Klasyczne warunkowanie

IVAN PAVLOV

KLASYCZNE WARUNKOWANIE

APETYTNE/AWERSYJNE WARUNKOWANIE

EKSYNKCJA

TERAPEUTYCZNE/KLINICZNE APPROACHES

PSYCHOLOGICAL PHENOMENA

DRUG ADDICTION

OPERANT/INSTRUMENTAL CONDITIONING

BIBLIOGRAFIA

Powstawanie połączeń lub skojarzeń pomiędzy powiązanymi doznaniami, emocji lub myśli jest podstawą starej ewolucyjnie i ważnej formy uczenia się, znanej jako warunkowanie klasyczne. Od końca XIX wieku zbiór standaryzowanych procedur warunkowania (treningu) był wykorzystywany do badania uczenia się asocjacyjnego, a ostatnio także jego neurobiologicznych podstaw.

IVAN PAWŁOW

Rosyjski fizjolog Iwan Pawłow (1849-1936) jest zwyczajowo uznawany za odkrywcę warunkowania klasycznego. W rzeczywistości idea, że skojarzenia rozwijają się między bodźcami, które są blisko siebie (przylegają do siebie) w przestrzeni lub czasie, została po raz pierwszy sformułowana przez greckiego filozofa Arystotelesa (384-322 p.n.e.). Pawłow odkrył (tj. zidentyfikował i rozwinął) empiryczne podejście do badania warunkowania klasycznego, kodyfikując procedury i terminologię, które pozostają standardem (Pawłow 1927).

Zainteresowanie Pawłowa warunkowaniem klasycznym wyłoniło się z jego badań nad fizjologią trawienia, za które otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny w 1904 roku. Pawłow i jego technicy zdali sobie sprawę, że wydzielanie żołądkowe u psa może być wywołane nie tylko przez pokarm trafiający do żołądka, ale także przez oglądanie lub żucie pokarmu, a nawet przez otoczenie, w którym pokarm jest dostarczany. Stwierdzono również, że wydzielanie śliny jest asocjacyjne – psy śliniły się na bodźce, które regularnie poprzedzały prezentację pokarmu, w tym na bodźce nowe, takie jak dzwonek, które nigdy wcześniej nie wywoływały ślinotoku.

KONDYCJA KLASYCZNA

W warunkowaniu klasycznym lub Pawłowa, neutralny bodziec warunkowy (CS) jest łączony z biologicznie istotnym bodźcem bezwarunkowym (US), aż do momentu, w którym CS wywoła wyuczoną lub uwarunkowaną odpowiedź (CR). Wracając do psów Pawłowa, po wielokrotnym doświadczeniu połączenia dzwonka (CS) i jedzenia (US), wcześniej neutralny dzwonek zaczął wywoływać ślinotok. W tym przykładzie, zarówno CR jak i reakcja bezwarunkowa (UR) są reakcjami ślinienia. Nie zawsze musi tak być – CR może być przeciwstawna lub całkowicie niezwiązana z UR.

Dwa aspekty relacji czasowej CS-US mają wpływ na siłę warunkowania pawłowowskiego: (1) ilość czasu, który upływa pomiędzy pojawieniem się pierwszego i drugiego bodźca (tj. interstimulus interval, lub ISI); oraz (2) kolejność, w jakiej CS i US są prezentowane. W warunkowaniu krótko- i długoterminowym, CS poprzedza US z odpowiednio krótszym lub dłuższym ISI. Dodanie przerwy między offsetem CS a początkiem US powoduje warunkowanie śladowe. Warunkowanie symultaniczne, jak sama nazwa wskazuje, wymaga, aby CS i US były prezentowane w tym samym czasie. Wreszcie w warunkowaniu wstecznym CS prezentowane jest po rozpoczęciu US. Ogólnie rzecz biorąc, tempo uczenia się w warunkowaniu klasycznym wzrasta wraz ze wzrostem dokładności CS w przewidywaniu US. Najszybciej przyswajane jest warunkowanie opóźniające, a następnie warunkowanie śladowe. Uwarunkowanie symultaniczne i wsteczne zwykle dają niewiele lub nie dają żadnego uczenia się.

Uwarunkowanie apetytywne/awersyjne

Uwarunkowanie apetytywne wykorzystuje bodziec pozytywnie wzmacniający – na przykład dostęp do jedzenia, wody lub seksu. Co ciekawe, zwierzęta warunkowane bodźcem apetycznym, takim jak jedzenie, często zbliżają się i kontaktują z bodźcem sygnalizując jego dostępność. Jeśli zlokalizowany bodziec wzrokowy (CS) wielokrotnie sygnalizuje dostarczenie pokarmu (US), gołębie często dziobią CS przed zbliżeniem się do kubka z jedzeniem, chociaż dziobanie nie jest wymagane do uzyskania dostępu do pokarmu. Co ciekawe, śledzenie sygnału pokarmowego wydaje się być specyficzne dla danej modalności. W przypadku treningu ze słuchowym CS, który jest przypuszczalnie mniej zlokalizowany w przestrzeni, gołębie nie dziobią CS, lecz podążają bezpośrednio w kierunku kubka z pokarmem (Brown i Jenkins 1968).

Uwarunkowanie awersyjne jest realizowane za pomocą łagodnie bolesnego lub w inny sposób nieprzyjemnego US. Dwuprocesowy model warunkowania awersyjnego zakłada, że najpierw pojawiają się emocjonalne (tj. strach) CR, a następnie bardziej wyspecjalizowane i adaptacyjne CR motoryczne (Konorski 1967). Strach i warunkowanie motoryczne są zwykle badane niezależnie od siebie – każde z nich wykorzystuje odrębne procedury eksperymentalne.

W typowym eksperymencie warunkowania strachu, ton lub światło CS jest sparowane z łagodnym wstrząsem elektrycznym lub głośnym hałasem US. Warunkowanie strachu, które wywołuje różne reakcje autonomiczne i behawioralne, jest bardzo szybką formą uczenia się – wymagającą tylko pojedynczego sparowania CS-US w odpowiednich warunkach (LeDoux 2000).

Najczęściej badanym motorycznym CR jest antycypacyjne mruganie oczami. Po sparowaniu z podmuchem powietrza lub łagodnym szokiem w oko (US), ton lub światło CS wywołuje CR mrugania. Setki prób są często wymagane do prawidłowego czasu odpowiedzi, ale tematy ostatecznie nauczyć się wykonać CR tuż przed US początek (Christian i Thompson 2003).

Amygdala, w przyśrodkowym płacie skroniowym mózgu, jest krytyczna dla nabycia uwarunkowanego strachu. Antycypacyjne mruganie oczami, z drugiej strony, jest zależne od obwodów w pniu mózgu i móżdżku. W obu przypadkach wielokrotne łączenie w pary CS i US pozwala na zbieganie się i interakcję sygnałów neuronalnych inicjowanych przez każdy z bodźców. Asocjacyjna plastyczność synaptyczna CS-US w jądrze migdałowatym i móżdżku umożliwia zmiany we wzorcach aktywacji neuronalnej CS, powodując, że reakcje emocjonalne i motoryczne, odpowiednio, znajdują się pod kontrolą CS.

EXTINCTION

Do tej pory warunkowanie klasyczne było omawiane w kategoriach rodzących się lub ustalonych skojarzeń między bodźcami. W rzeczywistym świecie takie związki rzadko pozostają statyczne – CS może z czasem stracić zdolność dokładnego przewidywania US. W procedurze zwanej wygaszaniem, CS jest prezentowane samodzielnie, po zakończeniu warunkowania, w celu osłabienia lub wygaszenia skojarzenia CS-US, a tym samym zachowania CR. Redukcja reakcji uwarunkowanych nie jest jednak spowodowana zwykłym zapomnieniem, które może nastąpić po dłuższej nieobecności CS. Wygaśnięcie wymaga nowego uczenia się ze strony organizmu – uczenia się, że CS nie jest już predyktorem US.

Wyniki kilku zjawisk behawioralnych jasno pokazują, że wygaśnięcie nie jest wynikiem oduczenia się asocjacji CS-US. Po pierwsze, ponowne uczenie się skojarzenia CS-US jest znacznie szybsze po wygaśnięciu niż podczas pierwotnej akwizycji. Po drugie, wygaszone CR może tymczasowo pojawić się ponownie, jeśli tuż przed CS zostanie zaprezentowany bodziec pobudzający lub uwrażliwiający. Po trzecie, z czasem wygaszone CR może spontanicznie powrócić, jeśli CS jest reprezentowane. Wszystkie trzy odkrycia wspierają ideę, że oryginalne skojarzenie CS-US pozostaje nienaruszone – choć zahamowane – po wygaśnięciu.

PODEJŚCIA TERAPEUTYCZNE/KLINICZNE

Klasyczne zasady warunkowania leżą u podstaw wielu technik terapeutycznych. Terapia ekspozycyjna, na przykład, ma na celu pomoc pacjentom, którzy reagują na określone obiekty lub sytuacje z nierealistycznym lub nadmiernym strachem. Na przykład, warunkowanie przeciwstawne wymaga, aby bodziec wyzwalający był połączony z pozytywnym wydarzeniem lub obiektem. Pacjentowi można pokazać pająka, a następnie dać mu pluszowego misia – kojarząc pająka z komfortem zapewnianym przez misia. W przypadku odczulania, irracjonalne lęki pacjenta stają się niekompatybilne poprzez powolne wprowadzanie coraz silniejszych wersji bodźca wyzwalającego – na przykład obraz pająka, plastikowy pająk, a następnie prawdziwy pająk.

Klasyczne warunkowanie może być również stosowane w badaniach klinicznych, które koncentrują się na ludzkim zachowaniu i przetwarzaniu poznawczym. Regiony mózgu zaangażowane w klasyczne warunkowanie mrugania oczami – w tym pień mózgu, móżdżek i układ limbiczny – są tymi samymi regionami mózgu, na które wpływa wiele zaburzeń klinicznych. Dostrzeganie różnic w nabywaniu i czasie CR u pacjentów w porównaniu z osobami z grupy kontrolnej jest skutecznym narzędziem diagnostycznym do badania korelatów mózgowo-behawioralnych patologii klinicznej. Osoby autystyczne, na przykład, nabywają CR z szybszym tempem i z wcześniejszym czasem rozpoczęcia niż dopasowane wiekowo osoby z grupy kontrolnej (patrz Steinmetz et al. dla przeglądu).

FENOMENY PSYCHOLOGICZNE

Klasyczne warunkowanie odgrywa rolę w wielu zjawiskach psychologicznych. Emocje, jak już zauważono, warunkują się szybko i łatwo, zwłaszcza gdy emocja jest intensywnie odczuwana. Traumatyczne doświadczenie może wywołać silne emocje, które stają się związane z innymi aspektami sytuacji, w tym z miejscem, innymi zaangażowanymi osobami, a nawet porą dnia. Postawy i preferencje są równie podatne na modyfikację przez skojarzenia. Na postawy wobec ludzi innych ras, narodowości lub religii może wpływać sposób, w jaki są oni przedstawiani w wiadomościach lub mediach rozrywkowych. Podobnie, reklamodawcy od dawna dostrzegają korzyści płynące z powiązania produktu konsumpcyjnego, czy to piwa, dżinsów, czy samochodu, z pozytywnym czynnikiem wzmacniającym, takim jak atrakcyjna modelka.

Uzależnienie od narkotyków

Używanie narkotyków jest zazwyczaj związane z określonym środowiskiem i specyficznym rytuałem podawania (np. zastrzyk). Te wskazówki mogą być uwarunkowane, aby przewidzieć początek działania leku i z kolei generować reakcje kompensacyjne, aby przeciwdziałać tym skutkom – pomagając organizmowi utrzymać homeostazę. Narkotyk, który obniża tętno użytkownika, w końcu, jeśli zostanie przyjęty w tym samym miejscu i w ten sam sposób, zostanie zrównoważony przez kompensacyjny wzrost tętna. Aktywacja kompensacyjnych CR również zbiega się z tolerancją na narkotyki i przyczynia się do jej powstania, powodując konieczność przyjmowania większej ilości narkotyku dla uzyskania tego samego efektu. W związku z tym szansa przedawkowania wzrasta – z powodu ograniczonych CR kompensacyjnych – jeśli lek jest przyjmowany w nowym środowisku lub podawany w nowy sposób (Siegel 1999).

UCZENIE OPERACYJNE/INSTRUMENTALNE

Inna forma uczenia się asocjacyjnego, określana mianem warunkowania operacyjnego lub instrumentalnego, polega na tworzeniu asocjacji między bodźcem a reakcją (uczenie się S-R), w przeciwieństwie do warunkowania klasycznego, które polega na uczeniu się S-S. Edward Thorndike (1874-1949) był pionierem wielu wczesnych badań nad warunkowaniem operacyjnym. Zaobserwował on, że kot umieszczony wewnątrz zatrzaśniętej klatki nauczy się, metodą prób i błędów, otwierać klatkę, jeśli zostanie nagrodzony kawałkiem ryby na zewnątrz. Na podstawie tych i innych obserwacji Thorndike sformułował prawo efektu, które mówi: skojarzenie S-R jest wzmacniane lub osłabiane w zależności od tego, czy efekt następczy (US) jest wzmacniający czy karzący.

W połowie XX wieku głównym badaczem warunkowania operacyjnego był B. F. Skinner (1904-1990). Skinner odkrył, że zachowanie zwierzęcia może być kształtowane poprzez stopniowe zawężanie zakresu wzmocnionych zachowań, proces zwany sukcesywnym przybliżaniem. Opracował on również procedury swobodnego uczenia się S-R. Typowe pudełko Skinnera zawierało jedno lub więcej świateł stymulujących, jedną lub więcej dźwigni, które zwierzę mogło naciskać, oraz jedno lub więcej miejsc, w których mogły być dostarczane substancje wzmacniające, takie jak jedzenie. Mając do dyspozycji setki do tysięcy potencjalnych reakcji naciśnięcia dźwigni na sesję, Skinner skupiał swoje analizy na tym, jak szybko zwierzę powtarzało odpowiedź.

Zobacz także Warunkowanie Operacyjne; Pawłow, Iwan; Teorie Wzmocnienia

BIBLIOGRAFIA

Brown, Paul L., and Herbert M. Jenkins. 1968. Auto-shaping of the Pigeon’s Key Peck. Journal of Experimental Analysis of Behavior 11: 1-8.

Christian, Kimberly M., and Richard F. Thompson. 2003. Neural Substrates of Eyeblink Conditioning: Acquisition and Retention. Learning and Memory 10: 427-455.

Konorski, Jerzy. 1967. Integrative Activity of the Brain: An Interdisciplinary Approach. Chicago: University of Chicago Press.

LeDoux, Joseph E. 2000. Emotion Circuits in the Brain. Annual Review of Neuroscience 23: 155-184.

Pavlov, Ivan P. 1927. Conditioned Reflexes: An Investigation of the Physiological Activity of the Cerebral Cortex. Trans. G. V. Anrep. London: Oxford University Press.

Siegel, Shephard. 1999. Antycypacja narkotyków i uzależnienie od narkotyków: The 1998 H. David Archibald Lecture. Addiction 94 (8): 1113-1124.

Steinmetz, Joseph E., Jo-Anne Tracy, and John T. Green. 2001. Classical Eyeblink Conditioning: Clinical Models and Applications. Integrative Physiological and Behavioral Science 36 (3): 220-238.

Derick H. Lindquist
Joseph E. Steinmetz

.