ความจำเชิงกระบวนวิธี
ความจำเชิงกระบวนวิธี[1] (English: procedural memory) เป็นความจำเพื่อการปฏิการงานประเภทใดประเภทหนึ่ง เป็นความจำที่นำไปสู่พฤติกรรมเชิงกระบวนวิธีต่าง ๆ เป็นระบบที่อยู่ใต้สำนึก คือเมื่อเกิดกิจที่ต้องกระทำ จะมีการค้นคืนความจำนี้โดยอัตโนมัติเพื่อใช้ในการปฏิบัติตามกระบวนวิธีต่าง ๆ ที่มีการประสานกันจากทั้งทักษะทางประชาน (cognitive) และทักษะการเคลื่อนไหว (motor) มีตัวอย่างต่าง ๆ ตั้งแต่การผูกเชือกรองเท้าไปจนถึงการขับเครื่องบินหรือการอ่านหนังสือ ความจำนี้เข้าถึงและใช้ได้โดยไม่ต้องมีการควบคุมหรือความใส่ใจเหนือสำนึก (ที่เป็นไปใต้อำนาจจิตใจ) เป็นประเภทหนึ่งของความจำระยะยาว (long-term memory) และโดยเฉพาะแล้ว เป็นประเภทหนึ่งของความจำโดยปริยาย (implicit memory) ความจำเชิงกระบวนวิธีสร้างขึ้นผ่าน "การเรียนรู้เชิงกระบวนวิธี" (procedural learning) คือการทำกิจที่มีความซับซ้อนนั้นซ้ำแล้วซ้ำอีก จนกระทั่งระบบประสาทที่เกี่ยวข้องจะสามารถทำงานร่วมกันโดยอัตโนมัติเพื่อให้เกิดการกระทำนั้น ๆ การเรียนรู้เชิงกระบวนวิธีที่เป็นไปโดยปริยาย (คือไม่ได้อยู่ใต้อำนาจจิตใจ) เป็นสิ่งที่สำคัญในกระบวนการพัฒนาทักษะทางการเคลื่อนไหวหรือแม้แต่ทักษะทางประชาน
ในยุคแรก ๆ มีการใช้เทคนิคทางอรรถศาสตร์แบบง่าย ๆ เพื่อตรวจสอบและทำความเข้าใจความแตกต่างกัน ระหว่างระบบความจำเชิงกระบวนวิธีและระบบความจำเชิงประกาศ โดยที่ทั้งนักจิตวิทยาและนักปรัชญาได้เริ่มเขียนบทความเกี่ยวกับความจำชนิดต่าง ๆ มาเกินหนึ่งศตวรรษแล้ว เช่น ในปี ค.ศ. 1804 นักปรัชญาชาวฝรั่งเศสเมน เดอ บิราน เขียนบทความเกี่ยวกับ "ความจำกล" (Mechanical memory) ในปี ค.ศ. 1890 ในหนังสือที่มีชื่อเสียงของเขาคือ Principles of Psychology (หลักจิตวิทยา) นักจิตวิทยาชาวอเมริกันวิลเลียม เจมส์ ได้เสนอว่ามีความแตกต่างกันระหว่างความจำ (memory) และนิสัย (habit)
ในยุคต้น ๆ จิตวิทยาประชาน (Cognitive psychology) มักจะมองข้ามอิทธิพลของการเรียนรู้ต่อระบบความจำ ซึ่งมีผลเป็นการจำกัดงานวิจัยเกี่ยวกับการเรียนรู้เชิงกระบวนวิธีจนกระทั่งถึงคริสต์ศตวรรษที่ 20[2] ซึ่งเป็นยุคที่เริ่มเกิดความเข้าใจชัดเจนยิ่งขึ้นเกี่ยวกับหน้าที่และโครงสร้างทางประสาทที่มีบทบาทในการสร้าง การเก็บ และการค้นคืนความจำเชิงกระบวนวิธี ในปี ค.ศ. 1923 นักจิตวิทยาชาวอังกฤษ-อเมริกันวิลเลียม แม็คดูกอลล์เป็นบุคคลแรกที่แยกแยะความแตกต่างกันระหว่างความจำชัดแจ้ง (explicit memory) และความจำโดยปริยาย (implicit memory)
ในช่วงคริสต์ทศวรรษ 1970 บทความต่าง ๆ เกี่ยวกับปัญญาประดิษฐ์ได้ทำการแยกแยะระหว่างความรู้เชิงกระบวนวิธี (procedural knowledge) และความรู้ชัดแจ้ง (declarative knowledge) งานวิจัยที่เกิดขึ้นในช่วงนั้นแบ่งออกเป็นสองพวก คือพวกหนึ่งเพ่งเล็งไปในการศึกษาโดยใชัสัตว์ และอีกพวกหนึ่งโดยใช้คนไข้ภาวะเสียความจำ (amnesia) ในปี ค.ศ. 1962 นักจิตวิทยาชาวอังกฤษเบร็นดา มิลเนอร์ ได้ให้หลักฐานการทดลองที่น่าเชื่อถือเป็นครั้งแรกเกี่ยวกับความแตกต่างกันระหว่างความจำเชิงประกาศ ซึ่งรู้ว่า "อะไร" กับความจำเชิงกระบวนวิธี ซึ่งรู้ว่า "อย่างไร" โดยแสดงว่า คนไข้ภาวะเสียความจำขั้นรุนแรงคนหนึ่งคือนายเฮ็นรี่ โมไลสัน หรือที่รู้จักก่อนจะเสียชีวิตว่าคนไข้ H.M. สามารถเรียนรู้ทักษะที่ประสานการทำงานของตาและมือ (คือการวาดภาพดูเงาในกระจก) แม้ว่าจะจำไม่ได้ว่าได้ทำการฝึกวาดมาแล้ว แม้ว่างานวิจัยนี้จะบ่งว่า ความจำไม่ใช่มีแค่ระบบเดียวและอยู่ในที่เดียวกันในสมอง แต่นักวิจัยอื่น ๆ กลับมีมติร่วมกันในช่วงนั้นว่า ทักษะการเคลื่อนไหวน่าจะเป็นกรณีพิเศษ คือเป็นระบบความจำที่มีระดับประชานที่ต่ำกว่า (less cognitive)
ต่อจากนั้น โดยขัดเกลาปรับปรุงวิธีการวัดผลทางการทดลองให้ดีขึ้น ได้มีงานวิจัยอื่น ๆ อีกมากมายในคนไข้ภาวะเสียความจำ ที่ศึกษาเขตสมองต่าง ๆ ที่มีความเสียหายในระดับต่าง ๆ กัน ซึ่งนำไปสู่การค้นพบว่าคนไข้สามารถเรียนรู้และดำรงไว้ซึ่งทักษะอื่น ๆ นอกจากทักษะการเคลื่อนไหวตามที่มิลเนอร์ได้ค้นพบ แต่ว่า งานเหล่านี้มีข้อบกพร่องในการออกแบบเพราะว่าคนไข้มักจะมีผลการทดสอบต่าง ๆ ต่ำกว่าระดับปกติและดังนั้น จึงมีผลให้ภาวะเสียความจำถูกมองกันในเวลานั้นว่า เป็นความบกพร่องเกี่ยวกับการค้นคืนความจำล้วน ๆ แต่งานวิจัยในคนไข้ต่อ ๆ มาพบขอบเขตของระบบความจำที่เป็นปกติของคนไข้มากขึ้นที่สามารถใช้ในกิจการงานต่าง ๆ เป็นปกติ ยกตัวอย่างเช่น โดยใช้เทคนิคให้อ่านหนังสือในกระจก (mirror reading task) คนไข้ภาวะเสียความจำมีการพัฒนาทักษะนี้ในระดับปกติ แม้ว่าจะจำคำศัพท์ที่อ่านแล้วบางคำไม่ได้
ต่อมาในช่วงคริสต์ทศวรรษ 1980 ก็มีการค้นพบมากมายเกี่ยวกับกายวิภาคและสรีรภาพของกลไกทางประสาทที่มีบทบาทในความจำเชิงกระบวนวิธี คือเขตสมองส่วน ซีรีเบลลัม ฮิปโปแคมปัส neostriatum และ basal ganglia ได้รับการระบุว่า มีบทบาทเกี่ยวกับการสร้างความจำ[3]
การเรียนรู้ทักษะใหม่ ๆ ต้องอาศัยการฝึกหัด แต่ว่าการทำซ้ำ ๆ กันอย่างเดียวไม่ได้เรียกกว่ามีการเรียนรู้ทักษะ เพราะว่า การเรียนรู้ทักษะจะเรียกว่าสำเร็จได้ก็ต่อเมื่อมีพฤติกรรมที่เปลี่ยนไปเพราะเหตุแห่งประสบการณ์หรือการฝึกหัดนั้น ๆ อย่างนี้จึงเรียกว่าเกิดการเรียนรู้ แต่ว่า เป็นสภาวะที่ไม่สามารถสังเกตเห็นได้โดยตรงยกเว้นโดยพฤติกรรม[4]
มีแบบจำลองการประมวลข้อมูลเช่นนี้ ซึ่งรวมเอาไอเดียเกี่ยวกับประสบการณ์ ที่เสนอว่า ทักษะเกิดขึ้นจากความปฏิสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบ 4 อย่างที่เป็นหลักของการประมวลข้อมูล[4] ซึ่งก็คือ
ความเร็วในการประมวล ซึ่งก็คืออัตราความเร็วที่ข้อมูลรับการประมวลผลในระบบประสาทของเรา ความกว้างขวางของความรู้เชิงประกาศ ซึ่งก็คือขนาดตัวเก็บข้อมูลเกี่ยวกับความจริงของแต่ละคน ความกว้างขวางของทักษะเชิงกระบวนวิธี ซึ่งก็คือความสามารถในการทำกิจอาศัยทักษะนั้นได้จริง และสมรรถภาพในการประมวลข้อมูล (processing capacity) ซึ่งใช้เป็นคำไวพจน์ของความจำใช้งาน (working memory)
สมรรถภาพในการประมวลข้อมูล (คือขนาดของความจำใช้งาน) เป็นสิ่งที่สำคัญของความจำเชิงกระบวนวิธี เพราะว่าเป็นส่วนของกระบวนการบันทึกความจำที่เพิ่มประสิทธิภาพการใช้ทักษะโดยสัมพันธ์องค์ประกอบต่าง ๆ ในสิ่งแวดล้อมกับการตอบสนองที่เหมาะสม
ในปี ค.ศ. 1954 พอล ฟิตต์สและคณะได้เสนอแบบจำลองเพื่อที่จะสร้างความเข้าใจเกี่ยวกับกับการสร้างทักษะ เป็นแบบจำลองที่เสนอว่า การเรียนรู้จะเกิดขึ้นได้ต้องผ่านระยะต่าง ๆ คือ
ระยะประชาน (Cognitive phase)[5][6] ระยะสัมพันธ์ (Associative phase)[5][6] ระยะอัตโนมัติ (หรือที่เรียกว่า ระยะกระบวนวิธี [procedural phase])[5][6]
ในแบบจำลองของฟิตต์ส (ปี คศ. 1954) ในระยะนี้ เราจะทำความเข้าใจว่า ทักษะที่ต้องการนั้นประกอบด้วยอะไรบ้าง ความใส่ใจเป็นสิ่งที่สำคัญในการเรียนรู้ทักษะในระยะนี้ คือ เราต้องแยกส่วนทักษะที่ต้องการจะเรียน แล้วทำความเข้าใจว่าส่วนต่าง ๆ เหล่านี้มาประกอบกันเพื่อที่จะทำงานนี้ด้วยทักษะที่ถูกต้องได้อย่างไร วิธีที่แต่ละคนจัดระเบียบส่วนต่าง ๆ เหล่านี้เรียกว่า schema ซึ่งมีความสำคัญต่อการให้ทิศทางแก่การเรียนรู้ และกระบวนการที่แต่ละคนจะเลือก schema เป็นสิ่งที่อธิบายได้โดย metacognition (ความรู้เรื่องเกี่ยวกับการรู้ หรือประชานเกี่ยวกับประชาน)[5][6]
ในระยะนี้ เราจะฝึกทักษะซ้ำ ๆ กันจนกระทั่งรูปแบบแห่งการตอบสนองจะปรากฏ การกระทำที่เป็นทักษะจะเริ่มทำได้โดยอัตโนมัติ ในขณะที่จะมีการละเว้นการกระทำที่ไม่ได้ผล ระบบรับความรู้สึกของเราจะมีข้อมูลเกี่ยวกับพื้นที่ (spatial) และสัญลักษณ์ (symbolic) ที่ต้องมีเพื่อที่จะทำกิจให้สำเร็จ ความสามารถในการแยกแยะระหว่างสิ่งเร้าที่สำคัญและไม่สำคัญมีความจำเป็นในระยะนี้ เชื่อกันว่า ยิ่งมีสิ่งเร้าที่สำคัญกับงานนี้มากเท่าไร ก็จะใช้เวลานานยิ่งขึ้นเท่านั้นในการที่จะผ่านระยะการเรียนรู้นี้[5][6]
นี้เป็นระยะสุดท้ายของแบบจำลองของฟิตต์ส เป็นช่วงที่ทำการเรียนรู้ให้สมบูรณ์ ในระยะนี้ การแยกแยะสิ่งเร้าที่สำคัญและไม่สำคัญจะทำได้เร็วขึ้นและจะใช้ความคิดน้อยลง เพราะว่าทักษะเริ่มจะกลายเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นโดยอัตโนมัติ การเก็บความรู้โดยประสบการณ์และความรู้เกี่ยวกับองค์ประกอบต่าง ๆ ของทักษะเป็นส่วนสำคัญของระยะนี้[5][6]
ในปี ค.ศ. 2005 ดร. แท็ดล็อกผู้ได้รับปริญญาเอกในด้านการอ่านหนังสือ ได้เสนอแบบจำลองอีกอย่างหนึ่งที่เรียกว่า "วงจรการพยากรณ์" (Predictive Cycle) เพื่อสร้างความเข้าใจเกี่ยวกับการเรียนรู้ทักษะผ่านความจำเชิงกระบวนวิธี[7]
แบบจำลองนี้แตกต่างจากแบบจำลองของฟิตต์สโดยนัยสำคัญเพราะว่า ไม่จำเป็นต้องทำความเข้าใจในองค์ประกอบต่าง ๆ ของทักษะ (เหมือนกับระยะแรกในแบบจำลองของฟิตต์ส) คือ เราเพียงแต่ต้องรู้อยู่ในใจว่าต้องการที่จะได้ผลอย่างไร แท็ดล็อกได้ใช้ความคิดนี้อย่างมีประสิทธิภาพในการแก้ปัญหาเรื่องการอ่านหนังสือของเด็กชั้นมัธยมต้นและมัธยมปลาย[8] ระยะต่าง ๆ ของกระบวนการแก้ปัญหารวมทั้ง
พยายาม เกิดความล้มเหลว วิเคราะห์ผล (โดยที่ไม่ต้องใช้รูปแบบอะไร) ตัดสินใจว่าจะเปลี่ยนวิธีการทำอย่างไรในครั้งต้องไปเพื่อจะให้เกิดผลสำเร็จ
คนที่ต้องการจะเรียนรู้จะผ่านระยะต่าง ๆ เหล่านี้ซ้ำแล้วซ้ำอีกจนกระทั่งได้สร้างหรือเปลี่ยนเครือข่ายทางประสาทที่จะก่อให้เกิดการปฏิบัตการอย่างสมควรและแม่นยำโดยไม่ต้องใช้ความคิด พื้นเพของความคิดนี้เหมือนกับวิธีการบำบัดทางกายภาพที่ใช้เพื่อช่วยคนไข้ที่บาดเจ็บในกะโหลกศีรษะเพื่อฟื้นฟูทักษะในการดำรงชีวิต คือคนไข้คิดว่าต้องการจะได้ผลอย่างไร (เช่นเพื่อที่จะควบคุมมือได้) ในขณะที่ทำความพยายามซ้ำ ๆ บ่อย ๆ โดยที่ไม่ต้องสนใจว่าระบบประสาททำงานอย่างไรเพื่อจะขยับมือ คนไข้จะพยายามทำการฝึกหัดต่อไปเรื่อย ๆ จนสามารถควบคุมการเคลื่อนไหวได้อย่างถูกต้อง ในกรณีของคนไข้บาดเจ็บในกะโหลกศีรษะ การฟื้นฟูสภาพขึ้นอยู่กับขอบเขตความเสียหายและกำลังใจที่คนไข้มีในการฝึกหัด
โดยมากผู้ที่มีปัญหาอ่านหนังสือจะไม่มีความเสียหายในสมอง แต่มีปัญหาที่กำหนดไม่ได้เกี่ยวกับการเรียนรู้โดยการอ่านหนังสือในวัยต้น ๆ แต่เพราะว่าสมองเป็นปกติดี แท็ดล็อกจึงเลือกใช้วิธีที่มีระเบียบแบบแผนสูงสัมพันธ์กับทฤษฏี<i data-parsoid='{"dsr":[10853,10871,2,2]}'>วงจรการพยากรณ์ เพื่อจะปรับปรุงการอ่านหนังสือให้แก่บุคคลที่มีปัญหาตั้งแต่ขั้นเบาจนถึงขั้นหนัก รวมทั้งปัญหาภาวะเสียการอ่านเข้าใจ
อุปกรณ์ที่ใช้ในการศึกษาทักษะการเคลื่อนไหวโดยใช้ตา (visual-motor tracking skill) และการประสานงานระหว่างตาและมือ (hand-eye coordination) จะให้ผู้รับการทดสอบติดตามวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่อยู่บนจอคอมพิวเตอร์โดยใช้ตัวชี้ตำแหน่ง[9] หรือติดตามจุดที่กำลังเคลื่อนที่อยู่บนแท่นหมุน (คล้ายกับเครื่องเล่นแผ่นเสียง) ด้วยตัวระบุตำแหน่ง[10][11] รูปที่แสดงด้านล่างนี้เป็นรูปแบบการทดสอบบนคอมพิวเตอร์ที่ผู้รับการทดสอบติดตามจุดที่วิ่งเป็นวงกลม[11]
pursuit rotor task เป็นการทดสอบการติดตามที่ใช้ตา-การเคลื่อนไหวมือ ที่ปกติคนวัยเดียวกันจะมีผลใกล้เคียงกัน[12] เป็นการทดสอบที่วัดความจำเชิงกระบวนวิธีและทักษะการเคลื่อนไหวแบบละเอียด (fine-motor skills) เป็นการทดสอบทักษะการเคลื่อนไหวแบบละเอียดที่ควบคุมโดยคอร์เทกซ์สั่งการ (motor cortex) ที่แสดงเป็นส่วนสีเขียวในรูปข้างล่าง[13] ผลที่ได้เป็นคะแนนรวม อาศัยการวัดเวลาที่ผู้รับการตรวจสอบสามารถติดตามและไม่สามารถติดตามวัตถุเป้าหมาย คนไข้ภาวะเสียความจำจะมีคะแนนปกติสำหรับงานทดสอบนี้เมื่อทำซ้ำ ๆ กัน แต่การนอนไม่พอหรือการใช้ยาอาจมีผลต่อการทดสอบนี้[14]
Serial reaction time (SRT) เป็นงานที่ใช้วัดการเรียนรู้โดยปริยาย (implicit learning)[15] ในงาน SRT ผู้ร่วมการทดลองจะต้องตอบสนองต่อสิ่งเร้าที่มีจำกัด ซึ่งเป็นตัวช่วย (cue) ชี้ว่า ต้องตอบสนองอย่างไร (เช่น จะต้องกดปุ่มไหน). โดยที่ผู้ร่วมการทดลองไม่รู้ จะมีความน่าจะเป็นสัมพันธ์กับสิ่งเร้า (เช่นจุดแสงบนจอคอมพิวเตอร์) ซึ่งเป็นตัวกำหนดสิ่งเร้าที่จะปรากฏต่อไป จากสิ่งเร้าหนึ่งไปสู่อีกสิ่งเร้าหนึ่ง และดังนั้น สิ่งเร้าที่จะปรากฏต่อไปสามารถจะพยากรณ์ได้โดยความน่าจะเป็น และดังนั้น การตอบสนอง (reaction time) ของผู้รับการทดสอบจะเร็วขึ้นเรื่อย ๆ เพราะว่าผู้ร่วมการทดลองเกิดการเรียนรู้และใช้ความน่าจะเป็น (โดยไม่ได้อยู่ใต้อำนาจจิตใจ) จากสิ่งเร้าไปสู่สิ่งเร้า[16]
กล่าวอีกอย่างหนึ่ง งานนี้ให้ผู้รับการตรวจสอบเรียนทักษะที่ประเมินความจำเชิงกระบวนวิธีอย่างหนึ่งโดยเฉพาะ[17] ทักษะจะมีการวัดโดยความเร็วและความแม่นยำในการเรียนรู้และโดยช่วงเวลาที่ทักษะดำรงรักษาไว้ได้ คนไข้โรคอัลไซเมอร์และภาวะเสียความจำสามารถรักษาทักษะไว้ได้ในระยะยาวซึ่งแสดงว่า สามารถที่จะเรียนรู้ทักษะใหม่ ๆ และสามารถใช้ทักษะได้อย่างมีประสิทธิภาพเมื่อรับการทดสอบภายหลังการเรียนรู้[18]
งาน "การวาดรูปโดยมองในกระจก" (Mirror tracing task) ทดสอบการประสานข้อมูลจากประสาทสัมผัสต่าง ๆ โดยเฉพาะคือเป็นการทดสอบการเคลื่อนไหวโดยใช้ตา ที่ผู้รับการทดสอบเรียนทักษะใหม่ที่เกี่ยวกับการประสานตาและมือ[13] งานทดลองนี้เป็นแบบทดลองแรกที่แสดงหลักฐาน (ในนายเฮ็นรี่ โมไลสัน) ว่า ความจำเชิงกระบวนวิธีนั้นมีอยู่ต่างหากจากความจำชัดแจ้ง เพราะว่า คนไข้เสียความจำสามารถเรียนรู้และรักษาทักษะใหม่ไว้ได้ การวาดภาพนั้นเป็นงานที่ความจำเชิงกระบวนวิธีมีบทบาท ดังนั้น เมื่อเราได้ฝึกการวาดภาพโดยมองในกระจกเป็นครั้งแรกแล้ว ก็จะไม่มีปัญหาในการทำอย่างนั้นอีกเป็นครั้งที่สอง แม้ว่าคนไข้โรคอัลไซเมอร์จะจำไม่ได้ว่าเคยฝึกงานนี้แล้ว แต่ก็จะมีประสิทธิภาพในการวาดภาพ (ที่พบในการวาดในครั้งต่อ ๆ ไป) ที่เป็นปกติ[18]
งานนี้แม้จะเป็นงานเรียนรู้โดยความน่าจะเป็น แต่ก็มีการให้ผู้ร่วมการทดลองแสดงด้วยว่า ใช้อะไรเป็นกลยุทธ์ในการไขปัญหา คือเป็นงานที่อาศัยประชานแต่เกิดการเรียนรู้โดยกระบวนวิธี[18] เป็นงานที่ใช้สิ่งเร้าหลายแบบ (เช่นรูปร่างและสี) โดยมีการให้ไพ่พยากรณ์อากาศชุดหนึ่งกับผู้ร่วมการทดลอง ที่ประกอบด้วยรูปร่างและสีต่าง ๆ ซึ่งผู้ร่วมการทดลองต้องอาศัยในการพยากรณ์อากาศ[19] หลังจากผู้ร่วมการทดลองทำการพยากรณ์ก็จะได้รับข้อมูลป้อนกลับ (ว่าถูกผิดแค่ไหน) แล้วก็ให้ทำการจัดประเภทอาศัยข้อมูลป้อนกลับนั้น[20] ยกตัวอย่างเช่น จะแสดงไพ่ชุดหนึ่งให้กับผู้ร่วมการทดลองเพื่อให้พยากรณ์ว่าชุดที่ให้นั้นแสดงว่าจะมีอากาศดีหรือไม่ดี ผลอากาศจะเป็นอย่างไรจะเป็นไปตามกฏความน่าจะเป็นที่อาศัยไพ่แต่ละแผ่น ผลงานวิจัยพบว่า คนไข้ภาวะเสียความจำสามารถเรียนรู้งานนี้ (คือยังมีการเรียนรู้โดยกระบวนวิธี) แต่จะมีปัญหาเกี่ยวกับเรียนรู้ในช่วงหลัง ๆ (ที่มีการเรียนรู้เกิน ~50 ครั้ง[21]) เทียบกับกลุ่มควบคุม[20]
มีองค์ประกอบหลายอย่างที่มีบทบาทในการทำงานให้ดี คือ
มีความจำดี (memory capacities)[22][23] การจัดระเบียบของความรู้ (knowledge structures)[24] ความสามารถในการแก้ปัญหา[25] ทักษะในการใส่ใจ[26]
แม้ว่าทุกองค์ประกอบจะสำคัญ แต่องค์แต่ละองค์จะสำคัญไม่เท่ากันขึ้นอยู่กับกระบวนวิธีและทักษะที่ต้องใช้ สิ่งแวดล้อม และเป้าหมายของการกระทำ โดยใช้องค์ประกอบต่าง ๆ เหล่านี้ในการเปรียบเทียบผู้เชี่ยวชาญกับมือสมัครเล่นทั้งในเรื่องทักษะทางประชานและทักษะทางการรับรู้-การเคลื่อนไหว (sensorimotor) นักวิจัยได้ทำความเข้าใจใหม่ ๆ เป็นอันมากว่า องค์ประกอบอะไรทำให้ผู้เชี่ยวชาญมีความชำนาญ และองค์ประกอบอะไรที่มือสมัครเล่นไม่มี
หลักฐานบอกเป็นนัยว่า สิ่งที่มักจะมองข้ามเกี่ยวกับเรื่องความชำนาญของทักษะ ก็คือกลไกความใส่ใจในการใช้ความจำเชิงกระบวนวิธีที่มีประสิทธิภาพในเวลาที่กำลังทำกิจด้วยทักษะนั้นอยู่ ผลงานวิจัยบอกเป็นนัยว่า ในระยะต้น ๆ ของการเรียนรู้ทักษะใหม่ การปฏิบัติการจะเป็นไปตามขั้นตอนต่าง ๆ ที่อยู่ในความจำใช้งาน และแต่ละขั้นตอนจะได้รับการใส่ใจทีละขั้นตอน ๆ[27][28][29] ปัญหาที่เกิดขึ้นก็คือว่า ความใส่ใจเป็นทรัพยากรที่มีอยู่จำกัด ดังนั้น กระบวนการควบคุมที่ทำไปตามขั้นตอนอย่างนี้ ต้องใช้สมรรถภาพของระบบการใส่ใจ ซึ่งลดความสามารถของผู้กระทำที่จะโฟกั้สที่จุดอื่น ๆ ของการทำงานนั้น เช่นการตัดสินใจ ทักษะเคลื่อนไหวที่ละเอียด การตรวจดูพละกำลังของตน และการมองงานโดยภาพรวม แต่ว่า เมื่อเกิดการฝึกบ่อย ๆ ความรู้เชิงกระบวนวิธีก็จะเจริญขึ้น ทำให้สามารถทำงานโดยไม่ต้องใช้ความจำใช้งาน และดังนั้นทักษะจึงทำงานไปได้โดยอัตโนมัติ[28][30] และนี่เป็นผลดีต่อประสิทธิภาพของการทำงานโดยองค์รวม คือเพราะว่าไม่ต้องใส่ใจหรือคอยตรวจเช็คทักษะการทำงานขั้นพื้นฐาน ดังนั้นจึงสามารถทำความใส่ใจในกระบวนการอื่น ๆ ได้เพิ่มยิ่งขึ้น[26]
เป็นสิ่งที่ปรากฏชัดเจนแล้วว่า ทักษะที่มีการฝึกหัดในระดับสูงเป็นทักษะที่มีการปฏิบัตการอย่างอัตโนมัติ เป็นทักษะที่เกิดขึ้นเมื่อเกิดความจำเป็น ที่รับการสนับสนุนโดยความจำเชิงกระบวนวิธีโดยแทบไม่ต้องมีความใส่ใจ และโดยทำงานเป็นอิสระจากความจำใช้งาน (working memory)[31]
แต่ว่าผู้เชี่ยวชาญที่มีความชำนาญอย่างยิ่งบางครั้งก็ยังสามารถทำการผิดพลาดได้ในสถานการณ์ที่มีความกดดันสูง ปรากฏการณ์นี้เรียกในภาษาอังกฤษว่า "choking" (แปลว่า การสำลัก เป็นคำอุปมาใช้แสดงการทำกิจอย่างย่ำแย่ภายใต้แรงกดดัน ทำในลักษณะที่ไม่น่าเป็นไปได้เพราะเหตุที่ได้ฝึกมาแล้วเป็นอย่างดี) และเป็นตัวอย่างยกเว้นที่น่าสนใจเกี่ยวกับกฏธรรมชาติโดยรวม ๆ อย่างหนึ่งว่า ทักษะที่ฝึกมาอย่างดีแล้วจะทนทานต่อความเสื่อมได้ใต้สถานการณ์ต่าง ๆ มากมาย[32]
แม้ว่ายังไม่เข้าใจกันดี แต่ก็เป็นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวางแล้วว่า เหตุของปรากฏการณ์นี้ก็คือความกดดันเพื่อจะทำให้ดี ซึ่งมีการกำหนดว่า เป็นความต้องการที่ประกอบด้วยความวิตกกังวลที่จะทำการให้ได้ดีเยี่ยมในสถานการณ์หนึ่ง ๆ[32] ปรากฏการณ์นี้มักเป็นเรื่องเกี่ยวกับทักษะการเคลื่อนไหว และตัวอย่างที่สามัญที่สุดที่เห็นได้จริง ๆ อยู่ในวงกีฬา คือ นักกีฬาระดับโปรที่ฝึกมาอย่างดีแล้วกลับเกิดการกระทำพลิกล็อกภายใต้ความกดดันคือทำกิจนั้น ๆ แย่จนกระทั่งว่า ขณะนั้นเหมือนกับมือสมัครเล่น แต่ปรากฏการณ์นี้ก็เกิดขึ้นได้ในทักษะรูปแบบอื่น ๆ ที่ต้องใช้ความสามารถทางประชาน ทางภาษา หรือทางการเคลื่อนไหวที่ซับซ้อนอื่น ๆ
มีทฤษฎี "เพ่งเล็งตน" (Self-focus) ต่าง ๆ ที่บอกเป็นนัยว่า ความกดดันจะเพิ่มความวิตกกังวลและความสำนึกตน (self-consciousness) ในการที่จะทำกิจให้ถูกต้อง ซึ่งเพิ่มระดับความใส่ใจที่ให้กับกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการปฏิบัติกิจนั้น ๆ[32] และความใส่ใจในวิธีเป็นขั้นเป็นตอนนี้แหละที่เข้าไปรบกวนทักษะที่ฝึกมาอย่างดีแล้วที่กลายเป็นการกระทำอัตโนมัติไปแล้ว ทำให้สิ่งที่ก่อนหน้านี้ไม่ต้องใช้ความพยายามไม่ต้องจงใจเพื่อที่จะระลึกถึงวิธีการปฏิบัติในความจำเชิงกระบวนวิธี กลายเป็นเรื่องที่ทำได้อย่างช้า ๆ ที่ต้องทำโดยเจตนา[33][34][30] [35]
มีหลักฐานที่แสดงว่า ทักษะยิ่งกลายเป็นกระบวนการอัตโนมัติเท่าไร ก็จะยิ่งทนทานต่อสิ่งรบกวน ต่อความกดดันที่จะทำให้ดี และต่อปรากฏการณ์ choking ยิ่งขึ้นเท่านั้น เป็นหลักฐานที่แสดงว่า ความจำเชิงกระบวนวิธีมีเสถียรภาพของที่เหนือกว่าความจำอาศัยเหตุการณ์ นอกจากการฝึกซ้อมเพื่อให้เกิดความเป็นไปโดยอัตโนมัติของทักษะแล้ว การฝึกบริหาร self-consciousness (ความสำนึกว่าตนเป็นเป้าหมายความสนใจของผู้อื่นที่ทำให้เกิดความประหม่า[36]) ก็จะช่วยในการลดปรากฏการณ์ choking ในสถานการณ์ที่กดดันอีกด้วย[32]
ปรากฏการณ์นี้มีฐานในสมมติฐานว่า การลดระดับหรือการเปลี่ยนเป้าหมายความใส่ใจในเรื่องที่กำลังมีการเข้ารหัสและเก็บไว้ในความจำ จะลดทั้งคุณภาพและปริมาณของสิ่งที่จำได้ ในความจำชัดแจ้งที่บอกให้ผู้อื่นรู้ได้ ดังนั้น ถ้าทักษะที่ฝึกมาอย่างดีแล้วอยู่ในรูปแบบของความจำเชิงกระบวนวิธี และการค้นคืนเพื่อทำการปฏิบัติภายหลังเกิดขึ้นโดยจิตใต้สำนึก (ไม่ได้อยู่ในความควบคุม) และเป็นกระบวนการอัตโนมัติ ก็ควรจะมีหลักฐานแสดงว่า การระลึกได้โดยชัดแจ้งถึงเหตุการณ์ต่าง ๆ ระหว่างที่มีการปฏิบัติการโดยอัตโนมัติจะลดระดับลง[32] มีตัวอย่างหนึ่งที่เกิดขึ้นเมื่อเร็ว ๆ นี้ หลังจากเกมที่นายซิดนี่ย์ ครอสบี้ยิงประตูสหรัฐในช่วงนอกเวลาได้ มีผลให้ทีมแคแนดาชนะเหรียญทองกีฬาฮอกกี้น้ำแข็งในงานโอลิมปิกฤดูหนาว 2010 นักข่าวคนหนึ่งได้ทำการสัมภาษณ์ครอสบี้ขณะยังอยู่บนลานน้ำแข็ง โดยเริ่มต้นว่า “ซิด ถ้าเป็นไปได้ บอกหน่อยว่ายิงเข้าโกล์ได้อย่างไร” ส่วนครอสบี้ตอบว่า “ผมจำไม่ค่อยได้หรอก ผมก็ยิงประตูนั่นแหละ น่าจะจากแถว ๆ นี้ ผมจำได้แค่นี้แหละ..."[37] มีข่าวว่า มีชาวแคแนดาถึง 16.6 ล้านคนที่ดูการยิงประตูของครอสบี้ และน่าจะเป็นจริงว่า คนแคแนดาส่วนมากจะสามารถจำรายละเอียดเหตุการณ์นี้ได้อย่างง่าย ๆ แต่ไม่ใช่ตัวครอสบี้เอง เพราะว่า เขาตกอยู่ในภาวะของระบบอัตโนมัติจนกระทั่งว่า เกิดการระงับสมรรถภาพในความจำชัดแจ้งของเขา
striatum ส่วนบนด้านข้าง (dorsolateral) ซึ่งเป็นส่วนของระบบ basal ganglia มีความสัมพันธ์กับการสร้างนิสัยและเป็นนิวเคลียสประสาทหลักที่เชื่อมต่อกับความจำเชิงกระบวนวิธี ส่วนการเชื่อมต่อแบบเร้าจาก CNS ส่วน afferent จะช่วยในการควบคุมการทำงานของวงจรประสาทใน basal ganglia และโดยหลัก ๆ แล้ว จะมีวิถีประสาทประมวลผลขนานกันคู่หนึ่งที่ออกจาก striatum ซึ่งทำงานเป็นปฏิปักษ์กันในการควบคุมการเคลื่อนไหว และเป็นส่วนที่เชื่อมต่อกับระบบที่ทำกิจอื่น ๆ ที่จำเป็น[38]
ในบรรดาวิถีประสาทขนานนั้น วิถีประสาทหนึ่งเป็นการเชื่อมต่อโดยตรง ส่วนอีกวิถีหนึ่งเป็นการเชื่อมต่อโดยอ้อม และทั้งสองทำงานร่วมกันเป็นวงวนป้อนกลับ (feedback loop) โดยกิจ คือมีวงจรป้อนกลับมาที่ striatum จากส่วนอื่น ๆ ของสมอง รวมทั้งจากคอร์เทกซ์ในระบบลิมบิกซึ่งเป็นศูนย์อารมณ์, striatum ด้านล่าง (ventral) ที่เป็นศูนย์รางวัล (reward-center), และเขตสั่งการสำคัญอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหว[39] วงวนหลักที่มีบทบาทในทักษะการเคลื่อนไหวของความจำเชิงกระบวนการ ปกติเรียกว่า cortex-basal ganglia-thalamus-cortex loop (วงวนคอร์เทกซ์-basal ganglia-ทาลามัส-คอร์เทกซ์)[40]
striatum เป็นส่วนพิเศษในสมองเพราะไม่มีนิวรอนเกี่ยวข้องกับสารกลูตาเมตที่พบโดยทั่วไปทั้งสมอง แต่กลับมีนิวรอนแบบยับยั้งแบบพิเศษเกี่ยวข้องกับสาร GABA ที่เรียกว่า "medium spiny neuron" ในระดับความหนาแน่นสูง[41] วิถีประสาทขนานคู่ที่พูดถึง ที่ดำเนินไปจากและกลับมาที่ striatum ก็มีนิวรอนพิเศษประเภทนี้เช่นกัน นิวรอนเหล่านี้ทั้งหมดไวต่อสารสื่อประสาทต่าง ๆ และมีหน่วยรับความรู้สึก (receptor) ต่าง ๆ ที่สมควรกับสารสื่อประสาทรวมทั้ง dopamine receptor (DRD1, DRD2), Muscarinic receptor (M4) และ Adenosine receptor (A2A) มี interneuron อื่น ๆ ที่สื่อสารกับ spiny neuron ของ striatum ถ้ามีสารสื่อประสาท acetylcholine จาก somatic nervous system ซึ่งเป็นส่วนของระบบประสาทส่วนปลายที่สัมพันธ์กับการเคลื่อนไหวใต้อำนาจจิตใจผ่านกล้ามเนื้อโครงร่าง[42]
ความเข้าใจปัจจุบันของกายวิภาคและสรีรภาพของสมองบอกเป็นนัยว่า สภาพพลาสติกของนิวรอนใน striatum เป็นเหตุที่ยังให้วงจรประสาทต่าง ๆ ใน basal ganglia สามารถสื่อสารกับโครงสร้างต่าง ๆ และทำกิจประมวลผลเกี่ยวกับความจำเชิงกระบวนวิธี[43]
ซีรีเบลลัมมีบทบาทในการปรับปรุงการเคลื่อนไหวและในการปรับปรุงความคล่องแคล่วของการเคลื่อนไหวที่พบในทักษะเชิงกระบวนวิธีเช่นการวาดภาพ การเล่นเครื่องดนตรี และการเล่นกีฬา ความเสียหายต่อสมองเขตนี้สามารถขัดขวางการเรียนรู้ทักษะการเคลื่อนไหวใหม่ ๆ นอกจากนั้นแล้ว ผลงานทดลองที่วัดการสัมพันธ์ในปี ค.ศ. 2008 พบว่า เขตนี้มีบทบาทในการทำการเรียนรู้เชิงกระบวนวิธีให้สามารถเป็นไปได้โดยอัตโนมัติ[44]
ความคิดใหม่ ๆ ในวงวิทยาศาสตร์เสนอว่า คอร์เทกซ์ส่วนซีรีเบลลัมอาจมีสิ่งที่สืบหากันมากที่สุดในเรื่องของระบบความจำ เป็นสิ่งที่นักวิจัยเรียกว่า "engram" ซึ่งเป็นส่วนของระบบชีวภาพที่เก็บความจำ คือ ร่อยรอยความจำ (memory trace) ในส่วนเบื้องต้นเชื่อกันว่ามีการสร้างขึ้นที่เขตนี้แล้วจึงส่งออกไปยังนิวเคลียสในสมองอื่น ๆ เพื่อการทำให้มั่นคง (consolidation) โดยผ่านใยประสาทขนานของเซลล์ Purkinje cells ซึ่งอยู่ในซีรีเบลลัม[45]
ระบบลิมบิกเป็นกลุ่มเขตพิเศษต่าง ๆ ในสมองที่ทำงานร่วมกันในกระบวนการต่าง ๆ เกี่ยวกับอารมณ์ แรงจูงใจ (motivation) การเรียนรู้ และความจำ มีความคิดในปัจจุบันว่า ระบบลิมบิกมีกายวิภาคร่วมกับส่วนหนึ่งของ neostriatum ซึ่งได้รับเครดิตอยู่แล้วว่า มีบทบาทสำคัญในการควบคุมความจำเชิงกระบวนวิธี. แม้ว่าจะเชื่อกันมาก่อนว่าเป็นส่วนที่ทำกิจต่างกัน เขตสำคัญในสมองที่ริมด้านหลังของ striatum กลับพบในปี ค.ศ. 2000 ว่ามีความสัมพันธ์กับความจำ เป็นเขตที่เริ่มจะเรียกกันว่า marginal division zone (MrD)[46]
โปรตีนพิเศษที่เยื่อหุ้มเซลล์ที่สัมพันธ์กับระบบลิมบิกมีอยู่อย่างหนาแน่นในโครงสร้างที่สัมพันธ์กัน และแพร่ไปทาง basal ganglia พูดอย่างง่าย ๆ ก็คือ การทำงานของเขตสมองที่มีการปฏิบัติการประสานกันเกี่ยวกับความจำเชิงกระบวนวิธี จะสามารถติดตามได้โดยโปรตีนพิเศษที่เยื่อหุ้มเซลล์ที่สัมพันธ์กับระบบลิมบิกนี้ โดยใช้เทคนิคประยุกต์ของงานวิจัยทาง immunohistochemistry และทางอณูชีววิทยา[47]
โดพามีนเป็นสารควบคุมประสาท (neuromodulator) อย่างหนึ่งที่รู้กันว่ามีบทบาทเกี่ยวกับความจำเชิงกระบวนวิธี มีหลักฐานที่แสดงว่า โดพามีนอาจจะมีอิทธิพลต่อสภาพพลาสติกของระบบความจำต่าง ๆ โดยปรับการประมวลผลของสมอง เมื่อสถานการณ์สิ่งแวดล้อมเกิดการเปลี่ยนแปลง ซึ่งทำให้บุคคลต้องเลือกพฤติกรรมที่จะทำ หรือต้องทำการตัดสินใจหลาย ๆ อย่างโดยรวดเร็ว เป็นสิ่งที่สำคัญอย่างยิ่งในกระบวนการการเดินหนที่ปรับตัวได้ (adaptive navigation) ซึ่งช่วยให้เขตสมองต่าง ๆ สามารถทำการตอบสนองร่วมกันในสถานการณ์ใหม่ ๆ ที่มีสิ่งเร้าและองค์ประกอบต่าง ๆ ที่ไม่คุ้นเคย และสามารถทำให้เกิดการปรับการตอบสนองทางพฤติกรรมให้เหมาะสมกับสถานการณ์ผ่านการเรียนรู้[48] วิถีประสาทโดพามีนมีอยู่กระจายทั่วไปในสมองซึ่งยังให้เกิดการประมวลผลแบบขนานในโครงสร้างต่าง ๆ มากมายโดยพร้อม ๆ กัน ผลงานวิจัยในปัจจุบันระบุวิถีประสาทโดพามีนที่เชื่อมต่อ ventral tagmentum-เปลือกสมอง-ระบบลิมบิก (mesocorticolimbic pathway) ว่าเป็นส่วนที่มีบทบาทมากที่สุดในการเรียนรู้ที่เกิดรางวัล (reward learning) และที่ปรับสภาพของจิต[49]
ผลงานวิจัยในปี ค.ศ. 2006 ช่วยอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างความจำเชิงกระบวนวิธี การเรียนรู้ และสภาพพลาสติกของไซแนปส์ในระดับโมเลกุล งานวิจัยหนึ่งใช้สัตว์เล็ก ๆ ที่ไม่มีแฟ็กเตอร์การถอดรหัส (transcription factor) ตระกูล CREB ในระดับที่ปกติเพื่อตรวจดูการประมวลข้อมูลใน striatum ในระหว่างการเรียนรู้แบบต่าง ๆ แม้ว่าจะยังไม่เป็นที่เข้าใจกันดี ผลงานทดลองแสดงว่า การทำงานของ CREB ที่ไซแนปส์จำเป็นเพื่อที่จะเชื่อมต่อการเรียนรู้ (acquisition) กับการเก็บ (storage) ของความจำเชิงกระบวนวิธี[50]
การศึกษาเรื่องโรคต่าง ๆ เป็นสิ่งสำคัญในการสร้างความเข้าใจในระบบความจำต่าง ๆ เพราะว่า ความสามารถและความบกพร่องทางความจำของคนไข้โรคต่าง ๆ มีบทบาทสำคัญในการแสดงว่า ความจำระยะยาวจริง ๆ แล้วเป็นความจำประเภทต่าง ๆ กัน หรือโดยเฉพาะก็คือ เป็นความจำเชิงประกาศ (declarative memory) และความจำเชิงกระบวนวิธี (procedural memory) นอกจากนั้นแล้ว คนไข้ก็มีความสำคัญในการแสดงโครงสร้างต่าง ๆ ของสมองที่เป็นฐานเครือข่ายประสาทของความจำเชิงกระบวนวิธี
ผลงานวิจัยในปัจจุบันแสดงว่า ปัญหาความจำเชิงกระบวนวิธีของคนไข้อัลไซเมอร์ อาจมีเหตุมาจากความเปลี่ยนแปลงในการทำงานของเอนไซม์ในเขตสมองที่ทำหน้าที่รวบรวมความจำเช่นเขตฮิปโปแคมปัส เอนไซม์โดยเฉพาะที่มีบทบาทในความเปลี่ยนแปลงเหล่านั้นเรียกว่า acetylcholinesterase (AchE) ซึ่งอาจจะได้รับผลกระทบจากแนวโน้มทางกรรมพันธุ์เกี่ยวกับหน่วยรับความรู้สึก (receptor) ที่อยู่ในสมองที่มีบทบาทในระบบภูมิคุ้มกัน เป็นหน่วยรับความรู้สึกที่เรียกว่า histamine H1 receptor งานวิจัยเหล่านั้นพบด้วยว่า สารสื่อประสาทต่าง ๆ คือโดพามีน เซโรโทนิน และ acetylcholine มีระดับที่ต่าง ๆ กันในซีรีเบลลัมของคนไข้ งานวิจัยในปี ค.ศ. 2008 เสนอความคิดว่า ระบบฮิสตามีนอาจเป็นเหตุของความบกพร่องทางประชานที่พบในคนไข้ และของปัญหาความจำเชิงกระบวนวิธีที่อาจเกิดขึ้นเนื่องจากความผิดปกติทางจิต (psychopathology)[51]
โรคในระบบประสาทกลางที่เรียกว่า Tourette syndrome (ความผิดปกติที่มีอาการกล้ามเนื้อกระตุกชนิดเคลื่อนไหวหลายชนิดร่วมกับชนิดเปล่งเสียง) โดยคล้ายกับโรคเกี่ยวกับความจำเชิงกระบวนวิธีมากมายอื่น ๆ มีความเกี่ยวข้องกับความเปลี่ยนแปลงในเขตใต้คอร์เทกซ์ที่สัมพันธ์กันที่เรียกว่า striatum เขตนี้และวงจรประสาทอื่น ๆ ที่ทำงานร่วมกันอย่างใกล้ชิดจาก basal ganglia ได้รับผลกระทบทั้งโดยโครงสร้างและโดยกิจในคนไข้โรคนี้ บทความที่มีอยู่ในปัจจุบันเกี่ยวกับประเด็นนี้แสดงหลักฐานว่า มีรูปแบบพิเศษหลายหลากของความจำเชิงกระบวนวิธี โดยมีส่วนที่น่าสนใจว่า รูปแบบความจำเชิงกระบวนวิธีที่มีผลกระทบมากที่สุดที่สามัญที่สุดของคนไข้ Tourette Syndrome เป็นเรื่องเกี่ยวกับกระบวนการเรียนรู้ทักษะที่เชื่อมสิ่งเร้ากับการตอบสนองในช่วงการเรียนรู้ (เช่นใน probabilistic classification task เช่นงานพยากรณ์อากาศ)[52]
ระบบประสาทต่าง ๆ ที่มีบทบาทในความจำเชิงกระบวนวิธีมักเป็นเป้าหมายของเชื้อเอชไอวี โดยส่วน striatum เป็นโครงสร้างที่ได้รับผลอย่างเห็นได้ชัดที่สุด[53] งานวิจัยที่ใช้ MRI แสดงความฝ่อในเขตใต้คอร์เทกซ์ส่วน basal ganglia และความผิดปกติของเนื้อขาว (white matter) ในเขตต่าง ๆ ที่สำคัญต่อทั้งความจำเชิงกระบวนวิธีและทักษะการเคลื่อนไหว[54] งานวิจัยประยุกต์ที่ใช้งานทดสอบต่าง ๆ เพื่อตรวจสอบความจำเชิงกระบวนวิธีเช่น pursuit rotor, การวาดรูปดาวโดยดูในกระจก, และการพยากรณ์อากาศ (โดยความน่าจะเป็นของไพ่ที่แสดง) แสดงว่า คนไข้เอชไอวีทำงานได้แย่กว่าคนปกติซึ่งบอกเป็นนัยว่า สมรรถภาพที่แย่กว่าโดยทั่ว ๆ ไปในงานต่าง ๆ เกิดจากความเปลี่ยนแปลงเฉพาะอย่าง ๆ ในสมองที่เกิดจากโรค[55]
แม้ว่าจะเป็นโรคที่มีผลโดยตรงต่อเขต striatum ต่าง ๆ ของสมองที่ใช้ในความจำเชิงกระบวนวิธี คนไข้โรคฮันติงตันโดยส่วนใหญ่กลับไม่แสดงปัญหาทางความจำเหมือนกับบุคคลอื่นที่มีโรคต่าง ๆ ในสมองที่มีผลต่อ striatum[56] แต่ว่าในคนไข้ระยะท้าย ๆ จะมีความเสียหายต่อความจำเชิงกระบวนวิธีที่เกิดจากความเสียหายต่อวิถีประสาทสำคัญต่าง ๆ ที่ช่วยการสื่อสารระหว่างเขตต่าง ๆ ใต้เปลือกสมองข้างใน (inner subcortical) กับเขตต่าง ๆ ใน prefrontal cortex[57]
งานวิจัยที่ใช้การสร้างภาพในสมอง (neuroimaging) แสดงว่าคนไข้โรคย้ำคิดย้ำทำ (Obsessive compulsive disorder ตัวย่อ OCD) ทำงานต่าง ๆ ที่ทดสอบความจำเชิงกระบวนวิธีได้ดีกว่าเพราะว่ามีการทำงานเกินกว่าปกติที่สังเกตเห็นได้ในโครงสร้างต่าง ๆ ใน striatum โดยเฉพาะในวงจรประสาทที่เชื่อมกับสมองกลีบหน้า (frontostriatal circuit) งานวิจัยเหล่านี้แสดงว่า ความจำเชิงกระบวนวิธีของคนไข้ OCD ดีกว่าปกติในระยะการเรียนรู้เบื้องต้น[58]
เป็นที่รู้กันแล้วว่าโรคพาร์กินสันมีผลต่อเขตสมองต่าง ๆ ในสมองกลีบหน้าโดยเฉพาะ ข้อมูลวิทยาศาสตร์ปัจจุบันบอกเป็นนัยว่า ปัญหาสมรรถภาพความจำที่เห็นได้ชัดในคนไข้ เกิดจากการควบคุมโดยวงจรวงจรประสาทที่เชื่อมสมองกลีบหน้ากับ striatum (frontostriatal circuit) ที่ผิดปกติ[59] คนไข้โรคพาร์กินสันบ่อยครั้งประสบความยากลำบากเกี่ยวกับเรื่องลำดับการกระทำที่ต้องใช้ในระยะการเรียนรู้[60] หลักฐานอื่น ๆ แสดงด้วยว่า เครือข่ายประสาทต่าง ๆ ของสมองกลีบหน้ามีความเกี่ยวข้องกับกิจบริหาร (executive function) และจะเกิดการทำงานเมื่อคนไข้ต้องทำงานบางอย่าง ซึ่งแสดงว่า frontostriatal circuit เป็นวงจรอิสระแต่สามารถทำงานร่วมกับเขตอื่น ๆ ในสมองซึ่งช่วยในกิจต่าง ๆ เช่นการใส่ใจ คือการตั้งสมาธิ[61]
งานวิจัยที่ใช้ MRI แสดงว่าคนไข้โรคจิตเภทที่ไม่ทานยารักษามี putamen ขนาดเล็กกว่าปกติ putamen เป็นส่วนของ striatum ที่มีบทบาทที่สำคัญยิ่งในความจำเชิงกระบวนวิธี[62] งานวิจัยอื่น ๆ พบว่า คนไข้โรคจิตเภทมีการสื่อสารที่ไม่เหมาะสมระหว่าง basal ganglia กับส่วนรอบ ๆ extrapyramidal system ซึ่งรู้กันว่า มีบทบาทอย่างใกล้ชิดกับระบบสั่งการ (motor system) และการประสานการเคลื่อนไหว[63] ความเชื่อล่าสุดก็คือว่า ปัญหาการทำกิจใน striatum ของคนไข้โรคจิตเภทไม่มีนัยสำคัญพอที่จะทำการเรียนรู้เชิงกระบวนวิธีให้เสียหายอย่างรุนแรง แต่ว่า ก็ยังมีหลักฐานที่แสดงว่า ความเสียหายจะสำคัญพอที่จะสร้างปัญหาการพัฒนาทักษะจากการฝึกช่วงหนึ่งไปยังอีกช่วงหนึ่ง[64]
โดยทั่ว ๆ ไปแล้ว งานวิจัยเกี่ยวกับผลของยาต่อความจำเชิงกระบวนวิธียังมีน้อย ซึ่งเป็นผลจากความจริงว่า ความจำเชิงกระบวนวิธีเป็นความจำโดยปริยายและดังนั้นจึงยากที่จะทดสอบ ไม่เหมือนกับความจำเชิงประกาศซึ่งชัดเจนกว่าและสามารถทดสอบได้ง่ายกว่าเพื่อกำหนดผลของยา
แม้ว่าผลของแอลกอฮอล์จะได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางโดยเฉพาะต่อความจำชัดแจ้ง แต่ก็ยังมีงานวิจัยน้อยงานที่ตรวจสอบผลของแอลกอฮอล์ต่อความจำเชิงกระบวนวิธี งานวิจัยโดยพิเท็ลและคณะแสดงว่า โรคพิษสุรา (alcoholism) ขัดขวางสมรรถภาพในการเรียนรู้ความรู้เชิงความหมายใหม่ ๆ ในงานวิจัยนี้ แม้ว่าจะมีความรู้เชิงความหมายที่เกิดการเรียนรู้บ้าง แต่ว่า ทักษะที่เรียนรู้ผ่านความจำเชิงกระบวนวิธีจะไม่พัฒนาไปถึงระยะอัตโนมัติ เหตุผลที่เป็นไปได้ของเรื่องนี้ก็คือ คนไข้โรคพิษสุราใช้กลยุทธ์ในการเรียนรู้ที่แย่กว่าคนปกติ[65]
เป็นเรื่องที่ชัดเจนว่า การเสพโคเคนเป็นระยะเวลานานเปลี่ยนแปลงโครงสร้างต่าง ๆ ในสมอง ผลงานวิจัยแสดงว่า โครงสร้างทางสมองที่เกิดผลโดยตรงกับการเสพโคเคนในระยะยาวก็คือ มีเลือดไปเลี้ยงสมองต่ำกว่าปกติ (hypoperfusion) ในสมองกลีบหน้า ในเขต periventricular และในเขตเชื่อมต่อกันของสมองกลีบขมับและสมองกลีบข้าง (temporal-parietal)[66] ซึ่งล้วนแต่เป็นโครงสร้างที่มีบทบาทในระบบความจำต่าง ๆ
นอกจากนั้นแล้ว โคเคนยังทำให้เกิดผลที่ไม่น่าปรารถนาคือเข้าไปขัดขวางหน่วยรับความรู้สึกประเภท DRD1 dopamine receptor ใน striatum มีผลให้เกิดระดับโดพามีนที่สูงขึ้นในสมอง[66] หน่วยรับความรู้สึกเหล่านี้สำคัญต่อการทำความจำเชิงกระบวนวิธีให้มั่นคง ระดับโดพามีนที่สูงขึ้นในสมองเนื่องจากการเสพโคเคนจะเหมือนกับที่พบในคนไข้โรคจิตเภท[67]
มีงานวิจัยที่ได้เปรียบเทียบความบกพร่องทางความจำที่เหมือนกันในกรณีทั้งสองเพื่อที่จะทำความเข้าใจเกี่ยวกับเครือข่ายประสาทของความจำเชิงกระบวนวิธี งานวิจัยหลายงานในหนูพบว่า เมื่อให้โคนเคนระดับ trace (คือมีปริมาณน้อยมาก) กับหนู ก็จะเกิดผลลบต่อระบบความจำเชิงกระบวนวิธี คือโดยเฉพาะแล้ว หนูจะไม่สามารถทำการเรียนรู้ทักษะการเคลื่อนไหวให้มั่นคง[68] งานวิจัยต่อ ๆ มาแสดงว่า การเว้นจากโคเคนมีความสัมพันธ์ต่อสมรรถภาพที่ดีขึ้นในการเรียนรู้ทักษะการเคลื่อนไหวที่สามารถดำรงเสถียรภาพอยู่ได้นาน (วิลเฟร็ดและคณะ) คือผลเสียต่อกายภาพที่เกิดจากการเสพโคเคนสามารถฟื้นตัวขึ้นได้บ้างเมื่อเลิกเสพ
ยาประเภท psychostimulant ทำงานโดยออกฤทธิ์ที่หน่วยรับความรู้สึกของโดพามีน (dopamine receptor) มีผลทำให้เกิดสมาธิที่สูงขึ้นหรือทำให้เกิดความสุข การใช้ยาประเภท psychostimulant ยังแพร่หลายทั่วไปเพื่อการบำบัดรักษาต่าง ๆ เช่นเพื่อโรคสมาธิสั้น นอกจากนั้นแล้ว ยังมีการใช้ยาประเภทนี้บ่อยครั้งเพิ่มขึ้นอีกด้วยในปัจจุบันในกลุ่มชนต่าง ๆ เช่นเด็กนักเรียนมหาวิทยาลัย (ในประเทศสหรัฐอเมริกา) เพื่อให้สามารถเรียนได้มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น หรืออาจใช้เสพเพราะทำให้เกิดความสุขซึ่งเป็นผลข้างเคียงของยา[69]
ผลงานวิจัยแสดงว่า เมื่อไม่ได้ใช้โดยวิธีที่ไม่ควร ยาประเภทนี้ช่วยในการเรียนรู้เชิงกระบวนวิธี คือแสดงว่า ยาเช่น d-amphetamine ช่วยลดเวลาการตอบสนอง และเพิ่มระดับการเรียนรู้เชิงกระบวนวิธีเมื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุม และกับกลุ่มที่ให้ยาระงับอาการทางจิต เช่น haloperidol ทดสอบโดยงานเกี่ยวกับการเรียนรู้เชิงกระบวนวิธีต่าง ๆ[70] แม้ว่าความจำเชิงกระบวนวิธีจะดีขึ้นในกลุ่มที่ให้ยาประเภท psychostimulant ในระดับ trace (คือน้อยมาก) นักวิจัยจำนวนมากก็ยังพบว่า ความจำประเภทนี้จะเกิดปัญหาเมื่อใช้ยาผิด ๆ[71] ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่ให้ไอเดียว่า สำหรับการเรียนรู้เชิงกระบวนวิธีในระดับที่ดีสุด ระดับของโดพามีนจะต้องมีความสมดุล
มีความชัดเจนว่า การฝึกซ้อมเป็นกระบวนการที่สำคัญในการเรียนรู้ทักษะและการทำทักษะให้สมบูรณ์ โดยผลงานวิจัยที่มีมากว่า 40 ปีแล้ว เป็นเรื่องที่ชัดเจนในทั้งมนุษย์และสัตว์ว่า การสร้างความจำทุกประเภทเกิดการเพิ่มสมรรถภาพเพราะเหตุสภาวะในสมองที่มีในช่วงนอนหลับ นอกจากนั้นแล้ว มีหลักฐานแสดงอย่างสม่ำเสมอในมนุษย์ว่า การนอนช่วยกระบวนการสร้างความจำเชิงกระบวนวิธี เพราะเหตุของกระบวนการทำความจำให้มั่นคง (consolidation) โดยเฉพาะเมื่อมีการนอนหลับทันทีหลังจากระยะแรกของการสร้างความจำ (คือการเรียนรู้)[72][73][74][75][76]
การทำความจำให้มั่นคงเป็นกระบวนการที่เปลี่ยนความจำใหม่ ๆ จากสภาพที่ยังเปราะบางไปเป็นสภาพที่ทนทานมีเสถียรภาพยิ่งขึ้น ก่อนหน้านี้ เชื่อกันมานานว่า การทำความจำเชิงกระบวนวิธีให้มั่นคงเกิดขึ้นเพียงแค่เพราะเหตุแห่งกาลเวลา[77][78] แต่งานวิจัยเร็ว ๆ นี้เช่นในปี ค.ศ. 2002 แสดงว่า มีการเรียนรู้บางแบบที่กระบวนการทำความจำให้มั่นคงเกิดการเพิ่มสมรรถนะขึ้นเฉพาะในเวลานอนหลับเท่านั้น[79] แต่ว่า สำคัญที่จะสังเกตว่า ไม่ใช่การนอนหลับอย่างไรก็ได้ที่เพียงพอที่จะทำความจำนี้ให้ดี ที่จะทำประสิทธิภาพของทักษะเมื่อรับการทดสอบภายหลังให้ดีขึ้น และจริง ๆ แล้ว ในประเด็นเรื่องทักษะการเคลื่อนไหว มีหลักฐานที่แสดงว่า ไม่ปรากฏสมรรถภาพที่ดีขึ้น เมื่อการนอนเป็นแบบสั้น ๆ แบบ non-rapid eye movement (NREM ระยะ 2-4) เช่นการงีบหลับ[80]
ส่วนการนอนหลับประเภท REM sleep ที่ติดตามระยะ slow-wave sleep (SWS คือระยะ 3-4 ซึ่งเป็นการหลับแบบ NREM ที่ลึกที่สุด) พบว่าดีที่สุดในการเพิ่มสมรรถภาพของความจำเชิงกระบวนวิธี โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้ามีในทันทีหลังจากการเรียนรู้ทักษะเบื้องต้น คือโดยสรุปแล้ว การนอนเต็มที่โดยไม่ขาดตอนทันทีหลังจากที่เรียนรู้ทักษะใหม่ จะทำให้เกิดการทำความจำให้มั่นคงที่ดีที่สุด นอกจากนั้นแล้ว ถ้าการนอนแบบ REM sleep เกิดการขาดตอน ความจำเชิงกระบวนวิธีจะไม่ดีขึ้น[81] แต่ว่า สมรรถภาพที่ดีขึ้นย่อมเกิดขึ้นถ้านอนหลังการฝึกไม่ว่าจะเป็นกลางคืนหรือกลางวัน ตราบเท่าที่มี SWS ติดตาม REM sleep และก็พบด้วยว่าสมรรถภาพที่เพิ่มขึ้นของความจำมีความเฉพาะเจาะจงต่อสิ่งเร้าที่ได้เรียนรู้ (เช่น การเรียนรู้วิธีวิ่งจะไม่มีผลเป็นการขี่จักรยานที่ดีขึ้น)[82] สมรรถภาพในการทำงาน Wff ’n Proof Task[83][84][85], หอคอยแห่งฮานอย[86], และการวาดรูปโดยมองเงากระจก (Mirror Tracing Task)[87] ล้วนแต่เกิดดีขึ้นหลังจากการนอนแบบ REM sleep
ไม่ว่าทักษะจะเรียนโดยจงใจ (คือด้วยความใส่ใจ มีจิตสำนึก) หรือว่าจะเรียนโดยปริยาย ทั้งสองล้วนมีผลที่เกิดจากการทำความจำให้มั่นคงในภายหลัง คือผลงานวิจัยบอกเป็นนัยว่า ความสำนึกที่เป็นไปโดยชัดแจ้งและความเข้าใจถึงทักษะที่กำลังเรียนจะเพิ่มสมรรถภาพของการทำความจำเชิงกระบวนวิธีให้มั่นคงในช่วงที่หลับ[88] ผลนี้ไม่ค่อยน่าแปลกใจ เพราะว่าเป็นเรื่องที่ยอมรับกันโดยทั่วไปแล้วว่า ความตั้งใจ (intention) และความสำนึก (awareness) ในช่วงระหว่างการเรียนเพิ่มสมรรถภาพความจำเกือบทุกประเภท
นักวิจัยที่ Dalhousie University พบในปี ค.ศ. 2010 ว่า ภาษาพูดที่ใช้คำช่วยหรือคำเติมหลัง (หรือปัจจัย เช่นภาษาบาลี) ไม่ได้ใช้ลำดับของคำเพื่อจะอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างคำประธานและผู้ถูกกระทำ ต้องอาศัยความจำเชิงกระบวนวิธี ส่วนภาษาที่ใช้ลำดับของคำต้องอาศัยความจำระยะสั้นเพื่อทำกิจเดียวกัน[89]
หมวดหมู่:ความจำ หมวดหมู่:กระบวนการความจำ หมวดหมู่:ทักษะ