الوظائف التنفيذية (يُشار لهذه الوظائف مجتمعة باسم الوظيفة التنفيذية والتحكم المعرفي)، هي مجموعة من العمليات المعرفية الضرورية للتحكم المعرفي بالسلوك عن طريق اختيار ورصد السلوكيات التي تيسر تحقيق الأهداف المطلوبة. تتضمن الوظائف التنفيذية مجموعةً من العمليات المعرفية الأساسية مثل التحكم الانتباهي والكف المعرفي والتحكم التثبيطي والذاكرة العاملة والمرونة المعرفية. تتطلب الوظائف التنفيذية العليا استخدام عدة وظائف تنفيذية أساسية في آنٍ واحد وتتضمن التخطيط والذكاء السائل (مثل الاستدلال وحل المشكلات). [5]
تتطور الوظائف التنفيذية وتتغير تدريجيًا خلال فترة حياة الفرد ويُمكن للشخص تحسينها في أي وقت يشاء خلال حياته. وعلى نحو مماثل، يُمكن أن تتأثر العمليات المعرفية هذه بشكل عكسي بواسطة مجموعة متباينة من الأحداث التي قد تُصيب الفرد في فترات حياته. تُستخدم الاختبارات النفسية العصبية (مثل اختبار ستروب) ومقاييس التصنيف (مثل مقياس قائمة التقدير السلوكي للوظائف التنفيذية) في قياس الوظائف التنفيذية. تُجرى هذه الاختبارات كجزءٍ من تقييم أكثر شمولية لتشخيص الاضطرابات العصبية والنفسية.[6]
يُمثل كل من التحكم المعرفي وضبط المثير، اللذان يرتبطان بالإشراط الاستثابي والإشراط الكلاسيكي، عمليتين متعاكستين (داخلي مقابل خارجي أو محيطي) متصارعتين مع بعضيهما للظفر بالتحكم في سلوكيات الفرد المستثارة. تمتلك وظيفة الكف المعرفي أهمية بالغة بسبب قدرتها على إبطال الاستجابات السلوكية المُحفزة بمنبه (ضبط المثير السلوكي). تمتلك القشرة أمام الجبهية أهميةً أيضًا لكنها غير كافية لوحدها في التحكم بالوظائف التنفيذية؛ فعلى سبيل المثال، تمتلك النواة الذنبية ونواة أسفل المهاد أدوارًا في التوسط في وظيفة الكف المعرفي.[7]
يختل عمل التحكم المعرفي في حالات الإدمان واضطراب نقص الانتباه مع فرط النشاط وطيف التوحد، إضافة إلى عدة اضطراباتٍ للجهاز العصبي المركزي. تُهيمن الاستجابات السلوكية المُحفزة بمنبه مُجزي على سلوكيات الفرد الذي يعاني من الإدمان.[8][9]
التشريح العصبي
جرت العادة على اعتبار أن الوظائف التنفيذية تُدار من قبل مناطق القشرة أمام الجبهية الموجودة في الفص الجبهي، لكن هذا الأمر لا يزال محل جدل واسع. على الرغم من إشارة المقالات العلمية لحصول اختلالات في الوظائف التنفيذية بعد إصابة الفص أمام الجبهي باعتلالات معينة، فقد وجدت مراجعة بحثية أن المقاييس المستخدمة لقياس الوظائف التنفيذية تتحسس هذه الاضطرابات في الفص الجبهي ولكنها غير متخصصة به، وهذا يعني لعب مناطق الدماغ الجبهية وغير الجبهية دورًا مهمًا في صيانة الوظائف التنفيذية. يُرجح اشتراك الفص الجبهي في جميع الوظائف التنفيذية، لكنه ليس منطقة الدماغ الوحيدة المشتركة في هذه الوظائف.[10]
حددت دراسات التصاوير العصبية وآفات الدماغ الوظائف المرتبطة بمناطق محددة من القشرة أمام الجبهية والمناطق الأخرى المتصلة بها.
القشرة أمام الجبهية الظهرانية الوحشية: تُعنى هذه المنطقة بالمعالجة المتصلة للمعلومات عن طريق دمج أبعاد مختلفة للمعرفة والسلوك. نتيجة لهذا، وُجد أن هذه المنطقة مرتبطة بكل من الإجادة الشفوية والتصميمية، وقابلية الحفاظ وتغيير المهام، والتخطيط، وتثبيط الاستجابة، والذاكرة العاملة، والمهارات التنظيمية، والاستدال، وحل المشكلات، والتفكير المجرد.[11]
القشرة الحزامية الأمامية: تُعنى هذه المنطقة بالمحفزات العاطفية والخبرة والتكامل. تتضمن الوظائف المعرفية المتصلة بهذه المنطقة تثبيط الاستجابات غير اللائقة واتخاذ القرارات والسلوكيات المحفزة. تؤدي الآفات التي تصيب هذه المنطقة لحصول حالات من ضعف التحفيز مثل اللامبالاة أوفقد الإرادة أو الخرس اللاحركي وقد تتسبب في ضعف التحفيز تجاه بعض الاحتياجات الأساسية مثل الطعام والشراب وعدم اهتمامٍ بالنشاطات الحرفية والاجتماعية والجنسية.[12][13]
القشرة الجبهية الحجاجية: تلعب هذه المنطقة دورًا أساسيًا في التحكم في الدافعية والحفاظ على المهام ورصد السلوك الراهن والسلوكيات الاجتماعية الملائمة. تلعب القشرة الجبهية الحجاجية أدوارًا في تمثيل قيمة المكافآت اعتمادًا على المنبهات الحسية وتقييم التجارب العاطفية الشخصية. يُمكن للآفات في هذه المنطقة أن تتسبب في إزالة التثبيط والاندفاعية والانفعالات العدوانية والفوضى الجنسية وتطور سلوك معادٍ للمجتمع.[10]
علاوة على هذا، يُشير الباحثان ألفاريز وإيموري في مراجعتهما البحثية إلى: «امتلاك الفص الجبهي لاتصالات متعددة مع مناطق قشرية وتحت قشرية ومواقع في جذع الدماغ. تنشأ أساسيات الوظائف المعرفية العليا مثل التثبيط ومرونة التفكير وحل المشكلات والتخطيط والتحكم في الدافعية وتكوين المفاهيم والتفكير المجرد والأفكار الإبداعية من صيغ معرفية وسلوكية بسيطة وذات مستوى أدنى. لذا يجب أن يتسع مفهوم الوظيفة التنفيذية بما فيه الكفاية ليتضمن التراكيب الممثلة لجزءٍ متنوعٍ وواسع من الجهاز العصبي المركزي»[10]
قد يكون للمُخيخ دورٌ في التوسط في وظائف تنفيذية محددة.[14][15]
الدور المفترض للوظائف التنفيذية
يُعتقد اضطلاع النظام التنفيذي في معالجة المواقف المستجدة التي تخرج عن السياق المألوف وغير القابلة للمعالجة باستخدام العمليات النفسية الذاتية المعتمدة على أنماط مُتعلَّمة وسلوكيات مُعدة مسبقًا. حدد عالما النفس دون نورمان وتيم شاليس خمسة أنواع من المواقف التي لا يُمكن ضمان أفضل أداء فيها من خلال تنشيط السلوكيات المعتادة:[16]
المواقف التي تشتمل على التخطيط واتخاذ القرارات.
المواقف التي تشتمل على تصحيح الأخطاء وحل المشاكل.
المواقف التي لم يُحضَّر لها جيدًا من قبل أو التي تحتوي على تسلسل جديد من الأحداث.
المواقف الخطرة أو التي يُواجه فيها الشخص صعوبةً من الناحية التقنية.
المواقف التي تتطلب التغلب على استجابة قوية ومعتادة أو التي يحتاج فيها الشخص إلى مقاومة الإغواء.
الاستجابة سابقة المُكنة، هي الاستجابة التي يكون التعزيز الفوري (إيجابي أو سلبي) الخاص بها متوفرًا أو كان قد ارتبط بهذه الاستجابة في وقت سابق.[17]
يُلجئ إلى الوظائف التنفيذية عادةً عند بروز حاجة ملحة لتخطي الاستجابات سابقة المُكنة التي قد تُستثار تلقائيًا من خلال المنبهات الموجودة في المحيط الخارجي. على سبيل المثال، عند مواجهة الشخص لمنبه مجزٍ مُحتمل، مثل قطعة شهية من كعكة الشوكولاتة، فربما يُبادر لأخذ قضمة منها كاستجابة تلقائية لهذا المنبه. مع ذلك، وعند تعارض هذا السلوك مع خططٍ داخلية لهذا الشخص (كأن يكون الشخص مصممًا على عدم تناول كعكة الشوكولاتة أثناء اتباعه لحمية غذائية)، فربما تتدخل الوظائف التنفيذية لتثبيط هذه الاستجابة.
على الرغم من قابلية ردع الاستجابات سابقة المُكنة من خلال التكيف، فقد تبرز مشاكل في نشوء الفرد والثقافة عند تغليب التوقعات الثقافية على مشاعر الصواب والخطأ أو عند تغليب التثبيطات التنفيذية على الحوافز الإبداعية.
المنظور التاريخي
على الرغم من الزيادة الملحوظة في عدد البحوث العلمية المتعلقة بالوظائف التنفيذية وأساساتها العصبية في السنوات الأخيرة، فإن الإطار النظري لها ليس جديدًا على الإطلاق. في وقتٍ ما من أربعينيات القرن العشرين، حدد عالم النفس البريطاني دونالد برودبنت أوجه الاختلاف بين العمليات «التلقائية» و«المُنضبطة» (والتي وصفها العالمان شيفرين وشنايدر بصورة أشمل في 1977)، وقدَّم مفهوم التحكم الانتباهي الذي يرتبط بشدة مع مفهوم الوظائف التنفيذية. في 1975، استخدم عالم النفس الأمريكي مايكل بّوزنر مصطلح «التحكم المعرفي» في أحد فصول كتابه المعنون «التحكم الانتباهي والمعرفي».[18][19]
مهدت الأعمال البحثية للباحثين المُلهمين، مثل مايكل بّوزنر وخواكين فاستر وتيم شاليس وزملائهم في ثمانينيات القرن العشرين (ومن لحقهم مثل تريفر روبنز وبوب نايت ودون ستاس وغيرهم آخرين)، الطريق للأبحاث الحالية عن الوظائف التنفيذية. على سبيل المثال، اقترح بّوزنر وجود فرع «تنفيذي» منفصل ضمن نظام الانتباه، مسؤولٍ عن تركيز انتباه الشخص تجاه جوانب مُختارة من البيئة المحيطة. اقترح عالم النفس العصبي تيم شاليس شيئًا مشابهًا، إذا أشار إلى تحكم الدماغ بالانتباه من خلال «نظام رقابي»، والذي يُمكنه تخطي الاستجابات التلقائية وتفضيل جدولة السلوكيات على أساس خطط ونوايا الشخص. خلال هذه الحقبة، ساد توافق في آراء الباحثين أن هذا النظام موجود في الجزء الأمامي الأقصى من الدماغ، أيْ في القشرة أمام الجبهية.[20][21]
اقترح عالم النفس ألان باديلي نظامًا مشابهًا لهذا ضمن نموذجه عن الذاكرة العاملة، وأشار إلى حتمية وجود مكوّن (الذي أسماه «المكون التنفيذي المركزي») يسمح بالتلاعب بالمعلومات أثناء فترة مكوثها في الذاكرة قصيرة الأمد (عند إجراء عملية حسابية ذهنية مثلًا).[22]
أمثلة
من الأمثلة على الوظائف التنفيذية:
تحديد هدف،
التخطيط الاستراتيجي للوصول إلى الهدف،
تقدير الصعوبات والمعوقات التي تحول دون الوصول إلى الهدف
^Chan, R. C. K., Shum, D., Toulopoulou, T. & Chen, E. Y. H.، R؛ Shum، D؛ Toulopoulou، T؛ Chen، E (2008). "Assessment of executive functions: Review of instruments and identification of critical issues". Archives of Clinical Neuropsychology. 2. ج. 23 ع. 2: 201–216. DOI:10.1016/j.acn.2007.08.010. PMID:18096360.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link)
^Diamond، Adele (2013). "Executive functions". Annual Review of Psychology. ج. 64: 135–168. DOI:10.1146/annurev-psych-113011-143750. PMC:4084861. PMID:23020641. Core EFs are inhibition [response inhibition (self-control—resisting temptations and resisting acting impulsively) and interference control (selective attention and cognitive inhibition)], working memory, and cognitive flexibility (including creatively thinking "outside the box," seeing anything from different perspectives, and quickly and flexibly adapting to changed circumstances). ... EFs and prefrontal cortex are the first to suffer, and suffer disproportionately, if something is not right in your life. They suffer first, and most, if you are stressed (Arnsten 1998, Liston et al. 2009, Oaten & Cheng 2005), sad (Hirt et al. 2008, von Hecker & Meiser 2005), lonely (Baumeister et al. 2002, Cacioppo & Patrick 2008, Campbell et al. 2006, Tun et al. 2012), sleep deprived (Barnes et al. 2012, Huang et al. 2007), or not physically fit (Best 2010, Chaddock et al. 2011, Hillman et al. 2008). Any of these can cause you to appear to have a disorder of EFs, such as ADHD, when you do not. You can see the deleterious effects of stress, sadness, loneliness, and lack of physical health or fitness at the physiological and neuroanatomical level in prefrontal cortex and at the behavioral level in worse EFs (poorer reasoning and problem solving, forgetting things, and impaired ability to exercise discipline and self-control). ... EFs can be improved (Diamond & Lee 2011, Klingberg 2010). ... At any age across the life cycle EFs can be improved, including in the elderly and in infants. There has been much work with excellent results on improving EFs in the elderly by improving physical fitness (Erickson & Kramer 2009, Voss et al. 2011) ... Inhibitory control (one of the core EFs) involves being able to control one's attention, behavior, thoughts, and/or emotions to override a strong internal predisposition or external lure, and instead do what's more appropriate or needed. Without inhibitory control we would be at the mercy of impulses, old habits of thought or action (conditioned responses), and/or stimuli in the environment that pull us this way or that. Thus, inhibitory control makes it possible for us to change and for us to choose how we react and how we behave rather than being unthinking creatures of habit. It doesn't make it easy. Indeed, we usually are creatures of habit and our behavior is under the control of environmental stimuli far more than we usually realize, but having the ability to exercise inhibitory control creates the possibility of change and choice. ... The subthalamic nucleus appears to play a critical role in preventing such impulsive or premature responding (Frank 2006).Figure 4: Executive functions and related terms
^Washburn، DA (2016). "The Stroop effect at 80: The competition between stimulus control and cognitive control". J Exp Anal Behav. ج. 105 ع. 1: 3–13. DOI:10.1002/jeab.194. PMID:26781048. Today, arguably more than at any time in history, the constructs of attention, executive functioning, and cognitive control seem to be pervasive and preeminent in research and theory. Even within the cognitive framework, however, there has long been an understanding that behavior is multiply determined, and that many responses are relatively automatic, unattended, contention-scheduled, and habitual. Indeed, the cognitive flexibility, response inhibition, and self-regulation that appear to be hallmarks of cognitive control are noteworthy only in contrast to responses that are relatively rigid, associative, and involuntary.
^Malenka، RC؛ Nestler، EJ؛ Hyman، SE (2009). "Chapter 13: Higher Cognitive Function and Behavioral Control". في Sydor، A؛ Brown، RY (المحررون). Molecular Neuropharmacology: A Foundation for Clinical Neuroscience (ط. 2nd). New York: McGraw-Hill Medical. ص. 315. ISBN:978-0-07-148127-4. However, damage to the prefrontal cortex has a significant deleterious effect on social behavior, decision making, and adaptive responding to the changing circumstances of life. ... Several subregions of the prefrontal cortex have been implicated in partly distinct aspects of cognitive control, although these distinctions remain somewhat vaguely defined. The anterior cingulate cortex is involved in processes that require correct decision-making, as seen in conflict resolution (eg, the Stroop test, see in Chapter 16), or cortical inhibition (eg, stopping one task and switching to another). The medial prefrontal cortex is involved in supervisory attentional functions (eg, action-outcome rules) and behavioral flexibility (the ability to switch strategies). The dorsolateral prefrontal cortex, the last brain area to undergo myelination during development in late adolescence, is implicated in matching sensory inputs with planned motor responses. The ventromedial prefrontal cortex seems to regulate social cognition, including empathy. The orbitofrontal cortex is involved in social decision making and in representing the valuations assigned to different experiences.
^Malenka، RC؛ Nestler، EJ؛ Hyman، SE (2009). "Chapter 13: Higher Cognitive Function and Behavioral Control". في Sydor، A؛ Brown، RY (المحررون). Molecular Neuropharmacology: A Foundation for Clinical Neuroscience (ط. 2nd). New York: McGraw-Hill Medical. ص. 313–321. ISBN:978-0-07-148127-4. · Executive function, the cognitive control of behavior, depends on the prefrontal cortex, which is highly developed in higher primates and especially humans. · Working memory is a short-term, capacity-limited cognitive buffer that stores information and permits its manipulation to guide decision-making and behavior. ... These diverse inputs and back projections to both cortical and subcortical structures put the prefrontal cortex in a position to exert what is often called "top-down" control or cognitive control of behavior. ... The prefrontal cortex receives inputs not only from other cortical regions, including association cortex, but also, via the thalamus, inputs from subcortical structures subserving emotion and motivation, such as the amygdala (Chapter 14) and ventral striatum (or nucleus accumbens; Chapter 15). ... In conditions in which prepotent responses tend to dominate behavior, such as in drug addiction, where drug cues can elicit drug seeking (Chapter 15), or in attention deficit hyperactivity disorder (ADHD; described below), significant negative consequences can result. ... ADHD can be conceptualized as a disorder of executive function; specifically, ADHD is characterized by reduced ability to exert and maintain cognitive control of behavior. Compared with healthy individuals, those with ADHD have diminished ability to suppress inappropriate prepotent responses to stimuli (impaired response inhibition) and diminished ability to inhibit responses to irrelevant stimuli (impaired interference suppression). ... Functional neuroimaging in humans demonstrates activation of the prefrontal cortex and caudate nucleus (part of the striatum) in tasks that demand inhibitory control of behavior. Subjects with ADHD exhibit less activation of the medial prefrontal cortex than healthy controls even when they succeed in such tasks and utilize different circuits. ... Early results with structural MRI show thinning of the cerebral cortex in ADHD subjects compared with age-matched controls in prefrontal cortex and posterior parietal cortex, areas involved in working memory and attention.
^Allman، John M.؛ Hakeem، Atiya؛ Erwin، Joseph M.؛ Nimchinsky، Esther؛ Hof، Patrick (2001). "The anterior cingulate cortex: the evolution of an interface between emotion and cognition". Annals of the New York Academy of Sciences. ج. 935 ع. 1: 107–117. Bibcode:2001NYASA.935..107A. DOI:10.1111/j.1749-6632.2001.tb03476.x. PMID:11411161.
^Koziol LF، Budding DE، Chidekel D (2012). "From movement to thought: executive function, embodied cognition, and the cerebellum". Cerebellum. ج. 11 ع. 2: 505–25. DOI:10.1007/s12311-011-0321-y. PMID:22068584.
^Noroozian M (2014). "The role of the cerebellum in cognition: beyond coordination in the central nervous system". Neurol Clin. ج. 32 ع. 4: 1081–104. DOI:10.1016/j.ncl.2014.07.005. PMID:25439295.
^Norman، DA؛ Shallice، T (1980). "Attention to action: Willed and automatic control of behaviour". في Gazzaniga، MS (المحرر). Cognitive neuroscience: a reader. Oxford: Blackwell (نُشِر في 2000). ص. 377. ISBN:978-0-631-21660-5.
^Barkley، Russell A.؛ Murphy، Kevin R. (2006). Attention-Deficit Hyperactivity Disorder: A Clinical Workbook (ط. 3rd). New York, NY: Guilford Press. ج. 2. ISBN:978-1-59385-227-6. OCLC:314949058.
