Э. Толмен

КОГНИТИВНЫЕ КАРТЫ У КРЫС И У ЧЕЛОВЕКА*

Основная часть этой статьи посвящена описанию экспериментов с крысами. В зак­лючение я попытаюсь также в нескольких сло­вах определить значение данных, полученных на крысах, для понимания поведения чело­века. Большинство исследований на крысах, о которых я сообщу, было выполнено в лабо­ратории в Беркли. Но иногда я буду также включать описания поведения крыс, которые были выполнены вне этой лаборатории. Кро­ме того, в сообщении о наших эксперимен­тах в Беркли я буду вынужден опустить очень многое. Те эксперименты, о которых я буду говорить, были выполнены студентами (или аспирантами), которые, вероятно, пришли к некоторым из своих идей от меня. И лишь некоторые, хотя их очень мало, были выпол­нены мною самим.

Представим схему двух типичных лабирин­тов: лабиринта с коридорами (рис. 1) и при­поднятого над землей лабиринта (рис. 2). В типичном эксперименте голодная крыса по­мещается у входа в лабиринт (одного из этих типов), она блуждает по различным его учас­ткам, заходит в тупики, пока, наконец, не придет к кормушке и будет есть. Один опыт (опять в типичном эксперименте) повторя­ется через каждые 24 ч, животное имеет тен­денцию делать все меньше и меньше ошибок (ими являются заходы в тупик) и тратить все меньше и меньше времени от старта до цели до тех пор, пока, Наконец, оно совсем не за­ходит в тупики и пробегает весь путь от стар­та до цели за несколько секунд. Результаты обычно представляются в виде кривой с изоб­ражением заходов в тупики или времени от старта до финиша для группы крыс.

Все исследователи соглашаются с факта­ми. Они расходятся, однако, в теории и в объяснении этих фактов.

1. Во-первых, существует школа зоопси­хологов, которые считают, что поведение

* Толмен Э. Когнитивные карты у крыс и у человека // Хрестоматия по истории психологии. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1980. С. 63—82 (с сокр.).

Рис. 1. Схема лабиринта с 14Т-образными коридорами (по Эллиоту, 1928)

крыс в лабиринте сводится к образованию простых связей между стимулом и реакцией. Научение, согласно этой школе, состоит в упрочении одних связей и в ослаблении дру­гих. В соответствии со схемой " стимул-реак­ция" крыса в процессе обучения в лабиринте беспомощно отвечает на ряд внешних стиму­лов: свет, звук, запах, прикосновение и т. п. оставляющих следы в ее органах чувств, плюс ряд внутренних стимулов, приходящих от вис­церальной системы и от скелетных мускулов. Эти внешние и внутренние стимулы вызыва­ют реакции — ходьбу, бег, повороты, воз­вращения, принюхивания и т. п. Согласно этой точке зрения, центральную нервную систему крысы можно сравнить с работой телефон­ной станции. Сюда попадают сигналы от ор­ганов чувств и отсюда исходят команды к мускулам. До того как произойдет научение в каком-то определенном лабиринте, с помо­щью соединяющих переключателей (т. е. си­напсов на языке физиолога) цепь замыкает­ся различными путями, и в результате появляются исследовательские ответы на ре­акции, характерные для первоначальных проб. Научение, по этой теории, состоит в относи­тельном усилении одних и ослаблении других связей; те связи, которые приводят животное к верному результату, становятся относитель­но более открытыми для прохождения нер­вных импульсов, и, наоборот, те, которые ведут его в тупики, постепенно блокируются.

В дополнение нужно отметить, однако, что эта школа, объясняющая поведение по схеме " стимул-реакция", подразделяется, в свою

172 Э. Томлен

Рис. 2. Схема лабиринтов, приподнятых над

очередь, на две подгруппы исследователей. Первая подгруппа утверждает, что простая механика, имеющая место при пробежке по лабиринту, состоит в том, что решающим стимулом от лабиринта становится стимул, наиболее часто совпадающий с правильным ответом, по сравнению со стимулом, кото­рый связан с неправильным ответом. Следо­вательно, именно вследствие этой большей частоты нервные связи между решающим стимулом и правильным ответом будут иметь тенденцию, как считают, упрочиваться за счет ослабления неправильных связей.

Вторая подгруппа исследователей внутри этой школы утверждает, что причина, поче­му соответствующие связи упрочиваются по сравнению с другими, состоит в том, что вслед за ответами, которые являются резуль­татом правильных связей, следует редукция потребности. Таким образом, голодная крыса в лабиринте имеет тенденцию стремиться к получению пищи, и ее голод ослабляется ско­рее в результате верных ответов, а не в ре­зультате заходов в тупики. И такая непосред­ственно следующая редукция потребности или, пользуясь другим термином, такое " по­ложительное подкрепление" имеет тенденцию к упрочению связей, которые непосредствен­но ему предшествовали (рис. 3). Таким обра­зом, складывается впечатление (хотя предста-

землей (по Гонзику, 1936)

вители этой группы сами не утверждают это­го), будто бы в организме есть какая-то часть, воспринимающая состояние удовлетворения и сообщающая крысе обратно в мозг: " Под­держивай эту связь, она хорошая; вникни в нее, чтобы снова использовать ее в по­следующем, когда появится тот же самый сти­мул". Если за реакцией следует " неприятное раздражение", " отрицательное подкрепле­ние", тогда та же самая часть крысы, вос­принимавшая в свое время состояние удов­летворения, теперь в ответ на неприятное

1234567891011121314151617

Лии

Рис. 3. Кривая ошибок для группы из 36 крыс (по Гонзику, 1930)

Когнитивные карты у крыс и у человека 173

раздражение будет сообщать в мозг: " Разрушь эту связь и не смей использовать ее в после­дующем".

Это кратко все, что касается существа двух вариантов школы " стимул — реакция".

2. Давайте вернемся теперь ко второй из упомянутых школ. Эта группа исследователей (я также принадлежу к ней) может быть на­звана теоретиками поля. Наша позиция сво­дится к следующему. В процессе научения в мозгу крысы образуется нечто, подобное карте поля окружающей обстановки. Мы согласны с другими школами в том, что крыса в про­цессе пробежки по лабиринту подвергается воздействию стимулов и в конце концов в результате этого воздействия появляются ее ответные реакции. Однако вмешивающиеся мозговые процессы являются более сложны­ми, более структурными и часто, говоря праг­матическим языком, более независимыми (autonomous), чем об этом говорят психоло­ги, придерживающиеся теории " стимул — реакция". Признавая, что крыса бомбардиру­ется стимулом, мы утверждаем, что ее нервная система удивительно избирательна по отно­шению к каждому из этих стимулов.

Во-вторых, мы утверждаем, что сама цен­тральная инстанция гораздо более похожа на пульт управления, чем на устаревшую теле­фонную станцию. Поступающие стимулы не связываются с ответными реакциями с по­мощью простого переключателя по принци­пу " один к одному". Скорее, поступающие стимулы перерабатываются в центральной управляющей инстанции в особую структу­ру, которую можно было бы назвать когни­тивной картой окружающей обстановки. И именно эта примерная карта, указывающая пути (маршруты) и линии поведения и взаимосвязи элементов окружающей среды, окончательно определяет, какие именно ответ­ные реакции, если вообще они имеются, будет в конечном счете осуществлять животное.

Наконец, я считал бы, что важно иссле­довать, почему эти карты бывают относитель­но узкими, охватывающими какой-то неболь­шой кусок ситуации, или относительно широкими, охватывающими большое поле. Как узкие, так и широкие карты могут быть правильными или неправильными в том смысле, насколько успешно они направляют животное к цели. Различия между такими уз­кими и широкими картами могут проявиться только в том случае, если позднее крысе бу­дут предъявлены некоторые изменения в ус­ловиях данной окружающей обстановки. Тог­

да более узкая исходная карта, включающая относительно небольшой участок, окажется непригодной применительно к новой про­блеме; наоборот, более широкая карта будет служить более адекватным средством по от­ношению к новой структуре условий. В узкой карте данное положение животного связано только с относительно простым и только од­ним участком относительно расположения цели. В широкой карте представлен обширный спектр окружающих условий, так что, если изменится положение животного при старте или будут введены изменения в отдельные маршруты, эта широкая карта позволит жи­вотному действовать относительно правиль­но и выбрать адекватный новый маршрут.

Теперь вернемся к экспериментам. Экспе­рименты, о которых я сообщаю в докладе, особенно важны для укрепления теорети­ческой позиции, которую я предлагаю. Эта позиция основывается на двух допущениях:

1) научение состоит не в образовании свя­зей типа " стимул — реакция", а в образова­нии в нервной системе установок, которые действуют подобно когнитивным картам;

2) такие когнитивные карты можно оха­рактеризовать как варьирующие между узки­ми и более широкими.

Эксперименты распадаются на 5 главных типов: 1) латентное научение, 2) викарные (замещающие) пробы и ошибки или VTE (Vicarious triel and error), 3) эксперименты на поиски стимула, 4) эксперименты с гипоте­зами, 5) эксперименты на пространственную ориентацию.