Тимчасові зв'язки між УС і БС

Когнітивний підхід виявився корисним і для вирішення ще одного важливого питання: який механізм умовного рефлексу? Які причини встановлення зв'язку між УС і БС у свідомості тварини? Павлов вважав, що це тимчасовий зв'язок, тобто сумісність у часі. УС і БС з'являються разом, тому встановлюється асоціація. Але, як ми побачимо нижче, усе не так просто.

Безліч досліджень були присвячені вивченню ролі сумісності; у них варіювався інтервал між УС і БС, а також порядок їхньої появи. В одних експериментах УС передував БС (випереджальне сполучення), в інших — випливав за БС (наступне сполучення), а інших два стимули з'являлися одночасно (одночасне сполучення) (рис 4.19).

Ці досліди показали, що найкращим є випадок, коли УС випереджає БС на деякий оптимальний часовий інтервал (мал. 4.20).

Якщо інтервал між УС і БС перевищує оптимальний, ефективність їхнього сполучення різко падає. Одночасна поява УС і БС набагато менш ефективна, а наступний зв'язок між УС і БС ще слабший (Rescorla, 1988).

На малюнку показаний вплив на УР різних тимчасових інтервалів між УС і БС. УС — попереджуючий звук, БС — удар електричним струмом, УР — відсмикування руки. Час між УС і БР відзначений на горизонтальній осі. Нульовий інтервал означає, що УС і ВР були пред'явлені синхронно (одночасне сполучення), а позитивний інтервал означає, що УС був пред'явлений до БС (випереджальне сполучення) (Spooner and Kellogg, 1947)

Ці факти стають цілком зрозумілими, якщо ми згадаємо, що УС — це сигнал, який дозволяє тварині приготуватися до БС. Уявіть собі водія, що виїхав на невідому йому дорогу, що веде від Денвера до Солт-Лейк-Сити. Через 150 кілометрів від Денвера крутий поворот. Як попередити водія про майбутній віраж? В ідеалі дорожня служба помістить знак «Небезпечний поворот» на деякій відстані до повороту (аналогічно випереджальному зв'язку з коротким інтервалом). Це дасть водієві інформацію і час, щоб приготуватися до відповідного маневру. Важливо, щоб знак не з'явився занадто рано, тому що тоді водій не побачить зв'язку знака з дорогою. Природно, він не повірить дорожній службі, якщо вони встановлять знак відразу на виїзді за межі Денвера, тоді як сам поворот знаходиться в трьох годинах їзди від нього (випереджальний зв'язок з довгим інтервалом). Однак справа може виглядати ще гірше, якщо знак буде розміщений у самій середині віражу, тому що тепер він з'явиться занадто пізно, щоб бути корисним (одночасний зв'язок). І, нарешті, водій явно запідозрить злий намір, якщо знайде попереджуючий знак, що скромно стоїть біля дороги за 40 метрів після повороту (наступний зв'язок), хоча він повинен бути вдячний уже за те, що не знайшов його на дні яру.

Збіг

Відповідно до когнітивної теорії научіння, при класичному обумовлюванні тварина вчиться тому, що один стимул сигналізує про появу іншого. В одному з дослідів собака кілька разів чула, як починав стукати метроном, після чого вона одержувала м'ясний фарш. Але, безумовно, існувало і безліч інших стимулів. Одночасно з ударами метронома собака чула ляскіт дверей і звук голосів. Вона бачила стіни лабораторії й освітлювальні лампи, що звисають зі стелі. У той же час вона могла відчувати з десяток різних запахів.

І що ж повинна була вивчити собака? Якщо вона покладається на чисту випадковість, збіг, тоді вона буде зв'язувати їжу з усіма цими стимулами — метрономом, лампами і всім іншим. Зрештою, усі вони були одночасно з БС.

Але ми вже говорили, що умовна реакція — це процес підготовки до появи БС. І цілком ймовірно, тварині потрібна саме здатність пророкувати БС, щоб вона знала, коли починати підготовку, а коли не турбуватися. Наприклад, зв'язок між БС і лампами не має цінності: лампи, хоча і освітлювали приміщення перед подачею їжі, але вони були там і в той час, коли їжі не було й у згадці. Те ж саме відноситься і до запахів, і до більшості звуків у лабораторії: вони пов'язані з їжею, але вони точно так само пов'язані і з відсутністю їжі. Отже, жоден з цих стимулів не дає інформації про те, коли повинна з'явитися їжа, жоден з них не дозволяє собаці пророчити її наближення.

Тварині, мабуть, потрібна якась подія, яка обов'язково відбувалася перед появою їжі, а іншим часом була відсутня. І, звичайно, удари метронома в нашому прикладі були тим стимулом, що відповідав усім цим вимогам, оскільки вони ніколи не звучали в перервах між дослідами, коли їжа не з'являлася. Отже, коли тварина чує метроном, це вірна ознака того, що їжа на підході. Якщо тварині потрібний сигнал, вона повинна довідатися метроном, а не інші стимули, хоча вони і збігаються з бажаною подією.

Збіг і сполучення. Попередній приклад ілюструє аналітичну концепцію класичного обумовлювання, розроблену Робертом Рескорлой (Rescorla, 1967). Відповідно до цієї концепції, класичний умовний рефлекс зв'язаний не тільки зі сполученням УС-БС, але і з тими випадками, коли відсутність УС супроводжує відсутності БС. Ці два досвіди: «метроном / м'ясо» і «немає метронома / немає м'яса» — дозволяють собаці знайти, що наявність БС збігається з наявністю УС (тобто залежить від нього). Саме збіг, а не сполучення дозволяє тварині прогнозувати, яке подія буде наступної, і, згідно Рескорле, саме збіг є вирішальним для умовного рефлексу.

Збіг повиннен бути постійним, але в природі так буває не часто. Чорні хмари звичайно передують бурі, але не завжди. Хоча провісники погоди дуже недосконалі, проте вони інформативні, оскільки більш імовірно, що дощ піде, коли на небі темні хмари, а не яскраве сонце. Чи можуть тварини засвоїти ці відносні зв'язки? Як видно, можуть. Щоб продемонструвати це, Рескорла перевірив на пацюках різні комбінації звуку (УС) і удару струмом (БС). Для однієї групи пацюків поява звукового сигналу означала 40 % імовірність удару струмом, але струм пускався й у 40 % випадків без звукового попередження. У цій групі рефлекс не був встановлений. Для іншої групи пацюків імовірність ударів струмом після сигналу залишилася рівною 40 %, а от кількість ударів струмом без попередження було знижено, так що імовірність появи струму була нижча, коли сигналу не було, ніж коли він звучав. В другій групі рефлекс був встановлений. І чим більша різниця між цими імовірностями, тим сильніша встановлена реакція.

Відсутність збігу. Що ж відбувається, коли взагалі відсутній який-небудь збіг? У цьому випадку імовірність ударів струмом, про які попереджав сигнал, дорівнює імовірності ударів струмом без нього, тобто звуковий сигнал не несе інформації. Але тварина вчиться й у даному випадку: вона засвоює, що в цій ситуації є небезпека і вона не може почувати себе спокійно.

Щоб зрозуміти механізм цієї дії, розглянемо дві ситуації: у першої УС свідчить про те, що, імовірно, незабаром піде струм. Коли звучить УС, тварина лякається. Але коли УС ніемає, тварина може розслабитися, тому що зараз струм малоймовірний. Відсутність УС стає сигналом безпеки, інгібітором страху. В другій ситуації ніяка інформація не може пророчити появи струму. Тепер немає УС, що викликають страх, але з погляду тварини справи йдуть ще гірше. Без УС немає сигналу безпеки, і в результаті тварина постійна відчуває страх.

Розходження між тим ударом струму, коли є попередження, і ударами струму, що не попереджаються, можна віднести до розходження між страхом і тривожністю. Страх викликається конкретною ситуацією або конкретним об'єктом, тоді як тривожність постійна, безпредметна і відноситься до багатьох ситуацій. Багато авторів вважають, що така дифузійна тривожність частково викликається непередбачуваністю ситуації при відсутності сигналів безпеки (Seligman, 1975; Schwartz and Robbins, 1995).

КОГНІТИВНИЙ ПІДХІД ДО ІНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ОБУМОВЛЮВАННЯ. Когнітивна теорія сприяла подальшому розвиткові концепції класичного обумовлювання, допомагаючи зрозуміти, що засвоюється і що забезпечує научіння. Подібний когнітивний підхід був застосований і до інструментального рефлексу. Тут научіння також має на увазі щось більше, ніж просто посилення чи послаблення реакції. У тварини з'являється внутрішня картина відносин між підкріпленням і реакцією, за якої воно випливає. Воно не просто учиться натискати на педаль, воно засвоює, що натискання на педаль приносить смачну їжу. У підсумку тварина учиться зв'язувати дія з одержуваним результатом; встановлювану в такий спосіб зв'язок прийнятий називати причинно-наслідковою (Tolman, 1932).