Классическое научение (также научение респондента и научение Павлова ) — это поведенческая процедура, при которой биологически мощный физиологический стимул (например, еда) сочетается с нейтральным стимулом (например, звуком музыкального треугольника ). Термин «классическое обусловливание» относится к процессу автоматической условной реакции, связанной с определенным стимулом. [1]
Русский физиолог Иван Павлов изучал классическую обусловленность с помощью подробных экспериментов с собаками и опубликовал результаты экспериментов в 1897 году. При изучении пищеварения Павлов заметил, что у подопытных собак выделялось слюноотделение, когда их кормили красным мясом. [2] Павловское обусловливание отличается от оперантного обусловливания (инструментального обусловливания), посредством которого сила произвольного поведения изменяется либо посредством подкрепления, либо посредством наказания . Однако классическое обусловливание может влиять на оперантное обусловливание; классически условные стимулы могут усиливать оперантные реакции.
Классическое обусловливание — это основной поведенческий механизм, и его нейронные основы сейчас начинают понимать. Хотя иногда бывает трудно отличить классическое обусловливание от других форм ассоциативного обучения (например, инструментального обучения и человеческой ассоциативной памяти ), ряд наблюдений отличает их, особенно от непредвиденных обстоятельств, при которых происходит обучение. [3]
Вместе с оперантным обусловливанием классическое обусловливание стало основой бихевиоризма — школы психологии , которая доминировала в середине 20-го века и до сих пор оказывает важное влияние на практику психологической терапии и изучение поведения животных. Классическое кондиционирование применялось и в других областях. Например, это может повлиять на реакцию организма на психоактивные препараты, регуляцию голода, исследования нейронных основ обучения и памяти, а также на некоторые социальные явления, такие как эффект ложного консенсуса . [4]
Классическое обусловливание возникает, когда условный раздражитель (CS) сочетается с безусловным раздражителем (US). Обычно условный раздражитель является нейтральным раздражителем (например, звук камертона), безусловный раздражитель является биологически сильным (например, вкус еды), а безусловная реакция (ВР) на безусловный раздражитель представляет собой незаученную рефлекторную реакцию . (например, слюнотечение). После повторения спаривания организм демонстрирует условный ответ (CR) на условный раздражитель, когда условный раздражитель предъявляется отдельно. (Условный ответ может возникнуть только после одного спаривания.) Таким образом, в отличие от UR, CR приобретается опытом, а также он менее постоянен, чем UR. [5]
Обычно условная реакция похожа на безусловную реакцию, но иногда она совершенно отлична. По этой и другим причинам большинство теоретиков обучения предполагают, что условный стимул сигнализирует или предсказывает безусловный стимул, и продолжают анализировать последствия этого сигнала. [6] Роберт А. Рескорла представил четкое описание этого изменения в мышлении и его последствий в своей статье 1988 года «Павловская обусловленность: это не то, что вы думаете». [7] Несмотря на широкое признание, тезис Рескорлы, возможно, не может быть защищен. [8]
Классическое обусловливание отличается от оперантного или инструментального обусловливания : при классическом обусловливании поведение изменяется посредством ассоциации стимулов, как описано выше, тогда как при оперантном обуславливании поведение изменяется в зависимости от эффекта, который оно производит (т. е. вознаграждения или наказания). [9]
Самая известная и наиболее тщательная ранняя работа по классической обусловленности была выполнена Иваном Павловым , хотя Эдвин Твитмайер опубликовал некоторые соответствующие выводы годом ранее. [10] Во время своих исследований физиологии пищеварения у собак Павлов разработал процедуру, которая позволила ему изучать пищеварительные процессы животных в течение длительных периодов времени. Он перенаправил пищеварительные жидкости животного за пределы тела, где их можно было измерить. Павлов заметил, что у его собак началось выделение слюны в присутствии техника, который обычно их кормил, а не просто выделение слюны в присутствии еды. Павлов назвал упреждающее слюноотделение собак «психической секрецией». Подвергнув эти неформальные наблюдения экспериментальной проверке, Павлов предъявил стимул (например, звук метронома), а затем дал собаке корм; после нескольких повторений у собак в ответ на раздражитель началось выделение слюны. Павлов пришел к выводу, что если в то время, когда собаке давали еду, в окружении собаки присутствовал определенный стимул, то этот стимул мог стать связанным с пищей и сам по себе вызвать слюноотделение.
В опытах Павлова безусловным раздражителем (УС) была пища, поскольку ее действие не зависело от предшествующего опыта. Звук метронома изначально является нейтральным стимулом (НС), поскольку он не вызывает у собак слюноотделения. После кондиционирования звук метронома становится условным раздражителем (УС) или условным раздражителем; потому что его эффекты зависят от его связи с пищей. [11] Аналогично, реакции собаки следуют той же схеме «условно-безусловно». Условный ответ (CR) — это ответ на условный раздражитель, тогда как безусловный ответ (UR) соответствует безусловному раздражителю.
Павлов сообщил множество основных фактов о обусловленности; например, он обнаружил, что обучение происходило быстрее всего, когда интервал между CS и появлением США был относительно коротким. [12]
Как отмечалось ранее, часто полагают, что условная реакция является копией безусловной реакции, однако Павлов отметил, что слюна, вырабатываемая КС, отличается по составу от слюны, вырабатываемой УС. Фактически, CR может быть любым новым ответом на ранее нейтральный CS, который может быть четко связан с опытом условных отношений CS и США. [7] [9] Также считалось, что для возникновения обусловленности необходимы повторяющиеся пары, но многим CR можно научиться за одно испытание, особенно при обучении формированию страха и отвращению вкуса .
Обучение происходит быстрее всего в форвардной подготовке. Во время предварительного кондиционирования начало CS предшествует наступлению США, чтобы сигнализировать о том, что США последуют за ним. [13] [14] : 69 Двумя распространенными формами упреждающей обработки являются задержка и трассировка.
Во время одновременного кондиционирования CS и US предъявляются и прекращаются одновременно. Например: если человек слышит звонок и в одно и то же время ему в глаза вдувают воздух, и повторяющиеся подобные пары приводят к тому, что человек моргает, когда слышит звонок, несмотря на отсутствие потока воздуха, это демонстрирует, что одновременное обусловливание произошел.
Кондиционирование второго или более высокого порядка осуществляется в два этапа. Сначала нейтральный стимул («CS1») сигнализирует о США посредством форвардной обусловленности. Затем второй нейтральный стимул («CS2») соединяется с первым (CS1) и вызывает собственную условную реакцию. [14] : 66 Например: Звонок можно сочетать с едой до тех пор, пока он не вызовет слюноотделение. Если затем к колокольчику подключить свет, то свет также может вызвать слюноотделение. Звонок — CS1, а еда — США. Свет становится CS2 после сопряжения с CS1.
Обратное кондиционирование происходит, когда CS сразу следует за US. [13] В отличие от обычной процедуры кондиционирования, в которой CS предшествует US, условный ответ, данный на CS, имеет тенденцию быть тормозящим. Вероятно, это происходит потому, что CS служит сигналом о том, что США закончился, а не сигналом о том, что США вот-вот появятся. [14] : 71 Например, дуновение воздуха, направленное в глаза человека, может сопровождаться звуком зуммера.
При временном кондиционировании УЗИ проводится через регулярные промежутки времени, например, каждые 10 минут. Говорят, что кондиционирование происходит, когда CR имеет тенденцию происходить незадолго до каждого УЗИ. Это говорит о том, что у животных есть биологические часы, которые могут служить КС. Этот метод также использовался для изучения способности животных рассчитывать время (см. «Когнитивные способности животных »).
В приведенном ниже примере показано временное кондиционирование, поскольку США, например, еда голодной мыши просто доставляется по регулярному графику, например, каждые тридцать секунд. После достаточного воздействия у мыши начнется выделение слюны непосредственно перед доставкой еды. Это делает его временным обусловливанием, поскольку может показаться, что мышь приучена к течению времени.
В этой процедуре CS сочетается с США, но США встречаются и в других случаях. Если это произойдет, прогнозируется, что США, скорее всего, произойдет в отсутствие CS. Другими словами, CS не «предсказывает» США. В этом случае кондиционирование не удается, и CS не вызывает CR. [15] Этот вывод о том, что предсказание , а не соединение CS-US является ключом к формированию кондиционирования, сильно повлиял на последующие исследования и теорию кондиционирования.
В процедуре исчезновения КС предъявляется повторно при отсутствии США. Это делается после того, как CS был подготовлен одним из описанных выше методов. Когда это будет сделано, частота CR в конечном итоге вернется к предтренировочному уровню. Однако угасание не устраняет последствий предшествующего кондиционирования. Об этом свидетельствует спонтанное восстановление - когда происходит внезапное появление (CR) после вымирания - и другие связанные явления (см. «Восстановление после вымирания» ниже). Эти явления можно объяснить, постулируя накопление торможения при предъявлении слабого раздражителя.
Во время захвата CS и US объединяются в пару, как описано выше. Степень кондиционирования можно отслеживать с помощью тестовых испытаний. В этих тестовых испытаниях CS представлен отдельно и измеряется CR. Одной пары CS-US может быть достаточно для получения CR в тесте, но обычно необходимо несколько пар, и происходит постепенное увеличение условной реакции на CS. Это повторяющееся количество попыток постепенно увеличивает силу и/или частоту CR. Скорость кондиционирования зависит от ряда факторов, таких как характер и сила как КС, так и УЗ, предыдущего опыта и мотивационного состояния животного . [6] [9] По мере приближения к завершению процесс замедляется. [16]
Если CS представлен без США и этот процесс повторяется достаточно часто, CS в конечном итоге перестанет вызывать CR. На этом этапе CR считается «погашенным». [6] [17]
Внешнее торможение может наблюдаться, если перед КС или одновременно с ним предъявляется сильный или незнакомый стимул. Это вызывает снижение условной реакции на КС.
Несколько процедур приводят к восстановлению CR, который сначала был кондиционирован, а затем погашен. Это показывает, что процедура гашения не устраняет эффект кондиционирования. [9] Эти процедуры следующие:
Говорят, что генерализация стимула происходит, если после того, как конкретная CS вызвала CR, обнаруживается, что аналогичный тестовый стимул вызывает тот же CR. Обычно, чем больше тестовый стимул похож на CS, тем сильнее будет CR по отношению к тестовому стимулу. [6] И наоборот, чем больше тестовый стимул отличается от CS, тем слабее будет CR или тем больше он будет отличаться от ранее наблюдавшегося.
Дискриминацию стимулов можно наблюдать , когда один стимул («CS1») вызывает один CR, а другой стимул («CS2») вызывает либо другой CR, либо вообще не вызывает CR. Этого можно добиться, например, путем объединения CS1 с эффективным США и представления CS2 без США. [6]
Скрытое торможение относится к наблюдению, что знакомому стимулу требуется больше времени, чтобы стать CS, чем новому стимулу, чтобы стать CS, когда стимул сочетается с эффективным УЗ. [6]
Это один из наиболее распространенных способов измерения эффективности обучения в классической обусловленности. Типичный пример этой процедуры таков: крыса сначала учится нажимать на рычаг посредством оперантного обусловливания . Затем, в серии испытаний, крысу подвергают КС, свету или шуму, а затем УЗ – легкому поражению электрическим током. Развивается связь между CS и США, и крыса замедляет или прекращает нажатие рычага, когда включается CS. Скорость нажатия во время CS измеряет силу классической выносливости; то есть чем медленнее давит крыса, тем крепче ассоциация КС и США. (Медленное нажатие указывает на условную реакцию «страха» и является примером условной эмоциональной реакции; см. раздел ниже.)
Обычно используются три фазы кондиционирования.
CS (CS+) сочетается с US до тех пор, пока не будут достигнуты асимптотические уровни CR.
Испытания CS+/США продолжаются, но они перемежаются испытаниями, в которых CS+ сочетается со вторым CS (CS-), но не с США (т.е. испытания CS+/CS-). Обычно организмы демонстрируют CR в исследованиях CS+/США, но перестают отвечать на исследования CS+/CS-.
Эта форма классической обусловленности включает в себя две фазы.
CS (CS1) соединен с США.
Составной CS (CS1+CS2) соединен с US.
Для каждой CS (CS1 и CS2) проводится отдельный тест. Эффект блокировки наблюдается при отсутствии условного ответа на CS2, что позволяет предположить, что первая фаза обучения блокировала приобретение второго CS.
Эксперименты по теоретическим вопросам кондиционирования в основном проводились на позвоночных животных, особенно на крысах и голубях. Однако кондиционирование также изучалось у беспозвоночных, и очень важные данные о нейронных основах кондиционирования были получены в экспериментах на морском слизне Aplysia . [6] В большинстве соответствующих экспериментов использовалась классическая процедура обусловливания, хотя эксперименты по инструментальному (оперантному) обусловливанию также использовались, и сила классического обусловливания часто измеряется через его оперантные эффекты, как при условном подавлении (см. раздел «Феномены» выше) и автоформирование .
По мнению Павлова, обусловленность предполагает не приобретение какого-либо нового поведения, а скорее тенденцию реагировать по-старому на новые стимулы. Таким образом, он предположил, что CS просто заменяет США, вызывая рефлекторный ответ. Это объяснение называется теорией обусловленности с заменой стимулов. [14] : 84 Критическая проблема теории замещения стимулов заключается в том, что CR и UR не всегда совпадают. Сам Павлов заметил, что слюна собаки, вырабатываемая в виде ЦР, отличается по составу от слюны, вырабатываемой в виде УР. [10] CR иногда даже является противоположностью UR. Например: безусловной реакцией на электрошок является увеличение частоты сердечных сокращений, тогда как КС в сочетании с электрошоком вызывает снижение частоты сердечных сокращений. (Однако [ кем? ] было высказано предположение, что только тогда, когда UR не затрагивает центральную нервную систему, CR и UR являются противоположностями.)
Модель Рескорлы-Вагнера (Р-В) [9] [18] представляет собой относительно простую, но мощную модель кондиционирования. Модель предсказывает ряд важных явлений, но она также дает сбои во многих важных аспектах, что приводит к появлению ряда модификаций и альтернативных моделей. Однако, поскольку большая часть теоретических исследований обусловливания за последние 40 лет была инициирована этой моделью или реакциями на нее, модель R–W заслуживает здесь краткого описания. [19] [14] : 85
Модель Рескорлы-Вагнера утверждает, что существует предел степени обусловленности, которая может возникнуть при сочетании двух стимулов. Одним из факторов, определяющих этот предел, является природа США. Например: сочетание колокольчика с сочным стейком с большей вероятностью вызовет слюноотделение, чем сочетание колокольчика с куском сухого хлеба, а сухой хлеб, скорее всего, подойдет лучше, чем кусок картона. Ключевая идея модели R–W заключается в том, что CS сигнализирует или предсказывает США. Можно сказать, что, прежде чем обусловить себя, субъект удивляется США. Однако после кондиционирования субъект больше не удивляется, поскольку CS предсказывает приход США. (Модель можно описать математически, и такие слова, как «предсказать», «удивить» и «ожидать», используются только для объяснения модели.) Здесь работа модели иллюстрируется краткими описаниями приобретения, исчезновения и блокировки. Модель также предсказывает ряд других явлений, см. основную статью о модели.
Это уравнение Рескорлы-Вагнера. Он определяет объем обучения, который произойдет при одной паре условного стимула (CS) с безусловным стимулом (US). Приведенное выше уравнение решается неоднократно, чтобы спрогнозировать ход обучения во многих таких испытаниях.
В этой модели степень обучения измеряется тем, насколько хорошо CS предсказывает США, что определяется «ассоциативной силой» CS. В уравнении V представляет собой текущую ассоциативную силу CS, а ∆V — это изменение этой силы, которое происходит в данном испытании. ΣV — сумма сил всех стимулов, присутствующих в ситуации. λ — максимальная сила ассоциации, которую поддержит данный США; его значение обычно устанавливается равным 1 в испытаниях, когда присутствует США, и 0, когда США отсутствуют. α и β — константы, связанные с значимостью CS и скоростью обучения для данного США. Как уравнение предсказывает различные экспериментальные результаты, объясняется в следующих разделах. Подробнее читайте в основной статье о модели. [14] : 85–89
Модель R – W измеряет обусловленность путем присвоения «ассоциативной силы» CS и другим локальным стимулам. До того, как CS будет обусловлен, его ассоциативная сила равна нулю. Соединение CS и США вызывает постепенное увеличение ассоциативной силы CS. Это увеличение определяется характером США (например, его интенсивностью). [14] : 85–89 Объем обучения, происходящий во время любой пары CS-US, зависит от разницы между общей ассоциативной силой CS и других стимулов, присутствующих в ситуации (ΣV в уравнении), и максимума, установленного США (λ в уравнении). В первой паре CS и США эта разница велика, и ассоциативная сила CS значительно возрастает. По мере накопления пар CS-US США становятся более предсказуемыми, а увеличение силы ассоциаций в каждом испытании становится все меньше и меньше. Наконец, разница между ассоциативной силой КС (плюс той, которая может быть связана с другими стимулами) и максимальной силой достигает нуля. То есть США полностью прогнозируемы, ассоциативная сила КС перестает расти, и кондиционирование завершено.
Ассоциативный процесс, описываемый моделью R – W, также объясняет вымирание (см. «Процедуры» выше). Процедура исчезновения начинается с положительной ассоциативной силы CS, что означает, что CS предсказывает возникновение США. В ходе испытания на вымирание США не смогли появиться после CS. В результате такого «неожиданного» результата ассоциативная сила КС снижается. Вымирание завершается, когда сила CS достигает нуля; Никаких США не предвидится, и никаких США не произойдет. Однако, если тот же КС представлен без УЗ, но сопровождается хорошо зарекомендовавшим себя условным ингибитором (УИ), то есть стимулом, который предсказывает отсутствие УЗ (в терминах RW, стимулом с отрицательной силой ассоциирования), тогда RW предсказывает, что CS не вымрет (его V не уменьшится в размерах).
Самым важным и новым вкладом модели R–W является ее предположение о том, что обусловленность КС зависит не только от этой КС и ее отношения к США, но также и от всех других стимулов, присутствующих в ситуации кондиционирования. В частности, модель утверждает, что США прогнозируются по сумме ассоциативных сил всех стимулов, присутствующих в обусловливающей ситуации. Обучение контролируется разницей между этой общей ассоциативной силой и силой, поддерживаемой США. Когда эта сумма сильных сторон достигает максимума, установленного США, кондиционирование заканчивается, как только что описано. [14] : 85–89
Объяснение явления блокировки, предложенное R–W, иллюстрирует одно следствие только что высказанного предположения. При блокировке (см. «Явления» выше) CS1 работает в паре с US до тех пор, пока не будет завершено кондиционирования. Затем при дополнительных попытках кондиционирования вместе с CS1 появляется второй стимул (CS2), и за обоими следуют США. Наконец, CS2 тестируется и показывает, что он не дает ответа, поскольку обучение CS2 было «заблокировано» первоначальным изучением CS1. Модель R–W объясняет это тем, что после первоначального кондиционирования CS1 полностью предсказывает США. Поскольку нет разницы между тем, что предсказано, и тем, что происходит, в дополнительных испытаниях с CS1+CS2 не происходит никакого нового обучения, следовательно, CS2 позже не дает ответа.
Одна из основных причин важности модели R–W заключается в том, что она относительно проста и дает четкие прогнозы. Проверка этих предсказаний привела к ряду важных новых открытий и значительному углублению понимания обусловленности. Некоторая новая информация подтвердила эту теорию, но многое не подтвердилось, и все согласны с тем, что теория в лучшем случае слишком проста. Однако ни одна модель, похоже, не объясняет все явления, возникшие в результате экспериментов. [9] [20] Ниже приведены краткие изложения некоторых связанных теоретических вопросов. [19]
Модель R – W сводит обусловленность к ассоциации CS и США и измеряет ее с помощью одного числа - ассоциативной силы CS. Ряд экспериментальных данных показывает, что можно узнать больше. Среди них два явления, описанные ранее в этой статье.
Скрытое торможение может возникнуть из-за того, что субъект перестает концентрироваться на КС, который часто наблюдается до того, как он будет соединен с УЗ. Фактически, изменения во внимании к CS лежат в основе двух известных теорий, которые пытаются справиться с экспериментальными результатами, которые усложняют модель R–W. В одном из них, предложенном Николасом Макинтошом , [21] скорость обусловленности зависит от количества внимания, уделяемого CS, а это количество внимания, в свою очередь, зависит от того, насколько хорошо CS предсказывает США. Пирс и Холл предложили аналогичную модель, основанную на другом принципе внимания [22]. Обе модели были тщательно протестированы, и ни одна из них не объясняет всех экспериментальных результатов. Следовательно, различные авторы пытались использовать гибридные модели, сочетающие два процесса внимания. Пирс и Холл в 2010 году объединили свои идеи внимания и даже предположили возможность включения уравнения Рескорлы-Вагнера в интегрированную модель. [9]
Как указывалось ранее, ключевая идея кондиционирования заключается в том, что CS сигнализирует или предсказывает США (см. «Процедуру нулевых непредвиденных обстоятельств» выше). Однако, например, комната, в которой происходит кондиционирование, также «предсказывает», что может произойти США. Тем не менее, комната предсказывает с гораздо меньшей уверенностью, чем сама экспериментальная CS, потому что комната существует и между экспериментальными испытаниями, когда США отсутствуют. Роль такого контекста иллюстрируется тем фактом, что у собак в эксперименте Павлова иногда начиналось выделение слюны при приближении к экспериментальному аппарату, прежде чем они видели или слышали какой-либо CS. [16] Такие так называемые «контекстные» стимулы всегда присутствуют, и их влияние помогает объяснить некоторые загадочные экспериментальные данные. Ассоциативная сила контекстных стимулов может быть введена в уравнение Рескорлы-Вагнера, и они играют важную роль в теориях сравнения и вычислений , изложенных ниже. [9]
Чтобы узнать, что было изучено, мы должны каким-то образом измерить поведение («эффективность») в тестовой ситуации. Однако, как хорошо знают учащиеся, успеваемость в тестовой ситуации не всегда является хорошим показателем того, чему они научились. Что касается обусловленности, есть свидетельства того, что испытуемые в эксперименте по блокированию действительно узнают что-то о «заблокированной» CS, но не могут продемонстрировать это обучение из-за способа, которым их обычно тестируют.
«Компараторные» теории кондиционирования «основаны на характеристиках», то есть подчеркивают, что происходит во время теста. В частности, они смотрят на все стимулы, присутствующие во время тестирования, и на то, как могут взаимодействовать ассоциации, приобретенные этими стимулами. [23] [24] Если несколько упростить, теории сравнения предполагают, что во время кондиционирования субъект приобретает ассоциации как CS-US, так и контекст-US. Во время теста эти ассоциации сравниваются, и ответ на CS происходит только в том случае, если ассоциация CS-США сильнее, чем ассоциация контекст-США. После того, как CS и США неоднократно соединяются в пары при простом приобретении, связь CS-США становится сильной, а ассоциация контекст-США относительно слабой. Это означает, что CS вызывает сильный CR. При «нулевой непредвиденной ситуации» (см. выше) условная реакция слаба или отсутствует, поскольку ассоциация контекст-США примерно так же сильна, как ассоциация CS-США. Блокирование и другие более тонкие явления также можно объяснить с помощью теорий сравнения, хотя, опять же, они не могут объяснить всего. [9] [19]
Потребность организма предсказывать будущие события занимает центральное место в современных теориях обусловленности. Большинство теорий используют ассоциации между стимулами для обеспечения таких прогнозов. Например: в модели R – W ассоциативная сила CS говорит нам, насколько сильно этот CS предсказывает США. Другой подход к прогнозированию предлагается такими моделями, как модель Галлистела и Гиббона (2000, 2002). [25] [26] Здесь реакция не определяется силой ассоциаций. Вместо этого организм записывает время начала и окончания CS и US и использует их для расчета вероятности того, что US последует за CS. Ряд экспериментов показал, что люди и животные могут научиться определять время событий (см. Познание животных ), а модель Галлистела и Гиббона дает очень хорошее количественное соответствие различным экспериментальным данным. [6] [19] Однако недавние исследования показали, что модели, основанные на продолжительности, не могут учитывать некоторые эмпирические данные, а также ассоциативные модели. [27]
Модель Рескорлы-Вагнера рассматривает стимул как единое целое и представляет ассоциативную силу стимула с одним числом без каких-либо записей о том, как это число было достигнуто. Как отмечалось выше, это затрудняет учет моделью ряда экспериментальных результатов. Большую гибкость обеспечивает предположение, что стимул внутренне представлен набором элементов, каждый из которых может переходить из одного ассоциативного состояния в другое. Например, сходство одного стимула с другим можно представить, сказав, что эти два стимула имеют общие элементы. Эти общие элементы помогают объяснить генерализацию стимулов и другие явления, которые могут зависеть от генерализации. Кроме того, разные элементы одного и того же набора могут иметь разные ассоциации, а их активации и ассоциации могут меняться в разное время и с разной скоростью. Это позволяет моделям на основе элементов обрабатывать некоторые необъяснимые иначе результаты.
Ярким примером элементного подхода является модель Вагнера «СОП». [28] С момента своего появления модель разрабатывалась различными способами, и теперь она в принципе может объяснить очень широкий спектр экспериментальных результатов. [9] Модель представляет любой заданный стимул с большой коллекцией элементов. Время предъявления различных стимулов, состояние их элементов и взаимодействие между элементами определяют ход ассоциативных процессов и поведение, наблюдаемое в ходе кондиционирующих экспериментов.
Описание простого кондиционирования в СОП иллюстрирует некоторые основы модели СОП. Начнем с того, что модель предполагает, что CS и США представлены большой группой элементов. Каждый из этих элементов стимула может находиться в одном из трех состояний:
Из элементов, представляющих одиночный стимул в данный момент, некоторые могут находиться в состоянии А1, некоторые — в состоянии А2, а некоторые — в состоянии I.
При первом появлении стимула некоторые его элементы переходят от бездействия I к основной активности А1. Из состояния А1 они постепенно переходят в А2 и, наконец, обратно в I. Активность элемента может измениться только таким образом; в частности, элементы в A2 не могут вернуться непосредственно в A1. Если элементы CS и США одновременно находятся в состоянии А1, между двумя стимулами обнаруживается связь. Это означает, что если позже CS будет представлен раньше США и некоторые элементы CS войдут в A1, эти элементы активируют некоторые элементы США. Однако элементы США, активированные таким образом косвенно, повышаются только до состояния A2. (Можно думать, что CS пробуждает воспоминания о США, которые не будут такими сильными, как настоящие.) При повторных испытаниях CS-США все больше и больше элементов связываются, и все больше и больше элементов США переходят в A2. когда загорится CS. В результате постепенно остается все меньше и меньше элементов США, которые смогут войти в А1, когда появятся сами США. В результате обучение замедляется и приближается к пределу. Можно было бы сказать, что США «полностью предсказаны» или «неудивительны», поскольку почти все их элементы могут войти в А2 только при наступлении CS, оставляя немногим возможность формировать новые ассоциации.
Модель может объяснить результаты, которые объясняются моделью Рескорлы-Вагнера, а также ряд дополнительных результатов. Например, в отличие от большинства других моделей, СОП учитывает время. Возникновение и затухание активации элемента позволяет модели объяснить зависящие от времени эффекты, такие как тот факт, что кондиционирование является наиболее сильным, когда CS происходит непосредственно перед США, и что когда CS приходит после США («обратное кондиционирование»), результат часто является тормозным CS. Также объясняются многие другие, более тонкие явления. [9]
В последние годы появился ряд других мощных моделей, включающих представления элементов. Они часто включают предположение, что ассоциации включают сеть связей между «узлами», которые представляют собой стимулы, реакции и, возможно, один или несколько «скрытых» слоев промежуточных взаимосвязей. Такие модели соприкасаются с нынешним бурным ростом исследований в области нейронных сетей , искусственного интеллекта и машинного обучения . [ нужна цитата ]
Павлов предположил, что обусловливание включает в себя связь между центрами мозга, отвечающими за условные и безусловные раздражители. Его физиологическая теория обусловленности была заброшена, но классическая обусловленность продолжает использоваться для изучения нервных структур и функций, которые лежат в основе обучения и памяти. Формы классического обусловливания, которые используются для этой цели, включают, среди прочего, обусловливание страха , обусловливание моргания глаз и обусловливание сокращения стопы Hermissenda crassicornis , морского слизняка. И страх, и обусловливание моргания включают в себя нейтральный стимул, часто тон, который сочетается с безусловным стимулом. В случае с кондиционированием моргания США представляет собой воздушную затяжку, тогда как в случае обусловливания страха США являются угрожающими или отталкивающими, например, шоком для ног.
Американский нейробиолог Дэвид А. Маккормик провел эксперименты, которые продемонстрировали: «...отдельные области мозжечка и связанные с ним области ствола мозга содержат нейроны, которые меняют свою активность во время кондиционирования – эти области имеют решающее значение для освоения и выполнения этой простой задачи обучения. Похоже, что что другие области мозга, включая гиппокамп, миндалевидное тело и префронтальную кору, способствуют процессу кондиционирования, особенно когда требования задачи становятся более сложными». [29]
Обусловливание страха и моргания обычно задействует неперекрывающиеся нейронные цепи, но имеет общие молекулярные механизмы. Обусловливание страхом происходит в базолатеральной миндалевидном теле, которое получает глутаминергический сигнал непосредственно от таламических афферентов, а также опосредованно от префронтальных проекций. Прямых проекций достаточно для кондиционирования с задержкой, но в случае кондиционирования со следами, когда CS необходимо представить внутри, несмотря на отсутствие внешнего стимула, необходимы косвенные пути. Передняя поясная извилина является одним из кандидатов на промежуточное кондиционирование следов, но гиппокамп также может играть важную роль. Пресинаптическая активация протеинкиназы А и постсинаптическая активация рецепторов NMDA и пути ее передачи сигнала необходимы для кондиционирования связанной пластичности. CREB также необходим для кондиционирования связанной с ним пластичности и может индуцировать последующий синтез белков, необходимых для этого. [30] Поскольку NMDA-рецепторы активируются только после увеличения пресинаптического кальция (тем самым высвобождая блок Mg2+), они являются потенциальным детектором совпадений, который может опосредовать пластичность, зависящую от времени спайков . STDP ограничивает LTP ситуациями, когда CS прогнозирует США, а LTD — наоборот. [31]
Некоторыми методами лечения, связанными с классическим обусловливанием, являются терапия отвращения , систематическая десенсибилизация и наводнение . Аверсионная терапия — это тип поведенческой терапии, призванный заставить пациентов отказаться от нежелательной привычки, связывая эту привычку с сильным неприятным безусловным стимулом. [32] : 336 Например, можно использовать лекарство, чтобы связать вкус алкоголя с расстройством желудка. Систематическая десенсибилизация — это метод лечения фобий, при котором пациента учат расслабляться, подвергаясь воздействию все более провоцирующих тревогу стимулов (например, гневных слов). Это пример контробусловливания , целью которого является связать раздражители, вызывающие страх, с реакцией (расслаблением), несовместимой с тревогой [32] : 136 Наводнение – это форма десенсибилизации, которая пытается устранить фобии и тревоги путем многократного воздействия крайне тревожных раздражителей до тех пор, пока отсутствие подкрепления тревожной реакции приводит к ее угасанию. [32] : 133 «Наводнение» обычно подразумевает фактическое воздействие раздражителей, тогда как термин «имплозия» относится к воображаемому воздействию, но эти два термина иногда используются как синонимы.
Кондиционирующая терапия обычно занимает меньше времени, чем гуманистическая терапия. [33]
Стимул, присутствующий при введении или употреблении препарата, может в конечном итоге вызвать условную физиологическую реакцию, имитирующую эффект препарата. Иногда это происходит с кофеином; Заядлые любители кофе могут обнаружить, что запах кофе дает им чувство бодрости. В других случаях условная реакция представляет собой компенсаторную реакцию, имеющую тенденцию нивелировать действие препарата. Например, если лекарство приводит к тому, что организм становится менее чувствительным к боли, компенсаторная условная реакция может сделать человека более чувствительным к боли. Эта компенсаторная реакция может способствовать толерантности к препарату . В этом случае потребитель наркотиков может увеличить количество потребляемого наркотика, чтобы ощутить его эффект, и в конечном итоге принять очень большие дозы наркотика. В этом случае может возникнуть опасная реакция передозировки, если ХС отсутствует и условный компенсаторный эффект не наступает. Например, если препарат всегда вводился в одном и том же помещении, стимулы, обеспечиваемые этим помещением, могут вызвать условный компенсаторный эффект; тогда может возникнуть реакция передозировки, если препарат ввести в другое место, где условные раздражители отсутствуют. [34]
Сигналы, которые постоянно предшествуют приему пищи, могут стать условными стимулами для набора телесных реакций, подготавливающих организм к приему пищи и пищеварению. Эти рефлекторные реакции включают секрецию пищеварительных соков в желудок и секрецию определенных гормонов в кровоток и вызывают состояние голода. Примером обусловленного голода является «эффект закуски». Любой сигнал, который постоянно предшествует приему пищи, например часы, показывающие, что пора ужинать, может вызвать у людей чувство голода сильнее, чем до сигнала. Латеральный гипоталамус (ЛГ) участвует в инициации приема пищи. Было показано, что нигростриатный путь, который включает черную субстанцию, латеральный гипоталамус и базальные ганглии, участвует в мотивации голода. [ нужна цитата ]
Влияние классической обусловленности можно увидеть в эмоциональных реакциях, таких как фобия , отвращение, тошнота, гнев и сексуальное возбуждение. Знакомый пример — условная тошнота, при которой CS — это вид или запах определенной пищи, который в прошлом приводил к безусловному расстройству желудка. Аналогично, когда CS — это вид собаки, а США — боль от укуса, результатом может стать условный страх перед собаками. Примером условной эмоциональной реакции является условное подавление.
Эмоциональная обусловленность как адаптивный механизм помогает защитить человека от вреда или подготовить его к важным биологическим событиям, таким как сексуальная активность. Таким образом, стимул, возникший до сексуального взаимодействия, вызывает сексуальное возбуждение, которое подготавливает человека к сексуальному контакту. Например, сексуальное возбуждение у людей было обусловлено сочетанием стимула, такого как изображение банки с монетами, с просмотром эротического клипа. Подобные эксперименты с голубыми рыбами-гурами и домашними перепелами показали, что такое воспитание может увеличить количество потомства. Эти результаты показывают, что методы кондиционирования могут помочь повысить уровень рождаемости у бесплодных людей и видов, находящихся под угрозой исчезновения. [35]
Павловско-инструментальный перенос — это явление, которое возникает, когда условный стимул (CS, также известный как «сигнал»), который был связан с поощрительными или аверсивными стимулами через классическое обусловливание, изменяет мотивационную значимость и оперантное поведение . [36] [37] [38] [39] В типичном эксперименте крысе предъявляли пары «звук-пища» (классическое кондиционирование). Отдельно крыса учится нажимать на рычаг, чтобы получить еду (оперантное обусловливание). Сеансы испытаний теперь показывают, что крыса нажимает на рычаг быстрее в присутствии звука, чем в тишине, хотя звук никогда не был связан с нажатием рычага.
Предполагается, что павловско-инструментальный перенос играет роль в эффекте дифференциальных результатов - процедуре, которая усиливает оперантную дискриминацию за счет сопоставления стимулов с конкретными результатами. [ нужна цитата ]
В этой статье рассматривается одна из экспериментальных парадигм, используемых для изучения эффектов сигналов, - парадигма Павлова к инструментальному переносу.
В этой парадигме сигналы, связанные с вознаграждением посредством условностей Павлова, изменяют мотивацию и выбор инструментальных действий.
... Прогнозирующие сигналы — важная часть нашей жизни, которая постоянно влияет на наши действия и направляет их.
Звук гудка заставляет нас остановиться, прежде чем попытаться перейти улицу.
Увидев рекламу фаст-фуда, мы можем проголодаться и побудить искать конкретный тип и источник еды.
В общем, сигналы могут как подтолкнуть нас к определенному действию, так и помешать ему совершить его.
Они могут быть адаптивными (спасающими нам жизнь при переходе улицы) или неадаптивными, приводящими к неоптимальному выбору, например, заставляющим нас есть, когда мы на самом деле не голодны (Colagiuri and Lovibond, 2015).
В крайних случаях они могут даже играть роль в таких патологиях, как зависимость, когда сигналы, связанные с наркотиками, вызывают тягу к употреблению и провоцируют рецидив (Belin et al., 2009).
Выраженность стимула или «желание» - это особая форма павловской мотивации к вознаграждению, опосредованная мезокортиколимбическими системами мозга ... Выраженность стимула объединяет два отдельных входных фактора: (1) текущее физиологическое нейробиологическое состояние;
(2) ранее изученные ассоциации о сигнале вознаграждения, или Павловском CS...
«Желание» UCS, вызванное сигналом.
Кратковременное столкновение с CS (или краткое столкновение с UCS) часто вызывает импульс повышенной мотивации для получения и потребления большего количества UCS вознаграждения. .
Это характерная черта значимости стимулов.
В повседневной жизни запах еды может вызвать у вас внезапное чувство голода, хотя минуту назад вы этого не чувствовали.
В экспериментах по нейробиологии на животных CS для вознаграждения может вызвать более бешеный импульс увеличения инструментальных усилий для получения соответствующего вознаграждения UCS в ситуациях, которые очищают измерение значимости стимулов, например, в экспериментах по Павловскому инструментальному переносу (PIT) ... Точно так же , включение CS часто может стимулировать увеличение потребления UCS в качестве вознаграждения крысами или людьми по сравнению с потреблением той же UCS при отсутствии CS ... Таким образом, павловские сигналы могут вызывать импульсы повышенной мотивации к потреблению вознаграждения UCS, обостряя и усиливая аппетит.
Однако сила мотивации никогда не заключается просто в самих сигналах или их ассоциациях, поскольку мотивация, запускаемая сигналом, может быть легко модулирована и обращена вспять с помощью наркотиков, голода, насыщения и т. д., как обсуждается ниже.
{{cite book}}: CS1 maint: постскриптум ( ссылка )