זיכרון עבודה

זיכרון עבודה הוא מנגנון קוגניטיבי המשמש לשימור מידע באופן נגיש וקל לשימוש, למשך זמן קצר של שניות עד דקות בודדות.
המידע שמאוחסן בזיכרון העבודה מופנה לעיבוד ומשמש לביצוע פעולות קוגניטיביות.
באופן זה, זיכרון העבודה מאפשר לאדם להחזיק מידע במודעות ולהשתמש בו כדי להנחות את אופן הפעולה שלו.
זיכרון העבודה משמש כמעין "פנקס רישום מנטלי" (Mental Sketch Pad).
ניתן להתייחס לזיכרון העבודה כאל תהליך מנטלי פעיל, שבו גירויים או ייצוגים פנימיים מאוחסנים בצורה מקוונת נגישה וזמינה אונליין, כדי למנוע דעיכה זמנית או פלישה של מסיחים או גירויים מתחרים הנמצאים מחוץ למוקד הקשב הנוכחי.
היכולת ליצור ולשמר חוט מחשבה פנימי ללא תלות במציאות החיצונית, משחררת את האדם מהמגבלות של תגובה לאירועים סביבתיים מידיים בלבד. באופן זה, זיכרון העבודה מאפשר לאדם לפעול למען הגשמת מטרות עתידיות מעבר לכאן ולעכשיו.
הפסיכולוגיה הקוגניטיבית החלה להשתמש במונח "זיכרון עבודה" בהשראת מדעי המחשב. בתחום זה הרכיב זיכרון גישה אקראית (RAM), שהוא סוג של זיכרון נדיף, ממלא תפקיד מקביל לזה של זיכרון העבודה, בכך שהוא משמר באופן זמני את הנתונים שבהם משתמשת המערכת ברגע מסוים.

השימוש בזיכרון העבודה

אחד התפקודים הבסיסיים והחיוניים של זיכרון העבודה, הוא היכולת לשמר מידע לטווח קצר גם בהיעדר קלט חושי. למעשה, זיכרון העבודה הוא מרחב עיבוד המשויך לחלק המודע וההכרתי של האדם. הוא מכיל את כל המידע שנעשה בו שימוש פעיל במהלך ביצוע טווח רחב של משימות.
הוא חיוני לפעולות כמו בישול על פי מתכון, זכירת מספר הטלפון בזמן החיוג וחישוב התשר במסעדה.
זיכרון העבודה חיוני למגוון היבטים של חיי היום יום, כאשר האדם משמר לזמן קצר בתודעתו את הזרימה המתמדת של תפיסותיו אודות האירועים החיצוניים המתרחשים מסביבו - צלילים שזה עתה נשמעו, מראו שנקלטו ורשמים שהתגבשו. זאת משום שהוא מאפשר לערוך מניפולציות על מידע רלוונטי למשימה ולשמר אותו במודעות למשך זמן קצר. 
הזיכרון לטווח ארוך הוא מאגר המסוגל לאחסן כמות בלתי מוגבלת של פרטי מידע למשך זמן רב ללא מודעות. כתוצאה מכך האדם יכול לזכור דברים רבים, אולם רק חלק הקטן מהם מצוי בתודעתו ברגע נתון. למשל, אדם יכול למלא בה-בעת תפקידים של מתמטיקאי, בעל ואבא. מכאן שהזיכרון המודע שלו מכיל מידע שונה כאשר הוא פותר משוואות, סועד עם אשתו בארוחה רומנטית, או קורא לילדו סיפור.
זיכרון העבודה הוא הזיכרון המודע הכולל את המידע "הסמוך למודע" שהאדם אגר ויכול להיות מודע לו.
החוויה המודעת המידית של הכאן והעכשיו מתאפשרת הודות ליכולת להחזיק מידע בזיכרון העבודה.
בהקשר זה, מרחב העבודה הגלובלי הוא מושג דומה למושג זיכרון עבודה, המתייחס לאירוע פעיל באופן רגעי, אשר נחווה באופן סובייקטיבי בזיכרון העבודה - כמו למשל, דמיון חזותי או דיבור פנימי. על פי תאוריית מרחב העבודה הגלובלי, תכנים מנטליים מתחרים על גישה למרחב העבודה, כאשר הזוכים מיוחסים לחשיבה המודעת.
זיכרון העבודה משרת את החשיבה והלמידה.
הוא מאפשר ביצוע של פעולות מנטליות משום שבו מתבצע תהליך העיבוד בין מידע חדש שנקלט בזיכרון החושי לבין מידע קודם שניתן לשלוף מהזיכרון לטווח ארוך. כמו כן, במסגרת מסלול קידוד הזיכרון חלק מהמידע עובר מהזיכרון לטווח קצר אל הזיכרון לטווח ארוך. כאשר לומדים חומר חדש, אחת הפעולות שבאמצעותה עשוי להתבצע מעבר זה, היא שינון.
בהתאם לכך, לזיכרון העבודה יש השפעה רבה על יכולת ההתמודדות עם משימות אקדמאיות.
זיכרון העבודה קשור גם ליכולת שונות המשפיעות על התפקוד האקדמי כמו: קריאה, כתיבה, איות ומתמטיקה.
זיכרון העבודה כולל מאגר פונולוגי המאחסן מידע בקוד אקוסטי, ומאגר ויזואלי-מרחבי המאחסן מידע בקוד ויזואלי או מרחבי.
זיכרון העבודה חיוני לתפקודים ניהוליים כמו תכנון, בכך שהוא מאפשר לאדם להעלות למודעות מידע מהתנסויות קודמות כדי לייעל את פעולותיו העתידיות.
זיכרון העבודה מקושר ליכולת הוויסות של מחשבות נודדות בהתאם לדרישות המטלה. עלייה בקיבולת זיכרון העבודה מנבאת עלייה במחשבות נודדות עבור מצבים המצריכים השקעה נמוכה של משאבים קוגניטיביים וירידה במחשבות נודדות עבור מצבים המצריכים השקעה גבוהה של משאבים קוגניטיביים.

מגבלת הקיבולת של זיכרון העבודה

בזיכרון העבודה קיים מנגנון ניתוב מרכזי המסוגל לטפל בכל מידע כמעט, אך הוא גם דורש מאמץ מנטלי כדי להפנות את הקשב לגירויים החשובים ולטפל בהם נכון כדי שיקודדו בזיכרון לטווח הארוך.
לכן, בעוד שזיכרון העבודה הוא מערכת גמישה בעלת יכולת אחזקה ועיבוד של מידע, יש לו מגבלה בנוגע לכמות יחידות המידע שהוא מסוגל להכיל ברגע נתון. למעשה, הוא יכול להכיל רק כמות קטנה של מידע.
זיכרון העבודה מוגבל בקיבולתו בעקבות תהליכי בקרה הכוללים קשב, מודעות ורצון, כך שאצל מרבית בני האדם הוא יכול להכיל כשבעה פריטים. דבר זה יוצר את הקושי האנושי לעסוק בבעיות המורכבות ממספר גדול של משתנים.

התגברות על מגבלת הקיבולת

לצורך עיבוד בו זמני של פרטי מידע רבים, עולה הצורך של המערכת הקוגניטיבית להתגבר על מגבלת הקיבולת של זיכרון העבודה. היא עושה זאת על ידי "קיבוץ" של מספר פריטים ליחידת משמעות אחת המכונה "גוש" (chunk). פעולה זו מכונה Chunking .
בעוד שכמות הגושים שניתן להכיל בזיכרון העבודה הוא מוגבל, לא קיימת הגבלה על כמות הפריטים שניתן להכיל בכל גוש וגודלו של הגוש אינו מפחית את קבלות הזיכרון.
כך ניתן לארגן פריטים רבים במספר קטן של יחידות משמעות.
מיומנויות חשיבה שונות מיועדות לאפשר ניצול יעיל ככל הניתן של זיכרון העבודה.
לדוגמה: דרך נוספת לפתרון בעיות מורכבות היא לפרק אותן לבעיות משנה, כך שניתן לטפל בכל אחת מהן בנפרד ולצרפן ליצירת הפתרון השלם.

מדידת הקיבולת של זיכרון העבודה

קיימים הבדלים בין אישיים בקיבולת של זיכרון העבודה, כך שאנשים שונים יכולים לחשוב על כמות שונה של יחידות מידע בזמן נתון. משום שהקיבולת של זיכרון העבודה משפיעה על תפקודי חשיבה שונים עולה הצורך במדידה והערכה שלה.
מבחן המיועד לבדיקת הקיבולת של זיכרון העבודה צריך למנוע את האפשרות לקבץ את הפריטים שהוא מכיל לגושים. זאת משום שבמקרה זה התוצאות עלולות לשקף את מיומנויות החשיבה של הנבדק, במקום את הקיבולת של זיכרון העבודה שלו.
מסיבה זו נעשה שימוש ברשימות פריטים שאינן ניתנות לארגון בגושים. למשל: הוראה לחזור על רשימת ספרות בסדר הפוך מזה שהוצג לנבדק.

התפתחות זיכרון העבודה

קיבולת החשיבה מתפתחת עם הגיל והיא מעורבת בהתפתחות הקוגניטיבית של האדם.
בגיל שלוש המהווה את סוף תקופת הינקות זיכרון העבודה יכול להכיל שני פריטים. הקיבולת מתפתחת לאורך הילדות כך שבבגרות היא מגיעה לכשבעה פריטים.

מנגנונים פיזיולוגיים ועצביים

זיכרון העבודה מתקיים הודות לשיתוף פעולה בין מספר אזורים ומנגנונים מוחיים.
מרבית החוקרים ממקמים את זיכרון העבודה במוח באזורי קליפת המוח הקדמית והקודקודית, באזור פיתול החגורה הקדמי (ACC), ובגרעינים הבזאליים.
האזורים הניהוליים של קליפת המוח הקדם-מצחית מעורבים בפעילות של זיכרון העבודה.
בהקשר זה, למוליך העצבי דופמין ישנה השפעה רבה על קליפת המוח הקדם-מצחית והוא חיוני לתפקודים קוגניטיביים כמו זיכרון העבודה. למעשה, המוליך העצבי דופמין חיוני לשליטה על הפעילות הקוגניטיבית בקליפת המוח הקדם-מצחית.
יש לו חשיבות רבה לא רק לתפקוד של זיכרון העבודה, אלא גם להגדלת הקיבולת שלו. זאת משום שהדופמין מאפשר את השימור של המידע בזיכרון העבודה.
בנוסף, יש לדופמין תפקיד מרכזי באפנון עצבי.
המוליך העצבי דופמין משפיע על יחס האות-רעש של תהליכי עיבוד מידע עצביים וכתוצאה מכך גם על יעילות עיבוד האותות של מערכת העצבים.
הוא עושה זאת באמצעות תהודה אקראית, שהיא תופעה של שיפור אותות בעקבות רעש על יד הגדלת היחס בין האות לרעש.
לקולטני דופמין מסוג D1 שבקליפת המוח הקדם-מצחית יש חשיבות גדולה לזיכרון העבודה.
במהלך ביצוע של מטלה המתבססת על זיכרון העבודה, הדופמין פועל על קולטני D1 לצורך הפחתת יחס אות לרעש וייצוב של הדימוי המנטאלי.
בהתאם לכך, נמצא שהתערבויות תרופתיות אשר עובדות על המערכת הדופמינרגית (כמו מתילפנידאט), משפרות את הביצועים של זיכרון העבודה.
המערכות העצביות המפותחות של קליפת המוח הקדם-מצחית הגבית-צדית משרתות את זיכרון העבודה, על ידי ייצוג מידע בהיעדר גירוי חושי.
בנוסף, זיכרון העבודה יכול לכלול פעילות של מערכות שאחראיות על ייצוגיים ספציפיים, בהתאם לתכנים הקיימים בזיכרון העבודה ברגע מסוים. כמו למשל, הפעלה של אזורי זיהוי הפנים Fusiform face area  בשעת עיבוד מידע הכולל מידע על פנים.

יצירתיות

ייתכן שהסיבה לכך שהנמכה באינהיביציה מקושרת לחשיבה מסתעפת היא שמצב זה מאפשר לרעיונות ומושגים להישאר זמן ארוך יותר בזיכרון עבודה.