การทำงานของผู้บริหารและสมองส่วนหน้าผากกลีบหน้า

การทำงานของผู้บริหาร (executive functions) คือกระบวนการควบคุมระดับสูงที่จัดระเบียบและกำกับพฤติกรรมให้มุ่งสู่เป้าหมาย ได้แก่ การเก็บรักษาและปรับปรุงข้อมูลในใจ การต้านทานสิ่งรบกวนและการตอบสนองที่ไม่เหมาะสม และการสลับเปลี่ยนระหว่างงานและกฎเกณฑ์ได้อย่างยืดหยุ่น ความสามารถเหล่านี้ขึ้นอยู่กับสมองส่วนหน้าผากกลีบหน้า (prefrontal cortex) ซึ่งเป็นส่วนหน้าสุดของสมองกลีบหน้า (frontal lobes) อย่างมาก โดยสมองส่วนนี้จะประสานงานกับระบบสมองอื่น ๆ เพื่อสนับสนุนการวางแผน การให้เหตุผล และการควบคุมที่ปรับตัวได้

Definition

การทำงานของผู้บริหารหมายถึงกลุ่มกระบวนการควบคุมการรู้คิดแบบบนลงล่าง (top-down cognitive control processes) ซึ่งเด่นชัดในการยับยั้ง (inhibition) การปรับปรุงความจำใช้งาน (working-memory updating) และความยืดหยุ่นทางปัญญา (cognitive flexibility) ซึ่งขึ้นอยู่กับสมองส่วนหน้าผากกลีบหน้า และช่วยให้สามารถควบคุมความคิดและพฤติกรรมที่มุ่งเป้าหมายได้

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมการทำงานของผู้บริหารและส่วนรองรับทางระบบประสาทหลัก คือ สมองส่วนหน้าผากกลีบหน้า ในฐานะเอกสารอ้างอิงในสาขาประสาทวิทยาการรู้คิด โดยจะแนะนำองค์ประกอบหลักของการทำงานของผู้บริหาร ทฤษฎีการควบคุมของสมองส่วนหน้าผากกลีบหน้า โครงสร้างความเป็นเอกภาพและความหลากหลายของการทำงานของผู้บริหาร และความสำคัญทางคลินิกของความเสียหายต่อสมองกลีบหน้า หัวข้อนี้จะอธิบายกลไกและหลักฐาน และไม่ใช่แนวทางทางคลินิก

Core questions

• กระบวนการหลักใดบ้างที่ประกอบขึ้นเป็นการทำงานของผู้บริหาร และกระบวนการเหล่านี้มีความเป็นเอกภาพหรือแยกกันได้มากน้อยเพียงใด?
• สมองส่วนหน้าผากกลีบหน้าใช้วิธีการควบคุมแบบบนลงล่าง (top-down control) ต่อการรับรู้ ความจำ และการกระทำได้อย่างไร?
• ความบกพร่องใดบ้างที่เกิดขึ้นตามมาจากการเสียหายของสมองส่วนหน้าผากกลีบหน้า และความบกพร่องเหล่านั้นเผยให้เห็นอะไรเกี่ยวกับการทำงานของสมองส่วนนี้?

Key concepts

• การควบคุมแบบยับยั้ง (Inhibitory control)
• การปรับปรุงความจำใช้งาน (Working-memory updating)
• ความยืดหยุ่นทางปัญญา (Cognitive flexibility) (การเปลี่ยนชุดความคิด)
• การให้น้ำหนักแบบบนลงล่าง (Top-down biasing) ของกระบวนการ
• การแสดงออกของเป้าหมายและกฎเกณฑ์
• สมองส่วนหน้าผากกลีบหน้าส่วนหน้า (Anterior cingulate cortex) และการตรวจสอบความขัดแย้ง
• สมองส่วนหน้าผากกลีบหน้าด้านข้างส่วนบน (Dorsolateral) และด้านล่างส่วนใน (ventromedial)
• กลุ่มอาการบกพร่องในการทำงานของผู้บริหาร (Dysexecutive syndrome)

Key theories

ทฤษฎีบูรณาการของการควบคุมของสมองส่วนหน้าผากกลีบหน้า

สมองส่วนหน้าผากกลีบหน้ารักษาสภาพการแสดงออกที่กระตือรือร้นของเป้าหมายและกฎเกณฑ์ที่จำเป็นเพื่อให้บรรลุเป้าหมายเหล่านั้น การแสดงออกเหล่านี้ส่งผลต่อการประมวลผลทั่วทั้งระบบส่วนหลังและส่วนใต้เปลือกสมอง เพื่อให้เส้นทางที่เกี่ยวข้องกับงานมีชัย ซึ่งเป็นคำอธิบายที่เป็นหนึ่งเดียวของการควบคุมการรู้คิด

ความเป็นเอกภาพและความหลากหลายของการทำงานของผู้บริหาร

การวิเคราะห์ตัวแปรแฝงบ่งชี้ว่าการทำงานของผู้บริหารมีความสัมพันธ์กันในระดับปานกลางแต่สามารถแยกออกจากกันได้ โดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นองค์ประกอบของการยับยั้ง การปรับปรุง และการเปลี่ยน ดังนั้นแนวคิดนี้จึงไม่ใช่ความสามารถเดียวหรือชุดของความสามารถที่เป็นอิสระอย่างสมบูรณ์

มูลค่าที่คาดหวังของการควบคุม

การควบคุมการรู้คิดจะถูกจัดสรรตามการคำนวณต้นทุน-ผลประโยชน์ ซึ่งสมองส่วนหน้าผากกลีบหน้าส่วนหน้าจะระบุว่าควรใช้การควบคุมมากน้อยเพียงใดและกับสิ่งใด โดยจะรักษาสมดุลระหว่างผลตอบแทนที่คาดหวังของการควบคุมกับต้นทุนความพยายาม

Mechanisms

สมองส่วนหน้าผากกลีบหน้าเชื่อว่าสนับสนุนการควบคุมโดยการรักษาการแสดงออกที่กระตือรือร้นและยืดหยุ่นของเป้าหมายและกฎเกณฑ์ของงาน ผ่านการเชื่อมต่อแบบสองทางที่หนาแน่นกับระบบรับความรู้สึก การเคลื่อนไหว ความจำ และระบบลิมบิก การแสดงออกเหล่านี้จะส่งผลต่อการแข่งขันระหว่างเส้นทางประสาท เพื่อให้ข้อมูลและการกระทำที่สอดคล้องกับเป้าหมายปัจจุบันได้รับการสนับสนุน ซึ่งเป็นกลไกที่ถูกทำให้เป็นทางการในทฤษฎีบูรณาการของการทำงานของสมองส่วนหน้าผากกลีบหน้า (Miller & Cohen, 2001) ส่วนย่อยต่าง ๆ มีความแตกต่างกันในเชิงหน้าที่: สมองส่วนหน้าผากกลีบหน้าด้านข้างส่วนบน (dorsolateral prefrontal cortex) เกี่ยวข้องกับความจำใช้งานและพฤติกรรมที่ควบคุมด้วยกฎเกณฑ์ ส่วนสมองส่วนหน้าผากกลีบหน้าด้านล่างส่วนใน (ventromedial) และส่วนวงโคจร (orbitofrontal regions) เกี่ยวข้องกับคุณค่าและอารมณ์ และสมองส่วนหน้าผากกลีบหน้าส่วนหน้า (anterior cingulate) เกี่ยวข้องกับการตรวจสอบความขัดแย้งและการระบุความจำเป็นในการควบคุม (Shenhav et al., 2013) การวิเคราะห์พฤติกรรมแบ่งการทำงานของผู้บริหารออกเป็นองค์ประกอบที่แยกกันได้บางส่วน ได้แก่ การยับยั้ง การปรับปรุง และการเปลี่ยน (Miyake et al., 2000)

Clinical relevance

ความเสียหายต่อสมองส่วนหน้าผากกลีบหน้า ซึ่งแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนจากการเปลี่ยนแปลงบุคลิกภาพและการควบคุมตนเองหลังจากการบาดเจ็บที่สมองส่วนหน้าผากกลีบหน้า ก่อให้เกิดความบกพร่องในการทำงานของผู้บริหาร (dysexecutive impairments) ซึ่งช่วยให้แพทย์เข้าใจภาวะต่าง ๆ เช่น การบาดเจ็บที่สมอง (traumatic brain injury) ภาวะสมองเสื่อมส่วนหน้าผากและขมับ (frontotemporal dementia) โรคสมาธิสั้น (ADHD) และโรคจิตเภท (schizophrenia) บทความนี้เป็นข้อมูลอ้างอิงทางการศึกษาเกี่ยวกับการควบคุมของผู้บริหารและพื้นฐานทางระบบประสาท และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการจัดการผู้ป่วยรายบุคคล

Evidence & guidelines

ข้อมูลในที่นี้อ้างอิงจากหลักฐานที่สอดคล้องกันจากการศึกษาผู้ป่วยที่มีรอยโรคในมนุษย์ การทดสอบทางประสาทจิตวิทยา การบันทึกเซลล์เดี่ยว และการสร้างภาพสมอง ซึ่งรวบรวมไว้ในบทวิจารณ์และตำราสำคัญ (Miller & Cohen, 2001; Fuster, 2015) และจากการแยกองค์ประกอบทางจิตวิทยาของการทำงานของผู้บริหาร (Miyake et al., 2000) มุมมองด้านพัฒนาการและช่วงชีวิตสรุปโดย Diamond (2013)

History

ความสนใจในสมองกลีบหน้าได้รับการกระตุ้นจากการสังเกตทางคลินิกในศตวรรษที่ 19 เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงที่ชัดเจนในการตัดสินใจและบุคลิกภาพหลังจากการบาดเจ็บที่สมองส่วนหน้าผากกลีบหน้า และจากการศึกษาผู้ป่วยที่มีความเสียหายที่สมองกลีบหน้าและรอยโรคในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในต้นศตวรรษที่ 20 ตลอดศตวรรษที่ 20 งานของ Luria, Milner และคนอื่น ๆ ได้เชื่อมโยงความเสียหายที่สมองส่วนหน้าผากกลีบหน้ากับการวางแผนที่บกพร่อง การยึดติด และการควบคุม และแนวคิดของการทำงานของผู้บริหารก็เกิดขึ้นจากจิตวิทยาการรู้คิด การศึกษาเซลล์เดี่ยวและการสร้างภาพสมองในภายหลังได้วางรากฐานแนวคิดเหล่านี้ในกิจกรรมที่ยั่งยืนและเกี่ยวข้องกับกฎเกณฑ์ของเซลล์ประสาทในสมองส่วนหน้าผากกลีบหน้า ซึ่งนำไปสู่ทฤษฎีบูรณาการของการควบคุมของสมองส่วนหน้าผากกลีบหน้า

Debates

การทำงานของผู้บริหารเป็นความสามารถเดียวหรือหลายความสามารถ?

บางแนวคิดเน้นความสามารถในการควบคุมทั่วไป ในขณะที่งานวิจัยตัวแปรแฝงสนับสนุนมุมมอง 'ความเป็นเอกภาพและความหลากหลาย' ซึ่งการยับยั้ง การปรับปรุง และการเปลี่ยนมีความสัมพันธ์กันแต่สามารถแยกแยะได้ วิธีที่ดีที่สุดในการแบ่งการทำงานของผู้บริหารยังคงเป็นที่ถกเถียงกัน

Key figures

• Joaquin Fuster
• Earl Miller
• Jonathan Cohen
• Adele Diamond
• Tim Shallice

Seminal works

• miller-cohen-2001
• miyake-2000
• shenhav-2013

Frequently asked questions

การทำงานของผู้บริหารหลักคืออะไร?

โดยทั่วไปแล้วจะอธิบายว่าเป็นกระบวนการที่แยกกันได้บางส่วนสามอย่าง ได้แก่ การควบคุมแบบยับยั้ง (การต้านทานสิ่งรบกวนและการตอบสนองที่เด่นชัด) การปรับปรุงความจำใช้งาน (การเก็บรักษาและแก้ไขข้อมูล) และความยืดหยุ่นทางปัญญา (การสลับเปลี่ยนระหว่างงานหรือกฎเกณฑ์) ความสามารถระดับสูง เช่น การวางแผนและการให้เหตุผล เชื่อกันว่าสร้างขึ้นจากสิ่งเหล่านี้

เหตุใดสมองส่วนหน้าผากกลีบหน้าจึงมีความสำคัญต่อการทำงานของผู้บริหารมาก?

สมองส่วนหน้าผากกลีบหน้ารักษาสภาพการแสดงออกของเป้าหมายและกฎเกณฑ์ และมีการเชื่อมต่ออย่างหนาแน่นกับระบบรับความรู้สึก การเคลื่อนไหว ความจำ และอารมณ์ ทำให้สามารถส่งผลต่อการประมวลผลทั่วทั้งสมองเพื่อสนับสนุนข้อมูลและการกระทำที่เกี่ยวข้องกับเป้าหมาย