中央実行系

英語名：central executive

中央実行系 (ちゅうおうじっこうけい)とは、Baddeley & Hitch (1974) の提唱したワーキングメモリーモデルにおける中心的な構成概念であり、下位システムの記憶貯蔵庫（視空間スケッチパッド・音韻ループ）と相互作用して、それらの制御と情報処理を行う認知システムである。

単純な記憶とは異なり、現在の課題要求に応じて、課題ルールのスイッチングや、必要な情報の更新などの認知制御を行い、目標志向的行動を支えていると考えられている。近年、研究が進む実行機能 (executive function) の元となった概念である。

Baddeleyのモデル

Baddeleyのワーキングメモリーモデルにおける中央実行系は、1974年のモデル提唱以来、徐々にその役割が明確化されている。

第1世代：3要素モデル

1974年：3要素モデルの提唱

Baddeley & Hitch のワーキングメモリーモデルが登場した背景には、Atkinson & Shiffrin (1968) による短期記憶と長期記憶からなる記憶の二重貯蔵モデルにより、うまく説明できない実験結果の存在が挙げられる。例えば、短期記憶障害を持つ脳損傷患者であっても、長期記憶の形成が可能であることなどである。

彼らのモデル提唱の直接的な契機となった実験は、彼ら自身の二重課題法による実験である。一次課題として文章の正誤判断課題を遂行する一方で、二次課題として発話された数字の記憶課題を課せられる場合、記憶する必要のある数字の増加に伴い短期記憶容量が消費される。二重貯蔵モデルによれば、二次課題により短期記憶は数字で満たされているため、一次課題に割り当てられる短期記憶容量ほとんどもしくはまったく存在しないため、成績は著しく悪化ないし遂行不可能になるはずである。しかし、最も重い記憶負荷であっても、課題成績はある程度保たれる他、エラーレートは軽記憶負荷とさほど変わらないなど、影響は限定的であった。このような実験結果は、短期記憶という単に受動的に情報を貯蔵する記憶モデルでは説明できず、記憶の保持と課題の処理とが別個のシステムによって担われている可能性を示すものと彼らは考え、彼らは記憶保持を行う2つの記憶貯蔵庫と、課題処理を行う注意制御系という3要素からなるワーキングメモリーモデルを提唱した。

Baddeleyのワーキングメモリーモデル。第1世代モデル (1G) と第2世代モデル (2G)。2Gの白はワーキングメモリーモデル本体であり、内容の流動性の高い流動システム (fluid system)、グレーは内容の流動性の低い結晶システム (crystalised system) とされる。

記憶貯蔵庫には音韻ループ (phonological loop) と視空間スケッチパッド (visuospatial sketchpad) の2つがあり、前者は音声言語情報、後者は視覚・空間情報を保持する貯蔵庫である。そして、それらを制御する認知システムが中央実行系 (central executive) である。彼らのモデルの特徴は、従来は単純な記憶保持機能のみが想定されていた「短期記憶」のモデルを、情報保持機能と情報処理機能とを区分した「ワーキングメモリー」モデルへと拡張し、読解や学習、推論などより広範な認知課題をも説明しようとした事にある。しかし、中央実行系の機能については、提唱者のBaddeley自身が後に「王子のいないハムレット」 と表現するほど、モデル提案がなされた当初においては詳しい説明がなされておらず、2つの従属システムが行わない「全ての賢い事」を中央実行系が担わされる形となっていた。

1986年：SASモデルとの関連

中央実行系の機能は、1986年に出版された著書 において、Norman & Shallice (1980) によるsupervisory attentional system (SAS) のコンセプトを組み入れる形で、ようやく説明が試みられることとなった。SASモデルでは、通常の習慣的な状況では、スキーマと呼ばれる刺激と反応とが定式化された自動的な系によってほとんどの行為が行われると仮定するが、何かしら通常とは異なる状況が生じた場合には、SASが意識的にスキーマの調整を行う事で、非習慣的な状況に対処するというものである。Baddeleyはこのような意図的な制御を行う系としてのSASを、中央実行系にほぼ等しいものと考えていたようであり、本書において、読み・児童におけるワーキングメモリーの発達・加齢との関連について述べている。

1999年：中央実行系機能の明示

Baddeley & Logie (1999) は中央実行系の機能を細分化して説明を行った。中央実行系は、ワーキングメモリーシステムの制御と調節に関与しており、特に

• 二つの隷属システムの調整
• 注意の焦点化とスイッチング
• 長期記憶内表象の活性化

を行う一方、記憶貯蔵そのものには関与しないことを明示した。中央実行系の基本的な概念は、この研究によって形成されたと考えられる。

第2世代：4要素モデル

2000年：エピソディック・バッファへの関与

3要素からなる第1世代のワーキングメモリーモデルでは「短期的な」記憶のみしか扱ってこなかったため、長期記憶がどのように現在の課題に役立てられているか、また、長期記憶がどうやって形成されるかについては不明のままであった。そこで、Baddeley (2000) は、エピソディック・バッファ (episodic buffer) と呼ばれる新たな構成要素をモデルに導入し、中央実行系が、このエピソディック・バッファを通じて長期記憶との相互作用を行っていると主張した。

エピソードとは、複数のソースからの情報が時空間的に統合されたまとまり (chunck) を意味する。エピソディック・バッファは、容量制約のある記憶貯蔵庫の一種であり、中央実行系により様々なソースからの情報を意識的に統合・操作する場となっており、長期記憶とのインタフェースとして働いているのだという。中央実行系とエピソディック・バッファとの関連については、特に意識的な過程が強調されており、バッファからの検索は意識的な気付きを伴うとしている。

最近の状況

近年、この中央実行系という概念は、ワーキングメモリー研究以外の分野にも浸透し、それらにおいては実行機能と呼ばれている。用語は微妙に異なるものの、想定されている認知機能に大差はない。ただし、中央実行系がワーキングメモリー研究内でも、特にBaddeleyのモデルにおける用語であるのに対し、実行機能はワーキングメモリーのみならず、認知発達や障害など幅広い研究分野においても用いられる用語となっている。実際、PubMedにおける検索では、central executiveをタイトルもしくはアブストラクトに含む論文件数は459であるのに対し、executive functionの論文件数は4649であり、大幅に上回る（2012年6月26日現在）。

中央実行系、実行機能ともに、類似概念である注意とどのように異なるかについての明確な理論・区分はなされていないが、おおよそ中央実行系・実行機能の場合には前頭前野の関与が強調されるのに対し、注意の場合は頭頂葉の関与が強調される傾向がある。ただし、必ずしも二分化できるものではなく、研究者により見解が異なるところである。

神経基盤

詳細は実行機能を参照

中央実行系の神経機構を調べた初期の研究として、D'Esposito et al (1995) が挙げられる。彼らは、言語課題と空間課題とを別々に行う場合と、両課題を同時に行う場合とを比較し、後者のみに前頭前野 (prefrontal cortex) と前帯状皮質 (anterior cingulate cortex) の活動が確認されることから、これらの領域が中央実行系を担っているとした。これ以降の研究の多くがこの二領域の関与を指摘しているが、近年は実行機能の名の下に神経機構が検討される事が多い。

関連項目

• 行動の抑制
• 実行機能
• 前頭葉
• 前頭前野
• ワーキングメモリー

参考文献

（執筆者：松吉大輔　担当編集委員：定藤 規弘）