeflemiştir. Bölüm III ise beyin görüntüleme yöntemi kullanarak Bölüm II'deki davranışsal bulguları tamamlamaya yönelik yapılmıştır. Birinci bölüm çalışma belleği kapasitesindeki bireysel farklılıkların ÇB'den kontrollü geri çağırma sürecini nasıl etkilediğini araştırmaktadır. ÇB kapasitesini ölçen bir ölçekle test edilen bir örneklemin üst ve alt uzamına düşen bireyler çalışma belleğindeki bilgilerin zamansal olarak geri çağırılmasını gerektiren bir deneyle test edilmiştir. Zamansal bilginin geri çağırımı ÇB'deki içeriğin kontrollü bir şekilde aranmasını gerektirir. Bu çalışmanın bulgularıyla ilgili hipotezimiz yüksek uzam bireylerin bellekten geri çağırılacak bilgiyi arama sürecindeki performanslarının düşük uzamdaki bireylerden daha verimli olacağına yöneliktir. Buna ek olarak, performans farklılıklarının sadece doğruluk üzerine değil hız üzerine de yansıyacağı öngörülmüştür. Bu bölümde yaptığımız çalışmanın sonuçları hipotezlerimizle örtüşmekte olup, düşük uzam bireylerin ÇB'de bulunan öğelerin zamansal bilgilerine erişmek için yapılan kontrollü arama sürecinde yüksek uzam bireylere kıyasla daha az verimli olduğu gözlemlenmiştir. İkinci ve üçüncü bölüm, kontrollü geri çağırım sürecini farklı bir etkenle ölçmeye yönelik yapılmıştır. Geri çağırım sürecinde bozucu etki bulunması hafıza performansını kötü yönde etkilemekte olup, katılımcıların bozucu etkiyi çözümleyip öğeleri tanıyabilmeleri için bellekte bulunan doğru kaynak ya da öğe bilgisine kontrollü bir sekilde erişebilmeleri gerekmektedir. Bu tezde geri çağırım ihtiyaçlarını değiştirmeye yönelik iki farklı bozucu etkiyi kontrol eden yöntem kullanılmıştır. Bölüm II'de kullanılan yöntemde bozucu etkinin etkili bir şekilde çözünümü doğru kaynak (context) bilgisine erişime dayanmaktadır. Bölüm III'te ise bozucu etkinin çözünümü doğrudan öğe seviyesinde bilginin geri çağırımına dayanmaktadır. Bu iki çalışmada da nötr ve duygusal içerikli materyallerin hatırlanma performansı arasındaki farklılıklar incelenmiştir. Her iki çalışmada da bulgular şuna işaret etmektedir: bozucu etkinin birikim düzeyi duygusal öğeler için nötr öğelere kıyasla daha azdır. Bununla birlikte, duygusal içeriğin kontrollü süreçlere etkisi ÇB'den geri çağırılacak bilginin öğe ya da kaynak seviyesinde olmasına bağlı olarak değişmektedir. Geri çağırılacak bilgi kaynak bilgisi ise kontrollü süreçler duygu içeriğinden negatif yönde etkilenmiştir. Diğer yandan eğer geri çağırılacak bilgi öğe seviyesinde ise duygu içeriğinin pozitif etkisi olduğu görülmüştür.Tezde yer alan bölümler bütün olarak bellekten kontrollü geri çekim sürecinin verimliliğinin (i) kişilerin daha sonra kullanılacak ilgili materyalleri başka bir görev yaparken erişilebilir bir seviyede tutma yetisi ve (ii) sunulan bilgilerin duygu içeriği tarafindan etkilendiğini göstermektedir. Burada sunulan çalışmalar ÇB'nin hangi koşullarda verimli kullanıldığını araştıran bir literatüre katkıda bulunmaktadır.

Working memory (WM) is a dynamic system that allows us to actively maintain recently encountered information so that it is available for ongoing cognitive operations. Information held in an accessible state in WM is used to guide many complex decisions and behavior. However, WM has capacity limitations. Efficient use of this capacity-limited system is the key to successful execution of complex tasks and requires control over the contents maintained in WM. There are several processes that control WM such as updating active content according to task goals, focusing attention on the relevant content, removing irrelevant information, and controlled retrieval of relevant information. In this dissertation, I focus on one of these processes: controlled retrieval of relevant information.The set of studies conducted in this dissertation use convergent methodologies to test possible factors that influence successful controlled retrieval. Chapters I and II introduce two behavioral studies employing the speed-accuracy-trade-off (SAT) procedure to independently measure the speed and accuracy of working memory retrieval. Chapter III introduces a study that employs functional magnetic resonance imaging (fMRI) to further investigate the findings from Chapter II and complement the behavioral measures with neural measures. Chapter I examines how individual differences in working memory capacity (WMC) is an important indicator of the efficiency of controlled retrieval from working memory. Individuals who fell in the upper and lower quartile on a WMC measurement task were to retrieve temporal order information of the recently presented items, which required a controlled serial search through the contents of WM. The prediction was that those who rank higher on WMC measures would perform well at this search, which would result in both faster and more accurate retrieval when compared to those with lower WMC. Findings from this chapter revealed that WMC was indeed successful at predicting retrieval efficiency such that individuals who fell in upper and lower quartile in the WMC measurement task differed in both speed and accuracy while retrieving temporal order information from WM. In Chapters II and III, I considered another possible factor that might affect retrieval efficiency: affective content of to be remembered material. I used two different tasks in which controlled retrieval demands were increased by manipulating the presence of proactive interference (PI). Participants needed to retrieve additional diagnostic information about the test item either at the item level or context level to correctly recognize it in the presence of interference. I evaluated the differences between neutral and emotional materials, foreseeing possible differences in the process in which PI builds up and the process in which it is resolved via controlled retrieval. There was less PI build up for emotional materials in both tasks, but controlled retrieval was less efficient if resolving PI required context retrieval; on the other hand, if participants could recover relevant information by retrieving details about the item, there was no such differences in controlled retrieval across emotional and neutral information. Together, these Chapters demonstrate that the efficiency of controlled retrieval depends on (1) an individual's ability to maintain relevant materials in an accessible state while concurrently executing a task (i.e., greater WMC) and (2) whether the encountered information is emotional or neutral. Studies presented here add up to a growing literature of studies investigating how we can utilize use of working memory which determines our intellectual abilities.