فهم الذاكرة العاملة

تبدأ كل فكرة جديدة في الذاكرة العاملة.

سواء كان المرء يحل مسألة رياضية أو يتعلم مفهوماً جديداً، فإن الدماغ يحتفظ بالمعلومات مؤقتاً ويعالجها قبل اتخاذ قرار بشأن ما يجب فعله بها. وتتيح لنا مساحة العمل العقلية هذه مقارنة الأفكار وحل المشكلات وربط المعلومات الجديدة بما نعرفه بالفعل.

ويطلق الباحثون على هذا النظام اسم الذاكرة العاملة. ورغم أنها تعمل باستمرار طوال الحياة اليومية، إلا أن قدرتها محدودة. وقد أصبح فهم تلك الحدود أحد الأسئلة المركزية في علم الأعصاب الإدراكي وأبحاث التعلم.

تؤدي الذاكرة العاملة دوراً مركزياً في التعلم والاستدلال واتخاذ القرار. وبينما تقيس التقييمات التقليدية نتائج هذه العمليات، يجمع الباحثون بشكل متزايد بين التقييمات السلوكية وتخطيط كهربائية الدماغ (EEG) للتحقيق في كيفية تغير متطلبات الذاكرة العاملة طوال المهمة، مما يوفر Insight إضافية حول كيفية معالجة الأشخاص للمعلومات أثناء حدوث التعلم [1]، [2].

لماذا تهمنا الذاكرة العاملة

تقوم الذاكرة العاملة بما هو أكثر بكثير من مجرد الاحتفاظ بالمعلومات لبضع ثوانٍ.

فهي تتيح لنا فهم ما نقرأه، ومتابعة المحادثة، وحل المشكلات، واستيعاب الأفكار الجديدة. وحيثما يحدث التعلم، تكون الذاكرة العاملة حاضرة.

ونظراً لمحدودية قدرتها، فإن زيادة المتطلبات الإدراكية يمكن أن تؤثر بسرعة على الأداء. ويساعد فهم هذه الحدود الباحثين على استكشاف سبب كون بعض تجارب التعلم تبدو سهلة الإدارة بينما يصبح بعضها الآخر مرهقاً عقلياً.

الذاكرة العاملة مقابل الذاكرة طويلة المدى

تؤدي الذاكرة العاملة والذاكرة طويلة المدى أدواراً مختلفة.

تقوم الذاكرة العاملة بتخزين ومعالجة المعلومات المطلوبة لمهمة فورية بشكل مؤقت.

بينما تخزن الذاكرة طويلة المدى المعرفة التي يمكن استرجاعها بعد فترة طويلة من تعلمها.

ويعتمد التعلم الناجح على التفاعل بين هذين النظامين. فالمعلومات الجديدة تتم معالجتها بنشاط داخل الذاكرة العاملة قبل أن تصبح معرفة دائمة.

لماذا يدرس الباحثون الذاكرة العاملة

تؤثر الذاكرة العاملة على كل جانب من جوانب التعلم تقريباً.

ويدرسها الباحثون لفهم كيفية معالجة الأشخاص للمعلومات بشكل أفضل، ولماذا يتغير الأداء الإدراكي مع زيادة صعوبة المهام، وكيف يمكن جعل التعلم أكثر فعالية.

ونظراً لأن الذاكرة العاملة تقع في قلب العديد من العمليات الإدراكية، فقد أصبحت موضوعاً تأسيسياً في علم الأعصاب الإدراكي وعلم النفس وأبحاث التعليم.

كيف يدرس الباحثون الذاكرة العاملة

لا يمكن ملاحظة الذاكرة العاملة بشكل مباشر. وبدلاً من ذلك، يستقصيها الباحثون من خلال مهام إدراكية مصممة بعناية إلى جانب القياسات السلوكية والفيزيولوجية.

أحد النماذج الأكثر استخداماً هو مهمة n-back، حيث يحدد المشاركون ما إذا كان المنبه الحالي يطابق منبهاً تم تقديمه قبل عدد محدد من الخطوات. ومع زيادة قيمة n، تفرض المهمة متطلبات أكبر تدريجياً على الذاكرة العاملة.

كما يستخدم الباحثون مهاماً مثل الحساب الذهني لاستقصاء جوانب مختلفة من الذاكرة العاملة. ويعتمد اختيار المهمة على السؤال المطروح، مما يذكرنا بأن التصميم التجريبي لا يقل أهمية عن التكنولوجيا المستخدمة لجمع البيانات [1]، [2].

وغالباً ما يقترن الأداء السلوكي بتخطيط كهربائية الدماغ (EEG)، مما يسمح للباحثين باستكشاف كيفية تغير نشاط الدماغ مع تقلب متطلبات الذاكرة العاملة طوال المهمة.

ما تخبرنا به الأبحاث

للذاكرة العاملة حدود يمكن قياسها.

تظهر الأبحاث باستمرار أن قدرة الذاكرة العاملة محدودة. ومع زيادة المتطلبات الإدراكية، يزداد الجهد العقلي أيضاً، مما يؤثر على الدقة وزمن الاستجابة. وتساعد هذه النتائج في تفسير سبب زيادة صعوبة التعلم مع تراكم المعلومات.

طريقة قياس الباحثين للذاكرة العاملة لها أهميتها.

على الرغم من أن مهمة n-back تظل واحدة من أكثر النماذج استخداماً، إلا أنها ليست الخيار الوحيد. وتشير الدراسات المقارنة إلى أن مهام الذاكرة العاملة المختلفة يمكن أن تكشف عن جوانب مختلفة من الطلب الإدراكي، مما يجعل اختيار المهمة جزءاً مهماً من التصميم التجريبي [2].

تخطيط كهربائية الدماغ اللاسلكي يوسع أبحاث الذاكرة العاملة.

أظهرت الدراسات الحديثة أن أنظمة تخطيط كهربائية الدماغ المحمولة يمكن أن تساهم بقياسات فيزيولوجية قيمة إلى جانب التقييمات السلوكية. وتوفر هذه الأساليب معاً فهماً أغنى للذاكرة العاملة مما يمكن لأي منهما توفيره بمفرده [1].

وبدلاً من مجرد تأكيد ما أنجزه المشاركون، يمكن للباحثين البدء في استكشاف ما حدث إدراكياً أثناء إكمالهم للمهمة.

من المهام المخبرية إلى أبحاث التعلم

تمتد أبحاث الذاكرة العاملة بشكل متزايد إلى ما هو أبعد من التجارب المخبرية الخاضعة للرقابة.

حيث يبحث باحثو التعليم في كيفية تأثير طرق التدريس على الطلب الإدراكي. ويستكشف علماء الأعصاب الإدراكيون كيفية تفاعل الانتباه والذاكرة أثناء التعلم. وعبر هذه الدراسات، توفر الذاكرة العاملة إطاراً مشتركاً لفهم كيفية معالجة الأشخاص للمعلومات الجديدة.

والنتيجة هي صورة أكثر ثراءً للتعلم تجمع بين الأداء السلوكي والبيانات الفيزيولوجية المستمرة.

اختيار نظام تخطيط كهربائية الدماغ لأبحاث الذاكرة العاملة

تتطلب الأسئلة البحثية المختلفة أنظمة تخطيط كهربائية دماغ مختلفة. ويعتمد اختيار النظام المناسب على تصميم الدراسة، ومجتمع المشاركين، وبيئة التسجيل، وأهداف البحث.

Flex Gel و Flex Saline

يدعم Flex وضع الأقطاب الكهربائية القابل للتهيئة مع ما يصل إلى 32 قناة لتخطيط كهربائية الدماغ، مما يجعله مناسباً تماماً لعلم الأعصاب الإدراكي المتقدم وأبحاث التعليم.

Epoc X

إن Epoc X عبارة عن سماعة رأس لاسلكية لتخطيط كهربائية الدماغ مكونة من 14 قناة ومصممة لعلم الأعصاب الإدراكي والأبحاث المتنقلة. وهي توفر إمكانية الحصول على تخطيط كهربائية الدماغ بدرجة بحثية مع السماح للمشاركين بأداء مهام إدراكية طبيعية في البيئات المخبرية والواقعية.

Insight

إن Insight عبارة عن سماعة رأس لاسلكية خفيفة الوزن لتخطيط كهربائية الدماغ بخمس قنوات، وهي مناسبة لأبحاث التعليم والنشر التجريبي السريع حيث تكون قابلية النقل وسهولة الاستخدام من الأولويات.

مستقبل أبحاث الذاكرة العاملة

مع استمرار الباحثين في استكشاف كيفية تعلم الأشخاص، تظل الذاكرة العاملة واحدة من أهم المفاهيم في العلوم الإدراكية.

ويجعل تخطيط كهربائية الدماغ اللاسلكي من الممكن استكشاف الذاكرة العاملة في بيئات طبيعية متزايدة، مما يوسع نطاق البحث إلى ما هو أبعد من التجارب المخبرية التقليدية ليدخل في بيئات التعلم الحقيقية.

ومن خلال الجمع بين التقييمات السلوكية والقياسات الفيزيولوجية المستمرة، يبني الباحثون فهماً أكثر اكتمالاً لكيفية تطور التعلم بمرور الوقت.

أبرز النقاط المستفادة

• تقوم الذاكرة العاملة بتخزين ومعالجة المعلومات المطلوبة لإكمال المهام الإدراكية مؤقتاً.

• تؤدي الذاكرة العاملة والذاكرة طويلة المدى أدواراً متكاملة ولكنها متميزة في التعلم.

• يجمع الباحثون عادةً بين التقييمات السلوكية وتخطيط كهربائية الدماغ لاستقصاء متطلبات الذاكرة العاملة طوال المهمة.

• يوسع تخطيط كهربائية الدماغ المحمول أبحاث الذاكرة العاملة لتشمل بيئات التعلم الحقيقية.

• يبدأ اختيار نظام تخطيط كهربائية الدماغ بسؤال البحث وتصميم الدراسة.

ضع إطار عملك موضع التطبيق

لقد استكشفت كيف يستقصي الباحثون الذاكرة العاملة من خلال الجمع بين التقييمات السلوكية والقياسات الفيزيولوجية المستمرة. قارن بين أنظمة Emotiv لتخطيط كهربائية الدماغ لتحديد تهيئات القنوات وقابلية التنقل وقدرات البحث التي تدعم أهداف بحثك في مجال الذاكرة العاملة على أفضل وجه.

قارن بين أنظمة تخطيط كهربائية الدماغ

قراءات مقترحة

• ما هو العبء العقلي؟

• ما الذي يمكن أن تعلّمنا إياه أبحاث الحمل المعرفي حول التعلم

• كيف يساعد تخطيط كهربائية الدماغ الباحثين في تصميم بيئات تعلم أفضل

• حلول البحث الأكاديمي والتعليم

• شرح مقاييس الأداء

المراجع

[1] دراسة مقارنة حول تصنيف مهام الذاكرة العاملة باستخدام إشارات تخطيط كهربائية الدماغ. منشور مؤتمر IEEE، عام 2017.

[2] ت. هوانغ، م. كيم، م. هوانغبو، وإي. أوه، "تحليل مقارن للمهام الإدراكية لنمذجة العبء العقلي باستخدام مخطط كهربائية الدماغ،" IEEE، عام 2014.

[3] ف. أنغوريانو ور. ج. لوبو، "تقييم الحالة العاطفية للتعلم باستخدام سماعات رأس تخطيط كهربائية الدماغ،" التعلم الإلكتروني والبرمجيات للتعليم، المجلد 1، الصفحات 587-593، عام 2015.