Executive functions

cutive functions (แปลว่า หน้าที่บริหาร ตัวย่อ AF) หรือ ความสามารถของสมองด้านบริหารจัดการ, ทักษะด้านการคิดเชิงบริหาร สามารถนิยามได้ว่า "เป็นทักษะที่จำเป็นในการทำกิจที่มีเป้าหมาย มีจุดมุ่งหมาย" เป็นคำครอบคลุมที่ใช้กล่าวถึงกระบวนการทางประชานที่ควบคุมและจัดการกระบวนการทางประชานอื่น ๆ 
เช่น การวางแผน (planning), ความจำใช้งาน (working memory), การใส่ใจ, การแก้ปัญหา, การเข้าใจเหตุผลโดยใช้คำ (verbal reasoning), cognitive inhibition (การมีสมาธิ), cognitive flexibility (การคิดถึงหลาย ๆ เรื่องได้พร้อมกัน), task switching (การทำงานหลาย ๆ งานได้พร้อมกัน) 
และการเริ่มและตรวจสอบการกระทำ
ตามทฤษฏีทางจิตวิทยา ระบบบริหาร (executive system) เป็นตัวควบคุมและบริหารกระบวนการทางประชานอื่น ๆ
มีหน้าที่เกี่ยวกับกระบวนการที่บางครั้งเรียกว่าเป็น "executive functions" (หน้าที่บริหาร) "executive skills" (ทักษะการบริหาร) "supervisory attentional system" (ระบบควบคุมโดยการใส่ใจ) หรือ "cognitive control" (การควบคุมทางประชาน)
ส่วน prefrontal cortex ของสมองกลีบหน้าเป็นส่วนที่ขาดไม่ได้ แต่ไม่ใช่ส่วนเดียว ที่ทำหน้าที่ดังที่กล่าวมานี้

ประสาทกายวิภาค 
โดยประวัติแล้ว EF พิจารณาว่าควบคุมโดยสมองส่วน prefrontal ของสมองกลีบหน้า
แต่จริง ๆ แล้วก็ยังเป็นประเด็นที่ถกเถียงกันอยู่
แม้ว่า บทความเกี่ยวกับรอยโรคในส่วน prefrontal ของสมองกลีบหน้าจะกล่าวถึงความผิดปกติของ EF และบทความเกี่ยวกับความผิดปกติของ EF ก็จะกล่าวถึงรอยโรคในส่วน prefrontal ของสมองกลีบหน้า
บทความปริทัศน์หนึ่งพบว่า ความสัมพันธ์ระหว่าง EF กับสมองกลีบหน้าที่ไม่เสียหายและใช้งานได้ มี sensitivity สูง (คือถ้า EF ปกติ สมองกลีบหน้าก็ปกติด้วย) แต่มี specificity ต่ำ (คือถ้า EF ผิดปกติ สมองกลีบหน้าอาจจะปกติ)
ซึ่งหมายความว่า เขตสมองทั้งในส่วนหน้าและไม่ใช่ส่วนหน้าจำเป็นต่อการทำงานปกติในระบบบริหาร
คือ สมองกลีบหน้าอาจจะต้องมีส่วนร่วมใน EF ทั้งหมด แต่ไม่ใช่สมองส่วนเดียวที่มีบทบาท

บทความปริทัศน์ของอัลวาเรซและเอ็มมอรี่ในปี ค.ศ. 2006 แสดงว่า งานวิจัยที่ใช้การสร้างภาพสมอง (neuroimaging) หรือการศึกษารอยโรคได้ระบุถึงหน้าที่ต่าง ๆ ที่บ่อยครั้งสัมพันธ์กับเขตต่าง ๆ โดยเฉพาะของ PFC กล่าวคือ
 ส่วน dorsolateral prefrontal cortex มีหน้าที่เกี่ยวกับการประมวลผลแบบ "on-line" (คือมีการประมวลผลสด ๆ ร่วมอยู่ในเหตุการณ์หรือประสบการณ์นั้น ๆ) เช่นการประสานมิติต่าง ๆ ของประชานและพฤติกรรม ดังนั้น เขตนี้จึงพบว่ามีความสัมพันธ์กับความคล่องแคล่วทางภาษา (verbal fluency), ความคล่องแคล่วในการออกแบบ (design fluency), การคิดถึงเพียงเรื่องเดียวและการเปลี่ยนไปคิดเรื่องอื่น, การวางแผน, cognitive inhibition (การมีสมาธิ), ทักษะในการจัดระเบียบ, การคิดอย่างมีเหตุผล, การแก้ปัญหา และการคิดเชิงนามธรรม (abstract thinking) 

 anterior cingulate cortex (ตัวย่อ ACC) มีบทบาทเกี่ยวกับแรงจูงใจ (emotional drive) ประสบการณ์ทางอารมณ์ (emotional experience) และการประสานอารมณ์ (emotional integration)  หน้าที่ทางประชานที่เกี่ยวข้องกันอย่างอื่น ๆ รวมทั้งการยับยั้งการตอบสนองที่ไม่เหมาะสม การตัดสินใจ และพฤติกรรมที่มีแรงจูงใจ รอยโรคในเขตนี้สามารถนำไปสู่ภาวะที่มีแรงจูงใจต่ำรวมทั้งภาวะไร้อารมณ์ (apathy) ภาวะไร้แรงผลักดันและการริเริ่ม (abulia) หรือสภาวะไม่พูดและเสียการเคลื่อนไหว (akinetic mutism) และอาจจะมีผลเป็นสภาวะไร้แรงจูงใจสำหรับความต้องการพื้นฐานของชีวิตเช่นความต้องการอาหารและเครื่องดื่ม และอาจจะมีความสนใจน้อยลงในกิจกรรมทางสังคม ทางอาชีพ และเกี่ยวกับเพศสัมพันธ์
 orbitofrontal cortex (ตัวย่อ OFC) มีบทบาทสำคัญในการควบคุมแรงกระตุ้นฉับพลัน (impulse) การตรวจดูพฤติกรรมที่กำลังเป็นไป, การดำรงรักษาพฤติกรรมที่ตั้งเป็นรูปแบบแล้ว, การมีสมาธิคิดถึงเรื่อง ๆ เดียว, และพฤติกรรมที่เหมาะสมทางสังคม นอกจากนั้นแล้ว OFC ยังมีบทบาทเกี่ยวกับเป็นตัวแทนค่ารางวัลที่เกิดจากตัวกระตุ้นทางประสาทสัมผัส และเกี่ยวกับการประเมินประสบการณ์ที่ทำให้เกิดอารมณ์ที่เป็นอัตวิสัย รอยโรคใน OFC อาจทำให้เกิดความไม่มีการยับยั้งชั่งใจ (disinhibition) ความหุนหันพลันแล่น (impulsivity) การประทุออกของความก้าวร้าว (aggressive outburst) ความสำส่อนทางเพศ และพฤติกรรมต่อต้านสังคม

นอกจากนั้นแล้ว อัลวาเรซและเอ็มมอรี่ยังได้กล่าวไว้ว่า

บทบาทตามสมมติฐาน 
ระบบบริหารพิจารณากันว่า มีบทบาทสำคัญในการเผชิญหน้ากับสถานการณ์ใหม่ ๆ ที่ไม่ได้อยู่ในรูปแบบที่จัดการได้โดยกระบวนการจิตวิทยาอัตโนมัติ
ซึ่งเป็นเพียงการทำซ้ำซึ่งพฤติกรรมต่าง ๆ ที่เคยเรียนรู้มาก่อน
นักจิตวิทยาดอน นอร์แมน และทิม แชลไลซ์ ได้ร่างสถานการณ์ 5 อย่างที่การทำงานแบบซ้ำ ๆ กันของพฤติกรรมจะไม่มีประสิทธิภาพ คือ
 ที่ต้องมีการวางแผนหรือการตัดสินใจ
 ที่ต้องแก้ไขข้อผิดพลาดหรือต้องสืบหาข้อผิดพลาด
 ที่การตอบสนองยังไม่ได้มีการซ้อมมาดีหรือว่าต้องมีการกระทำรูปแบบใหม่ ๆ ในบางส่วน
 ที่มีอันตรายหรือยากโดยเทคนิค
 ที่ต้องฝืนการตอบสนองโดยนิสัยหรือต้องฝืนความอยาก

"prepotent response" (แปลว่า การตอบสนองมหาอำนาจ) เป็นการตอบสนองที่เกิดการเสริมแรง (reinforcement) ไม่ว่าจะเป็นเชิงบวกหรือเชิงลบโดยทันที หรือว่าที่ได้มีการสัมพันธ์กับตัวเสริมกำลังมาก่อน ๆ แล้ว
ต้องมีการทำงานของ EF เมื่อจำเป็นที่จะต้องเลี่ยงการตอบสนองเช่นนั้น
ซึ่งถ้าไม่มีการเลี่ยงแล้ว อาจเกิดขึ้นโดยอัตโนมัติเพื่อตอบสนองต่อสิ่งเร้าของสิ่งแวดล้อมภายนอก
ยกตัวอย่างเช่น เมื่อมีสิ่งเร้าที่น่าปรารถนา เช่น เค้กช็อกโกแลตที่อร่อย
เราอาจจะมีการตอบสนองอัตโนมัติเป็นการลองรับประทาน
แต่ว่า ถ้าพฤติกรรมเช่นนี้ไม่ลงรอยกับแผนการภายในอื่น ๆ
(เช่น ได้ตัดสินใจมาก่อนแล้วว่าจะไม่ทานเค้กช็อกโกแลตในขณะที่กำลังลดอาหารอยู่)
EF อาจจะต้องทำงานเพื่อยับยั้งการตอบสนองเช่นนั้น

แม้ว่า จะมีการพิจารณาว่าการยับยั้ง prepotent response ปกติเป็นพฤติกรรมปรับตัวตามทฤษฎีวิวัฒนาการ
แต่ว่าปัญหาการพัฒนาบุคคลหรือของกลุ่มชนนั้นสามารถเกิดขึ้นได้ ถ้ามีการหลบเลี่ยงความรู้สึกถูกผิด (คือเลี่ยงการประพฤติให้ชอบตามศีลธรรม) เพราะเหตุแห่งความกดดันทางสังคม
หรือว่า ความคิดสร้างสรรค์ต่าง ๆ เกิดการยับยั้งโดย EF

มุมมองทางประวัติศาสตร์ 
แม้ว่าจะมีงานวิจัยเกี่ยวกับ EF และมูลฐานทางประสาทที่เพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดในปีที่ผ่าน ๆ มา
โครงสร้างทางทฤษฎีของเรื่องนี้ไม่ใช่ของใหม่
ในคริสต์ทศวรรษ 1950 นักจิตวิทยาชาวอังกฤษโดนัลด์ บรอดเบ็นต์ได้กำหนดความแตกต่างกันระหว่างกระบวนการ "อัตโนมัติ" และกระบวนการ "มีการควบคุม" (ซึ่งมีกำหนดอย่างชัดเจนยิ่งขึ้นโดยชิฟฟรินและชไนเดอร์ในปี ค.ศ. 1977)
และได้เสนอไอเดียเกี่ยวกับความใส่ใจโดยเลือก (selective attention) ซึ่งเป็นไปควบคู่กันกับ EF
ในปี ค.ศ. 1975 นักจิตวิทยาชาวอเมริกันไมเคิล โพสเนอร์ได้ใช้คำว่า การควบคุมทางประชาน (cognitive control) ในหนังสือของเขาในบทที่มีชื่อว่า "Attention and cognitive control (ระบบควบคุมความใส่ใจและประชาน)"

จากนั้น งานของนักวิจัยทรงอิทธิพลต่าง ๆ เช่น ไมเคิล โพสเนอร์, โจควิน ฟัสเตอร์, ทิม แชลไลซ์ และนักวิจัยอื่น ๆ ในช่วงคริสต์ทศวรรษ 1980 ได้ตั้งรากฐานสำหรับงานวิจัยต่อ ๆ มาเกี่ยวกับเรื่อง EF
ยกตัวอย่างเช่น โพสเนอร์ได้เสนอว่ามีสาขาของระบบความใส่ใจเป็นสาขา "บริหาร" แยกออกต่างหาก
ซึ่งมีหน้าที่เพ่งเล็งความใส่ใจไปยังลักษณะหนึ่ง ๆ ของสิ่งแวดล้อม
ส่วนนักประสาทจิตวิทยาชาวอังกฤษทิม แชลไลซ์ได้เสนอโดยมีส่วนคล้าย ๆ กันว่า ความใส่ใจมีการควบคุมโดย ""ระบบควบคุมดูแล" (supervisory system)
ซึ่งสามารถเลี่ยงการตอบสนองอัตโนมัติโดยตอบสนองทางพฤติกรรมที่มีมูลฐานจากแผนการหรือความตั้งใจ
ในช่วงเวลานี้ ได้มีมติที่เห็นพ้องกันว่า ระบบควบคุมนี้อยู่ในส่วนหน้าสุดของสมอง ซึ่งก็คือ prefrontal cortex (PFC)

ในปี ค.ศ. 1986 นักจิตวิทยาอลาน แบดดะลี ได้เสนอระบบที่คล้าย ๆ กันโดยเป็นส่วนของแบบจำลองของความจำใช้งาน (working memory) ของเขา
และอ้างว่า ต้องมีส่วนประกอบองค์หนึ่ง (ซึ่งภายหลังเขาให้ชื่อว่า "central executive")
ที่ทำให้สามารถจัดการข้อมูลในความจำระยะสั้นได้ (เช่น คิดเลข)

พัฒนาการ 
โครงสร้างการพัฒนาการเป็นสิ่งที่มีประโยชน์ในการศึกษา EF เพราะว่า ความสามารถต่าง ๆ ของ EF พัฒนาเร็วช้าไม่เท่ากันตามกาลเวลา
คือ ความสามารถบางอย่างถึงการพัฒนาการอย่างสมบูรณ์ในปลายวัยเด็กหรือวัยรุ่น ในขณะที่ส่วนที่เหลือยังพัฒนาอยู่แม้ในวัยผู้ใหญ่ระยะต้น ๆ
เพราะว่า สมองยังเจริญเติบโตและสร้างการเชื่อมต่อต่าง ๆ จนกระทั่งถึงในวัยผู้ใหญ่
ความสามารถเกี่ยวกับ EF ได้รับอิทธิพลจากทั้งการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพในสมองและประสบการณ์ชีวิต
ทั้งในห้องเรียนทั้งในชีวิตจริง ๆ
นอกจากนั้นแล้ว การพัฒนาการทำงานของ EF ยังสัมพันธ์กับการพัฒนาทางประสาทสรีรภาพในสมองที่ยังเติบโตอยู่
คือ เมื่อสมรรถภาพการประมวลผลของสมองกลีบหน้าและส่วนอื่น ๆ ที่มีการเชื่อมต่อถึงกันและกันสูงขึ้น หน้าที่ต่าง ๆ เกี่ยวกับระบบบริหารจึงจะปรากฏ
เมื่อสมรรถภาพเหล่านี้เกิดขึ้นแล้ว ก็จะเกิดการพัฒนาต่อไปบางครั้งอย่างรวดเร็วเป็นช่วง ๆ
ในขณะที่สมรรถภาพที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นอื่น ๆ ก็จะเจริญขึ้นด้วย
ซึ่งบ่งถึงความแตกต่างกันของแนวทางการพัฒนาของส่วนประกอบต่าง ๆ

วัยเด็กต้น ๆ 
ระบบการยับยั้ง (inhibitory control) และความจำใช้งาน (working memory) เป็นกิจบริหารพื้นฐานอย่างหนึ่ง
ที่ทำให้การพัฒนากิจบริหารที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นอื่น ๆ เช่นการแก้ปัญหาเป็นไปได้
ระบบการยับยั้งและความจำใช้งานเป็นระบบแรก ๆ สุดที่ปรากฏ
คือพบการพัฒนาเบื้องต้นได้ในทารกวัย 7-12 เดือน
และหลังจากนั้นในวัยก่อนปฐมศึกษา เด็ก ๆ จะแสดงประสิทธิภาพในงานเกี่ยวกับการยับยั้งและความจำใช้งานที่ดีขึ้นอย่างรวดเร็วโดยปกติในระหว่างอายุ 3-5 ขวบ
นอกจากนั้นแล้วก็อยู่ในช่วงเวลานี้ด้วย ที่ความสามารถในการทำงานหลาย ๆ งานได้พร้อมกัน (cognitive flexibility) พฤติกรรมมีเป้าหมาย (goal-directed behavior) และการวางแผนเริ่มเกิดการพัฒนา
อย่างไรก็ดี เด็กวัยก่อนปฐมศึกษายังไม่มีสมรรถภาพทางการบริหารที่สมบูรณ์ จึงยังเกิดการทำงานผิดพลาดเกี่ยวข้องกับสมรรถภาพที่กำลังเติบโตขึ้น
แต่โดยปกติจะไม่ใช่เป็นเพราะความไม่มีสมรรถภาพเหล่านั้น
แต่เป็นเพราะว่า เด็ก ๆ ยังไม่มีความสำนึกว่าเมื่อไรและอย่างไรที่จะใช้วิธีการบริหารหนึ่ง ๆ ในกรณีเช่นนั้น

ก่อนวัยรุ่น 
เด็กก่อนวัยรุ่นยังปรากฏการเจริญขึ้นของ EF บางอย่างที่รวดเร็วอีกด้วยพร้อมกับการเจริญขึ้นอย่างสมบูรณ์ของหน้าที่บางอย่าง
ซึ่งบอกเป็นนัยว่า การพัฒนาของ EF ไม่ได้เป็นการเจริญขึ้นในแนว น

ในช่วงก่อนวัยรุ่น เด็ก ๆ มีสมรรถภาพที่เพิ่มขึ้นอย่างสำคัญเกี่ยวกับความจำใช้งานทางภาษา (verbal working memory)
พฤติกรรมมีเป้าหมาย (โดยอาจมีช่วงที่พัฒนาเร็วที่สุดใกล้อายุ 12 ขวบ)
การยับยั้งการตอบสนอง (response inhibition) และความใส่ใจโดยเลือก
และการวางแผนและทักษะในการจัดระเบียบต่าง ๆ 
นอกจากนั้นแล้ว ในระหว่างวัย 8-10 ขวบ cognitive flexibility (การคิดถึงหลาย ๆ เรื่องได้พร้อมกัน) โดยเฉพาะจะเริ่มเทียบกับระดับของผู้ใหญ่
อย่างไรก็ดี เปรียบเหมือนกับรูปแบบการพัฒนาที่เกิดขึ้นในวัยเด็กต้น ๆ สมรรถภาพการบริหารในเด็กก่อนวัยรุ่นมีขีดจำกัด
เพราะว่าไม่สามารถใช้สมรรถภาพเหล่านี้ในกรณีต่าง ๆ กันอย่างสม่ำเสมอ
อันเป็นผลจากการพัฒนาที่ยังเป็นไปอยู่ในระบบการยับยั้ง (inhibitory control)

วัยรุ่น 
แม้ว่าจะมีสมรรถภาพต่าง ๆ กันที่เริ่มขึ้นในสมัยวัยเด็กต้น ๆ และก่อนวัยรุ่น เช่นการยับยั้ง
แต่ว่า เป็นสมัยช่วงวัยรุ่นที่ระบบต่าง ๆ ในสมองจะเกิดการทำงานที่ประสานกันดี
จะเป็นในวัยนี้นี่แหละที่เยาวชนจะมีสมรรถภาพทางการบริหารต่าง ๆ เช่น การยับยั้ง (inhibitory control) ที่มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ
เหมือนกับที่ระบบการควบคุมเกิดขึ้นในวัยเด็กและพัฒนาขึ้นเรื่อย ๆ
การวางแผนและพฤติกรรมมีเป้าหมายจะมีการพัฒนาขึ้นตลอดระยะช่วงวัยรุ่น
นอกจากนั้นแล้ว สมรรถภาพต่าง ๆ เช่น การควบคุมการใส่ใจ (โดยอาจจะเจริญขึ้นอย่างรวดเร็วช่วงอายุ 15 ปี) 
และความจำใช้งาน ก็จะมีการพัฒนาต่อไปในช่วงนี้ด้วย

วัยผู้ใหญ่ 
ความเปลี่ยนแปลงสำคัญที่เกิดขึ้นในสมองในวัยผู้ใหญ่ก็คือการสร้างปลอกไมอีลินของเซลล์ประสาทใน prefrontal cortex
ในช่วงวัย 20-29 ปี สมรรถภาพการบริหารจะอยู่ในระดับสูงสุด ซึ่งทำให้คนในช่วงอายุนี้สามารถทำงานทางใจที่ยากที่น่าสนใจที่สุด
เป็นสมรรถภาพที่จะเสื่อมลงต่อ ๆ ไป
โดยความจำใช้งานและ spatial span เป็นส่วนที่เสื่อมให้เห็นมากที่สุด
ส่วน cognitive flexibility (การคิดถึงหลาย ๆ เรื่องได้พร้อมกัน) เป็นความเสียหายที่เกิดขึ้นภายหลังและมักจะไม่เกิดขึ้นจนกระทั่งถึงอายุ 70 ปีในผู้ใหญ่ปกติ
สมรรถภาพการบริหารที่เสื่อมลงเป็นตัวพยากรณ์สมรรถภาพการช่วยเหลือตนเองได้ดีที่สุดในคนชรา

แบบจำลอง

การประเมิน 
การประเมิน EF ต้องอาศัยการหารวมข้อมูลมาจากหลาย ๆ แหล่ง
และอาศัยการสร้างภาพโดยรวมเพื่อหาแนวโน้มและรูปแบบที่เหมือนกันข้ามกาลเวลาและสถานการณ์
นอกจากการตรวจสอบตามแบบแผนแล้ว วิธีการประเมินอื่น ๆ ก็ยังสามารถใช้ได้ เช่น รายการตรวจสอบมาตรฐาน การสังเกตการณ์ การสัมภาษณ์ และตัวอย่างของผลงานในอาชีพ
จากข้อมูลต่าง ๆ เหล่านี้ อาจจะสามารถอนุมานข้อสรุปเกี่ยวกับสมรรถภาพของ EF ในบุคคลนั้นได้

มีการทดสอบหลายประเภท (เช่น ตามผลการทดสอบ หรือตามที่ตนรายงาน) ที่วัดประสิทธิภาพของ EF ในช่วงการพัฒนาต่าง ๆ
การทดสอบเพื่อประเมินผลเหล่านี้สามารถใช้เพื่อการวินิจฉัยทางการแพทย์ในกลุ่มบุคคลต่าง ๆ เพื่อการรักษาบำบัดโรค เช่น

หลักฐานจากงานทดลอง 
ระบบการบริหารเป็นเรื่องที่กำหนดได้ยาก ดังที่นักจิตวิทยาพอล เบอร์กีส์ได้กล่าวว่า เพราะไม่มี "ความเชื่อมต่อกันระหว่างกระบวนการทำงานกับพฤติกรรม"
ซึ่งก็คือ ไม่มีพฤติกรรมอันใดอันหนึ่งโดยเฉพาะที่สัมพันธ์กับ EF
หรือกับระบบการบริหารที่เกิดความเสียหาย
ยกตัวอย่างเช่น ปกติจะชัดเจนว่า คนไข้ที่มีการอ่านเสียหายจะไม่สามารถที่จะทำกิจอะไร แต่ว่า จะไม่ชัดเจนว่า คนไข้ที่มี EF เสียหายจะไม่สามารถที่จะทำกิจอะไร

นี้เป็นผลของธรรมชาติของระบบบริหารโดยตรง
ที่มีส่วนเกี่ยวข้องกับการประสานงานการใช้ทรัพยากรทางประชานที่ไม่อยู่นิ่ง ที่เป็นไปในปัจจุบัน
และดังนั้น จะเห็นผลของการทำงานของระบบได้ก็โดยวัดผลกระบวนการทางประชานอื่น ๆ
นอกจากนั้นแล้ว โดยนัยเดียวกัน ระบบอาจไม่เกิดการทำงานนอกสถานการณ์ในโลกจริง ๆ (เช่น ในสถานการณ์ในแล็บ)
ดังที่ประสาทแพทย์อันโตนิโอ ดามาซิโอได้รายงานว่า คนไข้คนหนึ่งมีปัญหาเกี่ยวกับระบบบริหารในชีวิตประจำวันจริง ๆ แต่ก็ยังสามารถผ่านการทดสอบที่ทำโดยกระดาษและปากกาหรือการทดสอบในแล็บที่เกี่ยวกับ EF ได้

ทฤษฎีเกี่ยวกับระบบบริหารโดยมากมาจากสังเกตการณ์ในคนไข้ที่มีสมองกลีบหน้าเสียหาย
คือ คนไข้มีการกระทำและกลยุทธ์ในการทำกิจต่าง ๆ ในชีวิตประจำวันที่ไม่มีระเบียบ
(ซึ่งเป็นกลุ่มพฤติกรรมที่เรียกว่า dysexecutive syndrome)
แม้ว่า คนไข้จะสามารถผ่านการทดสอบทางคลินิกหรือภายในแล็บที่ใช้ประเมินการทำงานทางประชานขั้นพื้นฐานเช่นความจำ การเรียนรู้ ภาษา และการคิดหาเหตุผล
มีสมมติฐานที่แสดงว่า เพื่อที่จะอธิบายพฤติกรรมที่น่าแปลกใจเช่นนี้ จะต้องมีระบบประสาทครอบคลุมที่ประสานงานของกระบวนการทางประชานต่าง ๆ

หลักฐานการทดลองมากมายเกี่ยวกับโครงสร้างทางประสาทที่เกี่ยวข้องกับ EF มาจากการทดสอบโดยใช้ stroop effect และ Wisconsin Card Sorting Task (WCST)
โดย Stroop task ให้ผู้รับการทดลองบ่งสีของคำที่ระบายสีโดยที่สีและความหมายของคำอาจจะขัดแย้งกัน (เช่น คำว่า "แดง" ที่ระบายสีเป็นสีเขียว)
ผู้รับการทดลองจะต้องใช้ EF ในการทำงานนี้
เพราะว่า ต้องมีการยับยั้งพฤติกรรมที่ทำอย่างช่ำชองและอัติโนมัติ (เช่นการอ่านคำหนังสือ)
เพื่อที่จะทำงานที่ไม่ค่อยได้ทำ ซึ่งก็คือบ่งสีของคำ
งานทดลองที่ใช้การสร้างภาพสมองโดยกิจ (functional neuroimaging) แสดงว่า มีสองส่วนใน PFC
ซึ่งก็คือ anterior cingulate cortex (ACC) และ dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC)
ที่พิจารณาว่ามีความสำคัญเป็นพิเศษในการทำงานทดสอบนี้

ความไวต่อสิ่งแวดล้อมของ PFC 
มีหลักฐานอื่น ๆ ที่แสดงความเกี่ยวข้องของ PFC ใน EF จากการทดลองในลิงอันดับวานรเช่นในลิงมาคาก โดยใช้การวัดสรีรภาพทางไฟฟ้า (electrophysiology) ของเซลล์เดี่ยว ๆ
ซึ่งแสดงว่า เมื่อเปรียบเทียบกับเซลล์ประสาทในด้านหลังของสมอง เซลล์ของ PFC เป็นจำนวนมากไวต่อการประกอบรวมกันของสิ่งเร้าและสถานการณ์สิ่งแวดล้อม (context)
ยกตัวอย่างเช่น เซลล์ของ PFC อาจจะตอบสนองต่อตัวช่วยสีเขียว
ในกรณีที่ตัวช่วยบ่งว่า ควรจะขยับตาทั้งสองและศีรษะอย่างรวดเร็วไปทางซ้าย
แต่ไม่ตอบสนองต่อตัวช่วยสีเขียวในสถานการณ์ทางการทดลองอื่น ๆ
เรื่องนี้เป็นเรื่องสำคัญ เพราะว่า การทำงานในระดับที่ดีสุดของ EF จะต้องขึ้นอยู่กับสถานการณ์
ตัวอย่างที่ให้โดยมิลเล่อร์และโคเฮ็นก็คือ ผู้ที่อยู่ในประเทศสหรัฐอเมริกาจะต้องเรียนรู้อย่างช่ำชองที่จะมองไปทางซ้ายก่อนที่จะข้ามถนน
แต่ว่า เมื่อมีสถานการณ์เปลี่ยนไปที่แสดงว่า อยู่ในประเทศอังกฤษ
ต้องมีการห้ามการตอบสนองเช่นนี้ คือต้องแทนที่พฤติกรรมด้วยการจับคู่สิ่งเร้า-การตอบสนองที่ต่างกันไป (คือให้มองไปทางขวาก่อนข้ามถนน)
กลุ่มพฤติกรรมเหล่านี้ชัดเจนว่าต้องอาศัยระบบประสาทที่สามารถประสานสิ่งเร้า (คือถนนในกรณีนี้) กับสถานที่ (ประเทศสหรัฐ ประเทศอังกฤษ) เพื่อตอบสนองด้วยพฤติกรรม (มองซ้าย มองขวา)
หลักฐานในปัจจุบันบอกเป็นนัยว่า เซลล์ประสาทใน PFC ดูเหมือนจะทำหน้าที่เป็นตัวแทนข้อมูลเช่นนี้อย่างชัดเจน

หลักฐานอื่น ๆ จากงานวิจัยสรีรภาพไฟฟ้าของเซลล์เดี่ยว ๆ ในลิงแสดง ventrolateral PFC ว่าเป็นตัวควบคุมการตอบสนองทางการเคลื่อนไหว (motor responses)
ยกตัวอย่างเช่น เซลล์ที่เพิ่มอัตราการยิงสัญญาณเพราะสัญญาณภายนอกที่บอกว่า "อย่าไป"
และสัญญาณที่บอกว่า "อย่ามองที่นั่น"
ได้รับการระบุแล้ว

ความเอนเอียงเพราะความใส่ใจในระบบการรับรู้ต่าง ๆ 
มีการใช้งานวิจัยโดยสรีรวิทยาไฟฟ้า (electrophysiology) และการสร้างภาพสมองโดยกิจ (functional neuroimaging) ในมนุษย์เพื่อระบุกลไกทางประสาทที่เป็นเหตุของความเอนเอียงโดยการใส่ใจ (attentional bias)
โดยงานวิจัยโดยมากสืบหาการทำงานในระบบที่เกิดความเอนเอียง เช่น ในเปลือกสมองส่วนการเห็น (visual cortex) หรือเปลือกสมองส่วนการได้ยิน (auditory cortex)
งานวิจัยยุคต้น ๆ ใช้ event-related potential (ตัวย่อ ERP หมายถึง การตอบสนองทางไฟฟ้าของสมองเพราะเหตุการณ์หนึ่ง ๆ) เพื่อที่จะแสดงว่า
ระดับการตอบสนองด้วยไฟฟ้าในสมองที่บันทึกในคอร์เทกซ์สายตาทั้งในซีกซ้ายและซีกขวาของสมองเกิดการเพิ่มระดับขึ้น ถ้าให้ผู้ร่วมการทดลองใส่ใจในด้านที่เหมาะสม (คือตรงข้ามกับซีกสมองที่ระดับการตอบสนองเพิ่มขึ้น)

เทคนิคใหม่ ๆ ในการสร้างภาพสมองที่อาศัยการเดินโลหิต เช่น fMRI และ การถ่ายภาพรังสีระนาบด้วยการปล่อยโพซิตรอน (PET)
ได้ทำให้สามารถแสดงได้ว่า
ระดับการทำงานของประสาทในเขตประสาทสัมผัสต่าง ๆ รวมทั้ง เขตรับรู้สี เขตการเคลื่อนไหว และเขตรับรู้ใบหน้า
เกิดการเพิ่มระดับขึ้นเมื่อให้ผู้ร่วมการทดลองใส่ใจในลักษณะที่สมควรของสิ่งเร้านั้น ๆ
ซึ่งบอกว่า มีการควบคุมการขยายสัญญาณ (gain control) ในเขตคอร์เทกซ์ใหม่ที่เกี่ยวกับประสาทสัมผัส
ยกตัวอย่างเช่น ในงานวิจัยในปี ค.ศ. 2003 ลิวและคณะ
แสดงขบวนของจุดที่เคลื่อนไหวไปทางซ้ายหรือทางขวา เป็นสีแดงหรือสีเขียว ให้ผู้ร่วมการทดลองดู
และก่อนที่จะแสดงสิ่งเร้า จะมีตัวช่วยที่บอกว่า ผู้ร่วมการทดลองควรที่จะตอบสนองโดยอาศัยสีหรือทิศทางของจุดเหล่านั้น
แม้ว่าสีและการเคลื่อนไหวจะมีอยู่ในขบวนจุดเหล่านั้นทั้งหมด
การทำงานในเขตที่ไวสี (V4) ดังที่แสดงโดย fMRI ก็เกิดในระดับที่สูงขึ้นเมื่อให้ผู้ร่วมการทดลองใส่ใจที่สี
และการทำงานในเขตที่ไวต่อการเคลื่อนไหว ก็เกิดในระดับที่สูงขึ้นเมื่อให้ผู้ร่วมการทดลองใส่ใจที่ทิศทางของการเคลื่อนไหว
นอกจากนั้นแล้ว ยังมีงานวิจัยอีกหลายงานที่รายงานหลักฐานของสัญญาณแสดงความเอนเอียงที่เกิดขึ้นก่อนการแสดงสิ่งเร้า
โดยแสดงว่า เขตต่าง ๆ ในสมองกลีบหน้ามักจะเกิดการทำงานก่อนที่จะแสดงสิ่งเร้าที่คาดหมาย

การเชื่อมต่อกันของ PFC และเขตประสาทสัมผัส 
แม้ว่า น้ำหนักของแบบจำลองว่า EF มีส่วนในการทำให้เกิดความเอนเอียงในประสาทสัมผัส จะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ
หลักฐานโดยตรงที่แสดงการเชื่อมต่อกันโดยกิจระหว่าง PFC และเขตประสาทสัมผัสต่าง ๆ เมื่อมีการทำงานของ EF ก็ยังมีน้อยอยู่ตราบเท่าทุกวันนี้
คือจริง ๆ แล้ว มีหลักฐานเดียวที่มาจากการศึกษาที่คนไข้มีความเสียหายในส่วนหนึ่งของสมองกลีบหน้า
และเกิดผลในส่วนสมองที่ไกลจากรอยโรคที่สืบเนื่องกับการตอบสนองของเซลล์ประสาทรับความรู้สึก
แต่ว่า มีงานวิจัยน้อยงานที่ได้ตรวจสอบว่า ปรากฏการณ์เช่นนี้เกิดในเฉพาะสถานการณ์ที่เกิดการทำงานของ EF หรือไม่
ส่วนวิธีอื่น ๆ ที่วัดความเชื่อมต่อกันระหว่างเขตสมองที่อยู่ห่างกัน เช่นโดยสหสัมพันธ์ของการตอบสนองที่เห็นใน fMRI ได้แสดงหลักฐานโดยอ้อมว่า
สมองกลีบหน้าและเขตประสาทสัมผัส (เขตรับความรู้สึก) ต่าง ๆ มีการสื่อสารถึงกันและกันในกระบวนการต่าง ๆ
ที่พิจารณาว่า ทำให้เกิดการทำงานของ EF เช่นความจำใช้งาน
ดังนั้น จึงยังต้องการงานวิจัยเพิ่มขึ้นอีกเพื่อที่จะระบุว่า มีการส่งข้อมูลกลับไปกลับมาอย่างไรระหว่าง PFC และส่วนอื่น ๆ ของสมองเมื่อ EF เกิดการทำงาน

มีงานวิจัยหนึ่งที่เริ่มมุ่งหน้าไปทางทิศทางนี้
เป็นงานวิจัยโดย fMRI ที่ศึกษาสายการประมวลข้อมูลในระหว่างการคิดเหตุผลเกี่ยวกับพื้นที่เนื่องกับการเห็น เป็นงานที่ให้หลักฐานของความเป็นเหตุและผล
(โดยอนุมานจากลำดับการเกิดของการทำงาน)
ระหว่างการทำงานทางประสาทสัมผัสในสมองกลีบท้ายทอยและสมองกลีบข้าง กับการทำงานใน PFC ส่วนหลังและส่วนหน้า
งานวิจัยในแนวนี้สามารถทำให้ชัดเจนยิ่งขึ้นในเรื่องการประมวลข้อมูลเพื่อทำกิจเกี่ยวกับ EF ใน PFC และส่วนอื่น ๆ ของสมอง

การพูดได้สองภาษาและ EF 
มีผลงานวิจัยเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ที่แสดงว่า ผู้ที่พูดได้สองภาษามี EF ที่มีประสิทธิภาพที่ดีกว่า โดยเฉพาะในส่วนการยับยั้ง (inhibitory control) และการทำงานหลาย ๆ งานได้พร้อมกัน (task switching) 
คำอธิบายที่อาจเป็นไปได้อย่างหนึ่งก็คือ ผู้พูดสองภาษาต้องควบคุมความใส่ใจและเลือกภาษาที่เหมาะสมในการพูด.
ในทุกช่วงพัฒนาการ บุคคลที่พูดสองภาษาได้รวมทั้งทารก
เด็ก
และผู้ชรา
แสดงความได้เปรียบของผู้พูดได้สองภาษาในประเด็นการทำงานของ EF
แต่น่าสนใจว่า ผู้พูดได้สองภาษาเป็นสองรูปแบบ คือพูดภาษาหนึ่งได้และรู้ภาษาใบ้
กลับไม่ปรากฏความได้เปรียบเกี่ยวกับสมรรถภาพของ EF
นี้อาจเป็นเพราะไม่ต้องทำการยับยั้งภาษาหนึ่งอย่างแอ๊กถีฟเพื่อที่จะใช้อีกภาษาหนึ่ง
ผู้พูดสองภาษาดูเหมือนจะได้เปรียบในการจัดการความขัดแย้ง (conflict processing) อีกด้วย
ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อสามารถใช้รูปแบบหลายอย่างในการตอบสนองหนึ่ง ๆ
(ยกตัวอย่างเช่น คำ ๆ หนึ่งในภาษาหนึ่งที่แปลได้หลายรูปแบบในอีกภาษาหนึ่ง) 
โดยเฉพาะเจาะจงแล้ว lateral prefrontal cortex เป็นส่วนที่มีบทบาทในการจัดการความขัดแย้ง

อย่างไรก็ดี มีผู้ที่วิจารณ์ว่า ความแตกต่างของผู้พูดได้สองภาษาและภาษาเดียวอาจเกิดขึ้นจากองค์ประกอบอื่น ๆ ที่ไม่ได้ควบคุมในงานทดลองที่แสดงความแตกต่าง หรือว่าผู้ร่วมการทดลองมีความสามารถลักษณะที่ไม่ใกล้เคียงกัน งานวิจัยในปี ค.ศ. 2014 โดยใช้ Attentional Network Test ในเด็กพูดได้สองภาษา 180 คนพร้อมกับเด็กกลุ่มทดลองที่มีลักษณะความสามารถที่คล้ายคลึงกันพบว่า เด็กสองกลุ่มนี้ทำคะแนนในงานนั้นได้โดยไม่มีความต่างกันทางสถิติ

แนวทางเพื่ออนาคต 
มีหลักฐานสำคัญอื่น ๆ เกี่ยวกับกระบวนการทำงานของ EF ใน PFC
เช่นงานปริทัศน์ที่อ้างอิงกันอย่างกว้างขวางงานหนึ่ง ขับเน้นบทบาทของ PFC ส่วนใน (medial) ในสถานการณ์ที่มักจะต้องใช้ EF
ยกตัวอย่างเช่น เมื่อสำคัญที่จะตรวจจับความผิดพลาด ระบุสถานการณ์ที่มีสิ่งเร้าที่ขัดแย้งกัน ทำการตัดสินใจภายใต้ความไม่แน่ใจ หรือว่าเมื่อรู้ว่ามีโอกาสน้อยลงที่จะได้ผลที่ต้องการในการกระทำ
บทความปริทัศน์นี้คล้ายกับบทความอื่น ๆ ที่เน้นการทำงานร่วมกันระหว่าง PFC ส่วนใน (medial) และส่วนข้าง (lateral)
ที่ส่วนในด้านหลัง (posterior medial) ส่งสัญญาณเกี่ยวกับความต้องการ EF ที่เพิ่มขึ้น
โดยส่งไปยังเขตของส่วนข้างด้านบน (dorsolateral) ซึ่งเป็นที่เกิดสัญญาณการควบคุมการปฏิบัติการ
ถึงอย่างนั้น ก็ยังไม่มีหลักฐานที่ชัดเจนว่าทัศนคตินี้ถูกต้อง
และจริง ๆ แล้ว กลับมีบทความหนึ่งที่แสดงถึงคนไข้หลายคนที่มีความเสียหายต่อ PFC ด้านข้างที่มีระดับ ERN (Error-related negativity ซึ่งเป็นสัญญาณที่เชื่อกันว่าเกิดขึ้นจากการตรวจสอบความผิดพลาดของส่วนในด้านบน) ลดลง
ซึ่งบอกเป็นนัยว่า ส่วนที่ส่งสัญญาณควบคุมอาจจะกลับกันกับที่แสดงในทัศนคตินี้

ส่วนอีกทฤษฎีหนึ่งที่มีชื่อเสียง เน้นการทำงานร่วมกันของส่วนต่าง ๆ ของสมองกลีบหน้าในแนวนอน
โดยอ้างว่า มีการทำงานต่อเรียงกันระหว่าง PFC ส่วนหน้า, PFC ส่วนข้างด้านบน, และ premotor cortex
ที่ช่วยนำพฤติกรรมอาศัยสถานการณ์ที่มีในอดีต อาศัยสถานการณ์ในปัจจุบัน และอาศัยความสัมพันธ์ปัจจุบันของประสาทสัมผัสและการสั่งการ (sensorimotor associations) ไปตามลำดับคอร์เทกซ์ (ในแนวนอน)

ความก้าวหน้าในการสร้างภาพในสมอง (neuroimaging) ช่วยในการศึกษาความเกี่ยวข้องทางกรรมพันธุ์ของ EF
โดยมีจุดมุ่งหมายที่จะใช้เทคนิคการสร้างภาพนี้เป็น endophenotype เพื่อสืบค้นเหตุทางพันธุกรรมของ EF

เชิงอรรถและอ้างอิง

แหล่งข้อมูลอื่น 

The National Center for Learning Disabilities

อัตตา
ประสาทจิตวิทยา
การประเมินทางประสาทจิตวิทยา
ประชาน
สมาธิสั้น
การควบคุมการสั่งการ