Інструментальний та класичний умовний рефлекс

Важливість асоціацій у научінні і мисленні була в центрі уваги з часів грецьких філософів, але експериментальні дослідження асоціацій були розпочаті тільки наприкінці XIX ст. І основним внеском можна вважати роботу великого російського фізіолога І. П. Павлова (1849-1936), присвячену умовному рефлексу.

 

 

І. П. Павлов одержав Нобелівську премію за дослідження травлення ще до того, як почав вивчати умовні рефлекси. У своїй більш ранній роботі Павлов досліджував неврологічне регулювання різних травних рефлексів, і його лабораторні експерименти були спрямовані на вивчення секреції слини в собак.

Павлов з'ясував з самого початку, що слиновиділення зазвичай викликається їжею (особливо сухою), що попадає в ротову порожнину. У ході досліджень, однак виявився новий факт: слинний рефлекс міг викликатися також рядом інших стимулів, включаючи стимули, котрі спочатку були зовсім нейтральними. Собаки, які провели якийсь час у лабораторії, виділяли слину не тільки у відповідь на смак м'яса в роті, але і просто побачивши м'ясо, або побачивши миску, у якій було м'ясо, або побачивши людину, що зазвичай приносить м'ясо, або навіть при звуці кроків цієї людини. Павлов вирішив досліджувати природу цього факту, розуміючи, що це послужить розширенню концепції рефлексу, тому що, можливо, даний рефлекс містить у собі як виучені, так і вроджені реакції.

Спочатку спостереження Павлова носили загальний характер — визначений ритм кроків, наприклад, лише випадково став пов'язуватися з появою їжі. Однак при дослідженні ефекту научіння Павлов не став покладатися на випадок, а використовував такі стимули, що тварина могла розрізнити і засвоїти (мал. 4.1). В одному з досвідів він періодично дзвонив у дзвіночок за яким завжди розпочиналася годівля собаки. У наступних дослідах він спостерігав, що відбувається, коли дзвонять у дзвіночок просто так, без появи їжі (Раvlov, 1927).

У результаті проведених досвідів Павлов зробив наступне відкриття: повторювані сполучення дзенькання і появи їжі приводять до того, що згодом слина виділяється, як тільки починає дзвонити дзвіночок (тобто без появи їжі). Щоб пояснити своє відкриття, Павлов запропонував концепцію умовного і безумовного рефлексів. Він стверджував, що безумовний рефлекс має вроджену основу і є результатом біологічних особливостей організму, в основному не залежних від научіння. Прикладом може служити виділення слини, після того як у порожнині рота виявиться їжа. Умовний рефлекс набувається шляхом научіння, він зумовлений досвідом тварини.

Павлов припускав, що безумовний рефлекс базується на тісному зв’язку між безумовним стимулом (БС) і безумовною реакцією (БР), а умовний рефлекс — на зв'язку між умовним стимулом (УС) і умовною реакцією (УР). Однак, як з'ясувалося, зв'язок між УС і УР встановлюється не відразу. Так, УС (у нашому прикладі це був дзенькіт дзвіночка) споконвічно був нейтральним стимулом — він не викликав УР. УС починає викликати УР (у даному випадку слиновиділення) тільки після деяких появ УС (дзенькіт) перед БС (у даному випадку — їжа в порожнині рота). На мал. 4.2 представлена узагальнена схема відносин, що складають основу того, що нині відомо як класичне зумовлення.

 

Павлов зміг скласти повний і точний опис основних особливостей формування умовного рефлексу, а його відкриття лягли в основу наступних досліджень у цій області. Нижче наведено опис деяких експериментальних відкриттів Павлова.

Вироблення умовних реакцій

Спочатку умовний стимул (УС) не викликає умовної реакції (УР). Але після декількох спільних появ з безумовним стимулом (БС) умовний стимул (скажемо, дзвоник) уже здатний викликати умовну реакцію (слиновиділення). Звідси ясно, що поява БС (їжа) одночасно з УС (або, частіше, відразу після нього) є визначальною дією в механізмі умовного рефлексу. Вважається, що це сполучення закріплює зв'язок; досліди, у яких присутні УС і БС, називаються закріпляючими пробами; досліди, у яких УС представляється без БС називаються пробами згасання рефлексу.

На мал. 4.3 представлена ідеальна крива научіння, у якій сила УР (вісь У) зіставляється з успішними закріплюючими пробами (вісь X). Тенденція очевидна: сила УР, спочатку нульова, стрімко росте і потім встановлюється на деякому рівні, відмінному від нуля. Це легко демонструється на прикладі слиновиділення в собаки у відповідь на дзвоник, але аналогічні приклади можна привести, спостерігаючи за поведінкою інших тварин, при інших УС і УР. Такий, коротенько, типовий паттерн фактично усіх випадків УР.

Як тільки зв'язок УС-БС досить закріпилася, УС може служити підкріпленням для наступних стимулів. Так, Павлов спочатку закріпив у собаки рефлекс слиновиділення у відповідь на удари метронома, використовуючи м'ясний фарш як БС. Коли рефлекс встановився, він став показувати собаці чорний квадрат слідом за ударами метронома, але вже без подачі їжі. Поєднання появи чорного квадрата і стукоту метронома повторювалося кілька разів, і згодом одного лише виду чорного квадрата було достатньо, щоб викликати виділення слини. Це явище називається обумовлюванням другого порядку. У результаті чорний квадрат став сигналом появи ударів метронома, що, у свою чергу сигналізували про