Модель «стимул-реакция»

Модель стимул-реакция представляет собой характеристику статистической единицы (например, нейрона ). Модель позволяет прогнозировать количественный ответ на количественный стимул , например, введенный исследователем. В психологии теория реакции на стимул формирует классическую обусловленность , при которой стимул становится парной реакцией в сознании субъекта. ^[1]

Области применения

Модели стимул-реакция применяются в международных отношениях, ^[2] психологии , ^[3] оценке риска , ^[4] нейробиологии , ^[5] проектировании систем, основанных на нейронной активности, ^[6] и во многих других областях.

Фармакологические зависимости «доза-реакция» представляют собой применение моделей «стимул-реакция».

Другая область, к которой может быть применена эта модель, — это психологические проблемы/расстройства, такие как синдром Туретта. Исследования показывают, что синдром Жиля де ла Туретта (GTS) ^[7] может характеризоваться усилением когнитивных функций, связанных с созданием, изменением и поддержанием связей между стимулами и реакциями (связи S-R). В частности, две области, обучение процедурных последовательностей и, как новое открытие, также связывание файлов событий, демонстрируют сходные доказательства гиперфункционирования GTS. ^[8]

Предыдущие исследования электронного обучения доказали, что онлайн-обучение может оказаться еще более утомительным для преподавателей и студентов, которые внезапно меняют свои модели обучения с аудиторий на виртуальные. Это происходит главным образом потому, что внезапность этого изменения мешает преподавателям полностью подготовиться к чтению лекций в виртуальной среде обучения. В свете вышеупомянутых фактов в этом исследовании предлагается новая модель и интегрируется теория потока в теорию модели принятия технологий (TAM), основанную на теории стимул-организм-реакция (SOR). Модель SOR широко используется в предыдущие исследования поведения онлайн-клиентов, а теория моделей включает три компонента: стимул, организм и реакцию. Предполагая, что стимулы, содержащиеся во внешней среде, заставляют людей меняться, что влияет на их поведение. ^[9]

Математическая формулировка

Цель модели стимул-реакция состоит в том, чтобы установить математическую функцию, которая описывает отношение f между стимулом x и ожидаемым значением (или другой мерой местоположения) ответа Y : ^[10]

${\displaystyle \mathrm {E} (Y)=f(x)}$

Обычное упрощение, предполагаемое для таких функций, является линейным, поэтому мы ожидаем увидеть соотношение типа

${\displaystyle \mathrm {E} (Y)=\alpha +\beta x.}$

Статистическая теория линейных моделей хорошо разработана уже более пятидесяти лет, и была разработана стандартная форма анализа, называемая линейной регрессией .

Функции ограниченного ответа

Поскольку многим типам реакции присущи физические ограничения (например, минимальное максимальное мышечное сокращение), для моделирования реакции часто применимо использование ограниченной функции (например, логистической функции ). Точно так же линейная функция отклика может быть нереалистичной, поскольку она предполагает сколь угодно большие отклики. Для двоичных зависимых переменных статистический анализ с использованием методов регрессии, таких как пробит-модель или логит-модель , или других методов, таких как метод Спирмена-Кербера. ^[11] Эмпирические модели, основанные на нелинейной регрессии, обычно предпочтительнее использования некоторого преобразования данных, которое линеаризует взаимосвязь стимул-реакция. ^[12]

Одним из примеров логит-модели вероятности ответа на реальный входной сигнал (стимул) , ( ) является ${\displaystyle x}$ ${\displaystyle x\in \mathbb {R} }$

${\displaystyle p(x)={\frac {1}{1+e^{-(\beta _{0}+\beta _{1}x)}}}}$

где параметры функции. ${\displaystyle \beta _{0},\beta _{1}}$

И наоборот, модель Пробита будет иметь вид

${\displaystyle p(x)=\Phi (\beta _{0}+\beta _{1}x)}$

где – кумулятивная функция распределения нормального распределения . ${\displaystyle \Phi (x)}$

Уравнение Хилла

В биохимии и фармакологии уравнение Хилла относится к двум тесно связанным уравнениям, одно из которых описывает реакцию (физиологический результат системы, такой как мышечное сокращение) на лекарство или токсин , как функцию концентрации лекарства . ^[13] Уравнение Хилла важно при построении кривых «доза-реакция» . Уравнение Хилла представляет собой следующую формулу, где – величина реакции, – концентрация препарата (или, что то же самое, интенсивность стимула), – концентрация препарата, вызывающая полумаксимальный ответ, и – коэффициент Хилла . ${\displaystyle E}$ ${\displaystyle {\ce {[A]}}}$ ${\displaystyle \mathrm {EC} _{50}}$ ${\displaystyle n}$

Иван Павлов

${\displaystyle {\frac {E}{E_{\mathrm {max} }}}={\frac {1}{1+\left({\frac {\mathrm {EC} _{50}}{[A]}}\right)^{n}}}}$^[13]

Уравнение Хилла преобразуется в логистическую функцию по отношению к логарифму дозы (аналогично логит-модели).

Основатель модели

Иван Павлов

^[14] Павлов начал изучение пищеварительной системы у собак с проведения хронической имплантации свищей в желудок, с помощью чего он смог с чрезвычайной ясностью показать, что нервная система играет доминирующую роль в регуляции процесса пищеварения. Эксперименты по пищеварению привели к разработке первой экспериментальной модели обучения, в которой нейтральный стимул приобретает способность вызывать специфическую реакцию в дальнейшем при неоднократном сочетании с другим стимулом, вызывающим реакцию.

Эдвард Торндайк

Эдвард Торндайк

Торндайк, предложивший эту модель, считал, что обучение происходит из стимулов и реакций. ^[15] Павлов популяризировал и произвел революцию в этой теории, экспериментируя на собаках.

Рекомендации

1. Бисконтини, Тайлер Дж. «Что такое теория стимула-реакции в психологии?».
2. Грег Кэшман (2000). «Международное взаимодействие: теория стимула-реакции и гонка вооружений». Что вызывает войну?: введение в теории международных конфликтов . Лексингтонские книги. стр. 160–192. ISBN 978-0-7391-0112-4.
3. Стивен П. Качмар и Кимберли Блэр (2007). «Консультирование на протяжении всей жизни». В Джоселин Грегуар и Кристин Юнгерс (ред.). Спутник консультанта: что нужно знать каждому начинающему консультанту . Рутледж. п. 143. ИСБН 978-0-8058-5684-2.
4. Уолтер В. Пигорш и А. Джон Бейлер (2005). «Количественная оценка риска с использованием данных стимул-реакция». Анализ экологических данных . Джон Уайли и сыновья. стр. 171–214. ISBN 978-0-470-84836-4.
5. Джеффри В. Хоффманн (1988). «Нейроны с гистерезисом?». У Родни Коттерилла (ред.). Компьютерное моделирование в науке о мозге . Издательство Кембриджского университета. стр. 74–87. ISBN 978-0-521-34179-0.
6. Теодор Рус (1993). Системная методология программного обеспечения. Всемирная научная. п. 12. ISBN 978-981-02-1254-4.
7. «Синдром Туретта - Симптомы и причины» . Клиника Майо . Проверено 22 апреля 2023 г.
8. Ван, Суджи; Бербекова, Адиюх; Уйсал, Музаффер; Ван, Цзяхуэй (26 декабря 2022 г.). «Эмоциональная солидарность и совместное создание опыта как детерминанты экологически ответственного поведения: точка зрения теории стимула-организма-реакции». Журнал исследований путешествий . 63 : 115–135. дои : 10.1177/00472875221146786. ISSN  0047-2875. S2CID  255223259.
9. Чанг, Чен-Ченг (25 августа 2022 г.). «Факторы, влияющие на непрерывность мобильного обучения - с точки зрения теории потока и теории реакции стимула-организма». Европейская конференция по управлению знаниями . 23 (2): 1396–1402. дои : 10.34190/eckm.23.2.710 . ISSN  2048-8971.
10. Мейер, А.Ф., Уильямсон, Р.С., Линден, Дж.Ф., и Сахани, М. (2017). Модели нейрональных функций стимул-реакция: разработка, оценка и оценка. Границы системной нейробиологии , 10, 109.
11. Гамильтон, Массачусетс; Руссо, RC; Терстон, Р.В. (1977). «Урезанный метод Спирмена-Карбера для оценки медианных летальных концентраций в биоанализах токсичности». Экологические науки и технологии . 11 (7): 714–9. Бибкод : 1977EnST...11..714H. дои : 10.1021/es60130a004.
12. Бейтс, Дуглас М.; Уоттс, Дональд Г. (1988). Нелинейный регрессионный анализ и его приложения . Уайли . п. 365. ИСБН 9780471816430.
13. Нойбиг, Ричард Р. (2003). «Комитет Международного союза фармакологии по номенклатуре рецепторов и классификации лекарств. XXXVIII. Обновленная информация о терминах и символах в количественной фармакологии» (PDF) . Фармакологические обзоры . 55 (4): 597–606. дои :10.1124/пр.55.4.4. PMID  14657418. S2CID  1729572.
14. Камбьяги, Марко; Саккетти, Бенедетто (01 июня 2015 г.). «Иван Петрович Павлов (1849–1936)». Журнал неврологии . 262 (6): 1599–1600. дои : 10.1007/s00415-015-7743-2. hdl : 2318/1526427 . ISSN  1432-1459. PMID  25893257. S2CID  22347968.
15. «Теория обучения на стимул-реакцию Торндайка (определение + примеры)» . Практическая психология . 24.11.2020 . Проверено 22 апреля 2023 г.

дальнейшее чтение

• Холланд, Питер К. (2008). «Когнитивные теории обучения против стимул-реакции». Обучение и поведение . 36 (3): 227–241. дои : 10.3758/фунт 36.3.227. ПМК  3065938 . ПМИД  18683467.