In dit hoofdstuk wordt door Bjorklund & Causey gekeken naar informatie-verwerkingstheorieën. Zij gebruiken een computer als model voor de hersenen. De hardware is dan het geheugensysteem en de software is de mate waarin kinderen deze vaardigheden en strategieën kunnen gebruiken. Vervolgens wordt gekeken naar executieve functies. Eerst werd gedacht dat het verwerken van informatie serieel was, stap voor stap. Sensorische informatie zou dan via het korte termijn/werkgeheugen (STWM) gaan om informatie te kunnen verwerken. Vervolgens kan de informatie dan in het langetermijngeheugen opgenomen worden. 

Wat zijn de assumpties van informatieverwerkingsprocessen?

Tegenwoordig weten we dat alle informatie interacteert en dat het dus niet stap voor stap gaat. Het langetermijngeheugen zorgt voor top-down (informatie uit het langetermijngeheugen trekt onze aandacht naar iets wat gebeurt) en bottom-up (sensorische informatie trekt de aandacht en komt dan in het langetermijngeheugen) processen. Bij top-down processen gebruik je informatie om informatie te kunnen interpreteren. We kunnen niet te veel informatie tegelijk verwerken, dit wordt limited resource capacity genoemd. 

Volgens onderzoekers kunnen mentale processen vanuit een continuüm bekeken worden. Aan de ene kant staan automatische processen waarvoor weinig aandacht nodig is. Aan de andere kant staan inspannende processen, waarvoor mensen meer moeite moeten doen. Automatische processen gebeuren zonder intentie en zorgen niet voor beperkingen in andere processen. Het wordt daarnaast ook niet beter door oefening en individuele verschillen hebben geen invloed. Inspannende processen worden gekenmerkt doordat ze bewust zijn en deze kunnen wel zorgen voor beperkingen in andere processen. Daarnaast wordt het beter door oefening en spelen individuele verschillen zoals intelligentie een rol. Dit hoofdstuk geeft antwoord op de vraag hoe kinderen onafhankelijke denkers worden. 

Hoe ontwikkelen processen van basisniveau, namelijk executieve functies?

Hoe leren kinderen om het gedrag te controleren? Vaardigheden die hiervoor nodig zijn worden executieve functies of controle (EF) genoemd. Het gaat om de processen zoals aandacht en hoe je informatie vanuit het langetermijngeheugen kan verwerken. Daardoor spelen planning en flexibiliteit een grote rol. Werkgeheugen, inhibitie en cognitieve flexibiliteit spelen hierbij ook een centrale rol. Het gaat erom hoe mensen informatie kunnen verwerken en hoe ze kunnen besluiten wat relevante informatie is. Dit ontwikkelt zich over tijd. Individuele verschillen zijn afhankelijk van bijvoorbeeld Theory of Mind en IQ. Genetica speel een rol maar ook omgevingsfactoren zoals oefening spelen een rol. De individuele verschillen blijven constant. 

Er is een verschil tussen hot EF (top-down met emotionele processen) en cold EF (vaker in neutrale/abstracte situaties). Er zullen nu verschillende aspecten van EF besproken worden. Ten eerste de verwerkingssnelheid. Jonge kinderen hebben meer tijd nodig om informatie te verwerken. Reactietijd wordt dan ook steeds sneller naarmate kinderen ouder worden. Hierbij is het vooral belangrijk dat er myeline ontstaat in de hersenen. 

Ten tweede de geheugenspan en werkgeheugen. Terwijl informatie in het kortetermijngeheugen zit kunnen mensen informatie verwerken. De capaciteit van dit geheugen kan getest worden door de geheugenspan. Dit meet hoeveel items iemand kan onthouden in dezelfde volgorde. In deze testen is er weinig tijd tussen de stimuli om een strategie te gebruiken. Dit wordt beter naarmate kinderen ouder worden.

Tegenwoordig wordt ook de span van apprehension gemeten wat de hoeveelheid informatie inhoudt die iemand kan onthouden in passieve gebieden in de hersenen zoals auditief sensorisch geheugen. Dit is bijvoorbeeld wanneer je wel nummers hoort maar er gezegd wordt deze te negeren. Als je ze dan ineens toch moet benoemen dan kan je kijken hoeveel iemand onbewust kan onthouden. Dit is vaak lager dan de geheugenspan die bewust gemeten wordt. Je kan ook goed zijn in het verwerken van bepaalde informatie zoals de positie op schaakborden, maar dat betekent niet dat je ook goed bent in het onthouden van nummers.

Ten derde de ontwikkeling van werkgeheugen. In het werkgeheugen kan informatie voor korte tijd vastgehouden en bewerkt worden. Het model van Badeley en Hitch stelt dat werkgeheugen bestaat uit een centraal systeem dat informatie vasthoudt in twee tijdelijke systemen. Een systeem voor het coderen van verbale informatie, dit wordt de articulatory loop genoemd. Het tweede systeem is voor het verwerken van visuele informatie, ook het visuospatial scratch pad genoemd. In dit hoofdstuk wordt vooral gefocust op het eerste pad. 

Volgens dit model komen de verschillen tussen kinderen en volwassenen vooral door de verschillende ontwikkeling in geheugenspan. Hoe sneller mensen dit kunnen, hoe meer informatie er in het werkgeheugen blijft opgeslagen. Daardoor kan iemand zich meer herinneren. Volgens dit model zorgt het verbale systeem ervoor dat mensen woorden voor zichzelf herhalen. Langere woorden kosten daardoor meer tijd waardoor er minder tijd is voor herhaling. Hoe sneller je de woorden kan herhalen voor jezelf, hoe meer je er kan onthouden. 

Dit kan ook verschillen per taal. Zo kunnen Chinezen meer nummers achter elkaar onthouden omdat zij hier kortere namen voor hebben. Daardoor kunnen zij dat makkelijker herhalen. 

Als vierde inhibitie en de kunst om niet afgeleid te worden. Om iets te kunnen onthouden moeten kinderen de informatie encoderen, vervolgens vasthouden in het kortetermijngeheugen en dan herhalen in de articulatory loop. Je moet daarvoor ook afleidende stimuli kunnen inhiberen. Inhibitie is het actief tegenhouden van acties of stimuli. Bijvoorbeeld om niet afgeleid te raken. Hoe meer energie je hebt, hoe makkelijker dit gaat. Kinderen worden hier steeds beter in. Resistance to interference is hieraan gekoppeld waarbij het gaat om de vaardigheid om je niet af te laten leiden. Deze twee processen ontwikkelen zich ongeveer hetzelfde. Het heeft te maken met aandacht. 

Inhibitie ontwikkelt zich gedurende de kindertijd en kan getest worden door bijvoorbeeld de dag-nacht taak. Hierbij moeten kinderen bij een plaatje van de nacht steeds 'dag' zeggen en bij een plaatje van dag moeten zij 'nacht' zeggen. Het gaat in dit soort taken dus om het doen van het tegenovergestelde. Jonge kinderen kunnen dit niet. Zij vinden het moeilijk om informatie te negeren die voor een taak niet relevant is. Daardoor hebben zij moeite met selectieve aandacht. Zij kunnen zich niet afsluiten van de omgevingsfactoren die dan minder relevant zijn. 

Attention deficit hyperactivity disorder (ADHD) heeft meer aandacht gekregen en komt vaak voor. Het komt meer voor bij jongens en het heeft veel gevolgen op verschillende domeinen in het leven. Daarnaast is er ook een verschil te zien in werkgeheugentaken en bij emotieregulatie. Zij hebben vooral last van tekorten in inhibitie.   

Een laatste aspect is cognitieve flexibiliteit en hierbij gaat het om de vaardigheid om te kunnen wisselen tussen regels binnen een taak. Dit wordt getest met de dimensional card sorting taak. Je krijg kaarten te zien en die moet je sorteren aan de hand van een bepaalde regel (bijvoorbeeld kleur). Daarna krijg je met dezelfde kaarten een nieuwe regel (bijvoorbeeld sorteren op vorm). Dan moet je de eerste regel dus loslaten. Kinderen kunnen dit vanaf ongeveer 4 jaar. 

Executieve functies zijn bovendien gerelateerd aan zelfcontrole waarbij iemand de lange termijn doelen ziet en hiernaar handelt. Dit is een voorbeeld van hot EF. Dit is onderzocht met het marshmallow experiment. Hoe langer kinderen van 4 jaar konden wachten, hoe hoger daarna de cijfers op school waren. 

Vooral de prefrontale cortex is van belang voor EF en deze ontwikkelt zich nog erg lang. Ondersteuning hiervoor komt uit onderzoek naar mensen met hersenbeschadiging aan de frontaal kwabben. Zij hebben meer moeite met EF. Dit kan getest worden aan de hand van de Winconsin Card Sorting Test (WCST). Dit lijkt op de dimensional card sorting taak, alleen nu veranderen de regels zonder dat de participant het weet. De participant moet er zelf achter komen dat de regels veranderd zijn. Dit weten ze doordat ze ineens fouten gaan maken. Mensen met schade aan de frontaal kwabben vinden het moeilijk om dit aan te passen en nieuwe regels te gebruiken. Dit laat beperkingen in inhibitie en cognitieve flexibiliteit zien. Daarnaast hebben kinderen met ADHD vaak ook een verminderde ontwikkeling van de frontale cortex. 

De individuele factoren van EF veranderen over tijd, net zoals de relaties tussen deze factoren. Cool EF factoren ontwikkelen zich bijvoorbeeld eerder dan hot EF factoren. EF vaardigheden kunnen daarnaast ontwikkelen door bijvoorbeeld ervaringen en fantasiespel. Daarnaast is het afhankelijk van cultuur. EF-taken zijn ook van belang in sociale interactie omdat het zorgt voor het controleren van acties en het inhiberen van ongepast gedrag. 

Hoe ontwikkelen strategieën?

Strategieën zijn van belang in cognitieve ontwikkeling omdat het bijvoorbeeld zorgt voor het onthouden van items. Het bevat metacognitie, ofwel kennis over de eigen cognitie en factoren die denken beïnvloeden. Strategieën zijn mentale operaties om een probleem op te lossen. Ze zijn deels bewust en je hebt een optie om het te gebruiken, maar het is niet verplicht. Kinderen gebruiken het om doelen te bereiken, maar daarvoor moet je ook kunnen denken. Sommige strategieën ontdekken kinderen zelf, anderen worden geleerd door ouders of leerkrachten. 

Oudere kinderen presteren vaak beter op taken dan jongere kinderen door het gebruik van strategieën. Je kan jonge kinderen wel leren of aanmoedigen om strategieën te gebruiken, ondanks dat ze dit niet uit zichzelf doen. Dat wordt production deficiency genoemd. Vaak gebruiken ze het niet zo optimaal als oudere kinderen doen. Jonge kinderen gebruiken over het algemeen wel strategieën uit zichzelf maar deze zijn vaak niet juist en leiden dus niet tot het goede antwoord. 

Wanneer een kinderen een strategie gebruiken die niet leidt tot een beter resultaat wordt dit een utilization deficiency genoemd. Kinderen denken echter wel vaak dat zij beter presteren dan ze doen, zij overschatten zichzelf. Daardoor gaan zij dan toch door, waardoor ze uiteindelijk wel effectieve strategieën leren te gebruiken. 

Kinderen gebruiken vaak meerdere strategieën tegelijk om een probleem op te lossen. Dit wordt door Siegler besproken in het adaptive strategy choice model. Dit stelt dat kinderen veel verschillende strategieën hebben om problemen op te lossen. In het begin kiezen ze vaker de makkelijkere strategie en daarna worden ze steeds effectiever. De strategieën overlappen elkaar waardoor ze in sommige periodes gebruik maken van verschillende strategieën. Uiteindelijk in de loop der tijd gebruiken ze de meest effectieve. De keuze van de strategie hangt ook heel erg af van de andere factoren die erbij betrokken zijn. Ze gebruiken strategieën dus adaptief en selectief. 

Hoe ontstaan geheugenstrategieën? De twee meest gebruikte strategieën zijn herhaling en organisatie (vormen van categorieën). Herhaling wordt steeds vaker gebruikt naarmate kinderen ouder worden. Jonge kinderen herhalen vaak maar 1 of 2 woorden per herhaling. Dit is passieve herhaling. De oudere kinderen herhalen veel meer verschillende woorden. Dit is actieve/cumulatieve herhaling. Zij proberen in de interval tijd zoveel mogelijk van de vorige woorden te herhalen. Jonge kinderen kunnen hier wel in getraind worden en gaan dan beter presteren. 

Kinderen kunnen ook gebruik maken van de organisatie techniek. Hierbij worden de conceptuele relaties tussen de woorden gezocht om ze te labelen. Dan kunnen we het binnen de categorie onthouden. Dit wordt ook wel clusteren genoemd. Dit kan geleerd worden aan jonge kinderen. De meeste onderzoeken naar geheugen zijn cross-sectioneel waardoor de ontwikkeling niet geheel goed getest kan worden. Een longitudinaal onderzoek heeft bovenstaande ideeën echter ook ondersteund. Dit liet alleen wel zien dat kinderen eigenlijk van het ene op het andere moment een andere strategie gaan gebruiken. Dit gaat dus niet per definitie gradueel.

Er zijn een aantal factoren die invloed hebben op de keus van een strategie. Ten eerste mentale capaciteit. Kinderen hebben nog niet altijd de mentale capaciteit om een meer complexe strategie te gebruiken. Zij gebruiken dan te veel mentale capaciteit voor de strategie waardoor er geen ruimte meer is om de rest van de informatie van een taak te verwerken. 

Ten tweede basiskennis. Als iemand ergens veel kennis over heeft dan gebruik je makkelijker een effectieve strategie. Je kan dan sneller de domein-specifieke informatie verwerken. Dit komt omdat je sneller toegang hebt tot specifieke items, je makkelijker relaties binnen deze items kan activeren en je een meer complexe strategie kan gebruiken. Woorden die aan elkaar geassocieerd zijn (zoals muis en kaas) worden bijvoorbeeld ook sneller onthouden. Kinderen kunnen dus makkelijker dingen onthouden waar ze veel van weten. 

Er is een interessante uitzondering, namelijk het DRM-paradigma. Dit is wanneer je een lijst krijgt met woorden die allemaal om bijvoorbeeld brood draaien (zoals jam, pindakaas, deeg, korst, eten, sandwich en dergelijke) maar het woord brood er niet tussen staat. Mensen noemen dit dan vaak wel als ze de lijst moeten herhalen. Kinderen hebben hier minder moeite mee. Die noemen dat woord vaak niet. Dat zou kunnen omdat kinderen deze kennis nog minder hebben, waardoor de relatie met brood niet automatisch geactiveerd wordt. Als kinderen ouder worden hebben ze meer kennis, waardoor ze beter informatie kunnen verwerken. 

Ten derde metacognitie, de kennis van andere cognitieve vaardigheden. Kinderen met hogere mate van metacognitie hebben vaak ook meer cognitieve vaardigheden in het algemeen. Er zijn twee soorten metacognitie. Ten eerste declaratieve metacognitie wat expliciete kennis is die een persoon heeft over een taak. Daarbij kent een persoon ook zijn sterke en zwakke punten en ze weten welke strategieën ze moeten gebruiken. Ten tweede procedurele metacognitie wat de kennis is over wanneer je welke strategie moet gebruiken. 

Meta-aandacht is de kennis van kinderen over de eigen vaardigheden met betrekking tot aandacht. Kinderen van 4 jaar oud weten dat afleiding een probleem is wanneer zij een doel willen bereiken. Desondanks worden zij toch sneller afgeleid. Het helpt om kinderen erop te wijzen dat zich moeten concentreren. Metageheugen is een ander voorbeeld. Jonge kinderen zijn zich er vaak niet van bewust dat ze strategieën kunnen gebruiken om dingen te onthouden. Zij overschatten zichzelf en denken dat ze alles kunnen onthouden. 

Bij kinderen van 8 jaar heeft het effect om aan te geven hoe de taak gaat. Als het blijkt dat het niet goed gaat dan kunnen zij de strategie aanpassen. Dit heeft bij jongere kinderen geen zin. Je moet je dus bewust zijn van welke strategieën je kan gebruiken en hoe effectief deze zijn. Uit onderzoek van DeMarie en collega's is gebleken dat metageheugen en capaciteit interacteren waardoor er strategieën ontstaan en waardoor deze efficiënter worden. Daarnaast moeten meerdere strategieën overwogen worden en metageheugen speelt een rol in het voorspellen van het gebruik van een strategie en de mate waarin deze een positief effect heeft. 

Cultuur speelt een rol in bijvoorbeeld het feit of kinderen wel of niet naar school gaan. Het ligt er wel aan in welke context de testen gegeven worden. Als het past bij de cultuur dan presteren alle kinderen ongeveer hetzelfde. Kinderen gebruiken wel andere strategieën. Zo is er bijvoorbeeld ook een verschil tussen Duitsland en Amerika omdat kinderen in Duitsland meer met gebruik van strategieën worden opgevoed. 

Kinderen leren niet vaak expliciet gebruik van strategieën op school. Dit hangt ook veel af van de leerkracht en de leeftijd van de kinderen. Het wordt vooral weinig gebruikt voor hogere orde cognitieve taken. Dit kan juist wel een positief effect hebben op kinderen. Er zijn drie fases waardoor kinderen kennis verkrijgen door te leren:

Kinderen leren van ouders/leerkrachten om een strategie te gebruiken. 

Leerkrachten laten de gelijkenissen en verschillen tussen strategieën zien waardoor kinderen dit kunnen vergelijken. 

Kinderen herkennen waarom het goed is om een strategie te gebruiken waardoor zij dit vaker gaan doen. 

Uiteindelijk leren kinderen vaardigheden van hogere orde zoals selecteren en monitoren van strategieën die van belang zijn voor de taak. Dit worden metacognitieve acquisitie procedures genoemd. 

Hoe leert een kind om problemen op te lossen?

Problemen worden steeds gecompliceerder maar ze hebben wat overeenkomsten. Iemand is een probleem aan het oplossen wanneer je obstakels moet overwinnen om een doel te bereiken. Daarvoor moeten wij bijvoorbeeld regels leren. Er zijn dus een aantal voorwaarden: doelen, obstakels, strategieën om de obstakels op te lossen en een evaluatie van het resultaat. Veel taken zijn gericht op het oplossen van problemen. 

Kinderen kunnen pas problemen oplossen wanneer zij doelgericht gedrag laten zien. Zij moeten dus actief actie ondernemen om dat te bereiken. Kinderen kunnen dit ongeveer vanaf 8 maanden oud. Kinderen van 6 maanden kunnen dit nog niet bewust. Wanneer kinderen hulp krijgen, leren ze wel hoe ze het beter kunnen doen. Kinderen van 7-8 maanden kunnen het wel al alleen bij een relatief makkelijke taak. 

Een belangrijke factor voor probleemoplossend vermogen is kennis. De context speelt hierbij ook een rol. Logica is een specifieke vorm van probleemoplossend vermogen. Hierbij moet je aan de hand van informatie die je hebt een nieuwe conclusie trekken om nieuwe kennis te verkrijgen. Dit is domein-algemeen. Er zijn twee soorten. Ten eerste analogische logica waarbij iets wat je wel al weet helpt om iets wat je niet weet te begrijpen. Daarvoor is relational mapping van belang. Hierbij gaat het om de relatie tussen bepaalde elementen met andere elementen (een hond en een puppy, een kat en een ...). Je moet dan dus de vergelijking tussen hond en puppy toepassen op kat waardoor je weet dat het antwoord kitten is. Dit is gerelateerd aan IQ en EF. 

De overeenkomst tussen factoren kan perceptueel of relationeel zijn. Het hangt samen met het symbolisch denken van kinderen. Jonge kinderen richten zich vaak meer op perceptuele relaties en oudere kinderen en volwassenen op relationele overeenstemmingen. Dit wordt de relational shift genoemd. Om de relationele overeenstemmingen te gebruiken moet een kind hier wel kennis over hebben. Ze moeten het herkennen om de relatie te kunnen herkennen. Kinderen presteren ook beter op taken, wanneer die bijvoorbeeld gebaseerd worden op een sprookje wat ze kennen. Daarnaast is metacognitie van belang. Het werkt vaak goed om kinderen expliciete instructies te geven. Daardoor gebruiken ze eerder analogical reasoning. Bewustzijn werkt hierbij. 

Daarnaast is er wetenschappelijke logica waarbij het gaat om ideeën over hoe de wereld werkt en deze ideeën moeten getest worden. Daarbij moet je steeds 1 factor veranderen en de rest hetzelfde houden om dit te onderzoeken. Volgens Piaget ontwikkelt deze kennis zich pas in de adolescentie. Deze logica maakt gebruik van bewijs, al is dit wel meer gevonden bij volwassenen. Adolescenten lijken antwoorden te baseren op informatie die ze denken te weten. Kinderen van 12 jaar oud kunnen dit wel maar doen het nog niet altijd spontaan. Kinderen op de basisschool kunnen wel getraind worden om deze logica te gebruiken. Het heeft dan alleen vaak geen effect op de lange termijn. 

Dit vereist het denken over theorieën en niet alleen het gebruik hiervan. Je hebt daardoor een hoger niveau van metacognitie nodig omdat je hypothesen aan moeten sluiten op het bewijs. Als dit met elkaar in conflict is dan kan je twee kanten op: theory-bound kinderen die gericht zijn op de theorie en data-bound kinderen die dan uitgaan van het bewijs. Een andere factor is dat kinderen vaak niet alle mogelijke uitkomsten vergelijken of meenemen in de beslissing. Adolescenten kiezen bovendien vaak voor wat ze al dachten te weten. Ze vinden het moeilijk om een oorspronkelijk idee aan te passen. 

Wetenschappelijke logica wordt dus niet bij kinderen gevonden en maar af en toe bij adolescenten en volwassenen. Zij moeten hier eveneens vaak in getraind worden om het volledig te beheersen. 

Bron: Children’s thinking: Cognitive development and individual differences van Bjorklund & Causey