認知の柔軟性
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認知柔軟性[注 1 ]は認知システムの固有の特性であり、活動や内容を調整したり、異なるタスクルールとそれに対応する行動反応を切り替えたり、複数の概念を同時に維持したり、それらの間で内部注意を切り替えたりする精神的能力としばしば関連付けられます。[ 1 ]認知柔軟性という用語は、伝統的に実行機能の1つを指すために使用されています。[ 2 ]この意味で、認知柔軟性は適応的かつ柔軟な行動の神経的基盤と見ることができます。ほとんどの柔軟性テストは数十年前にこの仮定の下で開発されました。今日では、認知柔軟性は、機能的な脳の状態間で柔軟かつ適切な切り替えを促進する脳の特性のセットとも呼ばれます。

認知柔軟性は個人の生涯を通じて変化します。[ 3 ]さらに、強迫性障害などの特定の疾患は、認知柔軟性の低下と関連しています。認知柔軟性は学習に不可欠な要素であるため、[ 4 ]この領域の欠陥は他の意味合いを持つ可能性があります。

認知柔軟性を研究する2つの一般的なアプローチは、タスク切り替えの無意識的な能力と認知シフトの意識的な能力に焦点を当てています。認知柔軟性を測定する方法には、 A-not-Bタスク、次元変化カード分類タスク、多重分類カード分類タスク、ウィスコンシンカード分類タスク、ストループテストなどがあります。機能的磁気共鳴画像法（fMRI）研究では、人が認知柔軟性タスクに従事しているときに特定の脳領域が活性化することが示されています。これらの領域には、前頭前皮質（PFC）、基底核、前帯状皮質（ACC）、および後頭頂皮質（PPC）が含まれます。[ 5 ]さまざまな年齢と特定の障害を持つ人々を対象に実施された研究により、認知柔軟性が脳内でどのように発達し変化するかについてさらに情報が提供されています。

認知的柔軟性は心理的柔軟性と混同してはならない。心理的柔軟性とは、状況の要求に適応し、生活の要求のバランスを取り、問題や課題について斬新で創造的な方法で考えることによって行動を起こす能力（例えば、予期せぬ出来事が起こったときに立場やコミットメントを変えるなど）である。[ 6 ]

定義

アメリカ心理学会（APA）は認知柔軟性を次のように定義しています。

客観的な評価と適切な柔軟な行動をとる能力。認知的柔軟性は、適応力と公平さも意味します。

— APA心理学辞典、「認知的柔軟性」[ 7 ]

認知の柔軟性は、個人の生涯を通じて変化します。[ 1 ]研究者は、認知の柔軟性をより具体的には、通常はルールや要求の変化に応じて、異なるタスクや操作の間で自分の考えや注意を切り替える能力と説明しています。[ 8 ]たとえば、特定のルールに基づいてカードを分類する場合、子供がオブジェクトの色に基づいてカードを分類することから、カード上のオブジェクトの種類に基づいて分類することにうまく切り替えることができれば、認知的に柔軟であると考えられます。

認知的柔軟性は、より広義には、古い状況から新しい状況に自分の考えを調整する能力、および習慣化した反応や考え方を克服して新しい状況に適応する能力として説明されています。[ 9 ] [ 10 ]そのため、以前に保持した信念や習慣を克服できれば（新しい状況で必要な場合）、認知的に柔軟であると考えられます。最後に、ある時点にある物体、考え、または状況の2つの側面を同時に考慮する能力は、認知的柔軟性を指します。[ 11 ]この定義によると、特定のルールに基づいてカードを分類する際に、子供がカード上の物体の色と種類に基づいて同時にカードを分類できる場合、認知的に柔軟であると考えられます。同様に、認知的柔軟性は、特定の状況においてすべての可能な選択肢と代替案を同時に理解し、認識していることと定義されています。[ 12 ]

寄与要因

定義の具体性に関わらず、研究者は一般的に認知柔軟性が思考を制御する能力を含む高次認知である実行機能の構成要素であることに同意している。[ 13 ]実行機能には、抑制、記憶、感情の安定性、計画、組織化など、認知の他の側面が含まれる。認知柔軟性は、抑制、計画、作業記憶など、これらの能力の多くと深く関連している。[ 8 ]したがって、個人が刺激の側面を抑制してより重要な側面に集中できる場合（つまり、物体の色を抑制して物体の種類に集中する）、認知的に柔軟でもある。この意味で、彼らは計画、組織化、および特定の記憶戦略の適用が優れている。[ 14 ]

研究者たちは、認知の柔軟性は、心理学者ジャン・ピアジェによって最初に説明された多重分類の要素でもあると主張している。多重分類タスクでは、参加者（主にこのスキルを既に発達させているか発達させている途中の子供たち）は、一度にいくつかの異なる方法で物体を分類し、それによってそれらについて柔軟に考えなければならない。[ 15 ]同様に、認知的に柔軟であるためには、彼らは集中を克服しなければならない。集中とは、幼い子供が物体または状況の1つの側面にのみ焦点を合わせてしまう傾向である。[ 16 ]例えば、子供が幼い場合、物体の1つの側面（つまり、物体の色）にのみ焦点を合わせることができ、両方の側面（つまり、物体の色と種類の両方）に焦点を合わせることができない場合がある。したがって、研究は、個人が思考において集中している場合、認知的に柔軟性が低くなることを示唆している。

研究によると、認知の柔軟性は流動性知能、読解力、読解力などの他の認知能力に関連していることが示唆されています。[ 15 ] [ 17 ]流動性知能は、新しい状況で問題を解決する能力と説明され、流動的な推論能力を可能にします。流動的に推論できる人は、認知的に柔軟である可能性が高くなります。さらに、認知的に柔軟である人は、音と意味を切り替えたり、同時に考えたりする能力があることが示されており、それが読解力と読解力を高めています。認知の柔軟性は、特定の状況に対処する能力にも関連していることが示されています。たとえば、個人が状況から状況へと思考を切り替える能力が優れている場合、これらの状況内のストレス要因に集中することが少なくなります。[ 18 ]

一般的に、この分野の研究者は3歳から5歳までの認知柔軟性の発達に焦点を当てています。[ 19 ]しかし、認知柔軟性は、あらゆる年齢や状況で研究できる幅広い概念であることが示されています。[ 3 ]そのため、単純なものから複雑なものまでさまざまな課題があり、研究では乳児期から成人期にわたる発達の連続性があることが示唆されています。

測定/評価

年齢に応じた認知柔軟性のレベルを区別するには、様々な評価方法が適切です。以下は、発達段階に適した年齢順に、認知柔軟性を評価するために一般的に用いられるテストです。

A-not-Bタスク

A-not-B課題では、子どもは手の届く範囲にある場所Aに隠された物体を見せられ、場所Aでその物体を探すように促されます。そして、その物体は場所Aに隠されたまま、この活動を数回繰り返します。そして、重要な試行において、子どもが見ている間に、物体は子どもの手の届く範囲にある別の場所である場所Bに隠されます。研究者たちは、A-not-B課題が乳児期の認知的柔軟性を効果的に測定できる単純な課題であることに同意しています。[ 19 ] [ 20 ]

次元変化カードソーティング課題

次元変化カードソーティング課題

次元変化カード分類課題（DCCS）では、子供たちは最初に単一の次元（例えば色）でカードを分類するように求められ、その後、第二の次元（例えば形）に基づいてカードを分類するように戦略を変更することが求められます。[ 21 ]通常、3歳児は単一の次元に基づいてカードを分類できますが、第二の次元に基づいてカードを分類するように切り替えることはできません。しかし、5歳児は第一の次元に基づいてカードを分類することができ、その後、第二の次元に基づいてカードを分類するように切り替えることができます。[ 20 ] [ 22 ]

多重分類カードソーティング課題

多重分類カードソーティング課題

多重分類カード分類課題では、子どもたちにカードを見せ、2つの異なる次元（例えば、黄色と青などの色、動物や食べ物などの物体の種類）に基づいて同時に4つの山（例えば、黄色の動物、黄色の食べ物、青い動物、青い食べ物）にカードを分類するよう求めます。この課題はより難しいように思われ、研究によると7歳児は2つの次元に基づいて同時にカードを分類することができなかったことが示されている。これらの子どもたちは2つの次元に別々に焦点を当てていたが、11歳になると、子どもたちは2つの次元に基づいて同時にカードを分類することができた。これは、7歳から11歳の間で認知の柔軟性が向上することを示しています。[ 11 ] [ 15 ]

ウィスコンシンカードソーティングテスト

ウィスコンシンカードソーティングテスト

ウィスコンシンカードソーティングテスト（WCST）は、個人の抽象的推論能力と、必要に応じて問題解決戦略を変更する能力を判断するために使用されます。[ 23 ]

このテストでは、参加者に複数のカードが提示されます。カード上の数字は、色、数量、形が異なります。参加者はカードを合わせるように指示されますが、どのように合わせるかは指示されません。ただし、特定の組み合わせが正しいか間違っているかは伝えられます。組み合わせのルールを切り替える能力が測定されます。通常、9歳から11歳の子供がこのテストに必要な認知的柔軟性を示します。[ 3 ] [ 20 ]

ストループテスト

ストループテストは、色彩単語命名テストとも呼ばれます。このテストでは、3種類のカードが使われます。「色彩カード」には異なる色の斑点が表示され、参加者はできるだけ早く識別することが求められます。「単語カード」には、白黒インクで印刷された色の名前が表示され、参加者はこれもできるだけ早く名前を答えることが求められます。最後のカードは「色彩単語カード」で、これは色の名前が矛盾する色のインクで印刷されています（例えば、「RED」という単語は黄色で印刷されます）。参加者は矛盾する色の名前を無視し、インクの色を答える必要があります。各カードの基本スコアは、参加者が口頭で回答するのに要した合計時間（秒）です。[ 24 ]一般的に、単語の色を答えるには時間がかかり、インクの色と色の名前が一致しない場合は、間違いが多くなります。このような状況では、大人は単語の実際の色に敏感なので、印刷された矛盾する色の単語を言うときにその影響を受けやすいため、子供よりも反応に時間がかかる傾向があります。

神経基盤

認知柔軟性の基盤となるメカニズムの解明は、現在も研究が進められている課題です。これは、様々な形で現れる分散型脳機能の、依然として解明が困難な特性です。機能的磁気共鳴画像法（fMRI）を用いたヒト研究や、光遺伝学を用いた動物研究では、認知柔軟性は、前頭前皮質（PFC）、前帯状皮質（ACC）、後頭頂皮質（PPC）、基底核、視床など、協調して機能する脳の様々な領域に依存していることが示されています。[ 5 ] [ 25 ] [ 26 ]

認知的柔軟性の発揮中に活性化する領域は、タスクや、行動を評価するために使用される柔軟性に関わる様々な要因によって異なります。柔軟な思考には、抑制、注意、ワーキングメモリ、反応選択、目標維持といった側面が求められるためです。[ 8 ]タスクスイッチングパラダイムを用いたいくつかの研究は、認知的柔軟性に関与するネットワークの複雑さを実証しています。背外側前頭前野（PFC）の活性化は、無関係なタスクセットの干渉の解決中に起こることが示されています。[ 27 ]別の研究では、スイッチタイプの抽象度が、参加者が認知セットのスイッチ、反応のスイッチ、刺激または知覚のスイッチのいずれを要求されたかに応じて、前頭前野（PFC）の異なる領域の活性化に影響を与えることを実証することで、これらの結果をさらに拡張しました。セットのスイッチは、WCSTと同様に、タスクルール間の切り替えを必要とし、最も抽象的であると考えられています。反応のスイッチは、丸の右ボタンと四角の左ボタン、またはその逆など、異なる反応マッピングを必要とします。最後に、刺激または知覚セットのスイッチは、丸と四角の間の単純なスイッチを必要とします。活性化はPFC内で前方から後方へのセットスイッチの抽象度によって媒介され、最も前方の活性化はセットスイッチによって引き起こされ、最も後方の活性化は刺激または知覚スイッチによって生じます。[ 25 ]基底核は応答選択時に活動し、PPCは下前頭接合部とともに、ドメイン一般スイッチングと呼ばれるタスクセットの表現と更新時に活動します。[ 28 ] ネットワークエネルギー分析により、前頭頭頂葉と背側注意ネットワークは主に認知的柔軟性の際に効率的に機能し、一方、サリエンシーネットワークと皮質下構造はこの機能をサポートする上で中程度の効率性を示すことが明らかになりました。[ 29 ]タスクベースの機能的磁気共鳴画像法（fMRI）研究では、下前頭接合部や中帯状皮質・島状皮質ネットワーク内の領域（島皮質や背側前帯状皮質など）など、認知柔軟性に関与する主要な脳領域に関する詳細な知見が得られ、変化するタスク要求への適応におけるこれらの領域の重要な役割が強調されています。[ 30 ]

発達

認知柔軟性を測る従来の検査で評価すると、子供は驚くほど柔軟性が低いと判断されることがあるが、精神的柔軟性に関わる多くの認知プロセスや、そのような能力の発達過程の多様性を考慮すると、これは驚くべきことではない。年齢を重ねるにつれて、子供は一般的に認知柔軟性の向上を示す。これは、成人に見られる前頭頭頂葉ネットワークの長期にわたる発達、すなわち出生から20代半ばにかけてのシナプス結合の成熟、髄鞘形成の増加、そして局所的な灰白質の容積増加によるものと考えられる。[ 31 ]

赤字

認知柔軟性の低下は、神経性無食欲症、強迫性障害、統合失調症、自閉症、一部のADHD患者など、様々な神経精神疾患で指摘されている。[ 32 ] [ 33 ]これらの疾患はそれぞれ、認知的非柔軟性のさまざまな側面を示す。例えば、強迫性障害の患者は、注意の焦点を切り替えたり、運動反応を抑制したりすることが難しい。[ 34 ]自閉症の子供は、変化する課題の随伴性に適応する能力に欠陥があるという、わずかに異なるプロファイルを示すが、競合する反応に直面しても反応する能力は維持している場合が多い。[ 35 ]潜在的な治療法は神経化学物質の調節にあるかもしれない。神経性無食欲症の若年者ではセットシフト能力が著しく低下しているが、これは栄養失調に関連する前頭前皮質の未熟さと関連している可能性がある。[ 36 ]薬物依存症の人は認知の柔軟性が限られており、薬物に関連する以前の刺激に柔軟に反応できないと考えることもできる。[ 37 ]

エージング

高齢者は認知柔軟性の欠如を経験することが多い。加齢する脳は、処理速度、中枢感覚機能、白質の完全性、脳容積の低下など、物理的および機能的な変化を起こす。前頭前野や前頭前野などの認知柔軟性に関連する領域は加齢とともに萎縮、つまり縮小するが、高齢者は若年者と比較して課題関連の活性化が大きいことも示している。[ 38 ]この血流増加は、萎縮によって血流と代謝が促進されるという証拠と関連している可能性があり、これはfMRIでBOLD反応、つまり血中酸素濃度依存性として測定される。研究によると、有酸素運動とトレーニングは可塑性を誘導する効果があり、高齢期における実行機能の低下に対抗する介入として役立つ可能性がある。[ 39 ]

教育と一般的な学習への影響

教育アプリケーション

認知の柔軟性とその他の実行機能スキルは、教室でも人生でも成功するために極めて重要です。幼稚園の教室でリスクのある子供に対する認知介入の影響を調べた研究では、1～2年間介入を受けた子供は、同年代の子供よりも大幅に成績が良かったことがわかりました。対照条件（学区が開発した読み書きユニット）に無作為に割り当てられた同年齢の子供と比較して、介入を受けた未就学児は、抑制制御（自制心）、認知の柔軟性、および作業記憶のテストで85％の正確性スコアを達成しました。[ 40 ]一方、対照（介入なし）条件の同年代の子供の正確性はわずか65％でした。この研究に関わった教育者は、最終的に学区が開発したカリキュラムではなく、認知スキルトレーニング手法を実施することを選択しました。

認知的柔軟性が教育において果たす役割をさらに示唆するのは、生徒への指導方法が生徒の認知構造の性質と形成に大きく影響し、ひいては生徒の情報の記憶能力と容易なアクセス能力に影響を与えるという議論である。[ 4 ]教育の重要な目的は、生徒が学習するだけでなく、学んだことを新しい状況に適切に応用・適応させることである。これは、学習ガイドラインと期待に関する教育政策に認知的柔軟性が組み込まれていることに反映されている。例えば、高校卒業率の向上を目指して策定された基準に基づく教育改革であるCommon Core State Standards Initiative （共通基盤州基準イニシアチブ）で概説されているように、教育者は教室において「内容知識とスキルを新しい状況に適用することで、生徒に深い概念的理解を示すよう求めることで、高いレベルの認知的要求」を提示することが期待されている。[ 41 ]このガイドラインは認知的柔軟性の真髄であり、それを促進することに焦点を当てた指導スタイルは、特に情報が複雑で非線形である分野において理解を促進することが分かっている。[ 42 ]反例として、そのような教材が過度に単純化された形で提示され、学習者が新しい分野への知識の移転に失敗するケースがあげられる。

教育とカリキュラム設計への影響

認知的柔軟性に基づく代替的な教育アプローチとして、ハイパーテキストがあります。これは、多くの場合コンピュータ支援による教育です。コンピュータは複雑なデータを多次元的かつ一貫性のある形式で提示することを可能にし、ユーザーは必要に応じてそのデータにアクセスすることができます。ハイパーテキストの最も広く利用されている例はインターネットです。インターネットは相互接続（例えばハイパーリンク）によって情報を動的に提示します。したがって、ハイパーテキスト文書には、ノード（情報の断片）とリンク（これらのノード間の経路）が含まれます。教員教育への応用例としては、ビデオ指導に基づく教員研修セッションが挙げられます。新任教員は、熟練教員がリテラシーワークショップを実施する映像を視聴します。この例では、新任教員はコース内容のレーザーディスクを受け取りました。これは、学習者が自主的にコンテンツにアクセスできるようにするハイパーテキスト文書です。こうした認知的柔軟性ハイパーテキスト（CFH）は、学習者に「三次元的」かつ「オープンエンド」な教材表現を提供し、新しい情報を取り込み、既存の知識との関連付けを行うことを可能にします。[ 43 ] CFHの教育ツールとしての有効性を判断するにはさらなる研究が必要ですが、認知柔軟性理論がこのように適用された教室では、生徒が領域間で知識を移転する能力が向上すると仮定されています。

この分野の研究者たちは、グループによる問題解決活動を取り入れ、より高度な思考を要求する教授法を提唱している。[ 44 ]このプロセスでは、まず教師が一つの質問を様々な方法で提示する。次に、生徒は教師と、そして生徒同士で問題について話し合い、質問をする。これらの質問を形成する過程で、生徒は積極的にブレインストーミングを行い、既存の知識を想起する。この時点で、教師は議論された問題の具体的な条件を提示し、生徒は自身の既存の知識と仲間の知識を組み合わせ、解決策を導き出さなければならない。

教室を超えた学習アプリケーション

認知的柔軟性とビデオゲームの研究では、全く異なる応用が見られる。「精神的柔軟性」という名目でこの特性を調べたオランダの研究者たちは、一人称視点のシューティングゲーム（コール オブ デューティ、バトルフィールドなど）のプレイヤーは、非ゲーマーよりも一連の評価基準で高い「精神的柔軟性」を示していることを観察した。[ 45 ]研究者たちは、ビデオゲームのプレイはグラフィックコンテンツが多いため物議を醸すかもしれないが、そのようなゲームの効果を活用することで、様々な集団（例えば、認知機能の低下に直面する高齢者）に同様の利益をもたらす可能性があり、社会的に意義があると主張している。

認知能力の向上を目指す人々を対象に販売されているいくつかのオンラインプログラムは、認知柔軟性を含む「脳フィットネス」を高めるために作成されています。[ 46 ] [ 47 ] [ 48 ]

参照

注記

  1. ^認知柔軟性の他の用語および構成要素には、精神的柔軟性、精神的セットシフト、認知シフト、タスクスイッチング/シフト、注意スイッチング/注意シフト、注意制御などがあります。

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