Arbetsminne förutsäger en betydande mängd varians för en mängd olika kognitiva uppgifter, inklusive tal, läsning och skrivning. Dock finns få verktyg tillgängliga för att bedöma arbetsminne hos barn. Vi presenterar ett innovativt, datorbaserat batteri som i stor utsträckning utvärderar olika komponenter i arbetsminnet hos barn i skolåldern.
Det omfattande bedömningsbatteriet för barn – Working Memory (CABC-WM) är ett datorbaserat batteri som är utformat för att bedöma olika komponenter i arbetsminnet hos unga skolbarn. Arbetsminnesunderskott har identifierats hos barn med språkbaserade inlärningssvårigheter, däribland dyslexi 1 , 2 och språkavbrott 3 , 4 , men det är inte klart om dessa barn uppvisar underskott i underkomponenter av arbetsminne, såsom visuospatial eller fonologiskt arbetsminne . CABC-WM administreras på en stationär dator med ett pekskärmsgränssnitt och utvecklades speciellt för att vara engagerande och motiverande för barn. Även om CABC-WM: s långsiktiga mål är att tillhandahålla individuella arbetsminneprofiler hos barn, fokuserar den här studien på CABC-WM: s första framgång och nytta för att mäta centrala execuTive, visuospatial, fonologisk loop och bindande konstruktioner hos barn med typisk utveckling. Omedelbara nästa steg är att administrera CABC-WM till barn med specifikt funktionsnedsättning, dyslexi och comorbid specifikt språkförlust och dyslexi.
Arbetsminne är det begränsade kapacitetssystemet som gör det möjligt för en individ att mentalt hålla och manipulera inkommande information samtidigt som man fyller kognitiva uppgifter 5 , 6 . Individuella skillnader i arbetsminne påverkar kognitiv, skolastisk och professionell prestation hos vuxna 7 , 8 och barn 9 , 10 . Trots sambandet mellan arbetsminne och lärande finns få diagnostiska verktyg tillgängliga för att på ett omfattande sätt utvärdera arbetsminnet i barn 11 , 12 .
Det omfattande bedömningsbatteriet för barn – Working Memory (CABC-WM) var utformat för att bedöma arbetsminnet på sin mest elementära nivå, vilket förutses av flera framstående arbetsminnemodeller, inklusive de som föreslagits av Baddeley och kollegor= "Xref"> 5 , 13 , 14 och Cowan och kollegor 15 , 16 , 17 . Baddeley 14 föreslår fyra separata arbetsminneskomponenter: en central chef / uppmärksamhetskontroll som fokuserar, byter och delar upp uppmärksamhet och länkar långsiktigt och arbetsminne; En visuospatial sketchpad som rymmer visuell och rumslig information; En fonologisk loop som rymmer talbaserad och annan akustisk information; Och en episodisk buffert som utgör ett gränssnitt bland arbetsminneskomponenter och binder information från delsystem och långsiktigt minne. Däremot förklarar Cowan att arbetsminnet kan ingå i en större, mer enhetlig konstruktion, som främst styrs av uppmärksamhetsfokus, förutom centrala och fonologiska lagrings- och repetitions delsystem 15 , 16 </ Sup> , 17 . CABC-WM innehåller 13 arbetsminnesuppgifter som mäter den centrala verkställaren (eller fokusen på uppmärksamhet), visuospatiala, fonologiska och bindande delsystem i arbetsminne. Vi syftade till tre åtgärder av varje konstruktion för att stödja användningen av latenta variabler. Flera av de uppgifter som ingår i CABC-WM modellerades efter uppgifter som ursprungligen utformades för vuxna, som vanligtvis har högre tolerans än barn för komplexa uppgifter. Vi anpassade uppgifterna för att göra dem motiverande för barn genom att presentera dem i ett piratdessat dataspel med visuellt tilltalande grafik, virtuella belöningar och ett pekskärmsgränssnitt. Vi begränsade också antalet uppgifter som presenterades i en enda forskningsperiod och antalet försök i varje uppgift för att minska sannolikheten för trötthet. Slutligen, för att öka batteriets tillförlitlighet, var uppgifterna utformade för att vara lätta att administrera och göra. Alla uppgifter inkluderade standardiserade instruktioner presenterade av beräkningenR som en del av varje spel. De flesta av uppgifterna har automatiserad poäng som minskar möjligheten till mänskligt fel vid databehandling. Uppgifter om uppgifterna finns i tabell 1 och beskrivs nedan.
Centrala verkställande uppgifter
N-back auditory , N-back visuella och nummer uppdatering uppgifter bedöma centrala verkställande funktion. N-back- uppgiften är en uppdateringsuppgift som presenterar en sekvens av stimuli, varefter ämnen bedöms bedöma huruvida en stimulans är densamma eller annorlunda än föregående stimulans. N-back auditory uppgiften presenteras i samband med ett robotband som spelar olika instrument med olika toner. Barn lyssnar på tonerna i följd. När varje ton hörs bestämmer barnet huruvida den nya tonen är densamma eller annorlunda än den föregående tonen och svarar genom att trycka på märkta samma / olika tangenter på tangentbordet. Pilotdata visade att a1-back-uppgiften var genomförbar av barn i åldersgränsen. N-back Visual- uppgiften presenteras i samband med robotar som spelar ett spel med mönstrade spelstycken. Varje spelbit är en svart fyrkant med olika mönster av vita prickar. Barn ser en serie enskilda spelbitar. Efter varje stycke visas, bestämmer de om mönstret är samma eller annorlunda än föregående stycke och visar deras svar genom att trycka på märkta samma / olika tangenter på tangentbordet. Återigen visade pilotdata att endast en 1-back-uppgift var på lämplig nivå för små barn som fullbordade detta batteri. Nummeruppdateringsuppgiften bedömer ett barns förmåga att behålla information i arbetsminnet och uppdatera det när ytterligare information lämnas. Denna uppgift presenteras i samband med en leksaksfabrik där barnets uppgift är att hålla koll på hur många yoyos och nallebjörnar som tillverkas. Initialt visas barn två siffror att komma ihåg, en siffra för numretAv yoyos och den andra för antalet nallebjörnar. Barnen visas sedan en tilläggsoperation ( t.ex. +1, +2, etc. ) för ett av siffrorna, som de använder för att uppdatera siffran totalt. Barn ges fem operationer i följd innan siffrorna återställs och de börjar igen.
Fonologiskt arbetsminne
'Fonologiskt arbetsminne' ansvarar för mentalt innehav och manipulering av akustisk och talbaserad information. Fonologiskt arbetsminnesvärde bedöms med hjälp av "siffra", "siffra för spänning" och "nonword repetition" -uppgifter. Uppgiften "siffror" kräver att barnen upprepar listor som varierar i längd från 2-8 siffror. Denna uppgift presenteras för barn i samband med att spela ett copycat spel med en robot. Barnet upprepar vad roboten säger och försöker komma ihåg så många siffror i sekvensen som möjligt. Uppgiften "ciffer span-running" presenterasI samband med att spela ett copycat-spel med havsmonster som läser listor med siffror 7-10 siffror; Barn vet emellertid inte hur många siffror som ska presenteras i en lista. När listan är färdig uppmanas barnet att återkalla så många siffror som möjligt, i framåtriktad ordning, från slutet av listan. I uppgiften "nonword repetition" upprepar barn nya ord ( t.ex. "genfad" och "yitvodgoom") som hjälper piraten att bygga en godisbro över en flod.
Visuospatial arbetsminne
"Visuospatial arbetsminne" är den del av arbetsminne som mentalt rymmer och manipulerar visuell och rumslig information. Visuospatialt arbetsminnesvärde bedöms med "platssteg", "spänningsläge", "visuell spänning" och "visuell spänningslösning" -uppgifter. Platsuppgiften kräver att barnen kommer ihåg slutpunkten för en serie pilar som lederEn pirat till begravd skatt. Platsen visas i en serie med åtta prickar som utstrålar från skärmens mitt i likvärdiga vinklar. Efter barn ser serien, pekar de på så många platser som de kan komma ihåg i följd. Uppgiften "Platssträckning" är densamma som platsens uppgift, förutom att barn inte vet hur många platser som ska presenteras. Uppgiften "visuell spänning" liknar "uppgiftstiden" -uppgiften. Barn ser en serie med 1-6 enskilda svarta polygoner ( dvs "ädelstenar" i samband med spelet) visas på skärmen, en i taget. Efter att ha sett varje serie visas sex polygoner i en rad på skärmen. Barn väljer den ordning i vilken de visade sig, med hjälp av pekskärmen. Den visuella spännings-uppgiften liknar den visuella spänningsuppgiften förutom att barn inte vet hur många polygoner som kommer att visas. I slutet av sekvensen återkallar barnen polygoner i fOrward order. Spännlängden varierar från 3 till 6 polygoner.
Bindande uppgifter
"Bindande uppgifter" hänvisar till komponenten i arbetsminnet som utgör ett tillfälligt gränssnitt mellan olika arbetsminneskomponenter ( t.ex. fonologisk och visuospatial) och binder information inom och över dessa delsystem och långsiktigt minne. Bindande uppgifter inkluderar "fonologisk bindning", "visuell bindning" och "crossmodal bindning". Uppgiften "fonologisk bindning" kräver att barnen lär sig parning av icke-talljud ( t.ex. pip och toner) med enkelspåriga nonwords ( t.ex. vope och meck). Denna uppgift presenteras i samband med robotar som talar ett speciellt "robot språk" för att beställa godis i en godisaffär. Barn börjar med att höra ett ljud med ett ord i en sekvens, men uppgiften ökar i svårigheter tills de hör upp till fyra ljud-ordet parningar i ensekvens. Uppgiften "visuell bindning" kräver att barnen kommer ihåg två parade bitar av visuell information, till exempel där enskilda polygoner finns i ett 4 x 4 rutnät. Spännlängden ökar från 1 till 6 polygoner. När den sista polygonen i varje försök har visats visas ett identiskt, tomt 4 x 4 rutnät på skärmen bredvid ett fält av de sex valfria polygonerna. Barn använder pekskärmen för att välja och dra polygoner till rätt plats i rutnätet. Barn får flytta polygoner runt rutnätet tills de är nöjda med sitt val. "Crossmodal bindning" kräver bindning av auditiva nonwords ( t.ex. koov och geem) med svarta polygonformer. Denna uppgift presenteras i samband med att man lär sig namnet på spelbitar. Som varje enskild polygon visas i mitten av skärmen hör barn ett 1-stavbart ordet parat med den polygonen. Varje försök varierar i antalet par som presenteras, från 1 till 6. EfterSista paret presenteras visas ett urvalskärm som visar fältet på sex polygoner. Barn hör varje ordet, en i taget och använder pekskärmen för att ange polygonen som går med det ordet. Nonwordsna spelas inte upp i den ordning de presenterades i.
CABC-WM-administration och resultat
Protokollet för administrering av CABC-WM beskrivs nedan. Därefter tillhandahålls resultaten av CABC-WM-åtgärderna och rapporterad uppgiftssäkerhet för ett urval av vanligtvis utvecklande barn. Det presenterade CABC-WM-batteriet administreras på en stationär dator med en pekskärmsskärm med hjälp av ett pirat-tema-kontext för spelen. Barnet sitter direkt framför pekskärmen. En forskningsassistent sitter bredvid barnet för att övervaka barnets uppmärksamhet eller behov av raster. Assistenten registrerar också data för de uppgifter som inte automatiskt spelas in av datorprogrammet (se nedan). Vid slutsatsenAv varje uppgift uppmanar CABC-WM barnet att välja nästa uppgift. Efter att den sista uppgiften har slutförts under forskningsperioden avslutar CABC-WM genom att låta barnet köpa varor till sin pirat avatar i en virtuell butik.
Alla uppgifter börjar med en uppsättning träningsförsök som barnet måste passera innan man går vidare till testförsök. Om ett barn inte kan klara utbildningsförsöken efter fem försök upphör arbetsuppgiften. Se tabell 1 för enskilda uppgifter om uppgift, inklusive: Använda stimuli, villkor, antal träningsförsök och uppgiftstester, genomsnittlig uppgiftslängd och beroende variabler.
CABC-WM utvecklades för att på ett omfattande sätt utvärdera arbetsminne hos barn baserat på framstående teorier om arbetsminne. Flera uppgifter bedömer centrala verkställande, fonologiska arbetsminne, visuospatial arbetsminne och bindande funktioner.
För närvarande genomgår CABC-WM ytterligare förfining och testning. Ibland kan forskningsassistenten stöta på tekniska problem med CABC-WM-gränssnittet på grund av programmeringsfel eller datorfel. Forskargruppen ger alla assistenter en felsökningshandbok för att ta itu med kända problem ( t ex kan programmet fastna på en skärm och behöva manuell utveckling), samt omfattande utbildning avseende överensstämmelse med felsökningsprotokollet. På grund av studiernas varaktighet kan barndeltagare bli uttråkad eller frustrerad med programmet. Forskningsassistenter utbildas för att rymma barnet med raster som behövs för att upprätthålla motivation ochUppmärksamhet på uppgifterna. I sällsynta fall har datorprogrammet varit känt för att kräva en omstart för att fortsätta. I sådana fall, om administrationen avbröts mitt uppgift, är uppgiften inte återadministrerad, och den data förloras. Forskargruppen arbetar noggrant för att minimera dessa händelser.
För närvarande bör hela forskningsbatteriet administreras, eftersom barns prestationer på enskilda uppgifter som presenteras utanför spelmiljön inte har bedömts. Vi genomför studier för att minska antalet föremål i batteriet, för att bedöma giltigheten och för att bestämma hur äldre elementära barn utför dessa åtgärder. Forskningsversionen av CABC-WM kräver fem 30 till 45 min sessioner att slutföra. Detta ger en omfattande bedömning av arbetsminne för unga grundskolabarn som kan vara av intresse för forskare, men i sin nuvarande form är batteriet inte praktiskt för utövare. Giltigheten att arbeta med migMory-modeller och arbetssäkerhet har rapporterats för andra graders i USA. Nästa steg är att testa batteriet i ett utökat åldersintervall för barn, för att minska antalet uppgifter i batteriet och för att testa samtidig validitet.
Det finns bara två kända bedömningar som är speciellt utformade för att mäta arbetsminne som för närvarande finns tillgängliga för barn 11 , 12 . CABC-WM representerar ett mer omfattande alternativ till dessa åtgärder, administrerade i ett barnvänligt sammanhang ( t.ex. ett datorspel) för att öka motivationen. Resultaten tyder på att CABC-WM-uppgifterna är tillförlitliga när de administreras till andra sorterare med typisk utveckling.
Resultat från det första provet av barn i andra klass används för att förfina CABC-WM-batteriet. Nästa steg är att bedöma batteriets tillförlitlighet och giltighet i ett större åldersintervall för barn. De långsiktiga målenAv denna forskning är att hjälpa utbildare och familjer att förstå de enskilda arbetsminnets styrkor och svagheter för att stödja differentierad undervisning och för att hjälpa varje barn att förstå sin arbetsminneprofil för att stärka sin egen förtal och använda strategier för att öka akademisk prestation.
The authors have nothing to disclose.
Detta arbete stöddes av finansiering från National Institute of Health NIDCD Grant # R01 DC010784. Vi är djupt tacksamma för personalen, forskarassistenter, skoladministratörer, lärare, barn och familjer som deltagit. Nyckelpersoner ingår (i alfabetisk ordning) Gary Carstensen, Cecilia Figueroa, Karen Guilmette, Trudy Kuo, Bjorg LeSueur, Annelise Pesch och Jean Zimmer. Många elever bidrog också till detta arbete, inklusive (i alfabetisk ordning) Genesis Arizmendi, Lauren Baron, Alexander Brown, Nora Schlesinger, Nisha Talanki och Hui-Chun Yang.
21.5-inch touchscreen computer with standard keyboard and 10-key number pad and mouse | Toshiba | DZ125-S2101 | This desktop touchscreen PC is used to administer the Comprehensive Assessment Battery for Children – Working Memory (CABC-WM). |
Binaural headphones with microphone – child | Sennheiser | PC-150 | This mic/headphone combination set deliver audio content and record verbal responses from participants while completing the CABC-WM |
Headphones – adult | Sennheiser | HD 280 PRO | These headphones are worn by the assistant to monitor administration of the CABC-WM |
Comprehensive Assessment Battery for Children – Working Memory (CABC-WM) | in-house | Reference: Gray, S., Alt, M., Hogan, T.P., Green, S., & Cowan, N. (n.d.). Comprehensive assessment battery for children – Working memory. Unpublished measure under development. | This program has been designed using Adobe Flash by our research team. We are refining and developing the program as described in the manuscript for consumer use. It is not yet available to the public, although it is a primary goal to prepare the CABC-WM for practitioner use. |