Udarbejdet af Lasse Felsted Petersen

CEM – the cognitive-energetic model of arousal, stress and performance

Sanders originale tekst starter med en gennemgang og kritik af de ovenstående modeller som jeg kort har gennemgået. Sander forsøger med modellen at forklare energetiske (arousal og aktivering) og strukturelle mekanismer (kognitive processer som informationsbearbejdning) for at forstå hvordan stress påvirker præstationen hos et individ

”As argued the starting point is the assumption that the duration of processing in a stage is affected by the state of the subject as well as by computational demands” – Sanders 1983

Det sanders citat dækker over er at de forskellige modeller der hidtil har forsøgt at forklare stress og arousal har været fokuseret enten på de biologiske faktorer eller de kognitive faktorer. Selvom Sanders model er en linær model, forsøger han at tage højde for at der kan være flere forskellige faktorer der spiller ind på individets måde at bearbejde den indkomne stimulus, alt efter hvor presset vedkommende er.

”A relevant assumption of the model is that there are only effects of the subject’s state on processing duration to the extent that active processes play an active role in the cognitive operations of a stage. This assumption is in line with the current notion that active or controlled processes are energy or resource dependent while passive or automatic processes are not. “ – Sanders 1983

Før vi går videre og dykker ned I selve modellen, er det vigtigt at forstå at modellen forsøger at vise et billede af de kognitive processer der sker i hjernen under en aktiv bearbejdning af et indkommende stimuli. Grunden til at vi skal skelne imellem en aktiv og en passiv proces er at under den aktive bearbejdning af et stimuli vil individet bruge energi eller ressourcer på at forholde til det. Dette er ikke tilfældet hvis det er en passiv proces. En passiv proces kan eks. være en vane, noget vi gør per automatik. En læreproces er ofte en aktiv proces, hvor vi skal bruge ressourcer udover det almindelige for at forblive opmærksomme på opgaven.

Hvis vi kigger på selve modellen ude til venstre består den af tre overordnede kategorier, de er henholdsvis Processing stages, energetic mechanisms og evaluation mechanisms

Processing stages:

“The processes involved in different stages draw upon different energetical resources. A first resource type is related to motor adjustment, a second to feature extraction and a third one to response choice. Stimulus preprocessing finally, is only dependent upon automatic processes and therefore does not require a separate energetical resource.” – Sanders 1983

Hvordan skal vi forstå Sanders model?

Overordnet handler Sanders model om at vi følger en stimulus igennem de forskellige stadier af informationsbearbejdning igennem hjernen.

Modellen starter fra venstre mod hjørne, hvor der står stimuli. Et stimulus er basalt set et ubearbejdet sensorisk input til systemet. I det stadie der hedder stimulus preprocessing begynder det sensoriske system at bearbejde det rå sanseindtryk (lys, lyd, tryk) og filtrere og forstærke det.

I det næste stadie af modellen, Feature extraction, udtrækkes det basale perceptuelle træk fra den indkomne stimulus. Det kan være en farve, form, retning osv. Et eksempel kunne være at sensorerne i vores øjne opfanger lyset og vi genkender farven som rød. Så på det her stadie genkender vi altså kun den indkomne stimulus, vi tolker ikke på det eller reagerer på det.

Først når vi kigger en tak videre i modellen til response choice, kommer vi til den kognitive forståelse og beslutning af hvad vi skal gøre med den indkomne stimulus. Det kan være at vi, når vi ser et rødt lys, skal trykke på en knap, eller ved en høj tone skal trykke hurtigere.

Motor adjustment, som er den sidste i den række, handler om at vi finjusterer det motoriske output, som vi var begyndt at lave i response choice, det kan være at øge hastigheden vi trykker på en knap, eller at stoppe med at trykke.

Dette er den helt basale rækkefølge Sanders mener et Stimulus og en respons foregår på. Det er en meget klassisk lineær model. Der hvor Sanders så adskiller sig og forsøger at inkorporere nogle af de andre modeller, er at han har tilføjet andre faktorer i modellen som kan ændre vores motoriske handling. Han har kapacitetsmodellen med i de to øverste stadier af modellen, allokering af effort og arousal. Sternbergs teori er med i forhold til at udregne hvor vi er i modellen hvis vi ændrer på forskellige faktorer i et givent forsøg. De faktorer der kunne ændres er: stimulus intensitet, signalkvalitet, S-R kombatibilitet, time uncertainty. De vil alle kunne ændre noget i feedbackloopet, og påvirke responsen.

Ovenover har vi de energetiske mekanismer (i mangel af en bedre dansk oversættelse). Det første i rækken er arousal(vågenhedsniveau på dansk, jeg foretrækker dog arousal, da det er mere dækkende). Arousal er som sagt på dansk ens vågenhedsniveau eller parathedsniveau. Arousal kan have direkte indvirkning på de to første stadier (Stimulus preprocessing og Feature extraction). Arousal kan være både positiv og negativ, normalt vil man gerne have ens arousal tilpasset til det man er i gang med, hvis arousal er for lav, så opfanger man måske ikke de stimuli der er i ens nærmiljø, eks. en bevægelse i øjenkrogen, og opdager først objektet når det er lige for næsen af en. Hvis arousal er for høj, kan det gøre dig meget sensitiv overfor stimuli, men det kan også fungere som støj/distraktion i forhold til en given opgave. Så den kvikke læser vil allerede her tænke, ah kan det her have noget at gøre med hvorfor man mener at modellen kan sige noget om ADHD, og ja det er korrekt. Fordi folk med ADHD i nogle tilfælde kan have svært ved at regulere deres arousal. Men det kommer jeg mere ind på.

Det næste stadie, Activation, handler om ens beredskab til at kunne handle, og kan påvirke motor adjustment stadiet. Sanders skriver selv følgende ”Activation mainly involved the brain’s motor control and coordinating structures with integration of this function assigned to the basal ganglia, particularly the corpus striatum” – Sanders 1983

Senere forskere, især Pribram & McGuinness (1975) og Hockey m.fl. (1986, 1998), udvider begrebet activation, så det også indirekte påvirker response choice-stadiet via motorisk beredskab og forventning.

Lidt ovenover Arousal og activation sidder effort (indsats). Hvis vi kigger på hvordan pilene fordeler sig, så kan effort yde indvirkning på både arousal og activation. Der går også en pil ned fra Evaluation til effort. Det gør der fordi evaluation, vurderer om der skal skrues op eller ned for indsatsen, den evaluerer eks. om de krav der bliver stillet til individet i forhold til den pågældende opgave er ok eller om de overstiger de ressourcer der er frigivet til opgaven. Så der vurderes fra evaluation, om effort skal skrues op for arousal eller activation, og derved forsøge mere ihærdigt.

Så det sidste niveau (evaluation) i figuren er som sådan ikke en del af selve informationsflowet, men mere en slags chef der overvåger om alt går rigtigt til og om der skal tilføres flere mentale ressourcer til opgaven.

Neuroscience og Sanders model

Inden vi skal kigge på hvordan Sanders model blev benyttet i forhold til ADHD, vil jeg lige, fordi jeg er en sucker for neuroscience, sætte Sanders model i perspektiv i forhold til hvilke områder man mener de i modellen beskrevne funktioner dækker over rent neuroanatomisk. Ud fra en beskrivelse af modelen og lidt research omkring hvilke områder man mente der dækkede over hvilke processer, fik jeg Grok (AI) til at lave en lille oversigt. Sanders er selv lidt inde på hvilke områder i sin oprindelige artikel fra 1983.

Sanders’ niveauer (1983) Moderne neuroanatomisk tolkning (ca. 2020–2025) Vigtigste områder / netværk
Processing stages De rent informationsbehandlende stadier (stimulusforbehandling → trækudtrækning → responsvalg → motor execution) Sensorisk cortex (visuel, auditiv osv.) → parietale områder (feature binding) → præmotorisk/supplerende motorisk cortex → primær motor cortex (M1)
Energetic stages De to basis-energetiske systemer: Arousal og Activation Arousal: locus coeruleus-norepinephrin system + basale forebrain-cholinergiske system + opadgående reticulære aktiveringssystem (ARAS) Activation: dopaminerge systemer (ventral tegmental area + substantia nigra) + basalganglier
Evaluation / Effort stage Det bevidste regulerende system, der afvejer krav og ressourcer og styrer indsats (”effort”) Anterior cingulate cortex (ACC) + dorsolateral prefrontal cortex (dlPFC) + frontoparietalt netværk (FPN) + insula

Hvis man som læser ønsker at dykke endnu mere ned I en lidt mere opdateret version af Sanders model kan man kigge på forskningslitteratur af Michael Posner og senere Sander Nieuwenhuis og Roshan Cools. Posner har lavet en del forskning omhandlende opmærksomhed, og har udviklet en model til dette, Nieuwenhuis har lavet forskning omkring det at tage beslutninger, og Roshan Cools er specielt interesseret i den motiverende og kognitive kontrol af menneskelig adfærd. Alle dele noget som kunne relateres til ADHD. Personligt har jeg ikke lavet et deep dive ned i deres forskning endnu, men blot skimmet nogle af deres publikationer.