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条件反射学说

条件反射是进化上最高级、最年轻的有机体适应环境的形式。如果说无条件反射是某种有机体全体成员具有的比较稳定的、天生的反应,那么条件反射则是有机体后天获得的,是有机体个体生活经验积累的结果。条件反射主要是由中枢神经系统高级部分,对高等动物和人来说主要是由大脑两半球皮层实现的。无条件反射主要是由皮层下神经组织实现的。自然巴甫洛夫并没有排除皮层下有形成条件反射的可能。条件反射和无条件反射是密切联系、协同工作着的。无条件反射不仅是条件反射形成的基础,而且也是遗传下来的先辈经验的集中表现,即遗传记忆的表现。

条件反射学说的建立最早可追溯到俄国的伊万M.谢切若夫(1829~1904),他是第一位在行为研究中以严谨的实验来取代哲学遐想和偶然观察的学者。伊万P.巴甫洛夫(1849~1936)在此基础上进行了更深入的研究。巴甫洛夫提出的关于机体通过中枢神经系统对作用于感受器的外界刺激发生规律性反应的学说。它是巴甫洛夫学说的核心内容。巴甫洛夫从反射学的原则出发,认为中枢神经系统活动的基本原则是反射。他把反射区分为两大类,即条件反射和无条件反射。外界动因与有机体对它的回答活动之间的固定联系称之为无条件反射,它们之间的暂时联系称为条件反射。所以称为条件反射,是由于这种反射的建立和消退依条件为转移。

此外,巴甫洛夫还认为,条件反射是对动物有机体的发展起作用的机制之一,个体后天获得的反射可能转化为无条件反射。

条件反射和无条件反射的相对作用在动物历史发展过程中变化着。在无脊椎动物和低等脊椎动物中,天生的神经活动形式比习得的神经活动形式占优势。在动物进化过程中,习得的神经活动形式的比重逐渐增大,成为主导的活动形式。而且习得的神经活动形式,条件反射也日益复杂化、完善化,成为有机体更加完善、主动地适应周围环境的工具。

有机体与周围环境的统一,也就是有机体与生活条件的适应和平衡,是巴甫洛夫的主导思想。随着动物在进化阶梯上的上升,它所面临的生活条件日益复杂多变。条件反射可以使动物灵活准确地适应不断变化着的环境。条件反射的信号性往往可以使有机体根据一种先兆──条件刺激物,趋向于对生活有利的条件,避开不利的条件,从而扩大对周围事物的知觉范围和活动范围。这是条件反射的重大的生物学意义。

在19世纪末期,俄国生理学家伊万*巴甫洛夫进行了一系列的实验,这些实验很快受到全世界生物学家的注意。巴甫洛夫致力于神经系统如何支配行为的工作。他通过研究狗产生唾液的种种方式揭示了一些学习行为的本质。巴甫洛夫注意到狗在嚼吃食物时淌口水,或者说分泌大量的唾液,唾液分泌是一种本能的反射,巴甫洛夫还观察到,较老的狗一看到食物就淌口水,而不必尝到食物的的刺激,也就是说,但是视觉就可以使狗产生分泌唾液的反应。为了计量狗在实验期间分泌唾液的量,他为每一只实验的狗做了一个小手术,即改变了一条唾腺导管的路线,唾液通常是通过一条唾腺经过导管流入狗的口腔的,巴甫洛夫改变了这条导管的线路,使它通到体外。这样,就可以接取和计量由导管滴出的唾液。

待狗的手术口愈合后,巴甫洛夫便开始实验,他每次给狗吃肉的时候,狗即流口水,而且看到肉就流口水,这说明狗是健康的,具有流涎反应。此后,巴甫洛夫每次给狗吃肉之前总是按峰鸣器。于是,这声音就如同让狗看到肉一样,也会使他们流下口水,即使峰鸣器响过后没有食物,亦如此。不过,巴甫洛夫发现,他不能无休止的连续欺骗这些狗。如果峰鸣器响过后不给食物,狗对该声音的反应就会愈来愈弱,分泌的唾液一次比一次少。但是,假如不是连续数天的试验,他们还会对峰鸣器的声音作出流涎的反应,然而已经不像先前得那么多了。

巴甫洛夫从试验中得出,几种不同的刺激都能跟峰鸣器一样起同样的反应。例如,不论是打铃还是轻微的点击,只要与食物结合起来,就会使狗“遵命”流口水。巴甫洛夫把这种本能的反应称作“条件反射”。巴甫洛夫的另外一个实验是,给狗喂食的同时吹哨子。重复多次以后,狗一听到哨声就分泌唾液,不过狗对各种哨声响亮的,微弱的,高音的,低音的都起同样的反应,似乎不同的哨音在他们听起来没有什么区别。然后,实验员使用几种哨子,但是只吹一个特定的哨子才给肉吃。不久,这些狗就只对给他们带来食物的哨子声有反应了。

巴甫洛夫称食物是无条件刺激,而铃声则是条件刺激。食物引起唾液分泌是无条件反射,是狗天生就有的;而狗听到铃声就分泌唾液乃是条件反射,是根本不存在的,连续处理后才学到的。条件反射就是:原来不能引起某一反应的刺激,通过一个学习过程,就是把这个刺激与另一个能引起反映的刺激同时给予,是他们彼此建立其联系,即在条件刺激和无条件反应之间的联系。

研究条件反射,常以动物为对象。最常见的条件反射是食物唾液分泌条件反射。给狗进食会引起唾液分泌,这是非条件反射;食物是非条件刺激。给狗听铃声不会引起唾液分泌,铃声与唾液分泌无关,称为无关刺激。但是,如在每次给狗进食之前,先给听铃声,这样经多次结合后,当铃声一出现,狗就有唾液分泌。这时,铃声已成为进食(非条件刺激)的信号,称为信号刺激或条件刺激。由条件刺激(铃声)的单独出现所引起的唾液分泌,称为食物唾液分泌条件反射。可见,条件反射是后天获得的。形成条件反射的基本条件是非条件刺激与无关刺激在时间上的结合,这个过程称为强化。任何无关刺激与非条件刺激多次结合后,当无关刺激转化为条件刺激时,条件反射也就形成。

如果无关刺激(声、光等)与引起动物躯体运动的非条件刺激(如机械、电刺激肢体皮肤等)多次结合,则可形成防御运动条件反射。有的条件反射较复杂,它要求动物完成一定的操作。例如,大鼠在实验箱内由于偶然踩在杠杆上而得到食物,如此重复多次,则大鼠学会自动踩杠杆而得食。在此基础上进一步训练,只有当某种信号(如灯光)出现时踩杠杆,才能得到食物。这样多次训练强化后,动物见到特定的信号(灯光),就去踩杠杆而得食。这种条件反射称为操作式条件反射。它的特点是,动物必须通过自己的某种运动或操作才能得到强化。

条件反射建立之后,如果反复应用条件刺激而不给予非条件刺激强化,条件反射就会逐渐减弱,最后完全不出现。这称为条件反射的消退。例如,铃声与食物多次结合应用,使狗建立了条件反射;然后,反复单独应用铃声而不给予食物(不强化),则铃声引起的唾液分泌量会逐渐减少,最后完全不能引起分泌。条件反射的消退是由于在不强化的条件下,原来引起唾液分泌的条件刺激,转化成了引起大脑皮层发生抑制的刺激。条件反射的消退并不是条件反射的丧失,而是从原先引起兴奋(有唾液分泌)的条件反射转化成为引起抑制(无唾液分泌)的条件反射;前者称为阳性条件反射,后者称为阴性条件反射。在机体生活过程中,条件反射可以不断建立,而由于环境的改变一些条件反射发生了消退,又有一些新的条件反射建立,这样使动物对环境的变化能更好地适应。

在个体生活过程中,如果只有非条件反射是无法在多变的环境中生存的。可以设想,机体不能只依靠食物掉入口中才引起吃食动作,更不能只在身上遭受伤害时才引起防御动作。实际上,在生命活动中,单纯的非条件反射是不存在的;机体在复杂多变的环境中,不断在非条件反射的基础上建立新的条件反射,所以条件反射与非条件反射是密切地联系在一起的。

条件反射与非条件反射相比,前者的数目是无限的,后者是有限的。条件反射扩展了机体对外界复杂环境的适应范围,使机体能够识别还在远方的刺激物的性质,预先作出不同的反应。因此,条件反射使机体具有更大的预见性、灵活性和适应性。

条件反射形成的机制还不完全清楚。曾经推想过,条件反射的建立是大脑皮层的条件刺激兴奋灶与非条件刺激兴奋灶在多次结合后,两个兴奋灶之间形成了暂时联系。但这一推想得不到实验的证明。目前认为,条件反射的建立与中枢许多部位都有关系,其中脑干网状结构和大脑皮层起着重要的作用。条件反射的情境涉及四个事项,两个属于刺激,两个属于机体的反应。一个是中性刺激,它在条件反射形成之前,并不引起预期的、需要学习的反应。这是条件刺激(CS),在巴甫洛夫的实验中就是铃响。第二个刺激是无条件刺激(UCS)。它在条件反射形成之前就能引起预期的反应:条件反射形成之前,出现了肉,即UCS,就引起唾液分泌。对于无条件刺激的唾液分泌反应叫作无条件反应(UCR)。这是在形成任何程度的条件反射之前就会发生的反应。由于条件反射的结果而开始发生的反应叫作条件反应(CR),即没有肉,只有铃响的唾液分泌反应。当两个刺激紧接着(在空间和时间上相近),反复地出现,就形成条件反射。通常,无条件刺激紧跟着条件刺激出现。条件刺激和无条件刺激相随出现数次后,条件刺激就逐渐引起唾液分泌。这时,动物就有了条件反应。一度中性的条件刺激(铃响)现在单独出现即可引起唾液分泌。

中性刺激与无条件刺激在时间上的结合称为强化,强化的次数越多,条件反射就越巩固。条件刺激并不限于听觉刺激。一切来自体内外的有效刺激(包括复合刺激、刺激物之间的关系及时间因素等)只要跟无条件刺激在时间上结合(即强化),都可以成为条件刺激,形成条件反射。一种条件反射巩固后,再用另一个新刺激与条件反射相结合,还可以形成第二级条件反射。同样,还可以形成第三级条件反射。在人身上则可以建立多级的条件反射。当条件刺激不被无条件刺激所强化时,就会出现条件反射的抑制,主要有消退抑制和分化。条件反射建立以后,如果多次只给条件刺激而不用无条件刺激加以强化,结果是条件反射的反应强度将逐渐减弱,最后将完全不出现。例如,对以铃声为条件刺激而形成唾液分泌条件反射的狗,只给铃声,不用食物强化,多次以后,则铃声引起的唾液分泌量将逐渐减少,甚至完全不能引起分泌,出现条件反射的消退。

巴甫洛夫认为,消退是因为原先在皮质中可以产生兴奋过程的条件刺激,现在变成了引起抑制过程的刺激,是兴奋向抑制的转化。这种抑制称为消退抑制。巴甫洛夫指出,消退抑制是大脑皮质产生主动的抑制过程,而不是条件刺激和相应的反应之间的暂时联系已经消失或中断。因为如果将已消退的条件反射放置一个时期不做实验,它还可以自然恢复;同样,如果以后重新强化条件刺激,条件反射就会很快恢复,这说明条件反射的消退不是原先已形成的暂时联系的消失,而是暂时联系受到抑制。消退发生的速度,一般是,条件反射愈巩固,消退速度就愈慢;条件反射愈不巩固,就愈容易消退。

在条件反射开始建立时,除条件刺激本身外,那些与该刺激相似的刺激也或多或少具有条件刺激的效应。例如,用500赫的音调与进食相结合来建立食物分泌条件反射。在实验的初期阶段,许多其他音调同样可以引起唾液分泌条件反射,只不过它们跟500赫的音调差别越大,所引起的条件反射效应就越小。这种现象称为条件反射泛化。以后,只对条件刺激(500赫的音调)进行强化,而对近似的刺激不给予强化,这样泛化反应就逐渐消失。动物只对经常受到强化的刺激(500赫的音调)产生食物分泌条件反射,而对其他近似刺激则产生抑制效应。这种现象称为条件反射的分化。

巴甫洛夫所做工作的重要性是不可估量的。他的研究公布以后不久,一些心理学家,如行为主义学派的创始人华生,开始主张一切行为都以经典性条件反射为基础。虽然在美国这一极端的看法后来并不普遍,但在俄国以经典性条件反射为基础的理论在心理学界在相当长的时间内曾占统治地位。无论如何,人们一致认为,相当一部分的行为,用经典性条件反射的观点可以作出很好的解释。

条件反射是指:两样本来没有任何联系的东西,因为长期一起出现,以后,当其中一样东西出现的时候,便无可避免地联想到另外一样东西,是有机体因信号的刺激而发生的反应。例如铃声本来不会使狗分泌唾液,但是如果在每次喂食物之前打铃,经过若干次之后,狗听到铃响就会分泌唾液,这种因铃声这个信号的刺激而发生的反应叫做条件反射,铃声叫做条件刺激。

条件反射是后天获得的,是在生活过程中通过一定条件,在非条件反射的基础上建立起来的反射,是高级神经活动的基本调节方式,人和动物共有的生理活动。形成条件反射的基本条件是无关刺激与非条件刺激在时间上的相结合。任何无关刺激与非条件刺激相结合,都可以形成条件反射,一般认为必须有大脑皮质参加才能实现。传统观点认为,条件反射的建立,是由于在条件刺激的皮质代表区和非条件刺激的皮质代表区之间多次的同时兴奋,发生了机能上的“暂时联系”。条件刺激在皮质引起的兴奋,可以通过暂时联系到达非条件反射的皮质代表区,于是引起本来不能引起的反应。目前,暂时联系的神经机制尚不清楚。条件反射建立之后,如果反复使用条件刺激而得不到非条件刺激的强化,条件反射就会消退。在条件反射形成的初期,条件反射还出现泛化与分化的现象、这是大脑皮质实现复杂的分析综合机能的基础。


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