Лекция №11 НАУЧЕНИЕ, КАК ПРИОБРЕТЕННАЯ ФОРМА ПОВЕДЕНИЯ
advertisement
Лекция №11 НАУЧЕНИЕ, КАК ПРИОБРЕТЕННАЯ ФОРМА ПОВЕДЕНИЯ 1 Теории и механизмы научения 2 Реактивное поведение. Импринтинг 3 Оперантное поведение и когнитивное научение 1 Итогом многолетних исследований И.П. Павлова стала специфическая модель научения, названная ассоциативной моделью сенсорного научения. Согласно этой модели, сущность научения заключается в освоении животным новых биологически значимых свойств вещей и явлений окружающего мира. Содержание научения - образование связей между сигналами о свойствах вещей и явлений, поступающими в мозг. «Павловская» модель, таким образом, рассматривает научение животных на рефлекторном уровне. Этот механизм научения имеется почти у всех многоклеточных животных. Он был обнаружен и у человека. Проблема научения экспериментально изучалась также известным американским психологом Э. Торндайком. Им была высказана, а затем и апробирована гипотеза о том, что процесс научения определяется тремя законами поведения животного: законом готовности; законом упражнения (чем чаще действие совершается животным, тем вероятнее, что это действие будет вновь повторено впоследствии); законом эффекта (чаще повторяется то действие, которое «награждается», т.е. имеет положительный результат). Э. Торндайк установил, что действия со слабым или же отрицательным эффектом постепенно тормозятся и отсеиваются. Животное постепенно накапливает и закрепляет правильные действия (навыки). Данное представление о научении легло в основу его моторной модели. Согласно «павловской» модели научения поведение управляется теми сигналами о свойствах внешнего мира, которые имеют значение для организма. Теория моторного научения Торндайка показывает, что поведение животного управляется его результатами, целесообразностью осуществления того или иного действия. Биологическая необходимость механизма контроля, т.е. 1 осуществления целесообразного поведения, была подтверждена исследованиями П. К. Анохин и А. Н. Бернштейн. Стремление раскрыть не физиологические, а психологические условия и механизмы научения были предприняты американским психологом Б. Скиннером. Он выдвинул предположение, что в основе научения лежат условные рефлексы иного типа, чем классические. Он назвал их оперантными, или инструментальными. Такие условные рефлексы представляют собой механизм отбора полезных действий. Научение им - есть формирование целесообразного поведения. Сущность научения Б. Скиннер видел в освоении организмом новых биологически полезных реакций и форм поведения, а содержание научения - в образовании оперантных связей между безусловными раздражителями и определенными ответными реакциями на них в данной ситуации. Условиями образования таких связей являются активность организма и систематичное подкрепление (награда) действий животного в конкретной ситуации. Научение, согласно Б. Скиннеру, заключается в формировании моторных дифференцировок, т.е. в различении, выборе и закреплении форм поведения, которые подходят для различных ситуаций. Модель научения Б. Скиннера, так же как и И.П. Павлова, является ассоциативной, основанной на условных рефлексах. Но в модели Б. Скиннера научение представляет собой образование новых связей между элементами двигательного опыта и выражается в улучшающейся их дифференцировке с точки зрения биологических результатов. Его модель, поэтому известна как модель моторного научения. Управление ходом научения осуществляется с помощью специального нервнопсихического механизма. В нейрофизиологии выделяют три группы механизмов научения по степени участия в них организма как целого: реактивное поведение оперантное поведение когнитивное научение 2 Реактивное поведение проявляется в том, что организм реагирует пассивно, но при этом изменяются нейронные цепи и 2 формируются новые следы памяти. Среди разновидностей реактивного поведения различают: привыкание сенсибилизацию импринтинг условные рефлексы (рассмотрены нами выше) Привыкание (или габитуация) заключается в том, что организм в результате изменений на уровне рецепторов или ретикулярной формации «научается» игнорировать какой-то повторный или постоянно действующий раздражитель, «убедившись», что он не имеет особого значения для той деятельности, которая в данный момент осуществляется. Привыкание представляет собой угасание ориентировочной реакции. Например, появление звука в лаборатории, где находится подопытное животное (собака), первоначально вызывает у него ориентировочную реакцию: поворот головы, ушей в сторону источника звука. После многократного повторения звука, не сопровождающегося другими воздействиями на животное, оно прекращает на него реагировать. У человека и животных новый раздражитель вызывает не только соматические, но и вегетативные реакции: изменение частоты сердечных сокращений, десинхронизацию ЭЭГ, изменение частоты и глубины дыхания. Если оказывается, что раздражитель не имеет значения для организма, то при последующем его повторении угасают и вегетативные, и соматические реакции. Так, человек, живущий на шумной городской улице, не обращает внимания на посторонний шум транспорта ночью и крепко спит. Привыкание – это не только самая простая, но, вероятно, и самая распространенная форма научения у человека и животных. За счет него нам удается игнорировать раздражители, не несущие никакой новизны и не имеющие для нас значения, сосредоточивая внимание на более важных явлениях. Привыкание всегда специфично в отношении стимула: если человек не замечает уличного шума, он проснется либо от неожиданного звука на его фоне, либо от внезапно наступившей тишины. Привыкание – это не утомление, а особый приспособительный нервный процесс. Его не следует путать и с адаптацией анализаторов, т.е. снижением их чувствительности при 3 непрерывной стимуляции. Согласно мнению Е.Н. Соколова, привыкание – это стимул-зависимое обучение, являющееся универсальной формой простейшего отрицательного условного рефлекса, в котором условным сигналом может быть любой раздражитель, а безусловным – биологическая безразличность (подкреплением в этом случае выступает внутреннее состояние, соответствующее отсутствию раздражителя), т.е. привыкание формируется по механизму торможения условных рефлексов (угасательное торможение). На клеточном уровне привыкание формируется с помощью механизмов памяти, как вырабатываются и сами условные рефлексы. Сенсибилизация представляет собой процесс противоположный привыканию. Сенситизация – это усиление реакции организма на повторяющийся стимул, если он вызывает каждый раз неприятные ощущения. Например, неоднократное капание воды из крана и многократно повторяющееся жужжание назойливой мухи или пронзительный писк комара становятся непереносимыми, неприятными. В данном случае научение носит негативный характер и выражается в соответствующих поведенческих реакциях типа стимул-ответ (после нескольких повторений действия раздражителя). В основе механизма этого вида научения лежит механизм синаптического облегчения. Синаптическое облегчение (или посттетаническая потенциация) – это улучшение проведения в синапсах после короткого раздражения афферентных путей. Кратковременная активация увеличивает амплитуду постсинаптических потенциалов. Облегчение наблюдается и во время раздражения (вначале), в этом случае феномен называют тетанической потенциацией. Степень выраженности облегчения возрастает с увеличением частоты импульсов, оно максимально, когда импульсы поступают с интервалом в несколько миллисекунд. Длительность посттетанической потенциации зависит от свойств синапса и характера раздражения: после одиночных стимулов она выражена слабо, после раздражающей серии потенциация (облегчение) может продолжаться от нескольких минут до нескольких часов. По-видимому, главной причиной возникновения синаптического облегчения является накопление Са2+ в пресинаптических окончаниях, поскольку Са2+, который 4 входит в нервное окончание во время ПД, накапливается там, так как ионная помпа не успевает выводить его из нервного окончания. Соответственно увеличивается высвобождение медиатора при возникновении каждого импульса в нервном окончании, возрастает ВПСП. Кроме того, при частом использовании синапсов ускоряется синтез медиатора и ускоряется мобилизация пузырьков медиатора, напротив, при редком использовании синапсов синтез медиаторов уменьшается (важнейшее свойство ЦНС). Поэтому фоновая активность нейронов способствует возникновению возбуждения в нервных центрах. Значение синаптического облегчения заключается в том, что оно создает предпосылки улучшения процессов переработки информации на нейронах нервных центров, что крайне важно, например для обучения в ходе выработки условных рефлексов. Повторное возникновение явлений облегчения в нервном центре может вызвать переход центра из обычного состояния в доминантное. Импринтинг (запечатление) – это наследственно запрограммированное и необратимое формирование определенной специфической формы реагирования. Например, привязанность новорожденных животных к первому движущемуся объекту, который попадает в его поле зрения в первые часы жизни. Это – особая форма неассоциативного научения, основанная на врожденной предрасположенности к определенным сочетаниям раздражителей и возникающих ответных реакций в ранний период развития организма. При наблюдениях за животными этологов особенно интересует относительная роль в их поведении врожденного и приобретенного. Работы австрийского этолога Конрада Лоренца помогли понять взаимодействие между этими двумя факторами в некоторых явлениях. В частности, К. Лоренц занимался изучением гусят, вылупившихся в инкубаторе. Первым движущимся объектом, с которым встречались гусята в момент вылупления, была не их биологическая мать, а сам К. Лоренц. Произошло удивительное явление: вместо того чтобы присоединяться к стаду гусей, эти гусята повсюду следовали за К. Лоренцом и вели себя так, как если бы он был их матерью. Оказавшись в присутствии своей настоящей матери, они не обращали на нее никакого внимания и возвращались 5 под защиту К. Лоренца. Проявление этой привязанности к человеку стало особенно необычным, когда, достигнув половой зрелости, эти гуси принялись искать брачных партнеров, сходных с человеком, не проявляя ни малейшего интереса к представителям собственного вида. К. Лоренц назвал эту глубокую привязанность к первому движущемуся объекту, который увидели гусята после вылупления из яйца, импринтингом (запечатлением). Другие исследователи показали, что в условиях эксперимента импринтинг может быть вызван любым объектом: мячиком для пинг-понга, футбольным мячом, подушкой, картонной коробкой или животным, относящимся к иному виду, при условии, что этот объект движется. Механизм импринтинга важен для выживания. В природных условиях первый движущийся объект, попавший в поле зрения гусят, это обычно их мать; естественно, что импринтинг у них направлен именно на нее и она становится той моделью, которая дает им возможность адекватно проявлять формы поведения, присущие данному виду. Такие явления, хотя они продемонстрированы главным образом у выводковых птиц, у некоторых рыб и ряда млекопитающих, по-видимому, существуют и у птенцовых птиц. У обезьян, т. е. животных, у которых детеныши гораздо дольше зависят от родителей, импринтинг происходит намного позднее и выражен сильнее. У ребенка социальные связи устанавливаются очень рано и носят более глубокий характер. Если индивид первые годы жизни находится в изоляции, то это приводит к отклонениям (иногда значительным) в его поведении. Различают несколько разновидностей (форм) проявления импринтинга. 1. Запечатление образов и объектов: родителей, братьев, сестер, вида пищи и т.д. 2. Усвоение поведенческих актов (дети повторяют действия родителей). Это так называемое имитационное поведение, разновидностью этого импринтинга является половой импринтинг – половое поведение особей внутри своего вида. 3. Реакция следования – «слепое» (автоматическое) следование новорожденного за родителями. Эта форма импринтинга наиболее демонстративна и хорошо изучена. Считают, что моторным эквивалентом реакции следования 6 животных у ребенка является улыбка, постоянная смена мимики, появление комплекса оживления уже на 2-м месяце жизни. Импринтинг имеет сходство с безусловным и условным рефлексами: а) подобно безусловным рефлексам эти реакции сохраняются, как правило, всю жизнь; б) реакции являются врожденными, но для их проявления нужны определенные условия. Например, реакция следования является врожденной, но в процессе жизни превращается в приобретенную (так, если изолировать детеныша от родителей сразу после рождения на определенный промежуток времени, то реакция следования не формируется, т. е. сама конкретная реакция по наследству не передается, имеется только готовность к ее выполнению у новорожденного). Импринтинг отличается и от условных, и от безусловных рефлексов, а) импринтинг проявляется в определенные критические периоды (чаще сразу или после рождения, причем в короткие сроки, иногда сроки могут быть отдалены); б) запечатление происходит очень быстро, иногда с первого раза, например реакция следования, которую иногда называют условным рефлексом «с одного подкрепления», что, с нашей точки зрения, неверно, так как условный рефлекс надо вырабатывать, а для безусловного рефлекса ни запечатления, ни выработки не требуется. Наблюдение за развитием детей свидетельствует о том, что важную роль в нервно-психическом развитии ребенка имеет импринтинг, влияющий на будущее поведение, предопределяя его на долгие годы. По-видимому, в развитии детей имеются критические периоды, определяющие дальнейшее развитие ребенка, но эти периоды, очевидно, сдвинуты на более поздние сроки, чем у животных. В частности, существует мнение, что возраст от шести недель до шести месяцев является критическим для формирования отношений ребенка с матерью. У новорожденных детей первых месяцев жизни определяющим фактором в возникновении привязанности к матери является чувство комфорта и ощущение безопасности, существенное значение имеют кормление матерью своего ребенка, 7 гигиенический уход, интонация голоса и звуки речи, обязательные при общении с бодрствующим ребенком грудного возраста. Таким образом, импринтинг – это особая, третья форма реагирования (кроме условного и безусловного рефлексов) на окружающую среду. 3 Оперантное научение (от лат. operatio – действие) – это научение, в ходе которого организм добивается полезного результата с помощью активного поведения. Оперантное поведение, или научение в результате оперантного обусловливания, представляет собой закрепление тех действий, последствия которых для организма желательны, и отказ от действий, приводящих к нежелательным последствиям. Различают три разновидности этого научения; а) метод проб и ошибок, б) инструментальный условных рефлекс в) формирование автоматизированных реакций г) подражание Научение методом проб и ошибок заключается в том, что, перебирая способы достижения цели (преодоления препятствий), человек отказывается от неэффективных, и находит решение задачи в конце. Американский ученый Э. Торндайк (1890), видный представитель направления бихевиоризма (от англ. behaviour – поведение) помещал голодных кошек в так называемые проблемные клетки, которые открывались в том случае, если кошка предпринимала какие-то определенные действия: тянула за веревку, приподнимала запорный крючок и т. д. Когда кошка выходила из клетки, она получала пищу. По мере повторения процедуры выхода из клетки (увеличения числа проб и ошибок) скорость выполнения задачи возрастала. Инструментальный условный рефлекс – научение действию с помощью вознаграждения (подкрепления). Животное (крыса) по световому сигналу нажимает на рычаг и выключает электрический ток, чтобы избежать раздражения. Крыса также научается реагировать на световой раздражитель: нажимает на рычаг, чтобы получить пищу, т.е. она использует какой-то инструмент, отсюда и название этого вида научения. Дети быстро учатся говорить, когда родители одобряют их при правильном произнесении 8 отдельных звуков и слов. В случае неправильного произнесения слова дети не получают подобного подкрепления, в результате чего эти слова постепенно исчезают из употребления в результате неподкрепления. Научение с помощью инструментального условного рефлекса происходит по сигналу, а научение методом проб и ошибок – без сигнала. Формирование автоматизированных реакций – это создание очень сложных поведенческих реакций поэтапно. Каждый этап при этом подкрепляется (положительное и отрицательное подкрепление, угасание, дифференцировка, генерализация). На этой основе была выдвинута концепция программированного обучение, первоначальное увеличение которой сменилось разочарованием ввиду низкой эффективности этого метода обучения. Подражание представляет собой научение путем наблюдения и воспроизведения действий модели, не всегда понимая их значение. Оно свойственно в основном приматам. Различают две формы подражания: чистое подражание и викарное научение, т.е. научение с пониманием. Когнитивное научение в эволюционном отношении наиболее поздний и наиболее эффективный тип научения. В полном объеме такое научение присуще только людям, хотя какие-то его эволюционные предшественники или отдельные элементы мы можем выделить и у высших животных. Научение с помощью мышления (когнитивное научение) - это такой вариант, когда организм оказывается в ситуации, с которой он ранее не встречался, и находит правильное решение в результате мышления. При условном рефлексе по сигналу тоже имеет место мышление, т. е. оценка результата действия, но это происходит после выполнения действия. В научении с помощью мышления первично мышление, а потом – действие, так как это целенаправленное научение. Механизмы научения весьма разнообразны по характеру физиологических процессов и вовлекаемых структур нервной системы. На уровне нейрона это проявляется в изменении уровня поляризации мембран – длительная деполяризация или гиперполяризация. На уровне межнейронного взаимодействия – изменение активности кальциевых каналов, что приводит к 9 изменению медиаторной активности, росту синаптических терминалий, изменение состояния синаптических структур и происходящих в них процессов, особенно касающихся ацетилхолина и глутамата. Среди структур мозга, имеющих непосредственное отношение к процессам научения (скорость, объем, эффективность), в первую очередь следует выделить неспецифическую активирующую систему мозга, образования лимбической системы (гиппокамп, миндалины), лобно-височные отделы мозга и другие ассоциативные зоны коры с учетом функциональной специализации правого и левого полушарий. У правшей усвоение абстрактно-логической информации связано в большей степени с левым полушарием, а наглядно-образная, эмоциональная окраска – с правым. Различают следующие формы когнитивного научения: а) научение путем наблюдения б) психонервная деятельность в) научение путем инсайта г) научение путем рассуждений. Научение путем наблюдения. Различают два вида подобного научения. 1. Простое подражание. Например, обезьяна в общении с исследователями в экспедиции научилась мыть банан перед едой, не понимая, зачем это делается. 2. Викарное научение, которое также осуществляется посредством наблюдения, но при этом результат действия оценивается. Такое научение свойственно только человеку. Особенно часто используют научение путем наблюдения (подражания) дети, причем в раннем онтогенезе оно является преимущественно просто подражательным. С возрастом викарное научение начинает все больше превалировать над подражательным научением. Психонервная деятельность. В 1935 г. появилась концепция И.С. Бериташвили, из которой следует, что у высших позвоночных животных и у человека имеется особая форма деятельности мозга – психонервная деятельность, или образная память. Суть психонервной деятельности состоит в том, что у животных возникает определенный образ при однократном восприятии конкретных явлений окружающей действительности (пищи, врага и 10 т.д.), т.е. всех тех объектов внешней среды, которые имеют какуюлибо связь с биологически важным состоянием животного (кормлением, самозащитой или размножением). Такой тип поведения включает информационный (образ) и мотивационноэмоциональный компоненты. Целостные «представления» о среде животным приобретаются при первом же попадании в данную среду, в процессе ее активного ориентировочно-исследовательского освоения. Термины «психонервная деятельность» и «рассудочная деятельность» отражают историю дискуссии о том, думают ли животные. В настоящее время способность животных мыслить не вызывает сомнений. Об этом свидетельствуют, в частности, и рефлексы экстраполяции, которые описал Л.В. Крушинский. Таким образом, научение с помощью мышления осуществляется, вопервых, путем наблюдения, во-вторых, путем решения задачи в условиях, в которых организм оказывается впервые. Инсайт (озарения) (от англ. insight – прозрение, проникновение; во французском языке идентичный ему термин – интуиция) заключается в том, что информация, «разбросанная» в памяти, как бы объединяется и используется в новой интеграции. Человеку кажется, что решение приходит спонтанно, хотя на самом деле, конечно, это не так, а скорее всего, результат подсознательной аналитико-синтетической деятельности. Научение путем инсайта (озарения) - внезапное нестандартное правильное решение задачи. Иногда после отдельных проб и ошибок возникает идея результативного действия, которое может совершенствоваться в процессе достижения цели. Этот вид научения является следствием объединения опыта, накопленного в памяти, с той информацией, которой располагает индивид при решении проблемы. Так, находящаяся в клетке обезьяна в эксперименте с недосягаемым для нее бананом сначала пытается достать плод одной палкой в виде трубки, потом другой такой же. Но обе палки были слишком коротки. Тогда она, прекратив свои попытки, стала разглядывать находящиеся возле нее предметы и вдруг быстро проделала логическую последовательность действий: схватила обе палки, вставила их одну в другую, просунула между прутьев клетки и достала банан. 11 Научение путем рассуждений, т.е. посредством мыслительного процесса. Фундамент для мышления служит перцептивное научение (опознание образа) и концептуальное научение (абстрагирование и обобщение). Следует подчеркнуть, что в конкретных ситуациях для достижения того или иного полезного приспособительного результата индивид чаще всего реализует не один, а несколько видов научения. Частное научение (обучение игре на музыкальном инструменте, обучение работе на компьютере и т.д.) по своей структуре всегда является комплексным, сложным. Большинство форм научения, кроме пассивного и простых (классических, павловских) условных рефлексов, являются сложной формой научения. 12
