Основные характеристики условно-рефлекторной деятельности

Помимо внешнего торможения в лаборатории Павлова было описано и внутреннее тор­можение. Отмена подкрепления ведет к постепенному исчезновению внешних проявлений УР, к его угашению. Однако этот УР не исчезает и при возобновлении подкрепления восстанавли­вается. Для восстановления требуется значительно меньшее число сочетаний УС с подкрепле­нием, чем при первоначальном обучении.

Следует отметить, что для проявления условной связи между двумя стимулами подкреп­ление не всегда необходимо. В работах И. П. Павлова было показано, что и сами УС в опреде­ленных условиях могут действовать как подкрепление. Можно провести опыт, в котором какой-либо УС (УС-1) всегда сочетается с подкреплением и вызывает, например, слюноотделение. За­тем некий второй УС (УС-2) многократно применяется вместе с УС-1 (без сочетания с безус­ловным раздражением). Если после этого применить только УС-2, можно убедиться, что он также вызывает условную реакцию. Это явление было названо условным рефлексом второго порядка.

Несколько отличается от описанного другой опыт, который также показывает, что для формирования УР подача подкрепления не всегда обязательна. Если два УС предъявлять жи­вотному совместно (УС-1 + УС-2) много раз еще до применения безусловного стимула, а затем предлагать только сочетание УС-1 и безусловного раздражения, то затем условная реакция про­явится при даче одного лишь УС-2. Таким образом, хотя УС-2 никогда сам по себе не подкреп­лялся, между УС-1 и УС-2 сформировалась связь, которая позволила проявиться условной ре­акции при действии только УС-2. Процесс формирования связи между индифферентными раз­дражителями иногда называют сенсорным предобуславливанием ( Мак-Фарленд, 1987). Вряд ли это можно считать правильным, потому что обнаружить наличие подобной связи можно лишь с помощью соответствующего тестирования - путем выявления реакции на второй индифферент­ный стимул.

Условно-рефлекторное слюноотделение, которому уделялось основное внимание в лабора­тории Павлова, относится к классическим УР.

При выработке классического УР последовательность событий в опыте никак не зависит от поведения животного.

Разнообразные классические условно-рефлекторные реакции можно наблюдать в экспери­ментах на животных, если проводить полиграфическую регистрацию ряда физиологических процессов организма (ЭКГ, ЭЭГ, плетизмограмму и др.). Как и в случае слюнного рефлекса, со­четание положительного (например, пищевого) безусловного раздражения с нейтральным при­ведет к тому, что последний начнет вызывать изменения в вегетативных функциях организма, которые до этого провоцировались только непосредственно самим безусловным воздействием. Полиграфическая регистрация обычно используется при изучении отрицательных (аверсивных) классических УР. Много работ такого рода проводится также для оценки реактивности нервной системы к действию стрессорных агентов и ее устойчивости к стрессу.

В настоящее время классические УР наиболее часто исследуют на моделях, использую­щих вкусовое отвращение и реакцию третьего века (мигательной перепонки).

Было, например, обнаружено, что классические УР образуются с разной скоростью в зави­симости от того, какие физиологические системы вовлечены в их формирование. Так, УР избе­гания пищевого яда у крыс (как правило, используют хлорид лития) формируется легко, если введение его в организм сочетается с предложением животному пищи определенного вкуса. Однако УР избегания яда формируется с трудом или не образуется совсем, если его введение сочетается, например, со звуковым раздражением. Вкусовой стимул, сочетающийся с пищевым отравлением, ведет к образованию УР вкусового отвращения. При сочетании звука с ударом тока образуется УР на боль. В то же время иное сочетание, например вкусового и болевого сти­мулов, не ведет к образованию УР.

Классический УР - сокращение мигательной перепонки при действии тактильного или звукового УС - обычно изучают на кроликах. При действии на роговицу глаза безусловного раздражителя - воздушной струи (или слабого удара тока) - мигательная перепонка сокраща­ется. Это сокращение можно регистрировать специальным прибором и оценивать его интенсив­ность. Если безусловное раздражение сочетать с каким-либо нейтральным стимулом, например звуком, то после нескольких сочетаний мигательная перепонка будет сокращаться уже при изо­лированном действии этого звука, который становится условным сигналом.

2.2 Инструментальные условные рефлексы (или обучение методом проб и ошибок)

Начало исследований инструментальных УР связано с именем Э. Торндайка, хотя их ана­лиз проводился и в лаборатории И. П. Павлова.

В лаборатории И. П. Павлова «классические» УР носили название условных рефлексов 1-го рода, а инструментальные - условных рефлексов 2-го рода.

В опытах с «проблемными ящиками» Торндайк наблюдал, как посаженная в ящик кошка ищет выход, пытаясь открыть дверцу разными способами (для этого нужно было нажать на за­движку или потянуть за пружину). Кошка сначала совершает много разных дейст­вий (проб), которые в своем большинстве бывают неверными (ошибки), пока случайно не от­кроет ящик. При повторении опытов она выходит из ящика все быстрее и быстрее. Идея экспе­римента была подсказана Торндайку К. Ллойдом Морганом, наблюдавшим, как его собака ма­нипулирует с задвижкой калитки, чтобы «улизнуть» из дома. Такое обучение Торндайк и на­звал «методом проб и ошибок». Вдальнейшем обучение животного подобным действиям по­лучило название инструментальных (или оперантных) УР.

Торндайк первым предложил количественную оценку динамики обучения животного ин­струментальному навыку. Для этого он ввел так называемые «кривые научения».

Между классическими и инструментальными УР существуют определенные различия.

При классических УР временная связь между условным сигналом и безусловной реакцией возникает непроизвольно при действии безусловного раздражителя (подкрепления).

При инструментальных УР подкрепление, например пища, дается только после того, как животное совершает определенное действие, которое не имеет прямой связи с безусловным раздражителем.

В классическом УР выделение слюны происходит в ответ на контакт пищи с рецепторами полости рта, и эта реакция может стать условнорефлекторной. В отличие от этого при выра­ботке инструментального УР пищевое подкрепление изначально никак не связано ни с протяги­ванием лапы, ни с побежкой в лабиринте. Однако мы можем давать животному пищу сразу по­сле того, как оно сделало такое движение, и вскоре животное будет его совершать, чтобы полу­чить подкрепление.

К категории инструментальных УР относится формирование навыка нажатия на рычаг (или клевания кнопки) для получения порции пищи. После работ Б.Скиннера этот УР стал ос­новным в исследованиях бихевиористов (анализ связей «стимул-реакция»). К инструменталь­ным УР относится также обучение подопытного животного находить путь к пище или избегать неприятных стимулов в лабиринте. Инструментальным УР является и реакция избегания - на­вык переходить в тот отсек экспериментальной камеры, где отсутствует болевое воздействие.

Включению тока предшествует включение УС - звука или света. Чтобы избежать болевого воздействия, животное перебегает в другую половину камеры. По прошествии небольшого пе­риода времени (как правило, его длину варьируют, чтобы не вырабатывать у животного УР на время) ток включают в той половине камеры, куда оно перед этим перебежало. УР считается выполненным, если животное перебегает в безопасную половину камеры во время действия УС и до включения тока.

♦ оперантное поведение - спонтанные действия, не вызванные каким-либо очевидным стимулом;

Если для выработки классических УР необходимы сочетания условных сигналов и под­крепления, то при методике свободного оперантного поведения экспериментатор сопровождает подкреплением выполнение животным только определенного, намеченного им действия.

Например, крысу можно обучить нажимать на рычаг, если сначала сопровождать подкреп­лением любые ее действия в той части камеры, где он находится. Постепенно крыса обучается держаться вблизи рычага, и тогда подкрепление дают только, если она касается рычага мордой или лапой (для этого иногда на рычаг даже кладут пищу). Через некоторое время подкрепление дается только после выполнения четких движений - нажатий (одного или нескольких) лапой на рычаг.

Такое постепенное видоизменение поведения животного в результате вмешательства экс­периментатора называется методом последовательного приближения или формированием по­ведения.

Деление условных рефлексов на классические и инструментальные, удобное методически, не означает, что они имеют совершенно разную природу. В их основе лежат сходные нейрофи­зиологические механизмы, а любое «чисто» инструментальное действие животного всегда со­провождается реакцией, которая относится к классическим УР. И наоборот, в любом «чисто» классическом УР можно обнаружить двигательный компонент, который по своим свойствам относится к инструментальным.

О связи классических и инструментальных УР свидетельствует также «самоформирова­ние» условной реакции. Например, если голодного голубя поместить в камеру Скиннера и в те­чение 5 с освещать ключ для клевания с интервалом в 1 мин, а после прекращенияосвещения давать порцию пищи, то голубь сначала не обращает внимания на ключ. Однако после несколь­ких таких сеансов формируется инструментальная реакция, и он быстро начинает клевать ключ независимо от освещения. Постепенно голубь научается клевать ключ только при его освеще­нии, т.е. реакция становится более точной – она самоформируется. В данном случае она очень близка к классическому УР, поскольку голубь клюет ключ как бы вместо зерна, даже в отсутст­вие подкрепления.

С помощью метода «последовательного приближения» у животных удается сформировать не только клевание ключа при его освещении, но и самые разнообразные, сложные и иногда не­ожиданные навыки. В опытах Скиннера голуби «играли» в пинг-понг, а крысы могли подтянуть к себе с помощью бечевки бильярдный шар, взять его в передние лапы и засунуть в трубку, расположенную на 5 см выше пола клетки.

Метод последовательного приближения составляет основу дрессировки цирковых и слу­жебных животных. Примером продуктивного использования принципов бихевиоризма, и в ча­стности роли метода последовательного приближения в формировании поведения, является ра­бота знаменитой американской дрессировщицы дельфинов и психолога К. Прайор (1995).

Тезис Скиннера о том, что любые движения, на которые способно животное данного вида, равновероятно можно использовать для инструментального научения, был достаточно обосно­ванно подвергнут сомнению в работе его коллег - К. и М. Бреландов (Breland, Breland, 1961). Некоторые виды животных при обучении манипуляциям с предметами производят «заданные» экспериментатором действия только после выполнения некоторых врожденных (инстинктив­ных) действий либо совсем не могут им научиться. Так, например, обучая енота нажимать на рычаг, Бреланды заметили, что нажатию предшествует видоспецифическое движение лап - «по­лоскание», характерное для этого вида при добыче пищи из ручья. На основании таких наблю­дений возникло представление о предрасположенности к определенным видам обучения.

Образование инструментальных УР по механизму «последовательного приближения» иг­рает важную роль в организации поведения животных не только в эксперименте, но и в естест­венных условиях.

Обучение по методу последовательного приближения может происходить самым неожи­данным образом. Об этом, в частности, свидетельствует получившая широкую известность в начале XX века история «умного Ганса». Это был конь, который демонстрировал способность «считать», «складывать», «извлекать корни», отвечать на вопросы и т.п. Столь «разумное» по­ведение объяснялось тем, что конь научился замечать малоуловимые движения дрессировщика, которые тот непроизвольно совершал, видя, что конь вот-вот даст правильный ответ. Ориенти­руясь на эти условные сигналы, конь в нужный момент прекращал стучать копытом.

В начале XX века (1900—1904) барон В. фон Остен, убежденный в огромных умственных способностях лошадей, обучал нескольких из них различению цветов, азбуке и «счету». Узна­вание каждой буквы или цифры лошадь обозначала соответствующим числом ударов копыта. Друг фон Остена художник Редлих обучил таким же образом свою собаку. Наиболее способ­ным учеником оказался орловский рысак Ганс, который производил достаточно сложные ариф­метические подсчеты, отвечал на разнообразные вопросы, а иногда высказывался по собствен­ной инициативе. Так, супруги Н.Н. и А.Ф. Котс, специально приехавшие для знакомства с ним в 1913 году, рассказывали, что после нескольких относительно коротких ответов на вопросы Ганс заявил: «В поле я встретил милую госпожу Краль, которая меня кормила».

Поведение его было столь впечатляющим, что вводило в заблуждение не только публику, но даже членов специальных комиссий, включая Н. Н. Ладыгину-Котс. Предполагали, что хо­зяин подает коню некие скрытые сигналы (как дрессировщик — цирковым животным), однако его обследовали 13 экспертов (комиссия психолога К. Штумпфа) и не обнаружили никакого обмана. Они засвидетельствовали, что Ганс действительно «считает» и никаких скрытых сигна­лов ему не подают. И лишь много позднее наблюдатели постепенно заметили, что Ганс отвечает только на те вопросы, ответ на которые знает сам экспериментатор. Специальный анализ, про­веденный психологом О. Пфунгстом, показал, что животное реагирует на мельчай­шиенепроизвольные (идеомоторные) движения экспериментатора, например на отклонения корпуса на 2 мм, микродвижения бровей, мимику и т.п. Эта невольная подача сигналов проис­ходила, по-видимому, из-за эмоционального напряжения человека, по мере того как число уда­ров копытом приближалось к искомому. Даже картонный щит, которым пробовал отгородиться от Ганса экспериментатор, не помогал: животное все равно улавливало какие-то только ему по­нятные знаки для определения правильного ответа.