実行機能
英語名：executive function, executive functions
実行機能 (じっこうきのう)、遂行機能、実行制御 (executive control) あるいは認知制御 (cognitive control)とは、複雑な課題の遂行に際し、課題ルールの維持やスイッチング、情報の更新などを行うことで、思考や行動を制御する認知システムである[1]。特に、新しい行動パタンの促進や、非慣習的な状況における行動の最適化に重要な役割を果たし、人間の目標志向的な行動を支えているされ[2]、その神経基盤は一般に前頭前野 (prefrontal cortex) に存在すると考えられている[3]。代表的な行動課題には、ウィスコンシンカード分類課題やストループ課題（ストループ効果）がある。
心理学モデル
実行機能の研究は、主としてヒトのワーキングメモリー研究においてなされており、幾つかのモデルが提唱されているが[1]、代表的なものは以下の2つである。
Baddeleyのモデル
詳細は中央実行系を参照
Baddeleyのワーキングメモリーモデルでは、実行機能は中央実行系と名付けられている[4]。中央実行系は、音声情報を保持する音韻ループ、視空間情報を保持する視空間スケッチパッド、長期記憶とのインタフェースとなるエピソディック・バッファという3つの記憶貯蔵庫を制御し、注意の焦点化と分割、スイッチング、長期記憶の活性化を行い、目標志向的行動を支えているとされる[5]。
MiyakeとFriedmanのモデル
Miyake et al (2000)[3] は、潜在変数分析 (latent variable analysis) を用い、実行機能が以下の3つの要素から構成されている事を示した。
- 情報の更新 (updating)
- 課題ルールのシフト (shifting)
- 抑制 (inhibition)
しかし、その後の研究[6] では、unity/diversity framework と呼ばれる、相関の高い実行機能要素の間にはそれを支える共通因子が存在するとともに (unity)、それらを分離する固有の因子が存在する (diversity) という考え[7] に基づき、さらなる詳細な検討が行われた。その結果、抑制は実行機能の潜在変数からは外れ、
- 情報の更新 (updating)
- 課題ルールのシフト (shifting)
- common executive function (common-EF)
の3つが実行機能の要素である事が明らかになった。
common-EFとは、全ての課題に影響を与える一般的な実行機能であり、課題目標や目標関連情報の維持を行い、これらの情報を低次の情報処理を効果的にバイアスする実行機能であるという。彼らによれば、行動の抑制はこのcommon-EFによって媒介された結果として出現するものであり、実行機能として抑制は存在しないのだという[8]。これは、行動の抑制は必ずしも神経系における抑制によって達成されているのではなく、別の選択肢の促進によっても達成しうるものであり、前頭前野が課題目標の維持を行い、課題関連情報の活性化を行う事で、間接的に、現在の課題には不必要な行動の相対的抑制が達成されている[9][10] という知見とも一致する。
個人差と発達
成人の個人差
Kane et al (2001)[11]
発達
Munakata (2012)[12]
遺伝と柔軟性
Friedman et al(2008)[6] は、双生児の縦断研究により、common-EFはその99%が遺伝によって担われている他、6年後の調査でも高い安定性が見られた事から、実行機能はある程度の発達的安定性があると主張した。しかし、児童の実行機能を向上させようとする介入研究では、トレーニングによる実行機能の改善が報告されており[13]、研究間で必ずしも合致していない。これらの不一致は、Friedmanらの研究が対象としていた年齢が比較的高い（17歳から23歳の縦断研究）一方、実行機能の介入研究では12歳以下の児童が対象になる事が多いという、年齢ならびに追跡期間の差異が原因の一つと考えられる。しかしながら、幼児・児童期の自己制御能力や注意能力の差は、思春期においても保たれているという知見もあり[14][15]、実行機能にどの程度の柔軟性が存在するのかは、さらなる研究が待たれる。
神経機構
日本語訳の問題
類似概念である中央実行系にも言えることであるが、「実行」という名前はついているものの、この概念は必ずしも何らかの行為の実行をモデル化したものではなく、行為の実行に至るまでの高次認知過程の制御を主たる問題とするものである。「統御」あるいは「執行部」「管理職」など、高次からの情報管理や制御という意味を持つ他の訳語の方が、概念が指し示すニュアンスに近い。実際、中華人民共和国においては、執行機能という訳語があてられている。
ただし、神経心理学やリハビリテーションの分野においては遂行機能とも訳され、前頭葉損傷による高次脳機能障害の説明概念として機能しており、目標設定や、行動の抑制・制御が行えるかといった行為能力に重きが置かれている。ただし、遂行機能の検査として使われているものはウィスコンシンカード分類課題など、実行機能測定にも使われる課題と基本的に同一であり、概念そのものが異なるわけではない。
関連項目
参考文献
- ↑ 1.0 1.1 A Miyake, P Shah (Eds)
Models of Working Memory: Mechanisms of Active Manitenance and Executive Control
Cambridge University Press:1999 - ↑
Gilbert, S.J., & Burgess, P.W. (2008).
Executive function. Current biology : CB, 18(3), R110-4. [PubMed:18269902] [WorldCat] [DOI] - ↑ 3.0 3.1
Miyake, A., Friedman, N.P., Emerson, M.J., Witzki, A.H., Howerter, A., & Wager, T.D. (2000).
The unity and diversity of executive functions and their contributions to complex "Frontal Lobe" tasks: a latent variable analysis. Cognitive psychology, 41(1), 49-100. [PubMed:10945922] [WorldCat] [DOI] - ↑ A D Baddeley, G J Hitch
Working memory
G A Bower (Eds) "The Psychology of Learning and Motivation: Advances in Research and Theory" Academic Press (New York):1974 - ↑
Baddeley, A. (2012).
Working memory: theories, models, and controversies. Annual review of psychology, 63, 1-29. [PubMed:21961947] [WorldCat] [DOI] - ↑ 6.0 6.1
Friedman, N.P., Miyake, A., Young, S.E., DeFries, J.C., Corley, R.P., & Hewitt, J.K. (2008).
Individual differences in executive functions are almost entirely genetic in origin. Journal of experimental psychology. General, 137(2), 201-225. [PubMed:18473654] [PMC] [WorldCat] [DOI] - ↑
Teuber, H.L. (1972).
Unity and diversity of frontal lobe functions. Acta neurobiologiae experimentalis, 32(2), 615-56. [PubMed:4627626] [WorldCat] - ↑ A Miyake, N P Friedman
The nature and organization of individual differences in executive functions: Four general conclusions
Current Directions in Psychological Science, 21(1), 8-14:2012 - ↑
Egner, T., & Hirsch, J. (2005).
Cognitive control mechanisms resolve conflict through cortical amplification of task-relevant information. Nature neuroscience, 8(12), 1784-90. [PubMed:16286928] [WorldCat] [DOI] - ↑
Munakata, Y., Herd, S.A., Chatham, C.H., Depue, B.E., Banich, M.T., & O'Reilly, R.C. (2011).
A unified framework for inhibitory control. Trends in cognitive sciences, 15(10), 453-9. [PubMed:21889391] [PMC] [WorldCat] [DOI] - ↑
Kane, M.J., Bleckley, M.K., Conway, A.R., & Engle, R.W. (2001).
A controlled-attention view of working-memory capacity. Journal of experimental psychology. General, 130(2), 169-83. [PubMed:11409097] [WorldCat] - ↑ Y Munakata, H R Snyder, C H Chatham
Developing cognitive control: Three key transitions
Current Directions in Psychological Science, 21(2), 71-77:2012 - ↑
Diamond, A., & Lee, K. (2011).
Interventions shown to aid executive function development in children 4 to 12 years old. Science (New York, N.Y.), 333(6045), 959-64. [PubMed:21852486] [PMC] [WorldCat] [DOI] - ↑
Friedman, N.P., Haberstick, B.C., Willcutt, E.G., Miyake, A., Young, S.E., Corley, R.P., & Hewitt, J.K. (2007).
Greater attention problems during childhood predict poorer executive functioning in late adolescence. Psychological science, 18(10), 893-900. [PubMed:17894607] [WorldCat] [DOI] - ↑
Friedman, N.P., Miyake, A., Robinson, J.L., & Hewitt, J.K. (2011).
Developmental trajectories in toddlers' self-restraint predict individual differences in executive functions 14 years later: a behavioral genetic analysis. Developmental psychology, 47(5), 1410-30. [PubMed:21668099] [PMC] [WorldCat] [DOI]
（執筆者：松吉 大輔 担当編集委員：定藤 規弘）