5.3. Ассоциативное научение. Поведение: эволюционный подход
5.3. Ассоциативное научение
Ассоциативное научение (обусловливание) – это процесс образования условных рефлексов. Для некоторых авторов оно стало синонимом научения вообще, являясь основой всего многообразия этого явления. Лежит ли процесс образования условных рефлексов в основе всех форм научения (кроме неассоциативного)? Вопрос этот далеко не простой, и мы не можем дать на него убедительный ответ. А сейчас рассмотрим историю этого вопроса.
К началу XX в. в науке была четко выражена тенденция найти простые способы объяснения сложного поведения. Именно в это время разрабатывает свои подходы выдающийся русский ученый, лауреат Нобелевской премии 1904 г. И. П. Павлов (1849–1936). В 1903 г. он предложил термин условный рефлекс, назвав так приспособительную реакцию организма к среде, вырабатываемую в ходе научения. Условные рефлексы И. П. Павлов рассматривал как элементарные единицы поведения.
Это понятие надолго стало одним из ключевых в нейрофизиологии.
Свое учение об условных рефлексах И. П. Павлов назвал высшей нервной деятельностью (ВНД), понимая ее как синоним поведения. Это учение в нашей стране было во многом абсолютизировано и идеологизировано, что нисколько не умаляет общепризнанных заслуг самого И. П. Павлова.
В 1906 г. другой Нобелевский лауреат, английский физиолог Ч. Шеррингтон (1857–1952) публикует работу «Интегративная деятельность нервной системы», в которой он показал, что простые рефлексы, сочетаясь, могут приводить к координированному поведению. Такой факт послужил чрезвычайно веским основанием считать условные рефлексы основой самых сложных форм поведения.
В физиологии обычно выделяют два вида условных рефлексов.
Классические условные рефлексы. В опытах И. П. Павлова, которые вошли во все школьные учебники, собаке неоднократно давалась пища в сочетании с внешним стимулом – звонком. Через некоторое время четко обнаруживалось возрастание слюноотделения в ответ на звонок, который был ранее безразличным стимулом.
И. П. Павлов назвал звонок условным стимулом, а пищу – безусловным стимулом. Согласно взглядам И. П. Павлова, в ЦНС происходит формирование временной связи между двумя очагами возбуждения, вызванными этими стимулами. К безусловным стимулам стали относить все стимулы, вызывающие врожденные видоспецифичные реакции – безусловные рефлексы. В экспериментах И. П. Павлова безусловные стимулы играли роль подкрепления. Таким стимулом чаще всего выступала пища, а в роли условных стимулов мог выступать любой сигнал.
Работы И. П. Павлова дали надежную теоретическую платформу для формирующегося направления бихевиоризма в психологии. Но основным методом у бихевиористов стал метод инструментальных условных рефлексов.
Инструментальные условные рефлексы
были проведены первые экспериментальные исследования поведения животных. Его знаменитые «проблемные ящики» положили начало широкому применению метода «проб и ошибок» в исследовании поведения. В ящиках животные должны были прийти к «правильному» решению, совершив определенные действия, в результате чего их ждала «награда». Решением могло быть нажатие на рычаг, клевание кнопки, выбор маршрута и т. п.Американский психолог Б. Скиннер (1904–1990), который стал наиболее знаменитым среди бихевиористов, выработку инструментальных условных рефлексов назвал оперантным научением. Оперантное научение – это спонтанные действия, не вызванные каким-либо очевидным стимулом. Выработка классических условных рефлексов получила название респондентного научения, как поведения, совершаемого в ответ на определенный стимул. Такая терминология закрепилась в нейрофизиологии. С экспериментами Б. Скиннера мы еще познакомимся в дальнейшем.
Поскольку условные рефлексы (как инструментальные, так и классические) имеют много общего и образуются за счет ассоциации нового стимула с вознаграждением, процесс их формирования получил название ассоциативного научения или обусловливания.
В формировании обоих типов условных рефлексов мы можем выделить две стадии:
1-я стадия – генерализация. Это начальная стадия выработки условных рефлексов, когда животные реагируют не только на конкретный стимул, но и на близкие по значению стимулы.
2-я стадия – дифференциация. Прогрессивное дифференциальное подкрепление только конкретного стимула учит животных отличать его от других, близких по значению стимулов. Звуковые раздражители начинают дифференцироваться по частоте, световые – по цвету, форме и т. п.
С помощью механизма дифференциации животные способны различать схожие стимулы, что лежит в основе лабораторных исследований. Но в живой природе не меньшее значение имеет процесс генерализации, позволяющий животному адекватно реагировать на схожие раздражители. В природе (в отличие от лаборатории) раздражители не бывают строго постоянны. Важно научиться опасаться не конкретного хищника, а всех представителей его вида.
Обе школы (и ВНД, и бихевиоризм) придавали большое значение разработке понятия торможения.
В школе И. П. Павлова стали выделять внутреннее торможение, которое подразумевает неоднократный «обман» животного, и внешнее торможение как действие другого, более сильного безусловного раздражителя. В бихевиоризме была разработана идея реактивного торможения, согласно которой, каждая осуществленная животным реакция уменьшает вероятность своего повторения в отсутствие подкрепления, а подкрепленная реакция увеличивает эту вероятность. Неизвестно почему, но угасание инструментальных условных рефлексов происходит медленнее, чем классических.
Система формирования поведения методом оперантного научения на Западе получила название shaping. Система стала популярной, поскольку появилась, как говорилось выше, в «нужное время». Первые же успехи, достигнутые бихевиористами, подтолкнули их к идее провозглашения безграничных возможностей научения. Слепая вера в возможности «своего» метода не позволяла видеть его пределы как западным бихевиористам, так и сторонникам учения ВНД в Советском Союзе.
В 1960-е гг. в этологии был разработан принцип инстинктивного смещения, декларирующий смещение выученного поведения в сторону инстинктивного (Резникова Ж. И., 2005). Многочисленные случаи воспитания животных особями другого вида показывают, что волчонок или лисенок, воспитанные собакой, все равно станут волком или лисицей, хотя их поведение и претерпит некоторые изменения. Диапазон изменений инстинктивного поведения характеризует «жесткость» инстинкта и определяет рамки научения. К важнейшему вопросу «жесткости» инстинкта мы вернемся в следующей главе.
Вследствие научного тупика, к которому пришли бихевиористы в 1960-е гг., обострился интерес к нейрофизиологическим механизмам научения. Большие усилия были приложены к поиску материальных носителей условных рефлексов.
Развитие теории мотивации позволило пересмотреть интерпретацию слишком жестких экспериментов И. П. Павлова и бихевиористов. Подход к животным как к автоматам, зажатым в станок или заброшенным в лабиринт с двумя альтернативами, не способствовал пониманию природы поведения. Современные подходы к феномену ассоциативного научения изменили взгляды, сформировавшиеся в русле ВНД и бихевиоризма, однако многие моменты остаются непонятными.
Объясняется ли все многообразие условных рефлексов единым механизмом? Отличаются ли условные рефлексы дождевого червя и человека по своей природе? Лежат ли условные рефлексы в основе всех форм научения? Эти вопросы еще не закрыты, но многие ученые убеждены, что основополагающие законы научения едины для всех представителей животного мира (Мак-Фарленд Д., 1988).
Нейрофизиологические механизмы условных рефлексов неразрывно связаны с процессами памяти и будут рассмотрены далее.
Пока отметим, что даже в самых простых процессах участвуют сотни различных нейронов. Мы сразу сталкиваемся с проблемой вычленения задействованных нейронов из сложного ансамбля единичных рефлексов. Поскольку в любой реакции в той или иной степени участвует весь организм, то сама концепция рефлекса давно стала выглядеть просто удобной абстракцией (Kuo Z., 1967). Такой взгляд разделяют практически все нейрофизиологи, но термин «рефлекс» слишком прижился в научном лексиконе. Этот вопрос мы также рассмотрим дополнительно.
А сейчас рассмотрим неоднозначную природу явлений подражания и импринтинга, представления о которых неоднократно менялись в истории науки.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Глава 5. Научение
Глава 5.
Научение
Мы не в силах придумать человеку лучшую похвалу, чем сказать, что он одарен от природы.
М. Монтень (1533–1592), французский философ
Индивидуальная приспособительная деятельность животных реализуется в ходе онтогенеза в процессах научения. Эта область
5.2. Неассоциативное научение
5.2. Неассоциативное научение Если научение обусловлено действием средовых факторов и не требует совпадения (ассоциации) внешних сигналов с определенной деятельностью организма, его можно назвать неассоциативным. Считается, что это наиболее примитивная форма научения,
5.7. Когнитивное научение
5.7. Когнитивное научение Когнитивное научение представляет собой, пожалуй, самый неопределенный раздел с самыми размытыми границами. В общем виде оно может быть определено как способность экстренного создания поведенческих программ путем определения закономерностей
Научение и инсайт
Научение и инсайт
Релизеры
Релизеры — это сигналы, которые вызывают инстинктивные реакции у животных.
Релизеров великое множество. Рассмотрим некоторые из них.Классический объект лабораторных исследований этологов — колюшка.Когда приходит пора размножения, самец
НЕГАТИВНОЕ НАУЧЕНИЕ
НЕГАТИВНОЕ НАУЧЕНИЕ Негативным научением или привыканием называют снижение выраженности или отсутствие поведенческих реакций при повторяемых или продолжительно действующих раздражителях, которые не имеют серьезных последствий и не несут в данный момент
ЛАТЕНТНОЕ НАУЧЕНИЕ
ЛАТЕНТНОЕ НАУЧЕНИЕ Впервые феномен латентного (скрытого, неявного) научения был обнаружен в лабораторных условиях на крысах, которые обследовали лабиринт без всякого подкрепления. Оказалось, что в дальнейшем крыса с таким опытом обучается проходить лабиринт быстрее и с
НАУЧЕНИЕ НА ОСНОВЕ ОБРАЗОВАНИЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ УСЛОВНЫХ РЕФЛЕКСОВ (ОПЕРАНТНОЕ НАУЧЕНИЕ)
НАУЧЕНИЕ НА ОСНОВЕ ОБРАЗОВАНИЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ УСЛОВНЫХ РЕФЛЕКСОВ (ОПЕРАНТНОЕ НАУЧЕНИЕ)
Отцом инструментальной формы научения считается Э.
Торндайк, который еще в конце прошлого века назвал такую форму научения обучением «методом проб, ошибок и случайного успеха».
ИМИТАЦИОННОЕ НАУЧЕНИЕ
ИМИТАЦИОННОЕ НАУЧЕНИЕ Имитационным научением или подражанием называют особую форму научения у животных в условиях общения, когда одно животное следует примеру другого.Различают инстинктивное подражание у животных (взаимную стимуляцию), например, присоединение
КОГНИТИВНОЕ НАУЧЕНИЕ
КОГНИТИВНОЕ НАУЧЕНИЕ Когнитивное научение объединяет высшие формы обучения, свойственные в большей степени взрослым животным с высокоразвитой нервной системой и основанные на ее свойстве формировать целостный образ окружающей среды. При когнитивных формах научения
Эмбриональное научение и созревание
Эмбриональное научение и созревание В указанной связи приобретает особый вопрос об «эмбриональном научении», считавшемся некоторыми исследователями преимущественным, если не единственным фактором всего сложного процесса первоначального формирования
Облигатное научение
Облигатное научение
Приведенные выше примеры постнатального научения относятся к упомянутому ранее облигатному научению.
Сюда относятся все формы научения, которые в естественных условиях совершенно необходимы для выполнения важнейших жизненных функций, т. е.
Раннее факультативное научение
Раннее факультативное научение Как самостоятельная категория приобретения индивидуального опыта факультативное научение играет в раннем онтогенезе еще значительно меньшую роль, чем на последующих этапах онтогенеза. Это объясняется тем, что оно первоначально лишь
Облигатное научение и ориентация
Облигатное научение и ориентация Рассмотрим сначала некоторые процессы, связанные с начальной ориентацией у детеныша. У всех животных здесь первостепенное значение имеют таксисы, которые, как уже было показано, у высших животных дополняются и обогащаются элементами
Эмоции и научение
Эмоции и научение
Если мы больше говорили об отрицательных эмоциях, чем о положительных, то только потому, что последние были меньше изучены как на физиологическом, так и на психологическом уровне.
К тому же представления о «вознаграждении» и о механизмах его достижения
7. Научение и память
7. Научение и память Мы воспринимаем окружающее начиная с самого момента рождения, а может быть, даже и несколько раньше. Мы видим очертания и цвета, слышим разнообразные звуки, осязаем фактуру предметов, улавливаем запахи, распространяющиеся в воздухе, чувствуем
Ассоциативное научение.
К ассоциативным формам научения относят научение на основе образования условных рефлексов, открытое И.П.Павловым, и инструментальное научение, которое было подробно исследовано представителями школы бихевиоризма, в частности Э.Торндайком и Ф.Скиннером. Оба вида научения имеют, вероятно, общий механизм образования ассоциаций. Но между ними имеются и существенные отличия.
Условно-рефлекторное научение.
История открытия.
Научение на основе образования условных рефлексов было открыто русским физиологом И.
П.Павловым еще в начале 20-го века. Павлов работал в основном на собаках. Схема его эксперимента состояла в следующем. Собаку помещали в условия, при которых она испытывала минимальное количество воздействий со стороны внешней среды (эксперименты проводились в, так называемой, “башне молчания”), а также ограничивали ее внешнюю активность. Ей подавали какой-нибудь внешний сигнал, например, включали на короткое время звонок, после чего собака получала пищу. В ответ на пищу у животного начинала выделяться слюна, количество которой регистрировалось с помощью фистулы. Через несколько повторений такой последовательности событий слюна у собаки стала выделяться не только на вид пищи, но и на включение звонка. То есть, поведение собаки по отношению к индифферентному для данного рефлекса стимулу изменилось. Вначале эксперимента она отвечала на него ориентировочной реакций, а в ходе научения у нее стала выделяться на этот раздражитель слюна. Внешне это выглядело так, будто собака научились ассоциировать подачу пищу с включением звонка.
На основании подобных исследований И.П.Павлов разработал теорию условно-рефлекторного научения. Она включает следующие положения.
Теория условно-рефлекторного научения.
Терминология.
И.П.Павлов предложил называть индифферентный раздражитель (в нашем примере звонок), на который животное научается выполнять определенную реакцию, условным стимулом, а саму реакцию – условным рефлексом. Раздражитель (в нашем примере пища), на который у животного проявляется некоторая врожденная реакция (в нашем примере слюноотделение), исследователь предложил назвать безусловным стимулом, а саму врожденную реакцию – безусловным рефлексом. Смысл этой терминологии в том, что безусловный стимул (пища) без всяких условий (безусловно) вызывает строго определенную врожденную реакцию (слюноотделение). Условный же стимул начинает вызывать эту реакцию только при определенном условии, в частности, если звонок сочетается какое-то время с подачей пищи. Таким образом, врожденная реакция начинает вызываться новым раздражителем, следовательно, это уже не совсем та реакция, что была до научения.
И.П.Павлов ввел также понятие подкрепление. Теоретики ассоциативных форм научения считают, что без подкрепления невозможно приобретение нового опыта. Правда, в это понятие разные исследователи вкладывают разный смысл. И.П.Павлов понимал под подкреплением предъявление безусловного стимула вслед за условным в процессе выработки условного рефлекса. В качестве подкрепления может выступать также не только безусловный стимул, который вызывает врожденную реакцию, но и условный раздражитель. На выработанный в процессе обучения условный стимул, например, на звонок, который запускает слюноотделительный рефлекс, можно выработать условный рефлекс второго порядка. Для этого перед предъявлением звонка нужно, например, постоянно включать свет. Тогда через некоторое время слюна начнет выделяться также и на появление светового стимула. Для И.П.Павлова подкрепление – это некоторое внешнее событие. Он не говорил о субъективной стороне этого явления, на которую обратил внимание Э.
Торндайк, о чем будет сказано более подробно в теме, посвященной теории инструментального научения.
Обратим внимание еще на один важный аспект подкрепления. Было установлено, что подкрепление характеризуется своим мотивационным значением для животного. Так пища действует как положительное подкрепление, только если собака голодна. Другими словами, при выработке условного рефлекса важно не только совпадение во времени некоторых событий, но и многие другие факторы, например, мотивация животного, которые часто не учитывают при анализе научения организма. Теперь посмотрим, какие условия необходимы для выработки условной реакции.
Условия выработки условного рефлекса.
И.П.Павлов подробно изучил условия, при которых могут вырабатываться условные рефлексы. Во-первых, условный стимул должен предшествовать или совпадать по времени с безусловным стимулом. Если, например, звонок предъявляется после подачи пищи, то слюноотделения на него не вырабатывается. Во-вторых, как было уже сказано, в этом научении должно присутствовать подкрепление, в качестве которого выступает, как правило, определенный безусловный стимул или связанный с ним условный.
То есть, слюна будет вырабатываться на появление звука только в том случае, если будет предъявляться также и пища (это следует из самого хода научения). Следствием этого является феномен угасания условного рефлекса: как только подкрепление исчезнет, начнется его постепенное исчезновение. Наконец, для более эффективной и быстрой выработки условного рефлекса в процессе научения должны отсутствовать посторонние раздражители. В идеале И.П.Павлов стремился достичь таких условий, когда на собаку действовали только два раздражителя – условный и безусловный. Для этого, как было уже сказано, он проводил эксперименты в “башне молчания”. Естественно, в природе таких условий, как правило, не бывает. Поэтому русского исследователя критиковали за то, что он открыл научение, которое в естественной среде, на самом деле, не встречается. В упомянутой книге С.Роуз “Устройство памяти” автор справедливо, с нашей точки зрения, говорит о том, что попытка советской школы физиологов объяснить все виды приобретения опыта и даже более сложные виды психической деятельности, такие как мышление, речь человека, механизмом условного рефлекса сыграла дурную услугу в деле разработки теории научения и памяти.
Вот пример подхода к данной проблеме одного из представителей школы И.П.Павлова Б.Ф.Сергеева. В своей очень увлекательно написанной книге “Ступени эволюции интеллекта” он пишет: из условных рефлексов “строятся простенькие, бедные крохотные “домики” психики примитивных животных, где отчетливо виден каждый кирпич кладки и легко получить достаточно полное представление, что она собой представляет, и роскошные “дворцы” мыслительной деятельности высших существ, где за штукатуркой, мраморной облицовкой и позолотой не виден строительный материал стен, хотя при желании до него все-таки можно докопаться. Как бы ни было пышно, красиво и ярко здание, основа его все же кирпичики – обычные условные рефлексы”. О недопустимости расширения теории условного рефлекса на сложные формы психической деятельности человека и животных говорили не только зарубежные ученые, но отечественные исследователи поведения, например, Н.А.Бернштейн, И.К.Бериташвили и другие. Немецкий зоопсихолог В.Фишель в своей книге “Думают ли животные?” пишет: мышление человека “нельзя представить себе как простую цепь условных рефлексов.
Мышление человека гораздо сложнее. Здесь переплетены очень сложные и относительно простые процессы, взаимно влияющие друг на друга. Поэтому можно утверждать, что условные рефлексы играют в нашем мышлении подчиненную, частную роль”. Вероятно, в чистом виде условно-рефлекторное научение в природе встречается не так часто, как это предполагалось советской школой физиологов. Но механизм этого научения, вскрытый И.П.Павловым и подробно исследованный его последователями, скорее всего, входит как составная часть в другие формы научения, включая когнитивные.
Физиологический механизм условного рефлекса.
И.П.Павлов не ограничился описанием феноменологии условно-рефлекторного научения. Он попытался также вскрыть его физиологические механизмы. Предложенная им схема взаимодействия процессов возбуждения и торможения в головном мозге в процессе выработки условного рефлекса, которое приводит к появлению временной связи между определенными мозговыми центрами, отчасти оказалась верной.
Но конкретные, более тонкие детали физиологического механизма образования условного рефлекса были подробно изучены с помощью современных методов только в последние десятилетия. В основном эти работы связаны с русской школой психофизиологов (в нашей стране их принято было называть исследователями высшей нервной деятельности). Здесь можно упомянуть работы Э.А.Асратяна, М.Я.Рабиновича и др. Кроме того большой вклад в данную проблему внесли уже упоминавшийся Э.Кэндел, а также Ю.М.Конорски. Более подробно этот вопрос рассматриваться в курсе “Физиология высшей нервной деятельности”. С физиологической точки зрения условно-рефлектороное научение можно определить как приспособительную деятельность, которая осуществляется центральной нервной системой путем образования временной связи между мозговыми центрами, связанными с сигнальным раздражителем и сигнализируемой безусловной реакцией.
Классификация условных рефлексов.
Внимание!
Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к
профессионалам.
Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные
корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.
Расчет стоимостиГарантииОтзывы
Классифицировать условные рефлексы можно по нескольким параметрам. По характеру подкрепления выделяют положительные, при выработке которых применяется положительное подкрепление, например, пища, и отрицательные условные рефлексы, при выработке которых применяется отрицательное подкрепление, например, удар электрическим током. И.П.Павлов работал в основном с положительным подкреплением, а В.М.Бехтерев с отрицательным. Последний научал собаку отдергивать заднюю лапу от пола в ответ на включение звука, если какое-то время сопровождал этот условный сигнал ударом электрического тока.
По характеру подкрепления можно также выделить натуральные и искусственные условные рефлексы. Натуральные условные рефлексы – это такие рефлексы, которые образуются в ответ на воздействие агентов, являющихся естественными признаками сигнализируемого безусловного раздражителя.
Примером может служить выработка условного слюноотделения у щенка на запах мяса. У новорожденного слюна выделяется только при попадании пищи в рот, но через некоторое время данная реакция появляется при наличии только ее запаха. В природе в чистом виде чаще всего встречаются именно такие условные рефлексы. Натуральные условные рефлексы вырабатываются быстрее, оказываются более прочными, чем искусственные. Искусственные условные рефлексы вырабатываются на не естественные в обычных условиях признаки безусловного раздражителя. Примером может быть выработка слюноотделения на световой или звуковой раздражитель. На выработку натуральных условных рефлексов у животных, скорее всего, существует врожденная предрасположенность. Это научение, вероятно, имеет сходный механизм с импринтингом, который дальше будет обсуждаться более подробно. Натуральные условные рефлексы лежат, как правило, в основе индивидуального развития организма. Это, вероятно, является причиной более легкого их образования, нежели искусственных.
Другие виды классификации условных рефлексов можно найти в книгах по высшей нервной деятельности, например, в учебнике А.Б.Когана “Основы физиологии высшей нервной деятельности”.
Свойства условных рефлексов.
И.П.Павлов выделил два основных свойства условных рефлексов. Первое связано с их угасанием в определенных условиях. Угасание – это процесс, в течение которого приобретенные формы поведения перестают проявляться, потеряв свою актуальность. Другими словами, если убрать подкрепление, то через определенное время условный раздражитель перестанет вызывать условную реакцию. Угасание идет постепенно, а не мгновенно, как это наблюдается, например, при образном научении, которое открыл русский физиолог И.С.Бериташвили (более подробно об этом виде научения будет сказано дальше). Другой важный аспект угасания заключается в том, что этот процесс не приводит к полному разрушению установившейся временной связи, а только к ее торможению. Памятный след остается в нервной системе и, даже, если он внешне не проявляется, он может каким-то образом влиять на поведение организма.
Существует смелая гипотеза, согласно которой в человеческом мозге откладывается информация о всем, с чем он сталкивается в своей жизни. Таким образом, человек непрерывно изменяется, потому что непрерывно изменяется структура его мозга, информационная насыщенность его системы памяти. А раз изменяется структура системы в целом, то изменяются в целом и ее реакции на внешние раздражители. И.П.Павлов привел доказательства того, что в процессе угасания условного рефлекса происходит торможение, а не разрушение временной связи. В частности, это подтверждается феноменом спонтанного восстановления условного рефлекса после периода отдыха. Например, собака, у которой произошло угасание слюноотделения на световой раздражитель, после периода отдыха вновь начинает отвечать условный реакцией на этот стимул. Кроме того, если после угасания условный стимул снова сочетать с безусловным, то условный рефлекс восстановиться гораздо быстрее, чем при его первоначальной выработке. Сюда можно отнести также явление восстановления в памяти пожилого человека фактов и событий далекой юности и детства, которые, казалось бы, давно забылись.
Это можно объяснить тем, что активная жизнедеятельность взрослого человека приводит к торможению не актуальных в данный момент связей, выработанных ранее. То, что не проявление условной реакции может быть связано с механизмом торможения говорит также тот факт, что, если при подаче условного стимула предъявить также новый сильный посторонний раздражитель, то условный рефлекс не обнаружиться. Это явление было названо И.П.Павловым внешним торможением.
Вторым важным свойством условного рефлекса является явление генерализации и специализации при его образовании. Генерализация – это феномен, возникающий на ранних стадиях выработки условного рефлекса, когда требуемая реакция вызывается не только подкрепляемым стимулом, но и другими, более или менее близкими к нему. Например, если у собаки вырабатывается условный рефлекс на звуковой тон “ля”, то и все близкие к нему тоны при первом своем применении будут вызывать аналогичную реакцию. Однако, постоянно подкрепляя тон “ля” и не подкрепляя другие тоны, можно добиться их полного различения.
Это различение будет проявляться в наличии условной реакции только на соответствующий тон и ее отсутствие на действие прочих тонов. Таким образом, после первичной генерализации условных рефлексов может достигаться их последующая специализация. С физиологической точки зрения, она, вероятно, связана с торможением связей, приводящих к реакции на близкие раздражители в результате их не подкрепления.
Отличие условно-рефлекторного научения от примитивных форм научения.
Во-первых, научение на основе образования условных рефлексов имеет долговременный характер. Приобретенный опыт, вероятно, навсегда изменяет живую систему, хотя он может и не проявляться явно, если произошло угасание условной реакции. Во-вторых, исчезновение условного рефлекса является результатом процесса торможения, а не разрушения, как это происходит при примитивном научении. В-третьих, как следствие второго пункта, условные рефлексы могут при определенных условиях самостоятельно восстанавливаться.
В-четвертых, в отличие от сенсибилизации, условные рефлексы специализированы в отношении раздражителей.
Наконец, эти виды научения отличаются по физиологическим механизмам. Существует предположение, что механизм образования временной связи складывается из сочетания механизма повышения возбудимости клетки при сенсибилизации (возбуждения) и механизма понижения возбудимости клетки при привыкании (торможения).
Биологическое значение условно-рефлекторного научения.
Также как сенсибилизация и привыкание научение на основе условных рефлексов позволяет животным приспосабливаться к изменениям во внешней среде. Но это более сложное и гибкое приспособление, которое характерно только для животных, обладающих уже достаточно сложной нервной системой. Существует предположение, что условно-рефлекторное научение впервые появляется в ряду беспозвоночных у плоских червей, которые обладают уже хорошо централизованной узловой нервной системой. Например, у морских планарий можно выработать условную оборонительную реакцию на появление светового раздражителя, которая сохраняется в течение 10-15 часов.
Проблема заключается в том, насколько большое значение условные рефлексы играют в жизни высокоорганизованных животных и человека. Последователи школы И.П.Павлова считают, что выработка условных рефлексов является единственным механизмом приобретения животным и человеком знаний об окружающей их среде, адаптивного приспособления к изменяющимся внешним условиям. Данное утверждение, как было показано выше, не совсем верно. Существуют много других способов научения, механизм которых существенно отличается от условно-рефлекторного. Но надо признать, что в жизни высших млекопитающих и человека существуют многочисленные примеры научения, которые можно связать с выработкой условных рефлексов. Это относится, например, к механическому заучиванию слов, включению света с помощью выключателя, к запоминанию времени отправления поезда и т.д. Сюда можно отнести обучение собак определенным командам, некоторые другие виды дрессировки и т.д.
Вероятно, условно-рефлекторное научение играет большую роль на ранних стадиях развития высокоорганизованных животных.
По мере созревания организмов у них начинают преобладать когнитивные формы приспособления к окружающей среде.
Инструментальное научение.
Инструментальное научение было открыто и исследовано известным американским психологом Эдвардом Торндайком. Однажды английский биолог Ллойд Морган рассказал Торндайку, как его собака по кличке Тоби научилась открывать задвижку на садовой калитке, просовывая голову между рейками штакетника. Торндайк заинтересовался этим своеобразным примером приобретения опыта и решил разработать способы повторения данного поведения в лабораторных условиях. На основании этих экспериментов им была выдвинута теория научения методом “проб и ошибок и случайного успеха”. Данная теория была развита в теории оперантного обусловливания, разработанной известным американским бихевиористом Ф.Скиннером. Представления Ф.Скиннера несколько отличалась от взглядов Э.Торндайка. На примере этих двух теорий мы рассмотрим становление взглядов на проблему научения одного из самых влиятельных направлений научной психологии начала и середины 20 века – бихевиоризма.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему
Реферат
Ассоциативное научение.
От 250 руб
Контрольная работа
Ассоциативное научение.
От 250 руб
Курсовая работа
Ассоциативное научение.
От 700 руб
Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Узнать стоимость
Ассоциативное научение
Для рассмотрения гипотезы о том, что животные обладают механизмами обнаружения и узнавания причинных отношений, следует дать определение природы таких отношений.
Существуют два основных типа причинных связей, и вряд ли можно сомневаться в том, что оба их животное может научиться различать (Dickinson, 1980). Одно событие (причина) может вызвать другое событие (следствие) или не вызвать его (отсутствие следствия). Первое событие не обязательно должно быть непосредственной причиной следствия или его отсутствия, но оно может быть определенным звеном причинно-следственной цепи. В самом деле, событие, замеченное животным, может быть не частью причинной цепи, а просто указанием на то, что произошло вызванное данной причиной событие.
Именно кажущаяся причина важна для животного.
Способность научиться узнаванию обоих типов причинных отношений можно показать в простом опыте. Голодных голубей сажают в скиннеровский ящик с двумя световыми ключами и механизмом подачи корма. Одной группе голубей демонстрируют связь свет-корм (причина-следствие), а другой свет — отсутствие корма (причина без следствия). Третьей группе предъявляют только свет.
В первом случае один из ключевых дисков освещается на 10 с с неправильными интервалами и пища подается, как только выключается свет. Во втором случае свет и пищу предъявляют столько же раз, что и в первом, но внимательно следят за тем, чтобы корм никогда не появлялся вслед за включением света. В третьем случае совсем не дают пищи. В первом случае свет сигнализирует о появлении корма, а во втором — о его отсутствии. Затем свет можно предъявить каждой группе голубей отдельно от пищи и отметить, приблизится к нему птица или, наоборот, удалится. Результаты такого опыта (рис. 19.5) ясно показывают, что голуби, наблюдавшие связь свет корм, стремятся приблизиться к свету, как и можно ожидать на основе нормальной классической выработки условного рефлекса. Голуби, которым предъявлялось отношение свет-отсутствие корма, также не оставались безразличными к свету, а определенно избегали его (Wasserman et al., 1974). Лишь голуби третьей группы были, по-видимому, безразличны к свету (рис. 19.5).
Анализируя результаты этого опыта, надо помнить о ряде важных моментов.
Во-первых, мы не можем считать, что голубь научился устанавливать причинную связь света с пищей или ее отсутствием. То, чему животные научаются, сталкиваясь с причинными отношениями, можно рассматривать только с позиций теорий о внутренних изменениях, происходящих в результате приобретенного опыта (см. ниже). Во-вторых, тот факт, что в одном случае голуби приближаются к свету, а в другом удаляются от него, интересен, но не относится непосредственно к обсуждаемой проблеме. Многие раз-
Рис. 19.5.Приобретение голубями, которым предъявляются разные сочетания освещения ключа и подачи корма, тенденции приближаться к освещенному ключу или отдаляться от него. В условиях «свет-корм» освещение ключа сочеталось с кормом и голуби вырабатывали реакцию приближения. В условиях применения только света голуби никогда не получали корма и никак не реагировали на ключ. В условиях «свет — отсутствие корма», они получали корм, но ни во время, ни вскоре после освещения ключа; у этих голубей возникала реакция удаления от ключа. (По Dickinson, 1980.)
|
линия в поведении, вызванные предъявлением стимулов, можно было бы счесть указанием на произошедшее научение, однако говорить о значении конкретных действий животного логично только при анализе того, чему именно оно научилось. В-третьих, имеет смысл считать свет кажущейся причиной непредъявления пищи, только если пища предъявляется в его отсутствие. Нельзя ожидать, что голубь научится принимать свет за причину отсутствия пищи, если он никогда не получал ее в данной ситуации, как это было в третьей опытной группе. Животное имеет возможность усвоить ассоциацию «причина-отсутствие следствия», только когда почему-либо ожидает, что определенное следствие произойдет (Dickinson, 1980).
Хотя иногда можно сделать вывод, что изменение поведения говорит о произошедшем научении, отсутствие таких изменений нельзя считать указанием на полное отсутствие научения. Дикинсон (1980) называет это проблемой молчания поведения. Так, например, в случае описанного
выше опыта мы не можем считать, что голуби, которым предъявлялся только свет, ничему не научились.
Напротив, имеются данные о том, что крысы научаются игнорировать стимулы, не предсказывающие никакого изменения в ответ на их действия (Mackintosh, 1973; Baker, Mackintosh, 1977). Если в ходе опыта крысам вначале предъявляют два стимула независимо один от другого, то потом они научаются связывать их медленнее, чем животные, которым эти стимулы предварительно не предъявлялись. Следовательно, крысы научаются тому, что определенные стимулы незначимы, и это мешает последующему основанному на этих сигналах научению.
Существуют и другие формы научения, при которых наблюдается молчание поведения. Животные могут научиться тому, что два события не связаны между собой, т. е. следствие не связано либо с данной причиной, либо с целым классом причинных событий. Если этот класс действий входит в поведенческий репертуар животного, то такую форму научения называют «приобретенной беспомощностью» (Maier, Seligman, 1976), т.е. животные научаются тому, что они ничего не могут сделать для улучшения ситуации.
Такая выученная беспомощность замедляет будущее научение в аналогичных условиях.
Для того чтобы животное научилось различать простую причинную связь, между двумя событиями должна быть полная положительная корреляция (Dickinson, 1980). С точки зрения животного, всегда имеется множество возможных причин события помимо той, которую применил экспериментатор. Как показано на рис. 19.6, между двумя событиями должна существовать достаточно тесная связь, для того чтобы одно из них было принято за причину второго. Для выяснения значения фоновых, или ситуационных, сигналов Макинтош (Mackintosh, 1976) обучал крыс нажимать на рычаг для получения корма, а затем вводил в опыт различные стимулы. Одной группе при каждом нажиме предъявляли световой сигнал, другим — сложный, состоявший из света и шума. Для одних групп исполь-
Рис. 19.6. Распределение событий при разных соотношениях между событиями С1 и С2 . А. С2 происходит только во время или вскоре после С1 , и оба они коррелируют между собой положительно. Б. Появление С2 в равной мере вероятно в отсутствии или в присутствии С1 , и между ними нет корреляции. (По Dickinson, 1980.)
|
зовался слабый шум (50 дБ), для других -сильный (85 дБ). Во всех случаях животные сразу после предъявления каждого стимула получали легкий удар током. В конце опыта всем группам предъявляли один только свет, чтобы узнать, насколько животные научились связывать его с током.
Полученные результаты (рис. 19.7) показывают, что свет подавлял нажимы на рычаг в разной степени в разных группах. Если предъявлялся только свет или свет со слабым шумом, подавление было значительным, а когда свет сопровождался сильным шумом, оно было гораздо слабее. Таким образом, наличие мощного второго стимула ослабляло связь света с током даже несмотря на то, что между ними была полная корреляция.
Это явление называется затенением. Степень затенения зависит от сравнительной силы затеняемого и затеняющего стимулов, поэтому слабый шум производил незначительное затеняющее действие.
Животные научаются связывать два события, только если вначале сочетание их было неожиданным или внезапным (Mackintosh, 1974). В обычном опыте по условным рефлексам такая внезапность создается подкреплением. Так, если стимул сопровождается ударом тока, причем ни сам этот стимул, ни фоновые сигналы в начале эксперимента не предвещали включения тока, такое подкрепление будет внезапным. Но предположим, что животное уже испытало раньше удар тока в присутствии стимула А; тогда, если с током коррелируют стимулы А и Б, присутствие первого из них будет блокировать выработку реакции на второй. Это явление, впервые открытое Кеймином (Kamin, 1969), называют блокадой. В одном из своих экспериментов Рескориа (Rescoria, 1971) продемонстрировал этот эффект и показал также, что чем неожиданнее подкрепление, тем лучше животное научается (рис.
19.8).
В природе временная связь между какими-либо событиями не всегда является причинной связью. Например, если кошка прыгает на яблоню, когда лает собака, а
| Рис. 19.7. Степень подавления светом (А) или шумом (Б) нажимов на рычаг, производимых для получения корма крысами, которым предварительно предъявлялись сочетания удара током со светом (С), слабым шумом (ш), сильным шумом (Ш), светом вместе сослабым шумом (Сш) или светом вместе с сильным шумом (СШ). Большие числа означают меньшее подавление. (По Mackintosh, 1976.) |
Рис. 19.8. Степень подавления стимулом А нажимов на рычаг, совершаемых для получения корма крысами, которым предварительно предъявлялись сочетания сложного стимула АБ с током. Некоррелирующей группе (Нек) предварительно предъявлялись сочетания Б с ударом тока. Группе с простым затенением (Зат) предварительно предъявлялся только ток. Контрольной группе (Кон) предварительно в случайном порядке предъявлялись Б и ток. Коррелирующей группе (Кор) предъявлялась отрицательная корреляция Б с током. Большие цифры означают меньшее подавление. (По Rescorla, 1971.)
|
затем на землю падает яблоко, то мы скорее подумаем, что кошка, а не лай собаки, была причиной его падения. Как прыжок кошки, так и лай собаки одинаково связаны во времени с падением яблока, но другие детали этих событий приводят нас к заключению, что его причиной была все же кошка. Точно так же мы можем показать, что животные легче образуют ассоциации между одними типами стимулов, чем между другими. Например, крысы легко связывают вкус с последующей болезнью, но нелегко научаются связывать с ней тон или свет (Domjan, Wilson, 1972; см. также гл. 18). Показано, что крысы быстрее ассоциируют между собой два события, воспринимаемые одной сенсорной модальностью (Rescorla, Furrow, 1977) или локализованные в одном месте (Testa, 1975; Rescorla, Cunningham, 1979).
Наконец, для того чтобы животное связало между собой два события, обычно нужно, чтобы они были очень близки во времени. Временные отношения между двумя событиями изучались во многих опытах по научению (см. Dickinson, 1980), показавших, что оно наиболее эффективно, когда одно событие (причина) происходит незадолго до второго (следствия). Однако некоторые данные говорят в пользу того, что такие отношения объясняются не прямым действием временного интервала на процесс научения, а различной степенью затенения первого события фоновыми сигналами в зависимости от временного интервала (Dickinson, 1980). А это означает, что влияние временного интервала на научение должно зависеть от значимости фоновых сигналов. В частности, следует ожидать, что фоновые сигналы будут гораздо менее важны при выработке ассоциации вкуса с болезнью, чем при сочетании тона с током, потому что присутствующие в экспериментальной ситуации фоновые стимулы обычно не существенны для научения избеганию определенного вкуса.
Ревуски (Revusky, 1971) первый предположил, что отсутствием затенения, возможно, объясняется выработка вкусового отвращения, которая происходит несмотря на очень длинные интервалы времени между едой и последующим заболеванием. Он показал, что эффективный интервал можно сократить, введя фон из значимых (вкусовых) стимулов.
Подводя итог, можно сказать, что животные научаются ассоциировать два события, если отношение между ними соответствует тому, что обычно называют причинно-следственной связью. Таким образом, они способны усвоить, что одно событие (причина) предвещает второе (следствие) или говорит о его отсутствии в будущем (в отсутствие следствия). Животные могут также научиться связывать некоторые стимулы с отсутствием последствий в данной ситуации или не придавать причинного значения определенному классу стимулов (включая собственное поведение животного). Условия для такого рода ассоциативного научения существуют, если исходить из гипотезы, что животные приспособлены для приобретения знаний о причинных связях в окружающей их среде.
Итак, животное должно уметь отличать потенциальные причины от фоновых стимулов, а для этого должно произойти что-то неожиданное, что привлечет внимание животного к данным со-
бытиям, или же сами события должны быть (врожденно) значимыми в отношении определенных последствий. Если эти условия не выполняются, фоновые сигналы могут затенить потенциальные причинные события или же научение может быть блокировано предыдущей связью с незначимым в данный момент стимулом. Таким образом, условия ассоциативного научения соответствуют нашим опирающимся на здравый смысл взглядам на природу причинности. Они не согласуются с традиционной точкой зрения на научение как на автоматическую связь между стимулом и реакцией. Феномен усваивания информации при молчании поведения наводит на мысль о необходимости некой когнитивной интерпретации научения животного. Но это не должно приводить нас к поспешным выводам о когнитивных способностях животных или о природе их ума.
Репрезентации
Репрезентация обычно считается центральным вопросом при обсуждении мышления животных. Обладают ли животные внутренними репрезентациями, т. е. мысленными образами, отыскиваемых предметов или сложных пространственных или общественных ситуаций (Kummer, 1982)? Этот вопрос привлек значительное внимание философов (например, Dennett, 1978) и специалистов во многих отраслях науки о поведении.
Мы видели, что животные научаются связывать два события, если отношение между ними соответствует тому, что обычно называется причинной связью. Некоторые из условий, при которых происходит ассоциативное научение, не совпадают с традиционным воззрением на научение животного как на близкое к автоматическому образование связи между стимулом и реакцией. Они скорее соответствуют взглядам, согласно которым животные способны приобретать знания о причинных связях в окружающей среде.
Рассматривая природу внутренней репрезентации, кодирующей приобретенный опыт, Дикинсон (Dickinson, 1980) проводит различие между декларативной и процедурной репрезентациями. Декларативная репрезентация — это мысленный образ желаемого объекта или цели. Когда крыса использует декларативную репрезентацию, отыскивая корм в знакомом лабиринте, у нее имеется мысленный образ пищи и она знает, что должна выбрать, скажем, левый поворот, чтобы найти ее. Процедурная репрезентация — это совокупность команд, автоматически ведущих к желаемому объекту без формирования его образа. Таким образом, если крыса пользуется процедурной репрезентацией, чтобы найти пищу, она направляется в левый поворот не потому, что «знает» о находящейся там пище, а потому, что связывает левый поворот с ее получением (рис. 19.9).
В декларативной системе знание представлено в форме, соответствующей утверждению или предположению, описывающему отношение между событиями в окружающем животное мире, т.е. в форме репрезентации, которая не заставляет животное использовать информацию каким-либо особым способом. В процедурной системе форма репрезентации непосредственно отражает предстоящее применение знания. Так, например, Холланд (Holland, 1977) демонстрировал крысам сочетание тона с пищей, предъявляя время от времени тон длительностью восемь секунд, после чего в кормушке появлялся корм. Он заметил, что у крыс вырабатывается тенденция приближаться к кормушке при включении тона. Это наблюдение может говорить о том, что во время научения устанавливается порядок действий в отношении кормушки, и приобретенная информация откладывается в памяти в форме, тесно связанной с ее применением. Согласно альтернативному объяснению, крыса воспринимает тон как причину появления пищи, т.е. возникает декларативная репрезентация. То, что крыса стремится приблизиться к кормушке при включении тона, в таком случае должно объясняться иначе, потому что декларативная система пассивна, т. е. не управляет поведением животного. Таким образом, процедурная репрезентация дает менее сложное объяснение поведению крысы.
Рис. 19.9.Простые примеры декларативной (слева) и процедурной (справа) репрезентаций. В первом случае крыса обладает мысленным образом цели, во втором следует простому правилу поведения.
Предположим, однако, что после образования связи тон-пища крысы начинают сталкиваться с сочетанием пища-болезнь до тех пор, пока не станут отказываться от предлагаемого корма. Теперь у них образовались две отдельные ассоциации: тон-пища и пища-болезнь. Вопрос состоит в том, способны ли животные интегрировать их. С одной стороны, декларативная система дает основу для интеграции, потому что обе репрезентации имеют общий член «пища». Холланд и Штрауб (Holland, Straub, 1979) показали, что крысы интегрировали информацию, заключающуюся в двух таких связях, усвоенных в разное время. Животные, сталкиваясь с сочетанием пища-болезнь вслед за сочетанием тон-пища, были не склонны приближаться к кормушке при новом предъявлении тона.
Не приходится сомневаться в способности животных интегрировать возникшие по отдельности ассоциации, что легче всего объяснить декларативной системой. Однако при некоторых обстоятельствах интеграции не происходит, что говорит о возможности формирования поведения на основе процедурной репрезентации (Dickinson, 1980).
В декларативной системе должен быть какой-то способ перевода заложенной в памяти репрезентации во внешнее поведение. Для этого предложены различные механизмы (Dickinson, 1980), но здесь мы не будем на них останавливаться. Важно то, что, хотя процедурная теория дает относительно простое объяснение ситуаций простого научения, для истолкования наблюдаемых явлений может потребоваться более сложная теория, не исключающая некоторой формы декларативной репрезентации. Если допустить, что декларативная система необходима для объяснения поведения, необходимо также признать наличие у животного некоторой формы мышления. В то же время надо четко отделять свидетельства декларативной репрезентации от попыток упрощенного объяснения с помощью этого понятия поведенческих феноменов. Возможно, концепция декларативной системы — всего лишь удобный костыль, на который может опереться современная теория обучения.
ДЛЯ ЗАПОМИНАНИЯ
1. Некоторые стороны выработки условных рефлексов скрыты от наблюдателя, и это позволяет думать, что она включает когнитивные процессы.
2. О животных, которые на первый взгляд внезапно находят решение задачи, иногда говорят, что они проявили инсайт. Но не всегда ясно, чем именно такой процесс отличается от обыкновенного научения.
3. О некоторых сторонах ассоциативного научения говорят, что они требуют когнитивного объяснения, так как, по-видимому, связаны с мысленным образом достигаемой цели. Альтернативное объяснение предполагает, что животные просто выполняют сложный порядок действий.
Рекомендуемая литература
Dickinson A. (1980) Contemporary Animal Learning Theory, Cambridge University Press, Cambridge.
Часть III.
Дата добавления: 2016-06-18; просмотров: 1891; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
НАУЧЕНИЕ | Энциклопедия Кругосвет
Содержание статьи- ТИПЫ НАУЧЕНИЯ
- Ассоциативное научение.
- Инструментальное научение.
- Последовательное научение.
- НЕКОТОРЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОДКРЕПЛЕНИЯ
- Вторичное подкрепление.
- Поощрение или наказание.
- Частичное подкрепление.
- ПЕРЕНОС И ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ
- ПРИНЦИПЫ ЭФФЕКТИВНОГО НАУЧЕНИЯ
- Кодирование информации в памяти.
- Организация практики.
НАУЧЕНИЕ, изменение поведения, происходящее в результате приобретения опыта. В том частном случае, когда приобретение опыта – знаний, навыков, умений – определяется познавательными мотивами и целями, говорят об учении (и соответственно об обучении как процессе передачи такого опыта).
ТИПЫ НАУЧЕНИЯ
Ассоциативное научение.
Со времен Аристотеля до наших дней основной принцип научения – ассоциация по смежности – формулируется сходным образом. Когда два события повторяются с небольшим интервалом (временнáя смежность), они ассоциируются друг с другом таким образом, что возникновение одного вызывает в памяти другое. Русский физиолог Иван Петрович Павлов (1849–1936) первым занялся исследованием в лабораторных условиях свойств ассоциативного научения. Павлов обнаружил, что, хотя звук колокольчика первоначально никак не отражался на поведении собаки, однако, если он регулярно звонил в момент кормежки, через некоторое время у собаки вырабатывался условный рефлекс: звонок сам по себе начинал вызывать у нее слюноотделение. Павлов измерял степень научения количеством слюны, выделившейся при звонке, не сопровождавшемся кормежкой (см. УСЛОВНЫЙ РЕФЛЕКС). Метод выработки условных рефлексов основан на использовании уже существующей связи между специфической формой поведения (слюноотделением) и неким событием (появлением еды), которое вызывает эту форму поведения. При формировании условного рефлекса в эту цепочку включается нейтральное событие (звонок), которое ассоциируется с событием «естественным» (появлением еды) настолько, что выполняет его функцию.
Психологи подробно исследовали ассоциативное научение методом т.н. парных ассоциаций: вербальные единицы (слова или слоги) заучиваются парами; предъявление впоследствии одного члена пары вызывает вспоминание о другом. Этот тип научения имеет место при овладении иностранным языком: незнакомое слово образует пару со своим эквивалентом на родном языке, и эта пара заучивается до тех пор, пока при предъявлении иностранного слова не будет восприниматься тот смысл, который передает слово на родном языке.
Инструментальное научение.
Второй тип научения, тоже относящийся к основным, осуществляется методом проб и ошибок. Впервые он был систематически изучен американским ученым Э.Торндайком (1874–1949), одним из основателей психологии образования. Торндайк помещал кошку в ящик, из которого она могла выйти, только потянув за шнур, свешивавшийся с крышки. После ряда случайных движений кошка рано или поздно тянула за шнур, обычно совершенно случайно. Однако, когда ее снова помещали в ящик, она уже тратила меньше времени на то, чтобы снова потянуть за шнур, и при повторении ситуации освобождалась из ящика мгновенно. Научение измерялось в секундах, которые требовались кошке для того, чтобы совершить правильное действие. Другой пример инструментального обучения – метод, предложенный американским психологом Б.Скиннером (1904–1990). «Ящик Скиннера» представляет собой тесную клетку с рычагом в одной из стенок; цель эксперимента – научить животное, обычно крысу или голубя, нажимать на этот рычаг. Животное до начала обучения лишают пищи, а рычаг соединяют с механизмом подачи еды в клетку. Хотя сначала животное не обращает внимания на рычаг, рано или поздно оно нажимает на него и получает пищу. Со временем интервал между нажатиями на рычаг уменьшается: животное научается использовать зависимость между желательной реакцией и кормлением.
Иногда научение определенному поведению оказывается таким долгим или сложным, что животное никогда не смогло бы прийти к нему случайно. Тогда применяется метод «последовательных приближений». Не ожидая выполнения всей требуемой последовательности действий, дрессировщик выдает поощрение за что-то похожее на желательный поведенческий акт. Например, если собаку нужно научить перекатываться, ей сначала дают лакомство просто за то, что она ложится по команде. После того, как первая часть освоена, собака получает поощрение лишь при случайном выполнении нужного движения: например, после того, как ляжет, она перекатится на бок. Шаг за шагом дрессировщик добивается все более близкого соответствия желаемому поведению, по принципу детской игры «холодно – теплее – горячо». В целом, инструментальное научение очень похоже на эту игру, но роль спрятанного предмета выполняет определенный вид поведения, а роль слова «горячо» – поощрение.
Последовательные приближения к желаемому поведению применяются и при лечении тяжелых форм шизофрении, когда единственная цель – побудить пациента двигаться и разговаривать вместо того, чтобы уйти в себя и хранить молчание. Как всегда при инструментальном научении, для успешности метода необходимо найти что-то, чего пациент хочет (например, сладости, жевательную резинку или интересные фотографии). После того как обнаружена хоть какая-то реакция, следует определить, какие аспекты поведения наиболее желательны, и сделать их условием получения вознаграждения. Отметим, что к способам инструментального научения относится и наказание, но здесь зависимость возникает между нежелательным поведением и неприятным воздействием.
Последовательное научение.
Некоторые виды научения требуют выполнения отдельных поведенческих актов, каждый из которых по отдельности осваивается легко, но затем они объединяются в определенную последовательность. Исследования одного из видов последовательного научения, т.н. серийного вербального научения, были начаты немецким философом и психологом Г.Эббингаузом (1850–1909). Эксперименты Эббингауза предполагали запоминание списков слов или слогов в определенном порядке и впервые продемонстрировали несколько хорошо известных законов, в частности закон, определяющий способность к запоминанию элементов последовательности. Этот закон «места в серии» гласит, что в любой последовательности легче всего запоминается ее начало, затем конец, а наиболее трудно – часть, следующая непосредственно за серединой. Эффект места в серии проявляется при выполнении любого задания такого рода – от запоминания телефонного номера до заучивания стихотворения.
Овладение навыком представляет собой другой вид последовательного научения, отличающийся от вербального тем, что заучивается последовательность не вербальных, а двигательных реакций. К какой бы области ни относился навык – спорту, игре на музыкальном инструменте или завязыванию шнурков, – овладение им почти всегда предполагает три стадии: 1) инструктирование, цель которого – определить стоящую перед исполнителем задачу и дать рекомендации по способам ее выполнения; 2) тренировка, при которой требуемые действия выполняются под контролем сознания, сначала медленно и с ошибками, потом быстрее и правильнее; 3) автоматическая стадия, когда поведенческие акты протекают гладко и требуют все меньше и меньше осознанного контроля (примерами автоматического навыка служат завязывание шнурков, переключение передач в автомобиле, ведение мяча опытным игроком в баскетбол).
НЕКОТОРЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОДКРЕПЛЕНИЯ
Ряд видов научения требует подкрепления. При инструментальном научении подкреплением служат награда или наказание. В отдельных видах научения человека подкреплением является просто информация о том, правильны или нет его действия. В силу того, что в таких областях, как воспитание ребенка и психотерапия, роль подкрепления весьма велика, ряд аспектов подкрепления будет рассмотрен более подробно.
Вторичное подкрепление.
В ходе ассоциативного научения некоторые сигналы, которые изначально не имели никакой ценности или не говорили об опасности, соединяются в сознании с событиями, обладающими ценностью или связанными с опасностью. Если это происходит, сигналы или события, ранее носившие нейтральный характер, начинают сами действовать как поощрение или наказание; такой процесс носит название вторичного подкрепления. Классический пример вторичного подкрепления – деньги. Животные в ящике Скиннера готовы нажимать на рычаг, чтобы завладеть специальными жетонами, обмениваемыми на пищу, или добиться того, что начнет звонить звонок, со звуком которого они приучены отождествлять появление еды. Научение, приводящее к избеганию, иллюстрирует вариант вторичного подкрепления через наказание. Животное выполняет определенные действия при появлении сигнала, который, хотя сам и не является неприятным, постоянно сопровождает какое-то неприятное событие. Например, собака, которую часто бьют, съеживается и обращается в бегство, стоит ее хозяину поднять руку, хотя в самой по себе поднятой руке ничего опасного нет. При использовании для контроля за поведением положительного и отрицательного вторичного подкрепления нет необходимости в частом фактическом поощрении или наказании. Так, когда животных дрессируют по методу последовательных приближений, подкреплением при каждой попытке обычно служит лишь щелкающий звук, который до этого регулярно сопровождал появление пищи.
Поощрение или наказание.
Одна из проблем научения – не только добиться нового, желательного поведения, но и избавиться от проявлений нежелательного. Главная цель наказания – устранить имеющее место поведение, а не заменить его новым. Часто, например при воспитании детей или их обучении, возникает вопрос, что лучше: наказать за проступок или дождаться желательного поведения и поощрить ребенка. Наибольших результатов удается достичь, когда наказание сопровождает старое поведение, а награда – новое. Хотя это всего лишь общее правило, которое не может использоваться во всех случаях жизни, оно подчеркивает важный принцип: следует обращать внимание не только на само поведение – нежелательное, устраняемое при помощи наказания, и желательное, поощряемое наградой, – но и на наличие альтернативы данному типу поведения. Если требуется отучить ребенка дергать кошку за хвост, то, согласно этому принципу, необходимо не только наказать малыша, но и предложить ему другое занятие (например, игру с игрушечной машинкой) и наградить его за переключение. Если человек осваивает работу с каким-либо механизмом, инструктор должен не просто терпеливо ждать, когда тот все сделает правильно, а показать ему его ошибки.
Частичное подкрепление.
Инструментальное научение с использованием поощрения – например, приучение крысы в ящике Скиннера нажимать на рычаг ради получения пищи или похвала ребенку, когда он говорит «спасибо» и «пожалуйста», – предполагает несколько видов зависимости между поведением и поощрением. Самый обычный вид зависимости – постоянное подкрепление, при котором награда выдается за каждую правильную реакцию. Другой вариант – частичное подкрепление, предлагающее поощрение только при некоторых правильных реакциях, скажем в каждом третьем случае желаемого поведения, или в каждом десятом, или при его первом проявлении каждый час или каждый день. Воздействие частичного подкрепления важно и представляет большой интерес. При частичном подкреплении для освоения желаемого поведения требуется больше времени, но результаты оказываются гораздо более стойкими. Сохранение эффекта особенно заметно, когда поощрение прекращается; такая процедура называется «угасанием». Поведение, освоенное при частичном подкреплении, сохраняется надолго, а освоенное при постоянном подкреплении быстро прекращается.
ПЕРЕНОС И ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ
Научение определенному типу поведения редко происходит изолированно. Чаще имеет место сходство между теми ситуациями, в которых осваиваются разные типы поведения, или сходство между самими типами поведения. Когда, например, сходны между собой два последовательных учебных задания, выполнение первого из них облегчает выполнение второго; такой эффект называют «переносом». Положительный перенос возникает в том случае, если освоение первого умения помогает в освоении второго; например, научившись играть в теннис, человек легче научится играть в бадминтон, а ребенок, умеющий писать на доске, легче освоит письмо ручкой на бумаге. Отрицательный перенос происходит в противоположных ситуациях, т.е. когда освоение первой задачи мешает научиться выполнять вторую: например, неправильно запомнив имя нового знакомого, труднее выучить правильное имя; умение переключать передачи в автомобиле одной марки может затруднить пользование автомобилем другой марки, где все рычаги расположены иначе. Общий принцип заключается в следующем: положительный перенос возможен между двумя видами деятельности, если второй из них требует такого же поведения, как и первый, но в иной ситуации; отрицательный перенос возникает при освоении нового способа поведения взамен прежнего в той же ситуации.
Отрицательный перенос представляет особый интерес. При его экспериментальном изучении используют «угасание», т.е. процедуру, когда поощрение прекращается. Хотя такие опыты обычно проводятся для того, чтобы проследить за исчезновением ранее подкрепляемого поведения, они позволяют придти к выводу, что последнее всегда замещается новым поведением – пусть даже всего лишь бездействием. Широко исследовалась также т.н. вербальная интерференция, суть которой в том, что новый словесный материал хуже запоминается из-за наложения другого, уже известного материала того же рода; в таких случаях задача ассоциативного научения – сформировать новую ассоциацию к слову или предмету, уже с чем-то ассоциирующемуся (например, когда от испытуемого требуется запомнить, что по-французски его любимец называется chien, а не собака). Наконец, в психотерапии существует метод противообусловливания, в соответствии с которым пациентов, страдающих навязчивым страхом (фобией), обучают расслабляться при виде предмета, вызывающего страх, или чего-то, что его символизирует. Так, пациент, боящийся змей, сначала обучается методу глубокой релаксации, а затем его постепенно приучают во время расслабления думать о змеях, заменяя существовавший ранее страх спокойным поведением. Во всех таких ситуациях, когда возникают две интерферирующие реакции, выраженность конфликтующих типов поведения отчетливо зависит от времени, истекшего с момента их освоения. Если оценивать успех немедленно после того, как было освоено новое задание – либо в серии экспериментов без поощрения, либо путем неоднократного называния собаки словом chien или повторяющегося сочетания релаксации с представлением о змее, – второй тип поведения оказывается доминирующим. Однако, если возникает перерыв в тренировках, вновь проявляется первый тип поведения. Например, если человек, старательно упражняясь, научился наконец переключать передачи в новом автомобиле, где рукоятки расположены иначе, чем в старом, то недельный перерыв приведет к восстановлению прежней привычки и ошибкам в применении нового навыка. Периодические тренировки поведения нового типа раз от раза уменьшают вероятность рецидивов, но, поскольку прежние действия ни при каких условиях не искореняются совсем, некоторые специалисты склонны считать, что изначальное научение никогда полностью не стирается, и новые реакции лишь доминируют над старыми.
ПРИНЦИПЫ ЭФФЕКТИВНОГО НАУЧЕНИЯ
Хотя некоторые принципы научения, такие, как зависимость его успеха от практики, никого не могут удивить, были найдены и менее очевидные закономерности, весьма полезные во многих случаях.
Кодирование информации в памяти.
Многие виды обучения включают три важнейших элемента: звук, смысл и зрительный образ. Например, необходимо образовать ассоциацию между словами «собака» и «стол». Обучение путем кодирования звука требует все новых и новых повторений этих слов, вслушивания в то, как они звучат вместе, и запоминания ощущений, возникающих при их повторении. Этот акустический метод, называемый механическим запоминанием, иногда необходим, но значительно уступает кодированию по смыслу. Осмысленное усвоение ассоциации между словами «собака» и «стол» включает мысль о собаке, мысль о столе и установление какой-то связи между ними, например утверждения, что собака никогда не работает за столом. Смысловое кодирование – наиболее важный фактор успешного школьного образования. Длительная усердная работа, использующая механическое запоминание, не дает тех результатов, какие достигаются в ходе намного меньшего числа занятий, в которых основное внимание уделяется смыслу урока. Иногда же наиболее результативным оказывается третий метод – метод формирования зрительных образов. В случае с «собакой» и «столом» процедура должна заключаться в создании реалистического мысленного образа, в котором важную роль играют и собака, и стол, например образа старинного письменного стола, на котором стоит пресс-папье с ручкой в виде охотничьей собаки. Чем более живым окажется образ, тем легче впоследствии вспомнить связь между этими двумя объектами. Конечно, в некоторых случаях, особенно если дело касается абстрактных понятий типа «несчастье» и «энергия», нет простого способа визуального представления и приходится полагаться только на смысловое кодирование. Таким образом, эффективное обучение обеспечивают не только время и усилия, затраченные на практику; большое значение имеет также сам характер практики.
Организация практики.
При освоении навыка, как и во многих других ситуациях, полезно делать частые перерывы для отдыха, а не практиковаться непрерывно. То же количество занятий приведет к более эффективному научению, если они распределены во времени, а не сконцентрированы в единый блок, как это делается при т.н. массированном обучении. Занятия, проводимые частично утром и частично вечером, обеспечивают большее различие в условиях обучения, чем занятия только утром или только вечером. Однако часть процесса обучения заключается в том, чтобы обучаемый мог вспомнить сохраненную памятью информацию, и такому вспоминанию способствует воссоздание ситуации, в которой что-то было выучено. Например, результаты тестирования оказываются лучше, если оно проводится не в специальном экзаменационном классе, а в том же помещении, где происходило обучение. См. также НЕЙРОПСИХОЛОГИЯ; ПАМЯТЬ; ПСИХОЛОГИЯ; ПРИВЫЧКА.
| ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Мурманский государственный педагогический университет» (МГПУ) УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ ОПД.Ф.4 «050201.00 -Математика с доп. спец. Информатика» «050102-Биология» «050103-География» «050103-География с доп. специальностью «Биология» психологии факультета педагогики и психологии (протокол № 1 от 04 сентября 2009 г. Зав.кафедрой _____________И.А. Синкевич Раздел I. Программа учебной дисциплины. Коган Галина Валерьевна, канд. пед. наук, доцент кафедры психологии МГПУ И.А. Синкевич, канд. пед. наук, доцент, заведующая кафедрой психологии МГПУ Е.М.Зубрицкая, кандидат педагогических наук, доцент кафедры общей психологии и психологии развития, проректор по научной работе Мурманского гуманитарного института (МГИ) Педагогическая психология — одна из центральных профилирующих дисциплин в системе подготовки психологов. Она направлена как на создание общих теоретических основ мировоззрения психологов, так и на формирование интереса к специализации в исследованиях по психологии обучения и в прикладной деятельности практического психолога. Цель курса: помочь студентам в освоении аналитического подхода к современным концепциям учения и формирования личности, к практике конструирования учебно-воспитательной ситуации. В результате изучения курса студенты: должны знать:
должны уметь:
Основное содержание курса представлено в четырех разделах. В первом разделе студенты знакомятся с предметом, задачами и проблемами педагогической психологии. Рассматриваются концептуальные подходы к решению проблемы взаимосвязи обучения и развития. Здесь студенты знакомятся с основными методами и категориями педагогической психологии. Во втором разделе рассматриваются разные аспекты психологии обучения. Студенты изучают основные виды, условия и механизмы научения, зарубежные подходы к исследованию законов усвоения социального опыта, современные отечественные концепции научения. Большое внимание уделяется изучению возрастных особенностей усвоения социального опыта, структуры учебной деятельности. Третий раздел посвящен вопросам психологии воспитания, формирования личности, ее мировоззрению в учебной деятельности. Последний, четвертый раздел посвящен ознакомлению студентов с психологической сущностью педагогической деятельности, проблемой педагогических способностей, изучению основных стилей педагогической деятельности, а также специфике педагогического общения и его психологическим характеристикам. В конце каждой темы указан список основной и дополнительной литературы, а также список вопросов и заданий для самостоятельного более углубленного изучения темы. 1.4. Требования к обязательному минимуму содержания дисциплины ГОС ВПО Предмет и задачи педагогической психологии, концепции педагогического процесса и их психологические основания. Проблемы профессиональной подготовки и личностного развития учителя. Мотивы педагогической деятельности. Педагогические способности. Стили педагогического руководства. Педагогическое общение. Индивидуальные стили педагогической деятельности. Психология педагогического коллектива. Психологические основы организации педагогической деятельности. Структура педагогической деятельности. Психология педагогического воздействия. Приемы и техника управления учащимися на уроке. Основные понятия психологии воспитания. Психологические механизмы формирования личности. Психологические аспекты воспитательных технологий. Основные понятия психологии обучения.
Содержание дисциплины
1.6.2 Содержание разделов дисциплины Предмет и структура педагогической психологии. Структура педагогической психологии: психология обучения; психология воспитания; психология учителя. Предмет психологии обучения. Основные направления исследований в области психологии обучения: выявление закономерностей формирования и функционирования познавательной деятельности в условиях сложившейся системы обучения; изучение закономерностей становления знаний и познавательной деятельности в целом в условиях специально организованного обучения; изучение зависимости усвоения знаний, умений, навыков, формирования различных свойств личности от индивидуальных особенностей учащихся и др. Предмет психологии воспитания. Основные направления исследований в области психологии воспитания. Предмет психологии учителя. Основные задачи психологии педагогической деятельности. Проблемы и основные задачи педагогической психологии. Проблема соотношения развития и обучения. Проблема соотношения обучения и воспитания. Взаимосвязь педагогической психологии с другими науками. Взаимосвязь педагогической психологии и педагогики. Взаимосвязь педагогики с психологией. Взаимосвязь педагогической психологии с отраслями психологии. Исторические аспекты педагогической психологии. Основные этапы становления и развития педагогической психологии (И.А. Зимняя). Первый этап — с середины XVII в. и до конца XIX в. Общедидактический этап с явно ощущаемой необходимостью «психологизировать педагогику» (по Песталоцци). Второй этап — с конца XIX в. до начала 50-х гг. XX в. Оформление педагогической психологии в самостоятельную отрасль, с аккумулированием достижений педагогической мысли предшествующих столетий. Третий этап — с середины XX в. и до настоящего времени. Создание целого ряда собственно психологических теорий обучения, т.
Литература:
ИНТЕРНЕТ-РЕСУРСЫ
Каталог: umu-umk -> %D0%95%D0%A4%D0%9A%D0%B8%D0%91%D0%96%D0%94 -> 050102.65%20%20%D0%91%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F Скачать 4.09 Mb. Поделитесь с Вашими друзьями: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Случаи приобретения опыта, не объясняемые теорией ассоциативного научения
Лекция № 6
Случаи приобретения опыта, не объясняемые теорией ассоциативного научения.
Механизм ассоциативного научения, подробно изученный школой Ф.Скиннера и И.П.Павлова, не объясняет многие формы приобретения опыта, которые встречаются у животных в естественной среде обитания, а также у человека. Понимание этого пришло в связи с развитием этологического подхода к анализу поведения, а также с появлением когнитивных идей в зоопсихологии, которые были связаны прежде всего с работами Э. Толмена и одного из основателей гештальтпсихологии В.Келера. Эти исследования привели к заключению о том, что поведение животных организмов не укладывается в механистические представления бихевиоризма. По Скиннеру животное – это некая живая машина, которая по механизму ассоциаций приспосабливается к изменениям во внешней среде. Механизм ассоциаций признавался универсальным принципом научения для всех видов животных, начиная с примитивных позвоночных и кончая человеком. Бихевиоризмом не учитывалась специфика разных видов животных, их биологические особенности. Они не замечали того очевидного факта, что организм, как уже говорилось выше, способен научиться только тому, к чему он потенциально предрасположен по своей биологической организации. Рассмотрим более подробно проблему, связанную с влиянием биологических факторов на научение.
Биологические факторы и научение.
Адаптивные наследуемые изменения, которые возникают у данного вида животного в ходе эволюции, порождают внутреннюю (генетическую) предрасположенность представителей этого вида к тем или иным формам приобретения опыта. Это центральное положение биологического подхода к научению доказывается следующими фактами.
Во-первых, известно, что в индивидуальном развитии организма определенные виды научения являются заранее запрограммированными, то есть происходят только на определенных стадиях онтогенеза. Например, у человека дети обладают поразительной способностью к овладению языком в возрасте от двух до семи лет. Если ребенок лишен в этом возрасте языковой среды, то он в дальнейшем практически не может освоить язык, какие бы условия ему не создавали. У птиц есть аналогичные периоды предрасположенности к освоению пения. Наиболее яркий пример запрограммированного (врожденного) научения – это явление импринтинга, который будет рассмотрен дальше. Другими словами, биологической природой организма предначертано, когда и как он будет приобретать опыт. Животное может научиться чему-либо не всегда, а только тогда, когда настало для этого время.
Во-вторых, было показано, что в условиях оперантного научения у животных закрепляется не просто какое-то случайное движение (которое понравилось экспериментатору), а такое движение, которое является частью репертуара инстинктивного поведения. Так толкательное движение, которое производил голубь в клетке Скиннера при игре в кегли, составляет неотъемлемую часть инстинктивного пищевого поведения этой птицы – отбрасывания земли в сторону для обнаружения семян. Если бы этого движения не было в репертуаре голубя, то Скиннер никогда не научил бы голубя играть в эту игру.
В-третьих, степень совместимости врожденного и вырабатываемого в ходе научения поведения сильно влияет на легкость, с какой приобретается новая реакция. Например, крысы приблизительно за пять проб научаются перебегать из одного ящика в другой, избегая удара электрическим током, но им требуется сотни проб, чтобы для избегания тока научиться нажимать на рычаг. С другой стороны, крысы, которые могут нажать на рычаг, чтобы избежать удара током и попасть в отделение ящика, где тока никогда не бывает, научаются нажимам быстрее, чем крысы, которые могут нажимать на рычаг, но при этом не получают доступа в другое отделение. Данный факт связан с тем, что в природных условиях крысы на неблагоприятное воздействие предпочитают спасаться бегством, а не совершать защитные движения, которые могут проявляться в этой ситуации, например, у других видов животных. Таким образом, научение избеганию идет гораздо быстрее, если вырабатываемый экспериментатором рефлекс совместим с естественной реакцией животного на применяемое “наказание”.
Наконец, наиболее интересные примеры влияния биологических факторов на научение были показаны американским зоопсихологом Джоном Гарсиа. Известно, что, если животное найдет определенный корм и съест его, а потом будет чувствовать себя больным, то в дальнейшем оно не станет брать эту приманку. Дж.Гарсиа смоделировал этот вид приобретения опыта в условиях эксперимента. Он кормил крыс безвредным кормом, выкрашенным в какой-нибудь цвет, и через некоторое время искусственно вызывал у них болезненное состояние, например, облучал их рентгеновским излучением или вводил в желудок небольшую порцию отравляющего вещества. После выздоровления животные начинали избегать соответствующего корма. Таким образом, у них создавалась ассоциация между данной пищей и последующим болезненным состоянием. Но это была ассоциация, которая не вписывалась в теорию Ф. Скиннера и И.П.Павлова. Во-первых, для выработки классической ассоциации необходима достаточная близость во времени между связываемыми событиями. В разбираемом научении недомогание (отрицательное подкрепление) появлялось через несколько часов после приема пищи. Во-вторых, эта связь формировалась после однократного сочетания событий. При выработке условного или инструментального рефлекса требуется хотя бы несколько сочетаний связываемых событий. В-третьих, теория ассоциаций не объясняет следующего факта в этом научении. Между потреблением отравленной пищи и ее последствием может происходить много разных событий, с которыми организм мог бы ассоциировать болезненной состояние, например, потребление другого нормального корма и т.д. Но этого не происходит. Связь устанавливается именно между ухудшением состояния и конкретной пищей. Чтобы объяснить этот вид приобретения опыта были выдвинуты следующие предположения. У животных, по мнению С.Роуз, после поедания отравленной пищи, вероятно, формируется некое “представление” о ней – “модель”, которая удерживается в мозгу определенное время, оставаясь нейтральной. Если эта модель через несколько часов подкрепляется отрицательно, то она закрепляется (уходит в долговременную память) в качестве неблагоприятного воздействия. Именно свойством модели сохраняться некоторое время в кратковременной памяти объясняется первая особенность этого научения, связанная с большой отсрочкой между действием стимула и подкреплением. С другой стороны, данное предположение может говорить о когнитивной природе данного научения, о чем будет более подробно сказано дальше. Третью особенность этого вида приобретения опыта можно объяснить, обратившись к принципу значимости стимула. Гарсиа пишет: “Принцип значимости, определяющий ассоциацию отдаленных физиологических последствий со вкусом еды, состоит в том, что вкус обладает большой ассоциативной силой по отношению к физиологическим последствиям, тогда как ассоциативная сила других экстероцептивных стимулов в этом случае мала.” Таким образом, очевидно, во время еды животное обычно обращает внимание на признаки, эффективные с точки зрения выработанного избегания ее физиологических последствий. Например, крысы в норме обращают внимание на запах и вкус, а птицы – на внешний вид пищи. Если же грозит удар током, то крысы обращают внимание на зрительные стимулы, а птицы – на слуховые.
Таким образом, современная точка зрения на механизмы приспособления к окружающей среде обогатилась биологической направленностью. Но это не значит, что принцип ассоциаций уходит со сцены. Он не теряет своей объяснительной сущности, он просто не решает полностью проблему научения.
Когнитивный подход к научению.
Слово “когнитивный” происходит от латинского глагола, который означает “знать”. Когнитивная деятельность включает в себя такие аспекты процессов научения и мышления, которые нельзя наблюдать непосредственно, но о которых часто свидетельствуют косвенные данные. Бихевиористы пытались игнорировать эти аспекты поведения организмов, так как, по их мнению, они недоступны для научного анализа. Но ход развития науки привел к пониманию того, что изъятие из объяснительных схем когнитивных понятий приводит к упрощенному взгляду на поведение животных. Это, в свою очередь, может привести к поверхностному и даже ложному взгляду на поведение человека, что нашло яркое выражение в философских взглядах Ф.Скиннера. Одним из первых это понял американский зоопсихолог Эдвард Толмен, который начинал свой научный путь с признания бихевиоризма. Э.Толмена считают создателем, так называемого, когнитивного бихевиоризма, идеи которого он изложил в своей книге “Целенаправленное поведение у животных и человека”, вышедшей еще в 1932 году.
Когнитивная теория научения Э.Толмена.
Первое положение. Между стимулом и реакцией действуют, так называемые, “промежуточные переменные”, которые оказывают существенное влияние на поведение животного.
Если бихевиористы при анализе поведения исходили из схемы S (стимул) ® R (реакция), то Э.Толмен акцентировал внимание на схеме S®Т®R, где Т – это “промежуточные переменные”, к которым он относил такие понятия как мотивы, цель, когнитивные карты и т.д. С точки зрения физиологии к ним относятся внутримозговые процессы, которые могут изменять реакцию на тот или иной стимул. С точки зрения психологии – это совокупность познавательных и побудительных факторов, которые действуют между непосредственными стимулами и ответной реакцией.
Э.Толмен считал, что действие внешнего стимула приводит к выработке животным организмом определенной программы поведения, которая формируется исходя из прошлого опыта и специфики наличной ситуации. Только вслед за этим происходит внешняя реакция, которая осуществляется в соответствии с созданной внутренней программой. Таким образом, по Э.Толмену поведение в значительной мере регулируется именно центральными детерминантами.
Разумность идей Толмена подтверждается хотя бы таким экспериментом. Мы сажаем голодную крысу в лабиринт. С точки зрения бихевиоризма крыса должна начать хаотическую внешнюю активность, которая в результате проб и ошибок приведет ее к пище. Но, на самом деле, это не так. Крыса передвигается не хаотически. Она изначально демонстрирует определенную тактику передвижения по лабиринту. Если это тактика приводит ее к успеху, то она закрепляется, если нет, то она сменяется другой. В конце концов, она проверит все возможные варианты передвижения, пока не выберет наиболее оптимальный в этих условиях. Такое поведение крысы в лабиринте дало основание зоопсихологу Кречевскому предположить, что животное последовательно выдвигает “гипотезы” в отношении своего поведения и проверяет их на эффективность. Интересно то, что после стабилизации определенной тактики крыса в определенные моменты начинает проверять, а не изменились условия в лабиринте, то есть применяет новые тактики (проверяет новые гипотезы по Кречевскому).
Вообще раньше при рассмотрении процессов научения у животных не обращали большого внимания на ранние этапы этого процесса. Но именно на этих этапах происходят наиболее и сложные и интересные явления, которые, связаны, в частности с программированием поведения. Бихевиористы полагали, что такого программирования у животных не существует, а животное действует по методу проб и ошибок, как было уже неоднократно сказано. Но это не так уже по одному тому факту, что при обучении методом проб и ошибок возникающее “дерево возможностей” столь велико, что процесс типа случайного отбора не может обеспечить выбор оптимального поведения за разумно приемлемый промежуток времени. Животное начинает процесс научения не с “нуля”. Есть основание утверждать, что на основе первого же знакомства со средой оно, во-первых, формирует “представление” об ее организации, во-вторых, как уже было сказано, выдвигает “гипотезы” для разрешения данной проблемной ситуации. Животное реализует эти “гипотезы” в виде определенных поведенческих тактик, с помощью которых и проверяет правильность выдвинутых “представлений”.
Второе положение. Научение связано с появлением в мозге определенных познавательных структур, в частности, когнитивных карт.
С точки зрения Э.Толмена крыса, например, научается правильно находить путь к пище в лабиринте благодаря тому, что у нее в мозге формируется “когнитивная карта” этого лабиринта, а не простая сумма двигательных навыков. Другими словами, когда крыса отыскивает корм в знакомом лабиринте, у нее имеется мысленный образ пищи и лабиринта, на который она опирается в этих поисках. Как говорил Э.Толмен, крыса “знает, что к чему ведет”. С точки зрения бихевиористов у крысы при помещении в знакомый лабиринт никакого образа не формируется, а появляется совокупность выработанных по методу проб и ошибок команд, автоматически ведущих к желаемому объекту.
Третье положение. Не всякое научение связано с подкреплением.
Э.Толмен открыл и изучил, так называемое, латентное научение, которое можно отнести к когнитивным формам приобретения опыта.
Латентное научение – это научение, которое происходит путем образования ассоциации между индифферентными раздражителями или ситуациями в отсутствие явного подкрепления.
Этот тип приобретения опыта можно продемонстрировать на примере поведения крысы в лабиринте. Если поместить сытую крысу в лабиринт (в нем нет пищи), то она начнет его обследовать, бегать по коридорам, обнюхивать углы и т.д. Обучается ли она в это время чему-нибудь? С точки зрения бихевиоризма животное в этом случае не приобретает никакого опыта, так как нет подкрепления (крыса сытая, а пищи в лабиринте нет). Э.Толмен же доказал, что это не так. На самом деле, у животного в этом случае происходит латентное (скрытое) обучение. Она запоминает определенные стимулы, расположение коридоров и т.д. Это научение скрытое потому, что результаты его могут проявиться только в определенных условиях, а именно тогда, когда этот опыт понадобиться. Это доказывается тем, что, если после такого предварительного знакомства эту крысу (уже голодную) обучать находить пищу, которую кладут в строго определенное место лабиринта, то она научиться оптимальному поведению в этих условиях намного быстрее, нежели крыса, которая в этом лабиринте никогда не была. Другими словами, в период знакомства с новыми условиями животное без всякого внешнего подкрепления извлекает значимую информацию, которая может пригодиться в определенных условиях.
В какой форме извлекается эта информация? Э.Толмен предположил, что латентное научение происходит в виде появления в мозге у животного “когнитивной карты” обследуемой территории. Когнитивная карта – это образ знакомого пространственного окружения, который создается и видоизменяется у животного в процессе активного взаимодействия с этим окружением. Именно наличие когнитивной карты позволяет животному наиболее оптимально ориентироваться в знакомой обстановке, а, если понадобиться, быстро и эффективно обучаться выполнять в ней различные задачи. Э.Толмен и его последователи пытались экспериментально доказать появление когнитивной карты в голове животного в процессе научения. Вот эксперимент, который с точки зрения Э.Толмена доказывает его концепцию формирования познавательных структур. Он обучал крыс в лабиринте, в котором было 5 путей к пище. Эти пути отличались по длине, а, следовательно, по времени, которое надо было затратить на добывание пищи. В ходе опыта все крысы обучились, в конце концов, находить корм по наиболее короткому маршруту. Потом его перекрывали. С точки зрения бихевиоризма крысы в этом случае должны были снова методом проб и ошибок обучаться находить другой путь, ведущий к пище. Но это оказалось не так. Они намного быстрее отыскали новый оптимальный способ передвижения по лабиринту, чем тем крысы, которые в этом лабиринте еще не были. Некоторые крысы спонтанно, без какого-либо дополнительного научения, сразу же стали бегать по новому, более длинному пути.
Более обстоятельные эксперименты, подтверждающие наличие когнитивных карт у животных, были проведены в 60-70-хт годах нашего века американским ученым Ричардом Моррисом, который сконструировал, так называемый, “водяной лабиринт”. Крысу помещали в чан с водой, в котором на определенном месте находилась полка, невидимая в мутной воде. Чан находился в комнате, на стенах которой были легко узнаваемые ориентиры: на северной стене – часы, на южной – источник света, на восточной – клетка и т.д. Помещенная в чан крыса начинала беспорядочно плавать, пока более или менее случайно не натыкалась на полку и не взбиралась на нее. После нескольких тренировок крыса стала быстро направляться почти прямо к полке. Как крыса учиться находить невидимую полку? Есть два предположительных ответа. Она либо запоминает расстояние, которое проплывает от точки старта (объяснение бихевиористов), либо руководствуется ориентирами, которые видит на стенах комнаты (когнитивный подход). Было показано, что крысы использует именно внешние ориентиры. С одной стороны, изменение начальной точки плавания почти не влияет на способность крысы находить полку. С другой стороны, при изменении относительного положения настенных ориентиров, крыса перестает справляться с задачей. Следовательно, животное определяет свое местоположение в пространстве, используя в качестве ориентиров окружающие объекты. Данное поведение крыс можно интерпретировать, как формирование когнитивной карты внешней среды, на которую они опираются при разрешении задачи отыскания полки.
Американские ученые О’Киф и Нейдл на основании нейрофизиологических исследований сделали вывод о том, что формирование когнитивной карты, вероятно, связано с гиппокампом, структурой мозга, которая, по общему мнению, отвечает за кратковременную память. Когнитивная карта в понимании О’Киф и Нейдл – это не просто топографическое отображение пространства, в котором находится животное: она отражает также распределение клеточных систем, осуществляющих анализ и интеграцию пространственных ориентиров в контексте их значения для действий животного.
Э.Толмена критиковали за то, что он сильно преувеличивал возможности животных, переводил объяснение поведения во внутренний план, другими словами, возвращался к идеям классической психологии конца 19-го начала 20-го века. Но, как выразительно пишет Мак-Фарленд, критическим высказываниям о том, что теория Э.Толмена “похоронит животное в размышлениях”, не дав ему возможности “предугадать” своего поведения, можно противопоставить тезис о том, что согласно бихевиоризму, животное должно “погибнуть в деятельности”.
Когнитивный аспект ассоциативного научения.
Когнитивные процессы входят в структуру не только когнитивных форм научения, но, по-видимому, они сопровождают и ассоциативные формы приобретения опыта. Вероятно, ассоциативное научение – это не просто образование автоматической связи меду стимулом и реакцией. Существует предположение о том, что животные обладают механизмами обнаружения и узнавания причинных отношений. В природе временная связь между какими-либо событиями не всегда является причинной связью. Например, если кошка прыгает на яблоню, когда лает собака, а затем на землю падает яблоко, то мы скорее подумаем, что кошка, а не лай собаки, была причиной его падения. Точно также животные легче образуют ассоциации между одними типами стимулов, чем между другими. Например, крыса связывает отравление именно с незнакомой пищей, которую она съела несколько часов назад, а не с ударом молнии, который прозвучал недавно. Таким образом, можно сказать, что животные научаются ассоциировать два события, если отношение между ними соответствует тому, что обычно называют причинно-следственной связью. Таким образом, они способны усвоить, что одно событие (причина) предвещает второе (следствие) или говорит о его отсутствии в будущем (в отсутствие следствия). Условия для такого рода ассоциативного научения существуют, если исходить из гипотезы, что животные приспособлены для приобретения знаний о причинных связях в окружающей их среде. Итак, животные при ассоциативном научении, вероятно, умеют отличать потенциальные причины от фоновых (незначимых) стимулов, связывать истинные причинно-следственные отношения. Другими словами, животные способны приобретать знания о причинных связях в окружающей среде даже в условиях ассоциативного научения, в котором когнитивный компонент выражен те так ярко, как в когнитивных формах научения.
Когнитивные формы научения.
К когнитивным формам научения можно отнести, такие формы приобретения опыта, в которых когнитивный (познавательный) компонент входит важным и обязательным звеном в механизм образования ассоциации между связываемыми явлениями действительности. Этот компонент делает научение более эффективным и быстрым. Учитывая сложность этого механизма, надо признать, что эти формы научения появляются только на поздних стадиях эволюции животного мира, когда нервная система достигает определенного уровня развития в обработке информации. Наиболее хорошо эти формы приобретения опыта выражены у млекопитающих и птиц. Правда, есть данные о том, что высшие насекомые тоже, в какой-то мере, обладают способностью к приобретению знаний в когнитивной форме. К когнитивным формам научения можно отнести научение путем подражания, латентное научение (разобранное выше), научение на основе мысленных образов (образное поведение), рассудочную деятельность и инсайт.
Научение на основе мысленных образов (образное поведение).
Феноменология.
Этот вид научения имеет сходство с латентным научением. Но здесь акцентируется внимание на механизме приобретения опыта, который, по словам И.С.Бериташвили (русского физиолога, открывшего данное научение), кардинально отличается от условно-рефлекторного. Когнитивным компонентом этого научения является формирование у животного в процессе приобретения опыта мысленного образа.
Вначале своих исследований И.С.Бериташвили стоял на бихевиористских позициях. Он считал, что сложные поведенческие акты представляют собой цепную сумму безусловных и условных рефлексов. Но в ходе своих экспериментов, проведенных на собаках в 30-е годы нашего столетия, исследователь отказался от такого упрощенного взгляда на поведение животных организмов. Приведем в качестве примера опыт, который, по словам И.С.Бериташвили, нельзя объяснить, исходя из условно-рефлекторной концепции И.С.Павлова.
У собаки в одной экспериментальной комнате на определенный сигнал (звонок) выработан условный рефлекс побежки к одной из четырех кормушек, расположенных в различных местах комнаты. После достаточного упрочения этого условного рефлекса собаку переводят на поводке через коридор в другую комнату, в которой она раньше никогда не была. В этой комнате ей предъявляется тот же самый условный сигнал – звонок. В ответ на этот сигнал собака бежит в коридор, проходит его и заходит в первую экспериментальную комнату; зайдя в нее, направляется прямо к той кормушке, из которой обычно получала пищу. Таким образом, в данном опыте собака продемонстрировала целенаправленную побежку, пройдя совершенно новый для нее путь, по которому никогда ранее не ходила, из совершенно нового стартового места (с которого она также никогда не ходила за пищей). Причем это поведение возникает с первого раза. И.С.Бериташвили предложил рассматривать этот поведенческий акт, как регулируемый “представлением о местонахождении пищи”. На основании многих других экспериментов он пришел в следующему выводу: “Индивидуально приобретенное поведение животных в своей высшей форме характеризуется тем, что животное производит функциональное приспособление к среде, согласно представлению об этой среде. По нашим исследованиям, данная форма поведения вызывается и регулируется представлением о конечной цели, которая выражает удовлетворение какой-либо жизненно важной потребности”.
Отличительные характеристики научения на основе образов.
Можно выделить следующие отличительные характеристики данного научения. Во-первых, “представление о местонахождении пищи” у животного может сохраняться в течение длительного срока (по крайней мере, до двух недель после исходного одиночного восприятия), несмотря на многократное осуществление побежки без подкрепления. Другими словами, связь устанавливается после первого же предъявления данной ситуации. Причем эта связь исчезает не по принципу условно-рефлекторного затухания, где отсутствие подкрепления приводит к постепенному снижению выраженности выработанной условной реакции.
Во-вторых, если условный рефлекс вызывается некоторыми компонентами внешней среды или каким-то одним (соответствующим условным сигналом), то данный вид реакций вызывается всей обстановкой, в которой происходит научение. Например, если у собаки вырабатывается условный пищедобывательный рефлекс на определенный сигнал в виде побежки к какой-либо кормушке, то начальных стадиях такие целенаправленные побежки наблюдаются и в отсутствии действия условного сигнала. Если на этой стадии выработки условного рефлекса кормушку с пищей на виду у животного перенести в новое место комнаты, то на условный сигнал (или даже без него) животное побежит к этому новому месту. Другими словами, запускающим сигналом для данного поведения служит воспринимаемая животным некая целостная ситуация, несущественные изменения которой не отражаются на выполнении задания. Это можно объяснить только тем, что животное оценивает ситуацию целостно, гибко, разнообразно, учитывая многие аспекты ситуации, понимая, что является главным, а что второстепенным, то есть так, как это характерно для представления, того психического процесса, который имеет понятное человеку субъективное содержание. Если не обратиться к этому понятию, то наблюдаемое поведение собаки очень сложно объяснить, используя только терминологию условно-рефлекторного обучения.
В-третьих, этот способ приобретения опыта хорошо выражен, как правило, только на первых стадиях научения. При стабилизации условий наступает автоматизация поведения, то есть возникает условный рефлекс. Вернемся к выше описанному опыту. Если собаку поставить в условия постоянного повторения событий “условный сигнал – реакция – пищевое подкрепление из данной кормушки”, то у нее поведение, в конце концов, автоматизируется. Если можно так сказать, она начинает “бездумно” выполнять соответствующее поведение. Это доказывается тем, что, если на этой стадии выработанного поведения кормушку перенести в новое место комнаты, то собака после условного сигнала направляется на то место, где она всегда получала пищу, а не на новое место кормушки с пищей (правда потом она “одумывается” и бежит туда, где действительно лежит пища). Таким образом, многократное осуществление одного и того же поведенческого акта в неизменных условиях внешней среды приводит к его автоматизации, то есть к его осуществлению по жесткой схеме условного рефлекса. Однако если данная обстановка меняется, то наступает блокировка автоматизированного поведения; животное, как правило, останавливается на некоторое время, а затем проявляет целенаправленное поведение, которое уже регулируется “представлением о конечной цели”, то есть ведет себя по правилам образного поведения.
Некоторые проблемные аспекты теории образного научения.
Понятие о целостных “представлениях”, которые формируются у собаки на начальных этапах обучения, перекликается с понятием “когнитивной карты”, выдвинутой Э.Толменом. В обоих случаях речь идет о некоей познавательной (когнитивной) структуре, которая формируется в мозге у животного в процессе ознакомления с новой обстановкой. Причем в этой когнитивной структуре отображаются разнообразные компоненты этой обстановки, которые могут, на самом деле, и не пригодиться в дальнейшем. Вероятно, чем более высокоорганизованно животное, тем более сложно и насыщенно формирующееся представление. А чем богаче представление о данной ситуации, тем эффективнее и гибче происходит в ней научение. Проблема в том, что захватывается в этот образ, как мозг определяет степень необходимлсти того или иного аспекта внешней среды. В каких аспектах отличаются, например, зрительные образы одной и той же внешней обстановки, формирующиеся у человека и собаки? Если они разные, то чем определяется это различие? Все эти интересные вопросы ждут своего разрешения.
И.С.Бериташвили попытался раскрыть понятие образа (представления) с нейрофизиологической точки зрения. Им было высказано предположение, что нервным реализатором “представления” служит сложная корковая нейронная сеть, включающая три компонента: во-первых, нейронные комплексы проекционных сенсорных участков коры; во-вторых, нейронные системы моторных участков коры, осуществляющих двигательные реакции; в-третьих, нейронные системы ассоциативных областей коры. Он считал, что субъективно-психическая модальность восприятий и представлений обусловлена деятельностью, так называемых, психогенных клеток первичных проекционных участков коры. Сходные представления относительно нейронных механизмов восприятий и представлений имел известный нейрофизиолог Конорский. Несмотря на эти предположения, на сегодняшний день нейрофизиологическая сторона образного научения разработана намного слабее, чем условно-рефлекторного.
Наконец, проблематичным остается вопрос о том, до какой степени можно пользоваться психологическим понятием “представления” при объяснении поведения животных. Здесь нужно ответить на два вопроса. Существуют ли вообще у животных субъективные представления? Другими словами, обладают ли животные внутренними репрезентациями, то есть мысленными образами отыскиваемых предметов или сложных пространственных ситуаций? Если они есть, то насколько они важны в процессе обучения, какую роль они играют в детерминации поведения животных? Сам И.С.Бериташвили писал: “Главным основанием для употребления мною термина представление служит то обстоятельство, что представление животных и человека должно иметь одно и тоже происхождение”. Конорский считает, что данные интроспекции (то есть субъективного опыта человека) не только возможно, но даже целесообразно привлекать для характеристики некоторых процессов деятельности мозга. П.К.Анохин писал: “Эволюция “трудилась” сотни миллионов лет, чтобы наградить высших животных способностью субъективно отражать объективный мир, и потому нейрофизиолог, отбрасывающий субъективное как ненужный эпифеномен, значительно ограничивает свои возможности для достижения конечной цели”. Другими словами, эти высказывание видных ученых говорят о правомерности использования субъективных понятий для анализа поведения животных.
В чем заключается роль представлений в поведении и научении животных? Известный специалист по вопросам обучения Дикинсон, разделяет внутренние репрезентации на декларативные и процедурные. Декларативная репрезентация – это мысленный образ желаемого объекта или цели. Когда крыса использует декларативную репрезентацию, отыскивая корм в знакомом лабиринте, у нее имеется мысленный образ пищи и она знает, что должна выбрать, скажем, левый поворот, чтобы найти ее. Процедурная репрезентация – это совокупность команд, автоматически ведущих к желаемому объекту без формирования его образа. То есть крыса подчиняется, например, такому набору команд, как только ее сажают в знакомый лабиринт: “сейчас ты должна повернуть налево, потом пробежать пять шагов и повернуть направо, потом бежать прямо”. Другими словами, у крысы есть только кинестетические внутренние ощущения, которые приводят ее к пище. Причем, используя этот принцип объяснения поведения, можно вообще избавиться от субъективного понятия “ощущение”. В декларативной системе должен быть какой-то способ перевода заложенной в памяти репрезентации во внешнее поведение. Процедурная система объясняет этот перевод намного проще. Исполнение одного акта приводит к автоматическому исполнению следующего и так до последнего звена цепочки, ведущей к пище. Другими словами, для бихевиоризма наиболее приемлема именно процедурная репрезентация. Она вполне укладывается в их объяснительные схемы. Зачем использовать для объяснения такой сложный процесс как представление, если все можно объяснить намного проще. Мак-Фарленд пишет, что “хотя процедурная теория дает относительно простое объяснение ситуации простого научения, для истолкования наблюдаемых явлений может потребоваться более сложная теория, не исключающая некоторой формы декларативной репрезентации. В то же время надо четко отделять свидетельства декларативной репрезентации от попыток упрощенного объяснения с помощью этого понятия поведенческих феноменов. Возможно, концепция декларативной системы – всего лишь удобный костыль, на который может опереться современная теория обучения”. Таким образом, вопрос о наличии у животных мысленных образов остается спорным. Чтобы разрешить его, надо, вероятно, попытаться доказать, что использование мысленных образов в определенных видах научения или на определенных этапах приобретения опыта является необходимым для животных, что без них они в принципе не смогут решать те или иные задачи. Если мы это докажем, то мы можем предположить, что они возникают и в простых формах приобретения опыта, но могут заменяться на определенных этапах обучения более легким процедурным способом разрешения задачи. Опыты И.С.Бериташвили, Э.Толмена и других исследователей в какой-то мере доказывают, что это так, что без привлечения таких понятий, как субъективные образы, когнитивные карты и т.д., нельзя объяснить, в частности, начальные этапы образного обучения. Более того, вероятно, на первых этапах, например, инструментального научения у крысы может возникать мысленный образ пищи, так как она в принципе способна его продуцировать, но при стабилизации условий она не использует этот психический процесс (“не задумывается о нем”), потому что он становится лишним.
Научение на основе рассудочной деятельности.
Теория научения на основе рассудочной деятельности была разработана русским исследователем Л.В.Крушинским. Он считал, что рассудочная деятельность является важнейшей формой поведения животных, без научного исследования которой нельзя построить общую теорию поведения живых организмов. Что понимал Л.В.Крушинский под рассудочной деятельностью?
Элементарная рассудочная деятельность – это способность животных улавливать простейшие эмпирические законы, связывающие предметы и явления окружающей среды, и возможность оперировать этими законами при построении программ поведения в новых ситуациях.
Л.В.Крушинский считал, что элементарным проявлением рассудочной деятельности является, например, способность животных к экстраполяции. Экстраполяция – это способность животного, наблюдавшего течение какого-либо события, “уловить” закономерности его протекания, а когда наблюдение прерывается, то экстраполировать, то есть “мысленно” продолжить ход событий. Исследователь описывает следующий случай экстраполяции, произошедший с его собакой и натолкнувший его на экспериментальное исследование этой формы поведения. “Хорошо помню тот давний тихий августовский вечер, когда на берегу Волги мой пойнтер сделал стойку у края кустов. Подойдя к собаке, я увидел, что почти из-под самого ее носа быстро побежал молодой тетерев. Собака не бросилась за ним, а моментально, повернувшись на 180°, обежала кусты и снова встала на стойку, почти над самым тетеревом. Поведение собаки носило строго направленный и наиболее целесообразный в данной ситуации характер: уловив направление бега, собака перехватила его. Это был случай, который вполне подходил под определение разумного акта поведения, проявившегося в экстраполяции траектории движения птицы”. Л.В.Крушинский смоделировал эту форму поведения в экспериментальных условиях. Животное свободно передвигается по камере, где установлена непрозрачная ширма, за которой находится движущаяся кормушка. В центре ширмы — вертикальная щель, благодаря которой животное узнает о направлении движения корма. Чтобы получить корм, животное должно обогнуть ширму с той стороны, в которую корм перемещается. В последующих опытах с данным животным направление движения кормушки меняется, поэтому животному приходится каждый раз строить программу своего поведения заново.
Результаты этого эксперимента были следующими. Некоторые виды животных, например, собаки, кошки, вороны, с первого предъявления разрешают эту задачу правильно, то есть обходят ширму с той стороны, в которую движется кормушка с пищей. Животные других исследованных видов, например, крысы, куры, ящерицы, обходили ширму с любой стороны, независимо от направления движения корма, или не обходили ее вообще.
Л.В.Крушинский считает, что справившиеся с первого раза с этой ситуацией животные использовали возможности своего рассудка. Они оперировали в данном случае двумя эмпирическими законами, которые опытным путем уловили раньше. Во-первых, они опирались на закон “неисчезаемости”. На основании прошлого опыта животные знали, что предмет, исчезнувший из поля зрения, на самом деле, остается существовать в действительности. Во-вторых, они оперировали законом “движения тел в пространстве”. Животные знали, что движение предмета вправо должно привести к тому, что он, исчезнув, потом появится именно справа, а не слева.
Особенности научения на основе рассудочной деятельности.
Во-первых, решение проблемной ситуации у животных, обладающих рассудком, достигается с первого раза, а не в результате проб и ошибок. У животных, не обладающих способностью к рассудочной деятельности, задача разрешается по типу условно-рефлекторного научения. Например, крысы, в результате многочисленных проб и ошибок, в конце концов, научаются правильно выбирать нужное направление побежки. Таким образом, некоторые виды животных способны научаться чему-либо эффективнее и быстрее, используя свои когнитивные способности.
Во-вторых, осуществление рассудочного акта представляет для животного определенные трудности. Если поставленная перед ним задача находится на грани возможностей его разума, то у животного возникает физиологическое состояние, которое, по-видимому, защищает его нервную систему от перенапряжения. Это может выразиться в том, что животные просто отказываются обходить ширму или застывают около щели. С другой стороны, у некоторых животных могут возникнуть признаки невротического состояния (двигательное возбуждение, боязнь обстановки опыта). Например, пасюк (дикая крыса), который пять раз подряд, начиная с первого предъявления, правильно выполнил задание, при шестом подходе внезапно остановился, у него начались подергивания отдельных мышц головы, передних конечностей и туловища. В это время на его электроэнцефалограмме была зарегистрирована резко выраженная патологическая активность, характерная для эпилептического припадка. Л.В.Крушинский считает, что это возбуждение мозга связано с перенапряжением высшей нервной деятельности в момент решения трудной для животного задачи.
В-третьих, при стабилизации условий животные, как правило, переходят с рассудочного на условно-рефлекторный способ разрешения задачи. Эта особенность характерна, как было показано выше, и для научения на основе образования образов. Одной из причин этого является трудности постоянного использования интеллекта, мышления. Животное переходит на экономичный и не требующий напряжения автоматический способ разрешения задачи подобно тому, как школьник, научившийся самостоятельно решать определенную задачу, потом переходит на автоматическое разрешение аналогичных с ней задач.
Наконец, когнитивным компонентом этого научения следует считать процесс мышления (оперирование животным эмпирическими законами), благодаря которому приспособление к новой ситуации идет эффективнее и быстрее. Без этого когнитивного компонента научение протекает по правилам образования условного рефлекса. Другими словами, механизмы этих способов приобретения опыта существенно отличаются друг от друга. Правда, физиологическая сторона рассудочной деятельности пока остается не раскрытой, хотя Л.В.Крушинский выдвинул в свое время гипотезу о возможном механизме рассудка. С этой гипотезой можно ознакомиться в его монографии “Биологические основы рассудочной деятельности”.
Научение на основе инсайта (“озарения”).
Данная форма когнитивного научения была открыта и исследована немецким ученым В.Келером, одним из основателей гештальтпсихологии.
Инсайт – это внезапное и не выводимое из прошлого опыта понимание существенных отношений и структуры ситуации в целом, посредством которого достигается осмысленное решение проблемы.
В качестве примера способности животных решать проблемы посредством инсайта можно привести следующий эксперимент Келера. Шимпанзе дали две бамбуковые палки, длины которых не хватало для того, чтобы достать плод, лежащий вне клетки. Но палки можно было соединить и получить из них одну, более длинную. После многих безуспешных попыток дотянуться до плода одной из коротких палок шимпанзе прекратила попытки, принялась играть с ними и случайно соединила их, всунув более тонкую в полый конец второй. Тогда обезьяна подпрыгнула и немедленно побежала к прутьям клетки, чтобы достать плод усовершенствованным орудием. В другом опыте плод был подвешен высоко под потолком клетки, Его можно было достать, поставив друг на друга ящики. Некоторые шимпанзе научались решать и эту задачу.
Келер объяснил эти примеры научения проявлением инсайта. Он противопоставил этот вид приобретения опыта представлению бихевиористов о постепенном и “слепом” научении, осуществляющемся методом проб и ошибок. Келер и гештальтисты полагали, что решение таких задач свидетельствует о творческом, концептуальном мышлении шимпанзе, а не просто о способности объединять длинные цепи стимулов и реакций. Рассуждения Келера были критически восприняты не только бихевиоризмом, но и другими исследователями поведения животных. В частности, очень трудно выяснить, является ли реакция, предположительно основанная на инсайте, подлинно новой. Мак-Фарленд в своей книге “Поведение животных” пишет: “Действительно, шимпанзе совершают большое количество посторонних действий, играют и безуспешно пытаются получить еду. Не означает ли это, что они приходят к решению в результате накопления проб и ошибок?” Не вдаваясь в подробности этой справедливой критики, нельзя не отметить, что данное научение нельзя опять же объяснить без привлечения когнитивного процесса. Если на начальных этапах обучения животное пытается решить задачу методом проб и ошибок, то дальнейшее поведение говорит о том, что обезьяна переходит на более сложный способ взаимодействия с окружающей средой, который, вероятно, связан с внутренним мыслительным процессом, с рассудочной деятельностью (по Л.В.Крушинскому). Отличительной особенностью этого научения является то, что задача разрешается не с первого раза, как в экспериментах Л.В.Крушинского, а после периода проб и ошибок. То есть, обезьяна изначально не знает, как вести себя в этой ситуации. Это знание приходит внезапно. Именно внезапность после безуспешных попыток следует считать самой важной характеристикой этого научения. В этом смысле этот способ разрешения задачи требует более сложного когнитивного процесса, нежели тот, который используется животными в опытах Л.В.Крушинского. Этот процесс, в какой-то мере, сравним с творческой деятельностью человека. Можно привести такую аналогию. Инсайт у животных можно сравнить с первым самостоятельным разрешением школьником новой задачи, с которой он раньше не сталкивался. А разрешение задачи с помощью рассудочной деятельности (по Л.В.Крушинскому) в этом случае можно сравнить с решением школьником задач, аналогичных уже разрешенной. Таким образом, этот вид научения следует отнести к наиболее сложным с когнитивной точки зрения формам приобретения опыта.
Трудно сказать, что творится во внутреннем, субъективном мире обезьяны во время инсайта. Можно сделать несколько предположений. Либо она в уме перебирает возможные способы решения задачи (то есть делает умственные пробы и ошибки), оперируя мысленными образами, либо разрешение происходит подсознательно, то есть ход мыслей не отображается в субъективной мире животного, подобно тому, как происходит творческое разрешение задачи у человека, который часто не осознает, как он пришел к правильному ответу.
Научение на основе подражания.
Люди также интересуются этой лекцией: Отравление нитратами и нитритами.
Подражание – это способ научения, при котором организм воспроизводит действия модели, в качестве которой могут выступать либо особи своего вида (например, родители), либо другого.
Подражание довольно широко распространено в природе. Исследователь Торп в свое время выделил следующие формы поведения, которые часто относят к явлениям подражания.
Во-первых, облегчение под влиянием общения с сородичами. То есть, это выполнение уже имеющегося в репертуаре животного поведенческого акта в результате осуществления его другими особями. Например, зевание – это типичное проявление такого поведения у человека. Этот вид подражания не является способом научения.
Во-вторых, местная тенденция к усилению реакций. Это усиление тенденции реагировать на какую-то деталь окружающей среды в результате реакции на нее других особей. Примером такого подражания можно считать случай, описанный английским этологом Р. Хайндом. В течение многих лет в Англии к домам жителей ранним утром доставляли молоко и оставляли его у порога. Некоторые синицы-лазоревки научились проклевывать сделанные из фольги бутылочные крышки и, таким образом, добираться до жирных сливок, которые скапливались в верхней части бутылки. Сначала случаи такого воровства появлялись в отдельных районах Англии, а затем быстро распространились дальше. Если первые птицы научились открывать крышки, вероятно, методом проб и ошибок, то остальные лазоревки научились это делать, как предполагает Хайнд, именно благодаря подражанию.
В-третьих, истинное подражание. По Торпу – это копирование поведенческих актов или звуков, которые не могут возникнуть иным путем. Он считает, что такое подражание характерно только для приматов. В отечественной литературе такое подражание принято называть имитационным научением высшего типа. Так шимпанзе способна к разрешению задачи на основе одного лишь созерцания действий другой особи. Сюда же можно отнести викарное научение, характерное для человека (этот термин ввел американский психолог Альберт Бандура). Бандура считает, что при таком научении индивидуум полностью усваивает ту или иную форму поведения другой особи, включая понимание последствий этого поведения для модели, которой он подражает. Поскольку субъект в данном случае наблюдает за поведением модели и оценивает последствия, к которым оно приводит для самой модели, здесь должны участвовать когнитивные процессы.
Таким образом, не все виды подражательного поведения можно отнести к когнитивным формам научения или, вообще, к научению.
В чем разница между ассоциативным и неассоциативным обучением
19 декабря 2021 г.
от Hasa
Чтение через 4 мин.
Основное различие между ассоциативным и неассоциативным обучением заключается в том, что при ассоциативном обучении стимул сочетается с поведением, тогда как при неассоциативном обучении стимул не сочетается с поведением.
Мы можем разделить основной процесс обучения на две категории: ассоциативное обучение и неассоциативное обучение. При ассоциативном обучении мы создаем ассоциации между различными не связанными между собой элементами, но при неассоциативном обучении связи между стимулами отсутствуют.
Ключевые области, охватываемые
1. Что является ассоциативным обучением
-Определение, содержит
2. Что является неассоциативным обучением
-Определение,
3. различие между ассоциацией и ассоциацией Неассоциативное обучение
– Сравнение ключевых различий
Ключевые термины
Ассоциативное обучение, неассоциативное обучение, привыкание, сенсибилизация
Что такое ассоциативное обучение
Ассоциативное обучение — это тип обучения, который происходит, когда два несвязанных элемента соединяются в нашем мозгу в процессе обусловленности. Наш мозг обычно не запоминает информацию изолированно; мы обычно группируем информацию вместе с нашей ассоциативной памятью. Это то, что мы делаем совершенно естественно. Ассоциативное обучение — это форма кондиционирования, которая включает в себя стимул и реакцию. Например, когда вы едите определенный тип пищи, у вас могут возникнуть боли в животе. После того, как вы проведете связь между едой и своим здоровьем, вы научитесь вообще избегать этой пищи. Точно так же, будучи ребенком, вы, возможно, замечали, что хорошие оценки приносят вам похвалу и вознаграждение, поэтому вы приложили все усилия, чтобы получить хорошие оценки.
Концепция ассоциативного обучения очень важна в сфере образования. Классическое обусловливание и оперантное обусловливание — два классических типа ассоциативного обучения.
Что такое неассоциативное обучение
Неассоциативное обучение — это тип обучения, при котором нет связи между стимулом и поведением. Это очень простая форма обучения. При неассоциативном обучении поведение организма по отношению к определенному стимулу меняется со временем в отсутствие какой-либо очевидной связи с последствиями или другими стимулами, которые могли бы вызвать такое изменение. Более того, привыкание и сенсибилизация являются двумя основными неассоциативными методами обучения.
Привыкание – это снижение врожденной реакции на часто повторяющийся раздражитель. Например, если вы работаете с радио, играющим на заднем плане, шум поначалу будет вас отвлекать. Но через некоторое время вы постепенно отключитесь от шума и сосредоточитесь на своей работе. Сенсибилизация, с другой стороны, представляет собой повышенную реакцию на раздражитель после многократного воздействия этого раздражителя. В этом случае вы становитесь более чувствительными к раздражителю с течением времени. Здесь частое воздействие раздражителя увеличивает силу реакции на раздражитель.
Разница между ассоциативным и неассоциативным обучением
Определение
Ассоциативное обучение — это тип обучения, который происходит, когда два несвязанных элемента соединяются в нашем мозгу в процессе обусловленности. Неассоциативное обучение, с другой стороны, представляет собой тип обучения, при котором поведение организма по отношению к определенному стимулу меняется с течением времени в отсутствие какой-либо очевидной связи с последствиями или другими стимулами, которые могли бы вызвать такое изменение.
Стимулы и поведение
При ассоциативном обучении стимул сочетается с поведением, тогда как при неассоциативном обучении стимул не сочетается с поведением.
Типы
Ассоциативное обучение может быть классическим обусловливанием или оперантным обусловливанием, тогда как неассоциативное обучение может быть привыканием или сенсибилизацией.
Заключение
Короче говоря, ассоциативное обучение — это тип обучения, который включает в себя ассоциации между двумя несвязанными элементами. Неассоциативное обучение, с другой стороны, представляет собой тип обучения, при котором поведение организма по отношению к определенному стимулу меняется с течением времени в отсутствие какой-либо очевидной связи с последствиями или другими стимулами, которые могли бы вызвать такое изменение. Основное различие между ассоциативным и неассоциативным обучением заключается в том, что при ассоциативном обучении стимул сочетается с поведением, тогда как при неассоциативном обучении стимул не сочетается с поведением.
Ссылка:
1. «Ассоциативное обучение». Twinkl.com.
2. Тадж, Ники. «Что такое неассоциативное обучение? – Сенсибилизация и привыкание». ДогСмит.
Изображение предоставлено:
1. «Классическое и оперантное обусловливание» Перея — собственная работа (CC BY-SA 4.0) через Commons Wikimedia
Об авторе: Хаса
Хаса имеет степень бакалавра в области английского, французского языков и переводоведения. В настоящее время она учится на степень магистра английского языка. В сферу ее интересов входят литература, язык, лингвистика, а также еда.
Просмотреть все сообщения
Вам также может понравиться эти
Удивительную силу ассоциативного обучения
Кривая обучения
Журнал, посвященный получению навыков и знаний
Кривая обучающей агентств НАУКА ОБУЧЕНИЯ. ПРОЧИТАЙТЕ О МЕТАКОГНИТИВНОМ МЫШЛЕНИИ ИЛИ УЗНАЙТЕ, КАК ЛУЧШЕ УЧИТЬСЯ С ПОМОЩЬЮ НАШИХ СТАТЕЙ, МНОГИЕ ИЗ КОТОРЫХ СОЗДАНЫ ЭКСПЕРТАМИ, ИЗУЧАЮЩИМИ ОБУЧЕНИЕ.
Назад к кривой
Большинство занятий по психологии 101 подробно рассказывают о сопутствующем обучении. Думай Павлов, думай собаки, думай слюнки. Собака чувствует запах еды и выделяет слюну. Но если у собаки еда ассоциируется со звоном колокольчика, у собаки будет выделяться слюна, когда звонит колокольчик, даже если еды нет. Собака «научилась» выделять слюну при звуке колокольчика.
Думайте о Б. Ф. Скиннере, думайте о голубях, думайте о наградах и наказаниях. Когда голубь клюет цель, он получает награду в виде еды. Так голубь стремится чаще попадать в цель. Что дает еще одну награду. Вскоре голубь «научился» клевать цель, чтобы добыть еду.
В обоих случаях существует связь между одним (стимулом или поведением) и другим (реакцией или вознаграждением). Ассоциативное обучение часто возникает при объяснении того, почему животные делают то, что они делают. Основная идея также возникает при попытке сформировать (или сломать) привычку. Но какое это имеет отношение к обучению? Как люди могут использовать связанное обучение для улучшения обучения студентов в классе? Или развивать лучшие привычки в учебе или обучении?
Ключом к ассоциативному обучению являются эмоции.
Ассоциативное обучение в действии
Скиннер, бихевиорист, утверждал, что наши мысли, эмоции и действия в большей степени являются продуктами окружающей среды, чем независимого мышления. Ученые больше в это не верят, но Скиннер правильно понял одну вещь: люди предпочитают награды наказаниям, и они часто ведут себя таким образом, чтобы максимизировать свои награды и минимизировать свои наказания, даже если они делают это подсознательно.
Оценки — самая очевидная награда в классе. И на первый взгляд они кажутся классическим случаем ассоциативного обучения в действии. Учителя вознаграждают хорошую работу хорошими оценками. Студенты ценят хорошие оценки, поэтому они работают. Очень просто.
Ну, не совсем так. Что делать, если учащиеся недостаточно ценят оценки? Или что, если оценки на самом деле подталкивают учеников к неправильным поступкам? Оценки могут заставить студентов стремиться к успеваемости. Но они также могут стимулировать негативные ассоциации.
Предположим, учащийся усердно работает над проектом или много часов готовит тест, но все равно получает плохую оценку? Когда оценка связана с успеваемостью (а не с усилиями), учащийся мотивирован просто перестать пытаться. Или рассмотрим студента, который мало учится, но все равно хорошо успевает. Эти ученики должны заставлять себя стараться усерднее или учиться больше, но зачем им это делать, если для этого нет стимула?
Проблема в том, что существуют важные различия между тем, что мы хотим от голубя Скиннера, и тем, что мы хотим от студентов. Мы хотим, чтобы голубь клюнул цель. Они либо попали в цель, либо нет. Нет никакой разницы между тем, что мы хотим, чтобы голубь делал, и тем, как мы измеряем то, что голубь делает.
Но мы не хотим, чтобы учащиеся просто решили ту или иную задачу или любую конкретную проблему. Мы хотим, чтобы учащиеся использовали полученные знания для решения классов задач; чтобы иметь инструменты для осмысления ситуаций, о которых мы даже не думали. Оценки, даже самые лучшие, — лишь несовершенная мера прочных и гибких знаний, которые большинство из нас хочет передать ученикам. Это важно, потому что результаты, за которые мы вознаграждаем, не совсем то, что мы хотим, чтобы учащиеся делали.
Большинство занятий по психологии 101 подробно освещают связанное обучение.
Ассоциативное обучение — это, ну, ассоциативное
Еще одно существенное различие между голубем и неуспевающим учеником (которого я постоянно сравниваю с голубем) заключается в том, что мы просим голубя сделать что-то довольно простое. . Студенты сталкиваются с гораздо более сложным набором решений, когда они «учатся» в школе.
Например, «Как мне учиться?» «Сколько я должен учиться?» «Знаю ли я материал?» «Какой материал самый важный?» И, наконец, «Какие курсы мне выбрать?» Другими словами, им не всегда очевидно, как лучше всего добиться «хорошей работы». Это важно, потому что учащиеся могут провести много времени в лабиринте решений, которые они принимают в отношении обучения, поскольку их продолжают «наказывать» плохими оценками.
Конечно, у всех нас был такой опыт. Для меня это была экономика 101. Я часами изучал учебник, решая одну практическую задачу за другой. Но потом пришел тест, и я получил плохую оценку за плохой оценкой. Если я правильно помню, я получил тройку в классе, и мне очень повезло.
Оценки также искажают отношение учащихся к обучению. Когда исследователи спрашивают студентов, как они учатся, студенты описывают один подход, если они готовились к тесту — много заучивания и «зубрежки». Они описывают другой подход если они действительно пытались глубоко изучить концепции понимания материала и их практическое применение. Таким образом, часто существует четкая разница между тем типом обучения, который дает хорошую оценку по курсу, и тем типом обучения, который фактически приводит к пониманию основного содержания.
Учитывая эти сложности, может ли ассоциативное обучение помочь? Я думаю так. Но прежде чем мы рассмотрим эту идею, мы должны больше пообщаться с ассоциативным обучением, чтобы лучше понять, как оно работает.
Ключом к ассоциативному обучению являются эмоции. Как отмечает Эдвард Вассерштейн, профессор экспериментальной психологии Университета Айовы , политики часто используют эмоции и ассоциативное обучение.
«Блестящие прозвища, такие как «нечестная Хиллари» и «Дон мошенник», ассоциативно связывают политических соперников с негативными чувствами», — пишет он. «Таким образом, это может захватить процесс обучения и помешать избирателям более тщательно рассмотреть все сильные и слабые стороны личных качеств и политических позиций кандидатов. Точно так же можно связывать кандидатов с поносимыми и почитаемыми личностями в знакомых политических практиках «вины по ассоциации» и «одобрения знаменитостей».
Как люди могут использовать ассоциированное обучение для улучшения обучения учащихся в классе?
Одним из решений является изменение того, как мы используем оценки. Вместо выставления оценок на основе результатов — выполнения тестов, курсовых работ и т. д. — используйте их для стимулирования поведения, которое, как мы знаем, улучшает результаты обучения. Поощряйте студента за проверку и повторную отправку своей работы. Поощряйте ученика за активное участие в работе класса. Многие школы уже делают это в той или иной степени — присуждая так называемые «баллы за участие» или разрешая учащимся пересдавать экзамены, которые они завалили, — но все больше школ должны предпринять шаги, необходимые для полного включения этих идей в требования к курсам и школьные стандарты.
Организуйте класс таким образом, чтобы учителя могли использовать техники « Интервальное обучение », и вознаграждайте учащихся за соблюдение этой структуры. Учителя должны вознаграждать учащихся за проницательную визуализацию или организацию принципов материала. Короче говоря, школам следует активизировать усилия по вознаграждению учителей за то, что они извлекают пользу из изучения науки.
Люди также могут использовать ассоциированное обучение, чтобы лучше учиться. Так что связывайте хорошие вещи с обучением. Для некоторых это может быть хорошей чашкой чая во время чтения необходимых эссе. Для других это может быть конфета после жесткого программирования для класса информатики.
В более широком смысле мы также можем связать обучение с улучшением нашей памяти. Мнемотехника работает следующим образом.
Типичный пример — запоминание имен новых людей, которых вы встречаете на вечеринке или собрании. Предположим, вы познакомились с тремя новыми людьми по имени Кинан, София и Марк. Хороший способ запомнить эти имена — «повесить» их на уже имеющиеся у вас знания. Мне легче запомнить имена, если вспомнить классический «Звездный путь», где главные герои — Кирк, Спок и Маккой.
Другой пример: «Никогда не ешьте измельченную пшеницу». Многие дети учат эту фразу как способ не только запомнить названия четырех сторон света, но и запомнить их порядок (север, восток, юг, запад; движение по часовой стрелке). «Никогда не ешьте измельченную пшеницу» может быть глупой командой, но это предложение, и детям часто легче запомнить его, чем четыре слова, казалось бы, мало связанных друг с другом.
Ассоциация, конечно же, требует изменения того, как мы думаем об обучении, от стимулов к памяти. Но это способ улучшить результаты обучения, просто используя преимущества ассоциативного обучения.
-Ульрих Бозер
Назад к кривой
Понимание ассоциативного обучения через обусловливание более высокого порядка
Введение
Понимание того, как стимулы возникают по отношению к другим стимулам в нашей среде, имеет фундаментальное значение для точного прогнозирования будущего и соответствующей адаптации поведения. Один из способов такого научения состоит в одновременном одновременном предъявлении стимулов. Например, болезненный опыт укуса собакой может привести к развитию страха перед собаками, заставляя человека избегать мест, где могут встретиться собаки. В лаборатории это обучение (т. е. обусловливание первого порядка; Павлов, 19 лет)27) моделируется с помощью условного рефлекса Павлова, который состоит из сочетания нейтрального сенсорного сигнала (или стимула), такого как тон, с событием биологического значения. Хотя эта форма обучения точно фиксирует формирование многих ассоциативных отношений, она упускает из виду многие другие. В самом деле, нет необходимости непосредственно испытывать взаимосвязи событий, чтобы сделать вывод о вероятности их появления в новых ситуациях. Возвращаясь к примеру с укусом собаки, человек, вероятно, будет избегать не только собак (стимул, непосредственно связанный с аверсивным событием), но и мест, где собаки часто бывают (например, парки, тропы, двор вашего ближайшего соседа), даже если укуса там не было. Здесь знание о том, где можно встретить собак, объединяется со знанием того, что собаки могут причинять болезненные укусы. Другими словами, информация, полученная в разных эпизодах или временных точках, может быть связана, что дает возможность делать выводы об уникальных взаимосвязях событий и делать новые прогнозы об окружающей среде. Такая интеграция является примером динамической природы воспоминаний, того, как воспоминания становятся связанными и как организуется гибкое поведение [Holland, 19].90; Гевирц и Дэвис, 2000 г.; Блейсделл, 2009 г.; Зейтц и др., 2021 г.; для получения дополнительной информации о прерывистых событиях см. Wallenstein et al. (1998) и Cai et al. (2016)].
Интеграция отдельных ассоциативных воспоминаний изящно отражена в кондиционировании более высокого порядка (например, Павлов, 1927; Брогден, 1939). Это обучение состоит из двух условных эпизодов: один приводит к ассоциативным связям между двумя нейтральными стимулами (т. связывает один из этих стимулов (S1) с биологически значимым результатом (аппетитивный или аверсивный безусловный стимул [US], т. е. S1 → US). Последующие презентации S2 показывают его способность усиливать условные реакции (CR), свидетельствующие об ожидании США. Эта форма обучения называется более высоким порядком, потому что S2 никогда напрямую не сочетается с США. Скорее, он вызывает условные реакции благодаря своему соединению с S1, который был непосредственно связан с США. То есть S2 приобретает ценность через посредника. Это обучение требует интеграции фазы сенсорного обучения с фазой кондиционирования страха и обеспечивает механизм, с помощью которого ценность (будь то отвращение или аппетит) может распространяться по сети памяти через ассоциативные связи более высокого порядка.
Процедуры и факторы, влияющие на обусловливание высшего порядка
Существуют две классические схемы обусловливания высшего порядка, а именно сенсорное предварительное обусловливание и обусловливание второго порядка. Хотя оба типа дизайна состоят из одних и тех же фаз обучения, то есть сенсорной тренировки и формирования аппетита или отвращения (как указано выше), порядок фаз обратный. При сенсорном прекондиционирования пары S2→S1 предшествуют парам S1→US, тогда как при кондиционировании второго порядка пары S1→US предшествуют парам S2→S1. Хотя порядок фаз обучения может показаться незначительной разницей в плане эксперимента, он имеет огромное значение, поскольку определяет то, что усваивается во время этих различных форм обусловливания более высокого порядка (см. ниже). Сообщения об обучении более высокого порядка первоначально сообщал Павлов (19).27), где сигналы, непосредственно связанные с вызывающим аппетит или отталкивающим результатом, могут способствовать выработке вторичных условных рефлексов в сочетании с новыми сигналами при отсутствии связанного результата (т. е. обусловливания второго порядка). Как у людей, так и у животных Прокофьев и Зелиони (1926) сообщили, что сенсорные пары между двумя сигналами, за которыми следует аверсивное обусловливание одного из этих сигналов, приводили к страху перед другим (косвенно связанным) сенсорным сигналом (т. Е. Сенсорное предварительное обусловливание). Впоследствии это было более тщательно исследовано Брогденом (19).39), введя термин «сенсорная предварительная подготовка». Хотя эти формы обучения более высокого порядка неоднократно воспроизводились у разных видов, включая дрозофил, золотых рыбок, голубей, мышей, крыс, кроликов, обезьян и людей (например, Reid, 1952; Rizley and Rescorla, 1972; Rashotte et al., 1977; Пфаутц и др., 1978; Рескорла, 1979; Амиро и Биттерман, 1980; Кук и Минека, 1987; Бошан и Глюк, 1988; Гиббс и др., 1991; Мюллер и др., 2000; Брембс и Гейзенберг, 2001. ; Мид и Стивенс, 2003 г.; Табоне и де Белль, 2011 г.; Ли и Ливси, 2012 г.; Бускетс-Гарсия и др., 2017 г.; Рено и др., 2017 г.; Крэддок и др., 2018 г.; Вонг и Питтиг, 2022 г.), используемые точные параметры дизайна могут легко повлиять на силу и содержание обучения. Ниже мы перечисляем список факторов дизайна, о которых сообщалось в литературе, а также их связанное влияние на кондиционирование более высокого порядка. Эта информация также была обобщена в Таблице 1.
Таблица 1. Процедуры и факторы, влияющие на кондиционирование высшего порядка.
Тип стимула
В экспериментах на обусловливание более высокого порядка использовались различные стимулы, включая цвет (Rashotte et al. , 1977), форму (Rescorla, 1980a), запах (Holland, 1981), вкус (Holland, 1981, 1983) , слуховые сигналы, такие как тон (Rizley and Rescorla, 1972), белый шум (Holland and Ross, 1983), кликер (Ward-Robinson and Hall, 1998) и визуальные сигналы, такие как ключевой свет (Rashotte et al., 19).77), мигающий свет (Parkes and Westbrook, 2010; Wong et al., 2019) и контекст (Archer and Sjöden, 1982; Helmstetter and Fanselow, 1989; Иорданова и др., 2008). Типы УЗИ, используемые в планах более высокого порядка, аналогичны тем, которые используются в исследованиях обусловливания первого порядка, включая удары током по ногам, вознаграждения, такие как еда для голодной крысы, болезни, вызванные хлоридом лития (LiCl) (например, Rizley and Rescorla, 1972; Holland and Rescorla, 1975a; Archer and Sjöden, 1982; Ward-Robinson and Hall, 1998). Другие аспекты типа стимула, такие как интенсивность УЗИ, с которым сочетается S1, и физическое сходство между S2 и S1 (Garcia and Koelling, 19).66; Рескорла и Ферроу, 1977 г. ; Rescorla, 1980a) влияют на силу условного рефлекса высшего порядка.
Сходство стимулов
Важным фактором, способствующим обучению в условиях более высокого порядка, является сходство стимулов. В частности, когда в роли S2 и S1 используются аналогичные стимулы, обусловливание более высокого порядка облегчается по сравнению с использованием разнородных стимулов. Rescorla и Furrow (1977) показали, что обусловливание второго порядка происходило быстрее, когда S1 и S2 принадлежали к одному и тому же, а не к разным классам стимулов (например, цвет: синий или зеленый; ориентация: горизонтальные или вертикальные линии). Эти эффекты не были связаны с генерализацией стимула или псевдообусловливанием (Rescorla and Furrow, 19).77). Сходство сигналов также облегчает обусловливание второго порядка, когда сигналы образуют отношения часть-целое. Например, в дизайне автоформирования голубя Рескорла (1980a) использовал ахроматические формы (треугольник или квадрат) в качестве S2 и красные формы (треугольник или квадрат) в качестве S1. Конгруэнтность формы, то есть когда ахроматическая форма совпадала с цветной формой, приводила к лучшей обусловленности второго порядка. Сходные эффекты наблюдались при сенсорном предварительном обусловливании (Holland and Ross, 1983) и при обусловлении аппетита второго порядка (Holland, 19).77) с использованием одной и той же модальности сигнала или пространственного сходства (Rescorla and Cunningham, 1979).
Размещение стимулов
Сенсорные сигналы, используемые в конструкциях кондиционирования более высокого порядка, могут предъявляться одновременно или последовательно. Одновременные представления S1 и S2 относятся к случаям, когда сигналы представлены в соединении, так что они перекрываются. В серийных представлениях S1 имеет тенденцию следовать за S2, так что смещение S2 часто совпадает с началом S1. Хотя в обоих сценариях обучение достается S2, временное расположение влияет на ассоциацию, приобретаемую S2 более высокого порядка. При сенсорном предварительном кондиционировании одновременное предъявление стимулов во время сенсорной тренировки приводит к лучшему обучению по сравнению с последовательными парами S2→S1 (Thompson, 19). 72; Рескорла, 1980b; Холланд и Росс, 1983). Этот эффект можно объяснить при рассмотрении ассоциаций, которые формируются между репликами во время сенсорной тренировки. Одновременные представления облегчают ассоциации между сенсорными характеристиками S2 и S1, а не прогностическую связь между ними (т. Е. S2 предсказывает представление S1). Последнему благоприятствует последовательное расположение. Кондиционирование второго порядка также достигается с использованием как одновременных, так и последовательных предъявлений S2 и S1. Рескорла (1982) показал, что как последовательные, так и одновременные аранжировки приводят к одинаковым уровням условного рефлекса второго порядка, но аранжировка по-разному влияет на усвоение (см. ниже).
Порядок стимулов
В исследованиях, в которых сигналы предъявлялись последовательно при сенсорном предварительном обусловливании или обусловливании второго порядка, обычно S2 предшествует S1. Однако экземпляры S1, предшествующие S2 (т. е. S1→S2), также эффективны для поддержки обучения. В аверсивном дизайне сенсорное прекондиционирование было успешно получено с помощью такого серийного номера 9.0227 в обратном порядке (т. е. S1→S2; Ward-Robinson and Hall, 1998). Изменение порядка во время кондиционирования первого порядка (т. е. США предшествовало S1) также приводило к надежному сенсорному прекондиционирования и кондиционирования второго порядка в препарате подавления вылизывания у крыс (Barnet et al., 1997).
Номер испытания
Количество испытаний, используемых для установления условного рефлекса более высокого порядка, зависит от различных факторов, включая характер дизайна (например, страх, вознаграждение, отвращение к вкусу), модальность сигнала, расположение стимулов, модель организма (например, крыса, голубь, кролик) и мера реагирования (например, подход к журналу, замирание, условное подавление). Выработка условного рефлекса страха более высокого порядка прогрессирует довольно быстро: четырех попыток серийных пар S2→S1 достаточно, чтобы получить обучение второго порядка (Rizley and Rescorla, 19). 72; Паркс и Уэстбрук, 2010 г.; Lay et al., 2018), а сенсорное предварительное кондиционирование может быть достигнуто в восьми последовательных испытаниях S2→S1 (Rizley and Rescorla, 1972; Parkes and Westbrook, 2011; Wong et al., 2019). Дизайны обусловливания более высокого порядка, включающие вознаграждение, требуют более обширного обучения S2 → S1. В частности, обусловливание второго порядка оказывается успешным при проведении 100 испытаний в течение 10 дней у голубей (Rashotte et al., 1977) или 40 испытаний в течение четырех дней у крыс (Holland and Rescorla, 1975a), в то время как сенсорное предварительное обусловливание достигается при 200 испытаниях. через 10 дней у голубей (Рейд, 1952), но всего 12 испытаний на крысах в течение двух дней (Jones et al., 2012; Sadacca et al., 2018).
Большое количество испытаний, часто требуемых для кондиционирования второго порядка, может иметь непредвиденные последствия. По мере увеличения количества попыток S2→S1 в кондиционировании второго порядка реакция на S2 снижается, что контрастирует с увеличением реакции на S1 в парах S1→US. Когда пары S2→S1 чередуются с продолжающимися парами S1→US, S2 может стать сигналом об отсутствии США (Herendeen and Anderson, 19).68; Рескорла и др., 1973; Холланд и Рескорла, 1975b; Инь и др., 1994). То есть нарастает условное торможение S2, конкурирующее с его способностью проявлять обусловленность второго порядка (Gewirtz and Davis, 2000; Parkes and Westbrook, 2010). В исследовании подавления вылизывания на крысах 20 одновременных пар S2→S1 отдавали предпочтение условному торможению по сравнению с условным торможением второго порядка, а в сотне таких испытаний S2 оказывался условным ингибитором независимо от того, были ли S2 и S1 соединены одновременно или последовательно (Stout et al., 2004). ). Переход S2 из возбудителя второго порядка в условный ингибитор происходил быстрее, когда S2 и S1 были представлены в соединении (Stout et al., 2004). Чтобы ограничить развитие условного торможения при обусловливании второго порядка, следует использовать меньше пар S2→S1. Это возможно при условном отвращении к вкусу. В самом деле, одной пары между вкусовым S2 и контекстуальным S1 было достаточно для получения сенсорного прекондиционирования и условного рефлекса второго порядка при условии, что УЗ, использованный для условного S1, был очень заметным (например, LiCl; Archer and Sjöden, 19).82). Эти данные, среди прочего, показывают важность силы связи S1→US в обусловленности более высокого порядка (Bond and Harland, 1975; Bond and Di Giusto, 1976).
Усиленные презентации
Некоторые случаи выработки условного рефлекса страха второго порядка состоят из усиленных последовательных пар S2→S1 после обучения S1 [т. е. S2→S1→US; Уильямс-Спунер и др., 2019 г.; см. также Mahmud et al. (2019)]. Этот дизайн, как и стандартный неармированный дизайн, обеспечивает надежное изучение стимула второго порядка по сравнению с непарным контролем (Leidl et al., 2018; Williams-Spooner et al., 2019).). При обучении с вознаграждением усиленные серийные презентации S2→S1 приводят к более высокому уровню реагирования во время обучения по сравнению с неподкрепленными презентациями S2→S1 (Holland, 1980). Однако этот эффект, вероятно, был обусловлен развитием ассоциаций S2→US (Holland, 1980). Чтобы показать это, Холланд (1980) протестировал S2 в условиях, которые выявляют силу ассоциаций второго порядка (т. е. при пищевом насыщении), и сообщил о более низком уровне реакции на S2 при обучении в усиленном серийном случае. Голландия (1980) также показали, что неожиданная подача пищи или ее отсутствие были более вредными для условного рефлекса второго порядка, чем когда такие события ожидались. Это было воспринято как доказательство роли вмешательства исхода в развитие ассоциаций S2→S1, которое было успешно смягчено задержкой наступления исхода (Holland, 1980).
Ответные меры при обусловливании более высокого порядка
При обусловливании первого порядка аверсивный УЗ (например, легкий удар электрическим током) обуславливает видоспецифичное защитное поведение (например, замирание, Бланшар и Бланшар, 1969; Боллес, 1970; Fanselow, 1980) или условное подавление (например, Rescorla and Furrow, 1977; Bouton and Bolles, 1980), тогда как вызывающее аппетит УЗИ (например, гранулы сахарозы) поддерживает условный подход (например, Holland, 1977). США, однако, не единственная детерминанта условных реакций. Слуховые и визуальные сигналы могут поддерживать реакции, основанные на сигналах, включая вставание на дыбы, дергание головой, ходьбу и общую активность (Holland and Rescorla, 1975a,b; Holland, 1977, 1984). В то время как слуховые стимулы вызывают вздрагивание и подергивание головы, визуальные стимулы вызывают встряску (Holland, 19).77). Вздрагивание и вздымание считаются ориентировочными реакциями (ОР) и воспринимаются как новые, но не знакомые неподкрепленные сигналы и сохраняются или усиливаются по отношению к сигналам, подвергшимся обусловливанию. Подергивание головой характерно для условных слуховых сигналов. OR и CR по-разному распределяются по продолжительности условного стимула, при этом OR возникают в основном в начале зрительных сигналов, а CR от чашки с едой следуют за ними, в то время как CR и OR, вызванные слуховыми сигналами, распределяются более равномерно (Holland, 19).77; Хэтфилд и др., 1996). При обусловливании второго порядка сочетание слухового S2 со зрительным или слуховым S1 приводит к одинаковым пропорциям CR и OR, при этом в обоих случаях преобладающей реакцией на S2 является подергивание головы (Holland, 1977).
Содержание обусловливания высшего порядка
Ассоциативные связи, управляющие сенсорным предварительным обусловливанием и обусловливанием второго порядка, различаются в зависимости от процедурных деталей. Поскольку для изучения нейронных субстратов обучения более высокого порядка часто используются разные схемы, крайне важно осознавать, что процедурные различия могут привести к различиям в ассоциативном содержании (т. и Вестбрук, 2011; Гостолупце и др., 2021). Мы рассмотрим их ниже.
Исчезновение S1
Первое свидетельство, подчеркивающее различия в обучении между сенсорным предварительным обусловливанием и обусловливанием второго порядка, было получено Ризли и Рескорла (1972). В процедуре условного рефлекса страха с электрошоком в качестве УЗИ авторы показали, что снижение реакции на S1 за счет повторных предъявлений этого сигнала в отсутствие УЗИ (т. не в условиях обусловливания второго порядка [см. также Parkes and Westbrook (2010), Holmes et al. (2014)]. Аналогичные результаты были получены Холландом и Рескорлой в экспериментах с условным вознаграждением более высокого порядка (19).75а), а также в дизайне условного отвращения к вкусу (Archer and Sjöden, 1982). Эти данные убедительно свидетельствуют о том, что связь между S2 и S1 является ключом к регуляции сенсорного прекондиционирования, но не к обусловливанию второго порядка (Rizley and Rescorla, 1972; Holland and Rescorla, 1975a).
Однако оказывается, что порядок предъявления стимулов или сходство стимулов могут влиять на характер ассоциативного научения при обусловливании второго порядка. Rescorla (1982) показал, что одновременные пары S2→S1 вызывают реакцию второго порядка, чувствительную к угашению S1. Это может быть связано с тем, что одновременные представления приводят к внутрисоставным ассоциациям или к развитию конфигурационной единицы S2S1 (Pearce, 19).94, 2002), что означает, что сенсорные сигналы могут активировать представления, которые содержат друг друга.
Также можно получить реакцию второго порядка, чувствительную к исчезновению S1, когда S2 и S1 относятся к одной и той же модальности сигнала (т. как вспыхивающий домашний свет или украшенный драгоценными камнями сигнальный огонь; Rescorla and Furrow, 1977). В процедуре автоформирования голубей сначала обучали клевать белый ключевой свет S1, сочетая его с доставкой зерна (Rashotte et al., 19).77). Синий ключевой свет S2 последовательно тренировался с S1 для достижения кондиционирования второго порядка для S2. Исчезновение S1 привело к нарушению реакции на нажатие клавиши второго порядка. Эти результаты показывают, что обусловливание второго порядка чувствительно к манипуляциям с S1, когда S2 и S1 принадлежат к одной и той же сигнальной модальности (но см. Эксперимент 4 с использованием разных модальностей, в которых S1 является оперантным дискриминантом).
Определение того, чему научились во время обусловливания второго порядка, дополнительно основывается на измеряемом поведении. В то время как угасание зрительного S1 после условного рефлекса второго порядка оставляет нетронутыми CR приближения к пищевому стакану и CR рывков головы до слухового S2 (Holland and Rescorla, 19).75a), задние OR к S2 упразднены (Setlow et al., 2002; McDannald et al., 2013). Учитывая, что подъем обычно вызывается либо визуальными сигналами, либо S2 в силу того, что они сочетаются с визуальным S1, считается, что этот OR представляет собой поведенческий анализ ассоциации S2→S1 (т. е. стимул→стимул) (Setlow et al. ., 2002). Это говорит о том, что может образоваться ассоциация S2→S1, но маловероятно, что такие ассоциации будут управлять условными реакциями, обычно измеряемыми при обусловливании второго порядка.
Наконец, в серии умных исследований, в которых характер реакции использовался для определения характера ассоциаций между событиями при обусловливании второго порядка, Холланд (1977) обнаружил, что S2, вероятно, связан с аффективным или мотивационным состоянием, вызванным обусловливанием. НАС. В частности, он исследовал, приобретет ли аудиальный S2 слуховые или визуальные OR в паре со слуховым или визуальным S1 в схеме второго порядка. Данные подтвердили, что слуховой S2 вызывает аудиально-специфический ответ и не становится связанным с сигнальным ответом, вызванным S1, что исключает вероятность ассоциации S2→CR (т. е. стимул→реакция). Интерпретация Холланда была дополнительно подтверждена Winterbauer and Balleine (2005), которые показали, что сигналы второго порядка вступают в ассоциации со специфическими мотивационными аспектами США у крыс, лишенных воды и пищи, и что это обучение не зависело от мотивационного состояния в момент голодания. время обучения.
Обесценивание США
Хотя S2 никогда напрямую не сочетается с США в планах более высокого порядка, некоторые данные свидетельствуют о том, что ассоциацию S2→US нельзя сбрасывать со счетов. Действительно, развитие ассоциаций между реальными и ассоциативно вызванными стимулами хорошо подтверждается литературой (например, Holland, 1981, 1983; Holland and Forbes, 1982; Иорданова и др. , 2008; Lin and Honey, 2010, 2011, 2016). ; Вонг и др., 2019). Чтобы объяснить такое обучение, Холланд (1981, 1983) предложил модификацию Стандартных операционных процедур Вагнера (СОП; Wagner, 19).81). Вкратце, согласно SOP, стимулы могут находиться в трех состояниях активации: фокусном состоянии A1, состоянии рабочей памяти A2 и неактивном состоянии I. Возбуждающее обусловливание возникает, когда события одновременно находятся в состоянии активности А1, тогда как тормозное обусловливание возникает, когда сигнал находится в состоянии А1, а США — в состоянии А2. В серии экспериментов с условным отвращением к вкусу Холланд (1981, 1983) представил доказательства того, что возбуждающее обучение также происходит между двумя событиями (например, едой и LiCl), когда пища находится в A2 (т. е. ассоциативно активирована), а LiCl в A1 (т. присутствует физически). Это предложение объясняет развитие ассоциаций S2→US в схемах сенсорного предварительного кондиционирования, потому что S1 переводил бы ассоциированную S2 в состояние A2 во время тренировки S1→US, в то время как US находится в состоянии A1, тем самым позволяя обучение S2→US на этой фазе. .
Чтобы определить, связано ли представительство США с S2, Холланд и Рескорла (1975а) использовали процедуру девальвации. Они показали, что снижение значения аппетитивного США приводит к соответствующему снижению реакции на S2 в сенсорном прекондиционировании, но не в кондиционировании второго порядка. Это также было подтверждено Rescorla (1973), который девальвировал аверсивный США (громкий шум) с помощью привыкания. Другими словами, S2 не связан с США в кондиционировании второго порядка, по крайней мере, в начале тренировки S2→US. Отсутствие эффектов обесценивания при кондиционировании второго порядка согласуется с первоначальным положением СОП (Вагнер, 19).81), в котором утверждается, что во время спаривания S2→S1 S2 будет находиться в состоянии A1, тогда как US будет ассоциативно вызываться S1 и, следовательно, в состоянии A2, что приведет к развитию S2 как условного ингибитора для US. Как уже упоминалось, условное торможение может развиться до S2 второго порядка, когда число пар S2-S1 увеличивается, и эти попытки чередуются с продолжающимися парами S1-US (Herendeen and Anderson, 1968; Rescorla et al. , 1973; Holland and Rescorla). , 1975b; Yin et al., 1994), поддерживая предложение СОП. Интересно, что эта тормозная ассоциация может сосуществовать с возбуждающей ассоциацией второго порядка (Holland and Rescorla, 19).75b) и больше, когда стимулы похожи, чем разнородны (Rescorla, 1980a).
Таким образом, рассмотренные выше исследования показывают, что кондиционирование более высокого порядка может быть достигнуто с использованием различных стимулов в различных условиях. В то время как сенсорное предварительное обусловливание поддерживается ассоциациями между S2 и S1, а также между S2 и ассоциативно вызванным УЗИ, те, которые управляют обусловливанием второго порядка, зависят от параметров. В несколько классическом сериальном дизайне, в котором используются сигналы разных модальностей, обусловливание второго порядка зависит ни от S2→ассоциации мотивационного состояния, а не от S2→S1 (доказывается с помощью угасания S1), ни от S2→US (подтверждается с помощью девальвации США), ни S2 → CR (о чем свидетельствует неспособность S2 приобретать специфические для сигнала ответы, указывающие на ожидание S1) ассоциации. Изменение расположения реплик или модальности изменяет содержание того, что изучается.
Значение для нейронауки
Поиски раскрытия нейронных механизмов обучения высшего порядка набирают обороты [например, Иорданова и др., 2009, 2011a,b; Хорн и др., 2010; Джонс и др., 2012 г.; Виммер и Шохами, 2012 г.; Холмс и др., 2013; Холланд и Хсу, 2014 г.; Голландия, 2016 г.; Лин и Хани, 2016; Садакка и др., 2018 г.; Вонг и др., 2019 г.; Харт и др., 2020 г.; обзоры см. в Parkes and Westbrook (2011), Fournier et al. (2021), Гостолупце и др. (2021) и Холмс и др. (2021)]. Действительно, сообщалось о диссоциации нейронных механизмов сенсорного прекондиционирования и кондиционирования второго порядка (Parkes and Westbrook, 2010; Holmes et al., 2013; Holland and Hsu, 2014; Holland, 2016), а также о нюансах в регуляции реакции, основанные на сигналах и результатах, вызванные стимулами более высокого порядка (Gallagher et al., 19).90; Хэтфилд и др., 1996; МакДанналд и др., 2013). Эти данные свидетельствуют о том, что разные нейронные области регулируют разные типы ассоциаций, несмотря на сходство в обучении, и что параллельные системы управляют подмножествами поведенческих реакций, возникающих при одинаковых условиях обучения.
Наше понимание функциональной роли отдельных нейронных субстратов может быть значительно улучшено благодаря изучению обучения более высокого порядка. Эти препараты расширяют условия, при которых происходит обучение, расширяя наши исследования того, как обучается мозг. Кроме того, они предоставляют важную информацию об ассоциативных структурах, контролирующих поведение, тем самым предлагая особое понимание функций областей мозга, которые регулируют это обучение. В этой рукописи рассматриваются отдельные процедуры и параметры, которые поддерживают обучение более высокого порядка, и то, как это влияет на соответствующую ассоциативную архитектуру, что, как мы надеемся, подкрепит анализ соответствующей нейронной архитектуры в этой области.
Вклад авторов
Все авторы внесли свой вклад в статью, придумав идею рукописи и разработав повествование. Все авторы одобрили представленную версию.
Финансирование
Эта работа была поддержана проектным грантом CIHR (по гранту MI: PJT-173226), наградой за выдающиеся достижения Канадской исследовательской программы (по гранту MI: 950-230456), постдокторской стипендией FRQS ( до BL № 276908) и премия Concordia International Tuition за выдающиеся достижения (до DG).
Конфликт интересов
Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Примечания издателя
Все претензии, изложенные в этой статье, принадлежат исключительно авторам и не обязательно представляют претензии их дочерних организаций или издателя, редакторов и рецензентов. Любой продукт, который может быть оценен в этой статье, или претензии, которые могут быть сделаны его производителем, не гарантируются и не поддерживаются издателем.
Благодарности
Мы благодарим Александру Усыпчук за ее проницательные комментарии к рукописи.
Ссылки
Amiro, T.W., and Bitterman, M.E. (1980). Аппетитное обусловливание второго порядка у золотых рыбок. Дж. Экспл. Психол.Аним. Поведение Процесс. 6, 41–48. doi: 10.1037/0097-7403.6.1.41
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Арчер Т. и Шёден П. О. (1982). Кондиционирование высшего порядка и сенсорное прекондиционирование отвращения к вкусу с помощью экстероцептивного CS. Q. J. Exp. Психол. Б 34, 1–17. doi: 10.1080/14640748208400886
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Барнет Р. К., Коул Р. П. и Миллер Р. Р. (1997). Временная интеграция в кондиционировании второго порядка и сенсорном предварительном кондиционировании. Аним. Учиться. Поведение 25, 221–233. doi: 10.3758/BF03199061
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Beauchamp, AJ, and Gluck, JP (1988). Ассоциативные процессы у дифференцированно воспитанных обезьян ( Macaca mulatta ): сенсорная предварительная подготовка. Дев. Психобиол. 21, 355–364. doi: 10.1002/dev.420210406
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Blaisdell, AP (2009). Рациональные животные, иррациональные люди в Роль ассоциативных процессов в пространственном, временном и причинном познании , редакторы С. Ватанабе, А. П. Блейсделл, Л. Хубер и А. Янг (Токио: Университет Кейо). 153–172.
Google Scholar
Бланшар Р. Дж. и Бланшар Д. К. (1969). Приседание как показатель страха. Дж. Комп. Физиол. Психол. 67, 370–375. doi: 10.1037/h0026779
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Bolles, RC (1970). Видоспецифичные защитные реакции и обучение избеганию. Психология. Ред. 77, 32–48. doi: 10.1037/h0028589
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Бонд Н. и Харланд В. (1975). Обусловливание отвращения к вкусу более высокого порядка. Аним. Учиться. Поведение 3, 295–296. doi: 10.3758/BF03213448
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Бонд Н.В. и Ди Джусто Э.Л. (1976). Одно пробное обусловливание более высокого порядка отвращения к вкусу. австр. Дж. Психол. 28, 53–55. doi: 10.1080/00049537608255263
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Bouton, ME, and Bolles, RC (1980). Условный страх, оцениваемый по замиранию и подавлению трех разных базовых уровней. Аним. Учиться. Поведение 8, 429–434. doi: 10.3758/BF03199629
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Брембс Б. и Гейзенберг М. (2001). Кондиционирование составными стимулами у Drosophila melanogaster в авиасимуляторе. Дж. Экспл. биол. 204, 2849–2859. doi: 10.1242/jeb.204.16.2849
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Брогден, У. Дж. (1939). Сенсорная предварительная подготовка. Дж. Экспл. Психол. 25, 323–332. дои: 10.1037/h0058944
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar
Busquets-Garcia, A., Soria-Gómez, E., Redon, B., Mackenbach, Y., Vallée, M., Chaouloff, F., et al. (2017). Прегненолон блокирует вызванные каннабиноидами острые психотические состояния у мышей. Мол. Психиатрия. 22, 1594–1603. doi: 10.1038/mp.2017.4
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Cai, D. J., Aharoni, D., Shuman, T., Shobe, J., Biane, J., Song, W., et al. (2016). Общий нейронный ансамбль связывает различные контекстуальные воспоминания, закодированные близко во времени. Природа 534, 115–118. doi: 10.1038/nature17955
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Кук М. и Минека С. (1987). Обусловливание второго порядка и затемнение в наблюдательном обусловливании страха у обезьян. Поведение. Рез. тер. 25, 349–364. doi: 10.1016/0005-7967(87)
-1PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Крэддок П., Вассерман Дж. С., Полак К. В., Косински Т., Рено К. и Миллер Р. Р. (2018). Ассоциативная структура обусловливания второго порядка у человека. Учиться. Поведение 46, 171–181. doi: 10.3758/s13420-017-0299-5
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Fanselow, MS (1980). Условная и безусловная составляющие постшоковой заморозки. Павлов. Дж. Биол. науч. 15, 177–182. doi: 10.1007/BF03001163
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Фурнье Д. И., Ченг Х. Ю., Робинсон С. и Тодд Т. П. (2021). Вклад коры в кондиционирование высшего порядка: обзор функции ретросплениальной коры. Фронт. Поведение Неврологи. 15:682426. doi: 10.3389/fnbeh.2021.682426
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Галлахер М., Грэм П. В. и Холланд П. К. (1990). Центральное ядро миндалины и павловское обусловливание аппетита: поражения нарушают один класс условного поведения. J. Neurosci. 10, 1906–1911 гг. doi: 10.1523/JNEUROSCI.10-06-01906.1990
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Гарсия Дж. и Келлинг Р. А. (1966). Отношение сигнала к следствию в обучении избеганию. Психон. науч. 4, 123–124. doi: 10.3758/bf03342209
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Гевирц, Дж. К., и Дэвис, М. (2000). Использование павловских парадигм обусловливания высшего порядка для исследования нейронных субстратов эмоционального обучения и памяти. Учиться. Мем. 7, 257–266. doi: 10.1101/lm.35200
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Гиббс К. М., Кул В., Лэнд Т., Кехо Э. Дж. и Гормезано И. (1991). Кондиционирование второго порядка реакции мигательной перепонки кролика. Межстимульный интервал и частота пар КС-КС. Интегр. Психол. Поведение Неврологи. 26, 282–295. doi: 10.1007/BF026
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Гостолупце Д., Иорданова М. Д. и Лэй Б. П. П. (2021). Механизмы обучения высшего порядка в миндалевидном теле. Поведение. Мозг Res. 414:113435. doi: 10.1016/j.bbr.2021.113435
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Харт, Э. Э., Шарп, М. Дж., Гарднер, М. П., и Шенбаум, Г. (2020). Реакция на предварительно обусловленные сигналы чувствительна к девальвации и требует орбитофронтальной коры во время обучения реплике. Элиф 9:e59998. doi: 10.7554/eLife.59998
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Хэтфилд Т., Хан Дж. С., Конли М., Галлахер М. и Холланд П. (1996). Нейротоксические поражения базолатеральной, но не центральной миндалины мешают павловскому обусловливанию второго порядка и эффектам девальвации подкрепления. J. Neurosci. 16, 5256–5265. doi: 10.1523/JNEUROSCI.16-16-05256.1996
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Helmstetter, FJ, and Fanselow, M.S. (1989). Дифференциальное аверсивное обусловливание второго порядка с использованием контекстных стимулов. Аним. Учиться. Поведение 17, 205–212. doi: 10.3758/BF03207636
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Херендин Д. и Андерсон Д. К. (1968). Двойственное действие условного раздражителя второго порядка: возбуждение и торможение. Психон. науч. 13, 15–16. doi: 10.3758/BF03342385
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Holland, PC (1977). Условный раздражитель как детерминанта формы павловской условной реакции. Дж. Экспл. Психол.Аним. Поведение Процесс. 3, 77–104. doi: 10.1037/0097-7403.3.1.77
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Holland, PC (1980). Обусловливание второго порядка с предъявлением безусловного стимула и без него. Дж. Эксп. Психол.Аним. Поведение Процесс. 6, 238–250. doi: 10.1037/0097-7403.6.3.238
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Holland, PC (1981). Приобретение опосредованного репрезентацией условного отвращения к еде. Учиться. Мотив. 12, 1–18. doi: 10.1016/0023-9690(81)
-9
CrossRef Full Text | Google Scholar
Holland, PC (1983). Опосредованное представлением затемнение и потенцирование условных отвращений. Дж. Эксп. Психол. Аним. Поведение Процесс. 9, 1–13. doi: 10.1037/0097-7403.9.1.1
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Holland, PC (1984). Разблокировка павловской обусловленности аппетита. Дж. Экспл. Психол.Аним. Поведение Процесс. 10, 476–497. doi: 10.1037/0097-7403.10.4.476
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Holland, PC (1990). Репрезентация события в павловском обусловливании: образ и действие. Познание 37с, 105–131. дои: 10.1016/0010-0277(90)-k
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Holland, PC (2016). Усиление кондиционирования второго порядка при поражении базолатеральной миндалины. Поведение. Неврологи. 130, 176–181. doi: 10.1037/bne0000129
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Holland, PC, и Forbes, DT (1982). Опосредованное представлением угашение условного отвращения к вкусу. Учиться. Мотив. 13, 454–471. дои: 10.1016/0023-9690(82)
-2
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar
Холланд, П. К., и Хсу, М. (2014). Роль центрального ядра миндалевидного тела в потенцировании потребления и инструментального нажатия на рычаг для сахарозы сигналами для представления или прерывания доставки сахарозы у крыс. Поведение. Неврологи. 128, 71–82. doi: 10.1037/a0035445
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Холланд, П. К., и Рескорла, Р. А. (1975a). Эффект двух способов обесценивания безусловного раздражителя после обусловливания аппетита первого и второго порядка. Дж. Эксп. Психол.Аним. Поведение Процесс. 1, 355–363. doi: 10.1037/0097-7403.1.4.355
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Холланд, П. К., и Рескорла, Р. А. (1975b). Обусловливание второго порядка с пищевым безусловным раздражителем. Дж. Комп. Физиол. Психол. 88, 459–467. doi: 10.1037/h0076219
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Холланд, П. К., и Росс, Р. Т. (1983). Сберегательный тест на ассоциации между нейтральными стимулами. Аним. Учиться. Поведение 11, 83–90. doi: 10.3758/BF03212312
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Холмс, Н. М., Кай, С. Ю., Лэй, Б. П. П., Уоттс, Н. Р., и Уэстбрук, Р. Ф. (2014). Угасшие условные реакции страха второго порядка возобновляются, но не восстанавливаются. J. Exp.l Psychol. Аним. Учиться. Познан. 40, 440–456. doi: 10.1037/xan0000036
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Холмс, Н. М., Паркс, С. Л., Киллкросс, А. С., и Уэстбрук, Р. Ф. (2013). Базолатеральная миндалина имеет решающее значение для изучения нейтральных стимулов в присутствии опасности, а околоносовая кора имеет решающее значение в отсутствие опасности. J. Neurosci. 33, 13112–13125. doi: 10.1523/JNEUROSCI.1998-13.201
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Холмс, Н. М., Вонг, Ф. С., Бучекиуа, Ю., и Уэстбрук, Р. Ф. (2021). Не «или-или», а «что-когда»: обзор доказательств интеграции сенсорного прекондиционирования. Неврологи. Биоповедение. Ред. 132, 1197–1204. doi: 10.1016/j.neubiorev.2021.10.032
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Хорн, М. Р., Иорданова, М. Д., Альбассер, М. М., Агглтон, Дж. П., Хани, Р. К., и Пирс, Дж. М. (2010). Поражения периринальной коры не нарушают интеграцию зрительной и геометрической информации у крыс. Поведение. Неврологи. 124, 311–320. doi: 10.1037/a0019287
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Иорданова, М. Д., Бернетт, Д. Дж., Эгглтон, Дж. П., Гуд, М., и Хани, Р. К. (2009). Роль гиппокампа в мнемонической интеграции и поиске: дополнительные данные исследований повреждений и инактивации. евро. Дж. Нейроски. 30, 2177–2189. doi: 10.1111/j.1460-9568.2009.07010.x
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Иорданова, М. Д., Бернетт, Д. Дж., Гуд, М., и Хани, Р. К. (2011a). Память паттернов включает как элементарные, так и конфигурационные процессы: свидетельство последствий повреждений гиппокампа. Поведение. Неврологи. 125, 567–577. doi: 10.1037/a0023762
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Иорданова, М. Д., Гуд, М., и Хани, Р. К. (2011b). Обучение, опосредованное поиском, включающее эпизоды, требует синаптической пластичности в гиппокампе. J. Neurosci. 31, 7156–7162. doi: 10.1523/JNEUROSCI.0295-11.2011
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Иорданова, М. Д., Гуд, М. А., и Хани, Р. К. (2008). Конфигурационное обучение без подкрепления: интегрированные воспоминания для соотнесения того, что, где и когда. QJ Exp. Психол. 61, 1785–1792 гг. doi: 10.1080/17470210802194324
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Джонс Дж. Л., Эсбер Г. Р., МакДанналд М. А., Грубер А. Дж., Эрнандес А., Миренци А. и др. (2012). Орбитофронтальная кора поддерживает поведение и обучение, используя предполагаемые, но не кэшированные значения. Наука 338, 953–956. doi: 10.1126/science.1227489
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Лэй, Б.П.П., Уэстбрук, Р. Ф., Гланцман, Д.Л., и Холмс, Н.М. (2018). Общности и различия в субстратах, лежащих в основе консолидации условного страха первого и второго порядка. J. Neurosci. 38, 1926–1941. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2966-17.2018
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Lee, JC, and Livesey, EJ (2012). Обусловливание второго порядка и условное торможение: влияние скорости и точности на причинное обучение человека. PLoS One 7:e49899. doi: 10.1371/journal.pone.0049899
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Лейдл, Д. М., Лэй, Б. П. П., Чакоуч, К., Фредерик Уэстбрук, Р., и Холмс, Н. М. (2018). Синтез белка в комплексе базолатеральной миндалины необходим для консолидации памяти о страхе первого порядка, но не для консолидации памяти о страхе более высокого порядка. Нейробиол. Учиться. Мем. 153, 153–165. doi: 10.1016/j.nlm.2018.04.001
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Лин, Т. -Э., и Хани, Р. К. (2010). Анализ содержания конфигурационных представлений: роль ассоциативно вызванных и следовых воспоминаний. Дж. Экспл. Психол. Аним. Поведение Процесс. 36, 501–505. doi: 10.1037/a0018348
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Лин, Т. Э., и Хани, Р. К. (2011). Кодирование специфической ассоциативной памяти: данные поведенческих и нейронных манипуляций. Дж. Экспл. Психол. Аним. Поведение Процесс. 37, 317–329. doi: 10.1037/a0022497
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Лин, Т. Э., и Хани, Р. К. (2016). «Изучение существующих и отсутствующих стимулов: отдельные процессы приобретения для прямого и опосредованного обучения», в The Wiley Handbook on the Cognitive Neuroscience of Learning , eds R. A. Murphy and RC Honey (Oxford: Wiley-Blackwell). 69–85. doi: 10.1002/9781118650813.ch5
CrossRef Full Text | Академия Google
Махмуд А., Петров П. , Эсбер Г. Р. и Иорданова М. Д. (2019). Эффект последовательной блокировки: испытательный стенд для нейронных механизмов обучения с разницей во времени. науч. Респ. 9:5962. doi: 10.1038/s41598-019-42244-4,
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
МакДанналд, Массачусетс, Сетлоу, Б., и Холланд, П.К. (2013). Влияние поражений вентрального полосатого тела на обусловливание аппетита первого и второго порядка. евро. Дж. Нейроски. 38, 2589–2599. doi: 10.1111/ejn.12255
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Мид, А. Н., и Стивенс, Д. Н. (2003). Избирательное нарушение обучения по принципу «стимул-вознаграждение» в глутаматных рецепторах и lt;emandgt;gria1and lt;/emandgt; нокаутированные мыши. J. Neurosci. 23, 1041–1048. doi: 10.1523/JNEUROSCI.23-03-01041.2003
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Мюллер Д., Гербер Б., Хеллстерн Ф. , Хаммер М. и Мензель Р. (2000). Сенсорное прекондиционирования у медоносных пчел. J.Exp. биол. 203, 1351–1364. doi: 10.1242/jeb.203.8.1351
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Паркс С.Л. и Уэстбрук Р.Ф. (2010). Базолатеральная миндалина имеет решающее значение для приобретения и угасания ассоциаций между нейтральным стимулом и усвоенным сигналом опасности, но не между двумя нейтральными стимулами. J. Neurosci. 30, 12608–12618. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2949-10.2010
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Паркс, С.Л., и Уэстбрук, Р.Ф. (2011). Роль базолатеральной миндалины и рецепторов NMDA в обусловленном страхе высшего порядка. Преподобный Neurosci. 22, 317–333. doi: 10.1515/RNS.2011.025
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Павлов И. П. (1927). Условные рефлексы: Исследование физиологической деятельности коры головного мозга (Анреп Г. В., пер.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Довер.
Google Scholar
Пирс Дж. М. (1994). Сходство и различение: выборочный обзор и коннекционистская модель. Психология. Ред. 101, 587–607. doi: 10.1037//0033-295x.101.4.587
CrossRef Full Text | Google Scholar
Пирс, Дж. М. (2002). Оценка и развитие коннекционистской теории конфигурационного обучения. Аним. Учиться. Поведение 30, 73–95. doi: 10.3758/BF03192911
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Пфаутц П.Л., Донеган Н.Х. и Вагнер А.Р. (1978). Сенсорное прекондиционирования против защиты от привыкания. журнал экспериментальной психологии. Аним. Поведение Процесс. 4, 286–295. doi: 10.1037/0097-7403.4.3.286
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Прокофьев Г. и Зелёный Г. (1926). Des Modes d’associations cérébrales chez l’homme et chez les animaux. Журнал психологии. 23, 1020–1028.
Google Scholar
Рашотте, М. Э., Гриффин, Р. В., и Шерил, Л. (1977). Кондиционирование второго порядка голубиного кивка. Аним. Учиться. Поведение 5, 25–38. doi: 10.3758/bf03209127
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Рейд Р.Л. (1952). Тест сенсорной предварительной подготовки у голубей. Q.J.Exp. Психол. 4, 49–56. doi: 10.1080/17470215208416603
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Рено, К., Ривьер, В., Крэддок, П., и Миллер, Р. Р. (2017). Роль пространственной смежности в сенсорном прекондиционировании у человека. Поведение. Процесс. 142, 141–145. doi: 10.1016/j.beproc.2017.07.005
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Рескорла, Р. А. (1973). Эффекты привыкания к США после кондиционирования. Дж. Комп. Физиол. Психол. 82, 137–143. doi: 10.1037/h0033815
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Рескорла, Р. А. (1979). Аспекты подкрепления, изученные в условных рефлексах Павлова второго порядка. Дж. Экспл. Психол. Аним. Поведение Процесс. 5, 79–95. doi: 10.1037/0097-7403.5.1.79
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Рескорла, Р. А. (1980a). Павловское кондиционирование второго порядка. Хиллсдейл: Эрлбаум.
Google Scholar
Рескорла, Р. А. (1980b). Одновременные и последовательные ассоциации в сенсорном прекондиционировании. Дж. Экспл. Психол. Аним. Поведение Процесс. 6, 207–216. doi: 10.1037/0097-7403.6.3.207
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Рескорла, Р. А. (1982). Одновременное обусловливание второго порядка приводит к обучению SS при условном подавлении. Дж. Экспл. Психол.Аним. Поведение Процесс. 8, 23–32. doi: 10.1037/0097-7403.8.1.23
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Рескорла, Р. А., и Каннингем, К. (1979). Пространственная смежность облегчает павловское обусловливание второго порядка. Дж. Экспл. Психол. Аним. Поведение Процесс. 5, 152–161. doi: 10.1037//0097-7403.5.2.152
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Рескорла, Р. А., и Ферроу, Д. Р. (1977). Сходство стимулов как детерминант павловского обусловливания. Дж. Экспл. Психол. Аним. Поведение Процесс. 3, 203–215. doi: 10.1037/0097-7403.3.3.203
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Рескорла, Р. А., МакГиган, Ф. Дж., и Ламсден, Д. Б. (редакторы) (1973). «Обусловливание второго порядка: последствия для теорий обучения», в Contemporary Approaches to Conditioning and Learning (Оксфорд: VH Winston and Sons). 127–150.
Google Scholar
Ризли, Р. К., и Рескорла, Р. А. (1972). Ассоциации в кондиционировании второго порядка и сенсорном предварительном кондиционировании. Дж. Комп. Физиол. Психол. 81, 1–11. doi: 10.1037/h0033333
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Садакка Б. Ф., Вид Х. М., Лопатина Н., Сайни Г. К., Немировский Д. и Шенбаум Г. (2018). Орбитофронтальные нейроны сигнализируют о сенсорных ассоциациях, лежащих в основе выводов на основе моделей в задаче сенсорного предварительного кондиционирования. Элиф 7:e30373. doi: 10.7554/eLife.30373,
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Зейтц Б.М., Блейсделл А.П. и Шарп М.Дж. (2021). Когниция высшего порядка и дофамин: наметить путь вперед. Фронт. Поведение Неврологи. 15:745388. doi: 10.3389/fnbeh.2021.745388
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Сетлоу Б., Галлахер М. и Холланд П. К. (2002). Базолатеральный комплекс миндалевидного тела необходим для приобретения, но не для выражения мотивационной ценности CS в обусловливании аппетита по Павлову второго порядка. Евро. Дж. Нейроски. 15, 1841–1853 гг. doi: 10.1046/j.1460-9568.2002.02010.x
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Стаут С. , Эскобар М. и Миллер Р. Р. (2004). Временные отношения числа проб и составных стимулов как совместные детерминанты обусловливания второго порядка и условного торможения. Учиться. Поведение 32, 230–239. doi: 10.3758/bf03196024
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Tabone, CJ, and de Belle, JS (2011). Кондиционирование второго порядка у дрозофилы. Учиться. Мем. 18, 250–253. doi: 10.1101/lm.2035411
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Томпсон, РФ (1972). «Сенсорная предварительная подготовка», в Topics in Learning and Performance , eds RF Thompson and JS Voss (Нью-Йорк, Нью-Йорк: Academic Press). 105–129.
Google Scholar
Вагнер, А. Р. (1981). «СОП: модель автоматической обработки памяти в поведении животных», в Обработка информации у животных: механизмы памяти , ред. Н. Э. Спир и Р. Р. Миллер (Hillsdale: Erlbaum). 5–47.
Google Scholar
Валленштейн Г. В., Хассельмо М. Э. и Эйхенбаум Х. (1998). Гиппокамп как ассоциатор несмежных событий. Trends Neurosci. 21, 317–323. doi: 10.1016/s0166-2236(97)01220-4
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Уорд-Робинсон, Дж. В., и Холл, Г. (1998). Обратное сенсорное прекондиционирование при задержке подкрепления. Q.J.Exp. Психол. Б 1, 349–362. doi: 10.1080/713932687
Полный текст CrossRef | Google Scholar
Уильямс-Спунер, М.Дж., Уэстбрук, Р.Ф., и Холмс, Н.М. (2019). Условия, при которых для консолидации обусловленного страха последовательного порядка требуется синтез белка de novo в базолатеральном комплексе миндалины. J.Neurosci. 39, 7357–7368. doi: 10.1523/JNEUROSCI.0768-19.2019
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Виммер, Г. Э., и Шохами, Д. (2012). Предпочтение по ассоциации: как механизмы памяти в решениях смещения гиппокампа. Наука 338, 270–273. doi: 10. 1126/science.1223252
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Winterbauer, NE, and Balleine, BW (2005). Мотивационный контроль обусловливания второго порядка. J.Exp. Психол. Аним. Поведение Процесс. 31, 334–340. doi: 10.1037/0097-7403.31.3.334
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Вонг, А.Х.К., и Питтиг, А. (2022). Избегание раздражителя, которого боятся: моделирование дорогостоящего избегания заученного страха в парадигме сенсорной предварительной подготовки. биол. Психол. 168:108249. doi: 10.1016/j.biopsycho.2021.108249
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Вонг Ф.С., Уэстбрук Р.Ф. и Холмс Н.М. (2019). «Онлайн» интеграция сенсорных воспоминаний и воспоминаний о страхе в медиальной височной доле крысы. Элиф 8:e47085. doi: 10.7554/eLife.47085,
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Инь Х. , Барнет Р. К. и Миллер Р. Р. (1994). Обусловливание второго порядка и условное торможение по Павлову: операциональные сходства и различия. Дж. Эксп. Психол. Аним. Поведение Процесс. 20, 419–428. doi: 10.1037/0097-7403.20.4.419
PubMed Abstract | Полный текст перекрестной ссылки | Google Scholar
Что такое определение ассоциативного обучения в психологии?
В этом кратком руководстве мы поговорим об ассоциативном обучении в психологии. Мы объясним, что это такое, каковы виды и особенности этого вида обучения.
Какое определение ассоциативного обучения в психологии?
В психологии определение ассоциативного обучения – это процесс, когда мы связываем стимулы, идеи или мысли с определенными действиями и, как следствие, меняется наше поведение.
В поисках большего благополучия для людей наука не давала передышки, чтобы найти решение различных условий, которые могут снизить качество жизни людей. По этой причине полезно учитывать и знать, что такое ассоциативное обучение и его различные типы.
Наш собственный опыт учит, и мы можем использовать его для решения любой ситуации, которая может возникнуть. Знание того, как справиться со сценарием в нашей жизни, может быть связано с прошлыми эпизодами.
Ассоциативное обучение — это то, что мы связываем или связываем с уже пережитым опытом, и это, так сказать, исцеляет нас или учит нас справляться со все более сильными ударами и учиться на каждом опыте, извлекая выгоду даже из плохого, чтобы превратить его в хорошее или, по крайней мере, во что-то управляемое.
Способность ассоциировать лежит в основе бихевиоризма, или того, что также известно как приобретенное поведение. К настоящему времени появилось 13 типов обучения, благодаря этому типу ассоциативного обучения люди могут почти предсказать, что произойдет после ситуации, а также научиться справляться с ней или избегать ее, если это возможно.
Для чего нужно ассоциативное обучение?
Ассоциативное обучение в основном служит для того, чтобы научиться предвидеть неблагоприятные ситуации, которые могут возникнуть, если мы будем действовать тем или иным образом, например, если я съем слишком много, у меня будет изжога.
Путем ассоциации люди могут изменить свое поведение в определенный момент, чтобы избежать неприятной сцены или состояния. Людям необходимо привыкнуть к типу реакции, чтобы знать, как избежать неприятных ситуаций.
Человек, который никогда не был в определенной ситуации, может спровоцировать неблагоприятную реакцию на определенный сценарий, но как только он/она получит опыт, он/она будет иметь больше опыта и сможет избежать этого, это благодаря ассоциативному обучению.
Короче говоря, кондуктивное обучение позволяет нам разрабатывать механизмы или стратегии, позволяющие справляться с различными ситуациями. Ассоциативное обучение можно разделить на два разных, но тесно связанных стиля.
Затем у нас есть наблюдательное обучение, которое также основано на том, что мы знаем как усвоенное поведение, но не на собственном опыте, а на наблюдении за тем, что происходит с другими людьми. Этот тип обучения необычен, потому что почти никто не экспериментирует на чужой голове. Вы должны сами принимать удары плотью, чтобы иметь возможность экспериментировать.
Типы ассоциативного научения
На самом деле существует два типа ассоциативного научения, а именно классическое обусловливание, которое связано с причинно-следственными отношениями, и оперантное обусловливание, основанное на взаимосвязи между поведением живых существ и его последствиями .
Этот тип обусловливания приводит к тому, что животное может выбраться из лабиринта с помощью метода проб и ошибок, основанного на соотношении наказание-награда. Во всяком случае, врачи Эдвард Торндайк и Берхус Ф. Скиннер привели в качестве доказательства научные доказательства, доказывающие его эффективность.
Как уже было сказано, ассоциативное обучение было причиной различных споров относительно его применения, поскольку некоторые критики одной и той же психологической специальности расходятся во мнениях относительно техник и методов, используемых для типизации этих двух типов обучения.
Тем не менее, психологи, в целом, продолжают все глубже и глубже погружаться в методы, которые они используют для получения выводов при применении лечения к человеку, что в психологии допускает лечение, основанное не на лекарствах, а на терапии.
Различия между классическим и оперантным обусловливанием
Различие между этими системами обусловливания можно провести на основе различных компонентов:
- Ассоциация: в классическом обусловливании непроизвольная реакция связана со стимулом. При оперантном обусловливании устанавливается связь между произвольной реакцией и ее последствиями.
- Научение: при классическом обусловливании научение происходит посредством ассоциации начального стимула, вызывающего в организме регулярную безусловную реакцию. При оперантном обусловливании обучение происходит за счет ассоциации вознаграждений и наказаний с данным поведением.
- Приобретение поведения: для приобретения поведения при классическом обусловливании достаточно одновременно предъявить нейтральный раздражитель с безусловным раздражителем. Наоборот, чтобы выработать поведение при оперантном обусловливании, необходимо подкреплять и наказывать.
- Процесс: В классическом обусловливании процесс обусловливания основан на ассоциации нейтрального стимула с безусловным стимулом на основе безусловных реакций. С другой стороны, при оперантном обусловливании обучение основано на последствиях поведения.
- Тип поведения: классическое обусловливание основано на непроизвольном поведении, а оперантное обусловливание основано на произвольном поведении, на активных реакциях.
- Последовательность событий: при классическом обусловливании естественная реакция или поведение возникает после стимула. При оперантном обусловливании поведение предшествует вознаграждению или наказанию.
- Цель: цель классического обусловливания состоит в том, чтобы связать стимулы так, чтобы некоторые из них позволили нам предвосхитить их все. Принимая во внимание, что для оперантного обусловливания цель состоит в том, чтобы связать стимул с реакцией с целью, чтобы реакция была более или менее произведена.
Характеристики ассоциативного обучения
Ассоциативное обучение выделяется тем, что его основная характеристика заключается в том, что люди учатся посредством ассоциаций. Таким образом, мы видим, что люди могут знать, что говорит знак, даже если они не понимают языка, потому что они видят картинку. Например, они видят ковбойский сапог и знают, что буквы говорят «ботинок».
С другой стороны, мы можем ассоциировать наказания или награды с опытом, что является ничем иным, как обучением тому, что уже было пережито или пережито в других предыдущих сценариях.
Если я прикоснусь к оголенному проводу, я получу ток, если я буду купаться в холодной воде, я простудлюсь, если я буду говорить слишком громко, меня призовут по стойке смирно и т. данный.
Интеллект живых существ приводит их к пониманию, что делать и чего не делать, даже таким образом можно воспитывать животное и в этих дрессировках используются поощрения и наказания. Люди также узнают, когда наказание может прийти как наказание или награда как приятное ощущение после теплой ванны.
Примеры теста на ассоциативное обучение
Мозг узнает по ассоциациям, какие объекты, люди или животные могут быть приятными, а какие, наоборот, мы ненавидим. Если предположить, что белый халат может носить стоматолог и связать это с проколом десны, ребенок может ненавидеть эти белые халаты.
И наоборот, если мы ассоциируем белый халат с продавцом сливочного мороженого, то мозг по ассоциации посылает сигнал, что белый халат является синонимом приятного вкуса во рту.
Сигнал гудка может означать, что нам следует поторопиться, потому что транспорт ждет нас очень рано утром, а также может возвещать о приходе папы вечером, когда он приходит с работы домой с ужином.
Эти типы ассоциативного обучения являются инструментами, используемыми профессионалами для более глубокого и быстрого достижения лучших результатов с детьми с ограниченными возможностями обучения. Эти дети связывают вознаграждение с приятными предметами, такими как тарелка мороженого, и наказания с неприятными предметами, такими как инъекция.
Из опытов известного русского психолога Павлова следует, что ассоциация идей, основанная на пережитом опыте или на образах, звуках, ароматах, музыке, может давать удивительные результаты в обучении, а также в поведении живых существ.
Итак, каково определение ассоциативного обучения?
Изучение нашего опыта, основанного на том, что мы уже испытали ранее, имеет основополагающее значение для выживания. Это позволяет выполнять все более адаптивные паттерны поведения и даже предсказывать возможные результаты наших действий: например, мы учимся избегать одних стимулов и активно искать другие, потому что ранее были в состоянии связать их с каким-то следствием.
Почему мы действуем так, а не иначе и как мы научились поступать так, вот что интересовало человечество на протяжении веков и привело к исследованию и исследованию этого предмета различными дисциплинами, такими как психология, порождающими различные течения и теории.
Среди этих теоретических течений мы можем найти бихевиоризм, для которого главная основа и объяснение поведения находится в способности ассоциации и ассоциативного обучения.
В этом кратком руководстве мы говорили об ассоциативном обучении в психологии. Мы объяснили, что это такое, каковы виды и особенности этого вида обучения.
Если у вас есть какие-либо вопросы или комментарии, пожалуйста, сообщите нам!
Ссылки
Дикинсон, А. (1980). Современная теория обучения животных. Кембридж: Издательство Кембриджского университета.
Томпсон, Р.Ф., Бао, С., Чен, Л., Чиприано, Б.Д., Грете, Дж.С., Ким, Дж.Дж., … и Крупа, Д.Дж. (1997). Ассоциативное обучение. Международный обзор нейробиологии, 41, 151-189.
Шанкс, Д. Р. (1995). Психология ассоциативного обучения. Издательство Кембриджского университета.
Ваши отзывы помогают нам улучшить качество этих статей.
Более умная павловская собака с оптически модулированным ассоциативным обучением в органической ферроэлектрической нейромеме
Ассоциативное обучение — это критический принцип обучения, объединяющий отдельные идеи и восприятия для улучшения индивидуальной адаптации. Однако обеспечение высокой настраиваемости процессов ассоциации, как в биологических аналогах, и, таким образом, интеграция нескольких сигналов из окружающей среды, в идеале в одном устройстве, является сложной задачей. Здесь мы изготавливаем органический ферроэлектрический нейромем, способный монадически реализовывать оптически модулированное ассоциативное обучение. Этот подход сочетает эффект фотозатвора на границе с сегнетоэлектрическим переключением поляризации, что позволяет легко настраивать оптическую модуляцию носителей заряда. Наше устройство действует как более умная павловская собака, демонстрирующая регулируемое ассоциативное обучение с циклами обучения, настроенными от тринадцати до двух. В частности, мы получаем большую разницу в выходе (>10 3 ), что очень похоже на всплески биологических сенсорных / двигательных нейронов по принципу «все или ничего» с неубывающей проводимостью. В качестве демонстрации концепции, приложения на основе фотосегнетоэлектрической связи в криптографии и логических вентилях реализованы в одном устройстве, что указывает на совместимость с биологической и цифровой обработкой данных.
1. Введение
Человеческий мозг превосходит цифровые компьютеры во многих сложных задачах, вдохновляя репликацию его функций с искусственными нейронами и синапсами для превосходных возможностей обработки данных, подобных биологическому интеллекту [1–5]. Вычисления, вдохновленные мозгом, обладают хорошо настраиваемой собственной динамикой вместо бинарных состояний в булевой логике, что полезно для решения более сложных задач реального мира [6–10]. Модуляция синаптической пластичности в этих устройствах следует принципам обучения человеческого мозга. Ассоциативное обучение — это принцип обучения, при котором идеи и опыт усиливают друг друга, что имеет решающее значение для индивидов при извлечении логической структуры мира для быстрой адаптации к окружающей среде [11–14]. Классическое ассоциативное обучение описано у павловской собаки, у которой начинается выделение слюны на звон колокольчика после тренировочного процесса кормления (безусловный раздражитель) и звонка в колокольчик (нейтральный раздражитель). После обусловливания реакция может быть вызвана как на безусловный, так и на нейтральный раздражители, причем последний становится условным раздражителем. Недавно были разработаны мемристивные устройства или схемы для реализации ассоциативного обучения на аппаратном уровне [15–24]. Тем не менее, обеспечение высокой настраиваемости ассоциативного обучения в электронных устройствах, как и в биологических аналогах, что является ключом к дальнейшему совершенствованию оборудования для ассоциативного обучения, по-прежнему является сложной задачей. В частности, следует все чаще принимать во внимание интеграцию нескольких сигналов для модуляции процессов обучения, которые определяют адаптацию людей к изменяющимся условиям. Настраиваемость в существующих реализациях довольно ограничена простым изменением безусловных и условных раздражителей. В биоинспирированном виде внешние воздействия окружающей среды, такие как освещение, также могут активно модулировать ассоциативные процессы. Кроме того, требуется большая разница между нейтральными и условными реакциями, чтобы имитировать импульс биологического нейрона по принципу «все или ничего», что позволяет избежать дальнейшего построения схем сравнения для точной дифференциации. В идеале этот регулируемый ассоциативный элемент обучения с большой разностью выходных сигналов должен быть основан на одном устройстве, чтобы обеспечить простейшую геометрию и уменьшить бюджет мощности, задержку и количество взаимосвязей между цепями.
Здесь изготавливается оптически модулированный органический нейромем с двухконцевой планарной архитектурой с использованием сегнетоэлектрических полимеров и низкомолекулярных полупроводников. На основе сочетания эффекта фотозатвора на границе раздела и сегнетоэлектрического переключения поляризации в одном устройстве достигается высоконастраиваемая оптическая модуляция носителей заряда. Реализована более умная павловская собака, демонстрирующая регулируемое ассоциативное обучение с тренировочными циклами, настроенными с тринадцати до двух под УФ-освещением. Кроме того, расход энергии на протяжении всего тренировочного процесса составляет всего 84,9до 9,4 μ Дж. В частности, большая разница между нейтральными и условными реакциями (> 10 3 ) достигается с помощью таких процессов обучения в нашей монадической реализации, демонстрируя большое сходство с пиковой и бездекрементной проводимостью по принципу «все или ничего». в биологических сенсорных/моторных нейронах. Обнадеживает то, что на основе такой биологически сравнимой обработки множественных сигналов на основе фотосегнетоэлектрической связи мы расширяем наше монадическое ассоциативное обучающее устройство для приложений в шифровании сообщений и логических операциях, сокращая разрыв между настраиваемой биологической и цифровой обработкой данных. Таким образом, наши результаты продвигают разработку оборудования для ассоциативного обучения, закладывая основу устройств для мозгоподобных систем на пути к искусственному интеллекту.
2. Результаты
2.1. Структура устройства и характеристики пленки
Трансформация реакции двигательных нейронов по принципу «все или ничего» на один и тот же стимул до и после обучения является ключевым механизмом, участвующим в ассоциативном обучении биологической нервной системы. Типичная схема нейронной цепи для ассоциативного обучения показана на рисунке 1 (а), которая включает два сенсорных нейрона (S), интернейрон (I) и двигательный нейрон (M). Нейтральный раздражитель (НС), воздействующий на сенсорный нейрон, не может индуцировать потенциал действия в двигательном нейроне до тех пор, пока через интернейрон не установится усиленная взаимосвязь с безусловным раздражителем (БС). Состояние интернейрона критически определяет установление ассоциации, электронный вариант которой может соответствовать сегнетоэлектрическому переключению поляризации в устройствах. Поэтому мы изготовили органический сегнетоэлектрический нейромем с двухконцевой планарной архитектурой, используя ультратонкий полимер поли(винилиденфторид-котрифторэтилен) (P(VDF-TrFE)) и низкомолекулярный полупроводник диоктилбензотиенобензотиофен (C 8 -BTBT) в качестве функциональных слоев (рис. 1(b) и рис. S1). При изготовлении устройства два 100-нм золотых электрода с размерами µ м 2 переносились непосредственно на поверхность функциональных пленок. Важным преимуществом сегнетоэлектрических полимеров является их совместимость с любой подложкой при низких температурах [25, 26]. Сильнолегированная кремниевая подложка, покрытая ~5 нм Al 2 O 3 , была приготовлена для нанесения P(VDF-TrFE) (70 : 30 мольное соотношение) из смеси N , N -диметилформамид (ДМФА) и антирастворитель p -анисальдегид (~5 мг мл -1 ) при 0,5 мас. % концентрация. При использовании антирастворителя и обработке при 40°С на горячей плите в течение 10 мин для повышения кристалличности осажденная пленка П(ВДФ-ТрФЭ) отчетливо выделялась на подложке (рис. S2), а ее морфологические свойства изменялись. дальнейшее изучение с помощью измерений атомно-силовой микроскопии (АСМ). Слой P(VDF-TrFE) был толщиной всего нм, демонстрируя гладкую поверхность со среднеквадратичной (RMS) шероховатостью ~0,73 нм (рис. 1(c)). Измерения АСМ были выполнены на различных участках, выбранных случайным образом, со среднеквадратичной шероховатостью менее 1 нм (рис. S3).
На сверхгладкой сегнетоэлектрической пленке был определен квадрат a μ m 2 с направленной вверх поляризацией путем сканирования заземленного наконечника АСМ с напряжением ±9 В, приложенным к нижнему электроду (рис. S4). Наблюдался четкий фазовый сдвиг на 180 ° относительно исходного фона P (VDF-TrFE) с однородной нисходящей поляризацией (рис. 1 (d)). Сегнетоэлектричество происходит из кристаллической фазы P(VDF-TrFE), зерна которой можно четко наблюдать в характеристиках морфологии АСМ. Кроме того, ультратонкий кристаллический P(VDF-TrFE) с гладкой поверхностью позволяет наносить высококристаллический низкомолекулярный полупроводник C 8 -ВТБТ толщиной ~11,1 нм (рис. 1(д)). Кроме того, сегнетоэлектрические свойства были исследованы с помощью локального зонда в установке силовой микроскопии пьезоотклика (PFM) (рис. 1 (f)). Для локального переключения доменов применяли напряжения переменной амплитуды в пределах ±7 В. Мы наблюдали четкий гистерезис против часовой стрелки с фазовым контрастом 180 ° и типичной формой амплитуды в виде бабочки, показывая, что молекулярные дипольные моменты в разных состояниях поляризации имеют почти антипараллельную ориентацию (рис. 1 (g)). Таким образом, структурная деформация и переключение поляризации ультратонкой пленки P(VDF-TrFE) одновременно осуществляются полем поля, генерируемым иглой PFM. Коэрцитивные напряжения, при которых происходят сегнетоэлектрические инверсии поляризации, составляют примерно +2,4 и -5,4 В. Как правило, по мере уменьшения толщины сегнетоэлектрической пленки поле деполяризации, возникающее из-за зарядов, связанных с поверхностью, становится сильнее [27, 28]. Следовательно, были выполнены зависящие от времени измерения, отображающие эволюцию пьезоэлектрических свойств, связанных с переориентацией состояний поляризации. Ультратонкий P(VDF-TrFE) демонстрировал стабильное состояние спонтанной нисходящей поляризации, тогда как восходящая поляризация демонстрировала релаксацию поляризации (рис. 1(h)).
2.2. Сегнетоэлектрические оптоэлектронные устройства, определяемые поляризацией
Принимая во внимание ультратонкие функциональные пленки, приложение напряжения между двумя плоскими электродами также может эффективно реализовать модуляцию поля [29, 30]. Следовательно, при всех последующих электрических измерениях один Au-электрод заземлялся, а на другой электрод подавалось внешнее смещение (рис. 2, а). Направления сегнетоэлектрической поляризации вверх и вниз можно хорошо переключать, применяя различные напряжения, способствуя эффективному накоплению и истощению носителей в органической сегнетоэлектрической нейромеме с двухконцевой планарной архитектурой. Процессы аналогичны процессам памяти на сегнетоэлектрических полевых транзисторах (FET), управляемых напряжением затвора с тремя выводами [31–35]. Основное отличие состоит в том, что внешнее электрическое поле передается через сверхтонкие функциональные слои, вызывая впоследствии сегнетоэлектрическое переключение поляризации. Для развертки напряжения от +12 В до –12 В (направления развертки указаны стрелками) удельное сопротивление C 8 -BTBT перешел из состояния высокого сопротивления (ВЫКЛ.) в состояние с низким сопротивлением (ВКЛ.) и обратно в состояние ВЫКЛ., что привело к гистерезису тока (рис. 2(b)). Это поведение переключения было воспроизведено во время последующих серий разверток напряжения. Серия циклов памяти с повторяющимися импульсами напряжения +15 В, –1 В, –15 В и –1 В использовалась как операции сброса, чтения, установки и чтения соответственно (рис. 2(с)). Было достигнуто состояние неразрушающего считывания с коэффициентом включения/выключения более 1000, что также можно вывести из текущей петли гистерезиса, как показано на типичном графике 9.0227 I-V Кривые прибора. Кроме того, после операций установки и сброса при подаче –12 В и +12 В соответственно на ВАХ – в низковольтном диапазоне ±2 В отчетливо выявляются два различных состояния поляризации. Кроме того, для оценки стабильности наших устройств были проведены измерения удержания, показавшие, что токи во включенном и выключенном состояниях сохраняли отношение включенного/выключенного > 10 в течение продолжительного времени 2500 с (рис. S5).
Основываясь на хорошо переключаемой сегнетоэлектрической поляризации, мы дополнительно изучили оптоэлектронные характеристики наших устройств (рис. 2(d)). Учитывая, что С 8 -Слой BTBT работает в ультрафиолетовом диапазоне с максимальным значением пика поглощения ~358 нм, применялся источник УФ-излучения 365 нм (рис. S6). Когда сегнетоэлектрическая поляризация была направлена вверх, ток в активных слоях быстро возрастал при УФ-освещении с энергией фотонов выше E g из-за фотогенерированных носителей (рис. 2(e)). После прекращения действия УФ-света ток возвращался к исходному темновому значению из-за отсутствия дополнительных фотогенерированных носителей. Время нарастания () и спада (), определяемое как интервал отклика на нарастание/спад от 10%/9От 0% до 90%/10% тока стока при световом освещении оценивается в ~134,7 и 148,7 мс соответственно. Интересно, что когда сегнетоэлектрические диполи были переключены вниз, то же самое устройство действовало как стимулируемый светом искусственный синапс (рис. 2(f)). Аналогичным образом при освещении появлялось приращение проводимости канала. Затем ток претерпевал процесс постепенного затухания после выключения световой засветки, который четко отличался от быстро уменьшающегося фототока при восходящей поляризации. Помимо интенсивности света, работа стимулированного светом органического искусственного синапса дополнительно характеризовалась изменением количества, частоты и временного интервала импульсных световых стимулов (рис. S7). Способность изменять силу синаптических связей с помощью одного повторяющегося стимула соответствует биологической основе неассоциативного обучающего поведения в человеческом мозгу.
Кроме того, взаимосвязь между направлением сегнетоэлектрической поляризации и различными фотоэлектрическими свойствами была дополнительно подтверждена в трехвыводном транзисторе со структурой нижнего затвора и верхнего контакта (рис. S8). Схема работы режима переключения поляризации и фотосегнетоэлектрической связи в наших устройствах показана на рис. 2(g). Когда направление поляризации сегнетоэлектрических диполей (i) вверх или (ii) вниз, дырки накапливаются или истощаются в активных слоях соответственно. При легком освещении C 9Пленки 0977 8 -BTBT поглощают падающие фотоны, а затем генерируют огромное количество экситонов, которые могут быть разделены сильным поляризационным локализованным полем на границе раздела P(VDF-TrFE)/C 8 -BTBT. Затем внешнее электрическое поле заставляет неспаренные дырки быстро мигрировать в проводящем канале, что приводит к увеличению проводимости в обоих состояниях поляризации (iii и iv). Неспаренные электроны быстро собираются катодом при восходящей поляризации, в то время как они имеют тенденцию захватываться межфазными ловушками под действием направленных вниз диполей и затем могут медленно высвобождаться.
2.3. Более умная павловская собака с оптически модулированным ассоциативным обучением
Павловское ассоциативное обучение имитируется во многих электронных версиях, таких как мемристоры, электрохимические транзисторы и схемы, для повышения эффективности обучения и увеличения интенсивности интеграции вычислительных систем, основанных на мозге. Примечательно, что мультивходная модуляция во время процессов обучения, раскрывающая богатую динамику и сложные вычислительные задачи в биологических системах, должна рассматриваться в большей степени для дальнейшего развития ассоциативных устройств обучения.
Сначала мы имитировали электронную собаку Павлова, воспользовавшись динамикой поляризации в ультратонком P(VDF-TrFE). Во время тренировочного процесса еда представляет собой УЗ спайка -10 В, вызывающего безусловную реакцию (УР), т. е. слюноотделение, а НС с напряжением -1 В, т. е. звон колокольчика, вызывает нейтральную реакцию (НО). Перед обучением UR ~ 10 мк A был примерно на пять порядков выше, чем NR, что значительно увеличивало различие между двумя стимулами (рис. S9).). Поляризация вверх в ультратонком П(ВДФ-ТрФЭ) индуцировалась УЗ на -10 В выше коэрцитивного напряжения, вызывая накопление заряда в активных слоях. На этапе i тренировочного процесса NS в −1 В было недостаточно для изменения стабильной спонтанной нисходящей поляризации в P(VDF-TrFE), что привело к низкому току отклика ~10 −10 A (рис. 3( а)). При многократном подаче парных сигналов «звонок» (НС) и «еда» (УЗ) на этапе ii с интервалом 250 мс состояние поляризации постепенно менялось вверх, с увеличением выходного тока для одного и того же НС после каждого НАС. Значение 10 -7 A был определен как порог реакции «слюноотделение». После применения 13 пар US/NS сегнетоэлектрическая поляризация была полностью переключена в восходящее направление, способствуя большому выходному току более ~10 -7 А при подаче только -1 В через 30 с (стадия iii). Установлена связь между НС и УЗ, при которой НС вызывает сходную с УЗ реакцию «слюноотделения» и может быть названа условным раздражителем (УС). Хорошо различимая разница между NR и CR превышает 10 3 , что является рекордно высоким значением в литературе, что дает значительное сходство с импульсами биологических нейронов по принципу «все или ничего» (таблица S1).
В частности, органические полупроводниковые пленки в предлагаемом сегнетоэлектрическом нейромеме могут выступать как в качестве светочувствительных, так и нейроморфных считывающих элементов [36–38]. Следовательно, при освещении ультрафиолетовым светом более умная павловская собака может быть реализована с помощью оптически модулированной процедуры обучения, использующей эффективную фотосегнетоэлектрическую связь. В процессе обучения, т.е. постепенного изменения поляризации и образования проводящих каналов, происходит захват электронов на P(VDF-TrFE)/C 8 -Интерфейс BTBT также способствует модуляции проводимости полупроводников. В одном и том же приборе при разных условиях освещенности (0, 200 и 1000 мк Вт/см 2 ) выходные токи для КС (начальный НС небольшого всплеска напряжения −1 В) возрастали быстрее до пунктирная линия (окончание тренировки) при увеличении интенсивности света. Для дальнейшего количественного анализа были извлечены выходные токи для КС в зависимости от количества УЗ (-10 В) в процессе обучения (рис. S10). Результаты тренировки при разной интенсивности света показали наибольшую разницу в первых нескольких импульсах. При обучении первых четырех пар УЗ/НС наклон выходного тока для кривой CS в зависимости от количества УЗ значительно увеличивался от A до A. Быстрое увеличение выходного тока при усилении интенсивности света тесно связано с свойства P(VDF-TrFE)/C 8 -интерфейс БТБТ. В частности, в начале тренировочных процессов происходит обеднение носителей заряда в проводящих каналах из-за спонтанной нисходящей поляризации ультратонкого П(ВДФ-ТрФЭ) на Al 2 O 3 . Стабильное и предпочтительное состояние было полезным для повышения пластичности стимулируемых светом искусственных синапсов (рис. 3(b)). Следовательно, при УФ-освещении с повышенной интенсивностью непрерывно генерировалось и разделялось больше экситонов. Затем большее количество неспаренных электронов из этих фотогенерированных экситонов было захвачено на P(VDF-TrFE)/C 8 -Интерфейс BTBT при непрерывном освещении. Эффект фотозатвора, создаваемый захваченными электронами, может быть дополнением к восходящей сегнетоэлектрической поляризации. Это хорошо способствовало ускоренному накоплению в органических проводящих каналах, что соответствовало более умной павловской собаке с уникальной способностью быстрее обучаться во время дрессировки. Кроме того, мы оценили потребление энергии на протяжении всего процесса обучения нашей органической сегнетоэлектрической нейромемы, которое можно выразить как
где время достижения током порога реакции «слюноотделение» (10 −7 А), – напряжение, подаваемое на устройство в процессе обучения, – сила тока в устройстве в процессе обучения. Энергозатраты на протяжении всего тренировочного процесса составляют всего от 9,4 (2 тренировочных импульса) до 84,9 мк Дж (13 тренировочных импульсов). Примечательно, что благодаря эффективному фотосегнетоэлектрическому соединению в нашем устройстве монадическая реализация реализуется без сложных электрических межсоединений или изменения предварительно заданных входных последовательностей. Таким образом, органический сегнетоэлектрический нейромем с двухконцевой планарной архитектурой представляет собой увлекательную платформу для регулируемого ассоциативного обучения, усиливая универсальность полевой модуляции носителей заряда посредством фотосегнетоэлектрической связи для биомиметических функциональных элементов обработки сигналов [39].–41].
2.4. Криптографические и логические приложения
Эффективная фотосегнетоэлектрическая связь в процессе ассоциативного обучения показывает настраиваемое установление связи между двумя объектами, которая по своей сути аналогична свойству ключа в криптографии. В частности, преобразование зашифрованных данных в чистые данные с соответствующим ключом также является процессом, в котором событие A соединяется с событием B. Следовательно, предлагаемая оптически модулированная органическая ферроэлектрическая нейромемия потенциально привлекательна для аппаратных приложений безопасности. Распространенным методом шифрования для электронных устройств является отображение эффективной информации при определенной длине волны света на основе оптических характеристик материала [42–46]. Как только материал подготовлен с выбранным дешифрованным светом на соответствующей длине волны, мгновенная перестраиваемость передаваемой информации ограничена, что можно рассматривать как метод статического шифрования. Тем не менее, учитывая, что павловское ассоциативное обучение по своей сути является динамической процедурой, мы можем изменить информацию, которую хотим передать, в любое время в одном и том же устройстве с помощью внешних фотоэлектрических сигналов. Кроме того, уникальная оптическая модуляция, основанная на фотосегнетоэлектрической связи в устройствах, увеличивает сложность ключа, что значительно увеличивает сложность декодирования. Мы разработали метод кодирования на основе характеристик устройства. Как показано на рисунке 4(а), зашифрованные данные представляют собой сигнал 0-1, отличающийся интенсивностью УФ-излучения 365 нм (0: 2000 мк Вт/см 2 и 1: 6000 мк Вт/см 2 ). Чистые данные определяются как двоичный сигнал, указывающий, изменяется ли выходной ток на три порядка. Ключ установлен в виде массива ( и ), в котором «» представляет, подвергаются ли собаки безусловным стимулам (1: да и 0: нет), а «» представляет, может ли количество безусловных стимулов завершить обучение собаки. собака (1: да и 0: нет). Перечислены зашифрованные данные, открытые данные и соответствующие ключи между ними. Когда мы регулируем количество импульсов и интенсивность светового освещения, можно получить восемь различных комбинаций. Более того, отношение отображения между кодом и ключами без перекрытия или неправильной передачи информации показано на рисунке 4(b). Поэтому мы определили длинные и короткие сигналы в азбуке Морзе как высокие и низкие токи соответственно. Затем была продемонстрирована расшифровка простых символов азбуки Морзе IQR (—▪▪-▪-▪-) и NJU (-▪▪—▪▪-) (рис. 4(c)). Эти результаты представляют собой интересную концепцию разработки готовой системы безопасности, основанной на ассоциативном обучении путем внедрения нового дизайна устройств и материалов.
В дополнение к регулированию процессов динамического обучения эффективная фотосегнетоэлектрическая связь в одном устройстве также приносит пользу приложениям оптоэлектронной булевой логики. Как правило, логические функции ИЛИ и И представляют собой два основных логических элемента, чьи соответствующие логические функции НЕ-ИЛИ и НЕ-И могут использоваться для построения полной логической системы [47]. В традиционной схемотехнике для выполнения основных операций логических элементов требуется более шести транзисторов. Тем не менее, в одном устройстве оптический и электрический сигналы могут использоваться как два входа с одновременной модуляцией проводящего канала освещением и сегнетоэлектрической поляризацией. Как показано на рисунке 5(а), определяется оптическими сигналами, где УФ-освещение (9600 µ Вт/см 2 ) соответствует 1, а отсутствие света соответствует 0. является амплитудой импульсов напряжения, где амплитуды высокого напряжения представляют 1, а амплитуды низкого напряжения представляют 0. Кроме того, для обеспечения восходящего или нисходящей сегнетоэлектрической поляризации перед каждой логической операцией, заранее прикладывались напряжения установки (-10 В) или сброса (+10 В) соответственно. При эффективной модуляции фотоэлектрических свойств полупроводниковых каналов путем изменения критического значения требуемых импульсных и световых операций в одном и том же устройстве были реализованы логические операции ИЛИ/И (рис. 5(б)). Результаты ясно показали, что выход операции вентиля ИЛИ был 0 (низкий) только тогда, когда оба входа и были 0; в противном случае он был 1 (высокий) с трехкратной разницей в токе. Выход операции вентиля И был 1 (высокий) только тогда, когда оба входа и были 1; в противном случае он был равен 0 (низкий), что указывает на реконфигурируемость устройств.
3. Обсуждение
В заключение, мы имитировали оптически модулированное монадическое ассоциативное обучающее поведение, используя органическую ферроэлектрическую нейромему с двухконцевой планарной архитектурой. Этот подход сочетает в себе эффект фотозатвора на границе раздела и сегнетоэлектрическое переключение поляризации, что позволяет легко настраивать оптическую модуляцию носителей заряда в одном устройстве. Более умная павловская собака, проявляющая ассоциативное обучение, реализуется с помощью тренировочных циклов, настроенных с тринадцати до двух, и с низким потреблением энергии на протяжении всего тренировочного процесса. В частности, мы добились большой разницы в выходе >10 3 во время таких настраиваемых процессов обучения в нашей монадической реализации, что близко соответствует принципу «все или ничего» биологического нейрона, всплескающего с бездекрементной проводимостью. В качестве демонстрации концепции приложения для шифрования сообщений и логических операций выполняются в одном устройстве, что указывает на совместимость с биологической и цифровой обработкой данных. Наши результаты демонстрируют возможность развития аппаратного обеспечения ассоциативного обучения в сторону искусственного интеллекта, вдохновленного мозгом.
4. Материалы и методы
4.1. Осаждение кристаллов P(VDF-TrFE) и C
8 -BTBT Сильнолегированная кремниевая подложка, покрытая ~5 нм Al 2 O 3 методом атомно-слоевого осаждения, была последовательно очищена в ультразвуковой ванне с ацетоном, изопропанол и деионизированную воду по 10 мин каждая. Затем П(ВДФ-ТрФЭ) (молярное соотношение 70 : 30, приобретенный у Solvay, Inc., Франция) растворяли в смеси ДМФ и антирастворителя p -анисальдегид (~5 мг мл -1 ) при 0,5 мас. % концентрация. Каплю раствора P(VDF-TrFE) затем капали на подложку; механический насос со скоростью откачки ~7 л мин −1 использовали для выпуска воздуха через трубу, расположенную на ~1 мм от верхней поверхности капли в перчаточном боксе в условиях высокой чистоты N 2 . По мере движения края раствора осажденные пленки П(ВДФ-ТрФЭ) могли быть получены после испарения растворителя при комнатной температуре и четко выделялись на подложке, а затем обрабатывались при 40°С на горячей пластине в течение 10 мин для повышения кристалличности. Низкомолекулярный полупроводник C 8 -BTBT (Sigma-Aldrich) растворяли в смеси растворителей с анизолом (Sigma-Aldrich) (0,5 мас.%). Кристаллы C 8 -BTBT были нанесены на поверхность P(VDF-TrFE) в качестве активных слоев в условиях окружающей среды методом центрифугирования при 500 об/мин в течение 5 с и 2000 об/мин в течение 60 с.
4.2. Изготовление устройства
Узорчатые пленки Au толщиной 100 нм и Au-площадки размером мкм мкм 2 были термически напылены при скорости осаждения 0,2 Å с −1 . Затем на верхнюю часть кристалла C 8 -BTBT были перенесены две Au-прокладки для формирования электродов истока и стока. Ширина и длина канала этих Fe-OFET составляли 75 и 5 мкм м соответственно.
4.3. Электрические характеристики
Анализатор полупроводниковых приборов KEYSIGHT B1500A использовался для определения электрических характеристик наших устройств в условиях окружающей среды.
4.4. Измерения АСМ и PFM
Регулярные характеристики АСМ были выполнены на сканирующем зондовом микроскопе (SPA-400), управляемом зондовой станцией SPI 4000 (Seiko Instruments, Inc.). Измерения петли пьезоэлектрического гистерезиса и доменного пьезоэлектрического поведения были выполнены с помощью сканирующего зондового микроскопа Asylum Research Cypher (Asylum Research, Oxford Instruments, Китай) с использованием кремниевых кантилеверов Nanosensors PPP-EFM с хромовым/платино-иридиевым (Cr/Pt-Ir) покрытием ( радиус ~25 нм).
4.4.1. Измерения XRD
XRD вне плоскости был выполнен с помощью рентгеновского дифрактометра Rigaku SmartLab, работающего при мощности рентгеновского излучения 3 кВт, для оценки кристаллических свойств кристаллов P (VDF-TrFE) и C 8 -BTBT. .
4.4.2. Измерения УФ-поглощения
Мы получили спектры поглощения пленок C 8 -BTBT на кварце с помощью спектрометра Shimadzu UV3600 (UV-vis-NIR) в диапазоне 300–700 нм.
Доступность данных
Все данные, подтверждающие результаты этого исследования, можно получить у соответствующего автора по обоснованному запросу.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.
Вклад авторов
М. Пей и К. Ван написали рукопись в соавторстве. М. Пей, К. Ван, К. Чанг и Ю. Ли задумали, спроектировали и организовали эксперименты. М. Пей, Дж. Го и Б. Чжан участвовали в подготовке образцов, изготовлении устройств, измерениях и анализе данных. М. Пей провел измерения АСМ. М. Пей, Дж. Го и Б. Чжан выполнили измерения XRD. М. Пей, К. Ван, К. Чанг, Дж. Го, Б. Чжан, С. Цзян и Ю. Ли. проанализировал экспериментальные данные и написал статью в соавторстве. Все авторы участвовали в обсуждениях. Мэнцзяо Пей, Чанджин Ван и Цюн Чан в равной степени внесли свой вклад в эту работу.
Благодарности
Это исследование было поддержано Фондом естественных наук провинции Цзянсу (номер гранта BK20211507), Национальной ключевой программой исследований и разработок Китая (грант № 2021YFA0715600), Национальным фондом естественных наук Китая (номер гранта 61774080). , 61861166001, 51861145202 и 62174082), а также стартовые средства Нанкинского университета.
Дополнительные материалы
Рис. S1: молекулярные структуры. Рис. S2: оптическая микроскопия ультратонкого P(VDF-TrFE). Рис. S3: АСМ-изображения ультратонкой кристаллической пленки P(VDF-TrFE) на Al2O3. Рис. S4: измерения PFM вне плоскости. Рис. S5: производительность памяти двухконтактных планарных органических сегнетоэлектрических устройств. Рис. S6: спектры поглощения C 8 — Пленки БТБТ на кварце. Рис. S7: оптически модулированный органический искусственный синапс в состоянии нисходящей поляризации P (VDF-TrFE). Рис. S8: оптоэлектронные характеристики трехконтактных органических сегнетоэлектрических устройств. Рис. S9: безусловный раздражитель (US) и нейтральный раздражитель (NS) и их текущие реакции. Рис. S10: количественный анализ. Примечание 1: производительность стимулированного светом органического искусственного синапса. Таблица S1: сравнение с электронными павловскими собаками в литературе. (Дополнительные материалы)
Авторское право
Авторское право © 2021 Mengjiao Pei et al. Издательство «Обзор науки и техники» с эксклюзивной лицензией. Распространяется по лицензии Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0).
Классическое обусловливание – Введение в психологию – 1-е канадское издание
Глава 8. Обучение
Цели обучения
- Опишите, как ранние работы Павлова в области классического обусловливания повлияли на понимание обучения.
- Ознакомьтесь с концепциями классического обусловливания, включая безусловный раздражитель (US), условный раздражитель (CS), безусловную реакцию (UR) и условную реакцию (CR).
- Объясните роль, которую угасание, обобщение и различение играют в обусловленном обучении.
Павлов демонстрирует кондиционирование собак
В начале 20-го века русский физиолог Иван Павлов (1849-1936), изображенный на рис. 8.2, изучал пищеварительную систему собак, когда заметил интересное поведенческое явление: у собак начиналось выделение слюны, когда лаборанты, которые нормально накормив их вошли в помещение, хотя собаки еще не получали никакой еды. Павлов понял, что у собак выделяется слюна, потому что они знали, что их вот-вот покормят; собаки стали ассоциировать приход техников с едой, которая вскоре последовала за их появлением в комнате.
Рисунок 8.2 Иван Павлов. Вместе со своей группой исследователей Павлов начал более детально изучать этот процесс. Он провел серию экспериментов, в ходе которых собак воздействовали звуком непосредственно перед приемом пищи. Он систематически контролировал начало звука и время доставки еды, а также регистрировал количество слюноотделения собак. Первоначально у собак выделялось слюноотделение только тогда, когда они видели или чувствовали запах пищи, но после нескольких сочетаний звука и еды у собак началось выделение слюны, как только они услышали звук. Животные научились ассоциировать звук с последующей едой.
Павлов определил фундаментальный процесс ассоциативного обучения, названный классическим обусловливанием. Классическое обусловливание относится к обучению, которое происходит, когда нейтральный стимул (например, тон) ассоциируется со стимулом (например, едой), который естественным образом вызывает поведение . После того, как ассоциация изучена, ранее нейтрального стимула достаточно, чтобы вызвать поведение.
Как вы можете видеть на рис. 8.3, «4-панельное изображение свистка и собаки», психологи используют специальные термины для обозначения стимулов и реакций при классическом обусловливании. безусловный раздражитель (US) – это нечто (например, пища), которое вызывает естественную реакцию , а безусловная реакция (UR) – это естественная реакция (например, слюноотделение), которая следует за безусловным стимулом . Условный раздражитель (CS) является нейтральным раздражителем, который после неоднократного предъявления перед безусловным раздражителем вызывает такую же реакцию, как и безусловный раздражитель . В опыте Павлова звук тона служил условным раздражителем, который после заучивания производил условная реакция (CR) , которая представляет собой приобретенную реакцию на ранее нейтральный стимул . Обратите внимание, что УР и ПР — это одно и то же поведение — в данном случае слюноотделение — но им даны разные названия, потому что они вызываются разными стимулами (УЗИ и КС соответственно).
Кондиционирование полезно с точки зрения эволюции, потому что оно позволяет организмам развивать ожидания, которые помогают им подготовиться как к хорошим, так и к плохим событиям. Представьте, например, что животное сначала почует новую пищу, съест ее, а затем заболеет. Если животное может научиться ассоциировать запах (ЗС) с едой (ЗС), оно быстро поймет, что пища создает негативный результат, и не будет есть ее в следующий раз.
Стойкость и исчезновение обусловленности
После того, как он продемонстрировал, что обучение может происходить через ассоциации, Павлов перешел к изучению переменных, влияющих на силу и постоянство условного рефлекса. В некоторых исследованиях после обусловливания Павлов повторно предъявлял звук, но не предъявлял после этого пищу. Рисунок 8.4, «Приобретение, исчезновение и спонтанное восстановление», показывает, что произошло. Как вы можете видеть, после начальной фазы приобретения (обучения), на которой происходило обусловливание, когда затем предъявлялась только CS, поведение быстро снижалось — у собак выделялось все меньше и меньше слюны на звук, и в конечном итоге звук не вызывал слюноотделения. вообще. Угасание относится к уменьшению реакции, которое происходит, когда условный раздражитель неоднократно предъявляется без безусловного раздражителя .
Рисунок 8.4 Приобретение, исчезновение и спонтанное восстановление. Приобретение: CS и США неоднократно объединяются в пары, и поведение увеличивается. Угасание: CS неоднократно предъявляется в одиночку, и поведение медленно снижается. Спонтанное восстановление: после паузы, когда CS снова предъявляется отдельно, поведение может снова проявиться, а затем снова показать угасание.Хотя в конце первого периода угашения CS больше не вызывал слюноотделения, эффекты кондиционирования полностью не исчезли. Павлов нашел, что после паузы повторное звучание тона вызывает слюноотделение, хотя и в меньшей степени, чем до угасания. Увеличение реакции на CS после паузы после угасания известно как спонтанное восстановление . Когда Павлов снова предъявил только CS, поведение снова показало угасание, пока снова не исчезло.
Хотя поведение исчезло, исчезновение никогда не бывает полным. Если снова попытаться обусловить, животное усвоит новые ассоциации намного быстрее, чем в первый раз.
Павлов также экспериментировал с предъявлением новых раздражителей, сходных, но не идентичных исходному условному раздражителю. Например, если собаку приучили к царапанью до того, как принесут еду, стимул изменится на потирание, а не на царапание. Он обнаружил, что у собак также выделялось слюноотделение при испытании аналогичного стимула, процесс, известный как 9.0020 обобщение . Обобщение относится к склонности реагировать на раздражители, напоминающие исходный условный раздражитель . Способность к обобщению имеет важное эволюционное значение. Если мы едим несколько красных ягод и от них нас тошнит, было бы неплохо дважды подумать, прежде чем есть фиолетовые ягоды. Хотя ягоды и не совсем одинаковые, тем не менее они похожи и могут иметь одинаковые отрицательные свойства.
Левицкий (1985) провел исследование, которое продемонстрировало влияние генерализации стимулов и то, как быстро и легко это может произойти. В его эксперименте старшеклассники сначала кратко общались с женщиной-экспериментатором, у которой были короткие волосы и очки. Исследование было построено так, что студенты должны были задать экспериментатору вопрос, и (в соответствии со случайным заданием) экспериментатор отвечал либо отрицательно, либо нейтрально по отношению к студентам. Затем студентам велели пройти во вторую комнату, где находились два экспериментатора, и подойти к любому из них. Однако исследователи устроили так, что одна из двух экспериментаторов была очень похожа на первоначальную экспериментаторшу, а другая — нет (у нее были более длинные волосы и не было очков). Студенты значительно чаще избегали экспериментатора, который выглядел как предыдущий экспериментатор, когда тот экспериментатор относился к ним негативно, чем когда она относилась к ним более нейтрально. Участники продемонстрировали генерализацию стимула, так что новый, похожий на вид экспериментатор вызывал у участников такую же негативную реакцию, как и экспериментатор на предыдущем сеансе.
Оборотной стороной генерализации является различение — склонность по-разному реагировать на стимулы, сходные, но не идентичные . Собаки Павлова быстро научились, например, выделять слюну, когда они слышат специфический тон, предшествующий еде, но не когда слышат похожие тона, которые никогда не ассоциировались с едой. Различение также полезно — если мы попробуем фиолетовые ягоды и если они не вызовут у нас тошноту, мы сможем провести различие в будущем. И мы можем узнать, что, хотя два человека в нашем классе, Кортни и Сара, могут выглядеть очень похожими, они, тем не менее, разные люди с разными характерами.
В некоторых случаях существующий условный раздражитель может служить безусловным раздражителем для сопряжения с новым условным раздражителем — процесс, известный как обусловливание второго порядка . В одном из исследований Павлов, например, сначала приучал собак выделять слюну к звуку, а затем неоднократно сочетал со звуком новый CS, черный квадрат. В конце концов он обнаружил, что у собак выделяется слюна только при виде черного квадрата, хотя он никогда не был напрямую связан с едой. Вторичные обусловливающие факторы в повседневной жизни включают наше влечение к вещам, которые означают или напоминают нам о чем-то другом, например, когда мы чувствуем себя хорошо в пятницу, потому что это стало ассоциироваться с зарплатой, которую мы получаем в этот день, что само по себе является условным стимулом. за удовольствия, которые мы покупаем на зарплату.
Роль природы в классической обусловленности
Как мы видели в главе 1 «Введение в психологию», ученые, связанные со школой бихевиористов, утверждали, что все обучение основано на опыте и что природа не играет никакой роли. Классическое обусловливание, основанное на обучении через опыт, представляет собой пример важности окружающей среды. Но классическое обусловливание не может быть полностью понято с точки зрения опыта. Природа также играет роль, поскольку наша эволюционная история сделала нас способными лучше запоминать одни ассоциации, чем другие.
Клинические психологи используют классическую обусловленность для объяснения обучения фобии — сильному и иррациональному страху перед определенным объектом, деятельностью или ситуацией . Например, вождение автомобиля — это нейтральное событие, которое обычно не вызывает у большинства людей реакции страха. Но если у человека случилась паническая атака, во время которой он или она внезапно испытал сильные негативные эмоции во время вождения, этот человек может научиться ассоциировать вождение с панической реакцией. Вождение стало тем КС, который теперь создает реакцию страха.
Психологи также обнаружили, что у людей не развиваются фобии к чему бы то ни было. Хотя в некоторых случаях у людей может развиться фобия вождения, у них более вероятно развитие фобии по отношению к объектам (например, змеям и паукам) или местам (например, высоким местам и открытым пространствам), которые в прошлом были опасны для людей. В современной жизни люди редко бывают укушены пауками или змеями, падают с деревьев или зданий или подвергаются нападению хищника на открытой местности. Гораздо выше вероятность получить травму во время езды в машине или порезаться ножом. Но в нашем эволюционном прошлом возможность быть укушенным змеями или пауками, упасть с дерева или попасть в ловушку в открытом космосе была важной эволюционной проблемой, и поэтому люди все еще эволюционно подготовлены к изучению этих ассоциаций по сравнению с другими (Öhman & Mineka, 2001; LoBue & DeLoache, 2010).
Другим эволюционно важным типом обусловленности является обусловленность, связанная с едой. В своем важном исследовании пищевого кондиционирования Джон Гарсия и его коллеги (Garcia, Kimeldorf, & Koelling, 1955; Garcia, Ervin, & Koelling, 1966) пытались обусловливать крыс, представляя вкус, вид или звук в качестве нейтральный стимул перед тем, как крысам давали лекарства (США), которые вызывали у них тошноту. Гарсия обнаружил, что формирование вкусовых ощущений было чрезвычайно мощным — крыса научилась избегать вкуса, связанного с болезнью, даже если болезнь наступила через несколько часов. Но обусловить поведенческую реакцию тошноты на вид или звук было гораздо сложнее. Эти результаты противоречили идее о том, что обусловливание возникает исключительно в результате событий окружающей среды, так что оно будет в равной степени возникать для любого вида безусловного раздражителя, следующего за любым условным раздражителем. Скорее исследование Гарсии показало, что генетика имеет значение — организмы эволюционно подготовлены к тому, чтобы усваивать одни ассоциации легче, чем другие. Вы можете видеть, что способность ассоциировать запахи с болезнью является важным механизмом выживания, позволяющим организму быстро научиться избегать ядовитых продуктов.
Классическое обусловливание также использовалось для объяснения опыта посттравматического стрессового расстройства (ПТСР) , как в случае с П. К. Филипсом, описанным во вступительной части главы. ПТСР — это тяжелое тревожное расстройство, которое может развиться после воздействия пугающего события, такого как угроза смерти (Американская психиатрическая ассоциация, 2000). ПТСР возникает, когда у человека развивается сильная ассоциация между ситуационными факторами, которые окружали травматическое событие (например, военная форма или звуки или запахи войны) и США (страшная травма сама по себе). В результате обусловливания воздействие или даже размышление о ситуации, в которой произошла травма (CS), становится достаточным, чтобы вызвать CR тяжелой тревоги (Keane, Zimering, & Caddell, 19). 85).
ПТСР развивается из-за того, что эмоции, испытанные во время события, вызвали нейронную активность в миндалевидном теле и создали сильное условное обучение. В дополнение к сильному обусловливанию, которое испытывают люди с посттравматическим стрессовым расстройством, они также демонстрируют более медленное угасание в классических задачах на обусловливание (Milad et al., 2009). Короче говоря, у людей с посттравматическим стрессовым расстройством развились очень сильные ассоциации с событиями, связанными с травмой, и они также медленно демонстрируют угасание условного раздражителя.
Key Takeaways
- При классическом обусловливании человек или животное учатся ассоциировать нейтральный стимул (условный стимул, или CS) со стимулом (безусловным стимулом, или US), который естественным образом вызывает поведение (безусловную реакцию, или УР). В результате этой ассоциации прежний нейтральный стимул вызывает ту же реакцию (условный ответ, или УР).
- Угасание происходит, когда CS повторно предъявляется без УЗИ, и CR в конечном итоге исчезает, хотя может появиться позже в процессе, известном как спонтанное восстановление.
- Генерализация стимула происходит, когда стимул, похожий на уже условный стимул, начинает вызывать ту же реакцию, что и первоначальный стимул.
- Различение стимулов происходит, когда организм учится различать CS и другие подобные стимулы.
- При обусловливании второго порядка нейтральный стимул становится CS после соединения с ранее установленным CS.
- Некоторые стимулы — пары реакций, например, между запахом и едой — легче обусловливаются, чем другие, потому что они были особенно важны в нашем эволюционном прошлом.
Ссылки
Американская психиатрическая ассоциация. (2000). Диагностическое и статистическое руководство по психическим расстройствам (4-е изд., текстовая редакция). Вашингтон, округ Колумбия: Автор.
Гарсия, Дж., Эрвин, Ф.Р., и Келлинг, Р.А. (1966). Обучение с длительной задержкой подкрепления. Психономическая наука, 5 (3), 121–122.
Гарсия, Дж., Кимельдорф, Д.Дж., и Келлинг, Р. А. (1955). Условное отвращение к сахарину, возникающее в результате воздействия гамма-излучения. Наука, 122 , 157–158.
Кин, Т.М., Зимеринг, Р.Т., и Кэдделл, Дж.М. (1985). Поведенческая формулировка посттравматического стрессового расстройства у ветеранов Вьетнама. Поведенческий терапевт, 8 (1), 9–12.
Левицки, П. (1985). Неосознанное предвзятое влияние отдельных случаев на последующие суждения. Журнал личности и социальной психологии, 48 , 563–574.
ЛоБью, В., и ДеЛош, Дж. С. (2010). Превосходное обнаружение связанных с угрозой раздражителей в младенчестве. Наука о развитии, 13 (1), 221–228.
Милад, М. Р., Питман, Р. К., Эллис, С. Б., Голд, А. Л., Шин, Л. М., Ласко, Н. Б.,… Раух, С. Л. (2009). Нейробиологические основы невоспроизведения угасающей памяти при посттравматическом стрессовом расстройстве. Биологическая психиатрия, 66 (12), 1075–82.
Оман, А., и Минека, С. (2001). Страхи, фобии и готовность: к развитому модулю страха и обучения страху.
