Аткинсон Р. и др. - Введение в психологию

В течение многих десятилетий исследователи сна и биологического ритма старались объяснить эти простые наблюдения. Реальная проблема заключается не в том, чтобы понять, насколько мы нуждаемся в сне после трех дней бессонницы, а в том, чтобы выяснить, как растет потребность в сне на протяжении того времени суток, когда человек бодрствует, и объяснить, почему небольшое сокращение времени сна в определенные часы может подвергать риску трудоспособность человека и его безопасность на рабочем месте, а в другие часы его трудоспособность является оптимальной, несмотря на отсутствие сна.

Временная зависимость субъективной потребности в сне у здоровых молодых совершеннолетних людей при незнании ими времени суток в течение 40 часов бодрствования показана на рисунке.

В течение первых часов после пробуждения сонливость постепенно снижается. Это явление называется инерцией сна. Впоследствии потребность в сне остается более или менее устойчивой до момента, вплотную приближенного к привычному времени сна, а затем внезапно увеличивается. В течение последующих 8-9 часов сонливость продолжает нарастать и достигает своего пика около 8-10 часов утра. На второй день бодрствования сонливость незначительно уменьшается. Обратите внимание, что температура тела при этом имеет очень устойчивый суточный ритм, а нижняя точка тревожности достигается только после достижения нижних значений температуры тела, которые у здоровых молодых людей проявляются в 6 утра, то есть близко к обычному времени пробуждения. Данные показывают, что после ночи без сна мы чувствуем себя более сонными. Это происходит из-за процесса, называемого гомеостазом сна, который отслеживает, сколько мы спали и как долго были активны. Время дня или, точнее, суточные часы также влияют на потребность в сне.

Описанное нами 40-часовое бодрствование включает в себя два процесса — гомеостаз сна (время активности) и суточный цикл (объективное время). Их одновременное изменение и взаимодействие невозможно измерить количественно. Чтобы все же определять эти взаимодействия, исследователи использовали форсированный несинхронный протокол, в котором цикл сна/ бодрствования десинхронизированно связывался с эндогенным суточным циклом при помощи графика. Ежедневно они подавали сигналы о наступлении времени сна и времени пробуждения на четыре часа позже, как если бы сутки длились не 24, а 28 часов. Суточный цикл не может быть синхронизирован с предложенным 28-часовым периодом, и эпизоды сна и бодрствования, таким образом, будут проявляться в разное время суток. Поэтому в один из «дней» активный период начнется в низшей температурной точке, в другие «дни» это произойдет близко к температурному пику и т. д. Теперь мы можем наблюдать фактически каждую комбинацию времени активности и суточную стадию, количественно определяя взаимодействие суточного и гомеостазного процессов.

Суточный ритм потребности в сне достигает своего пика рано утром, близко к обычному времени пробуждения, и опускается до низших значений в вечерние часы, близко к обычному времени отхода ко сну. Кроме того, показано, что гомеостазный позыв ко сну возрастает достаточно быстро даже в пределах нормального диапазона продолжительности бодрствования, то есть 0-18 часов. На протяжении обычного периода бодрствования мы не ощущаем увеличения позыва ко сну. Нелинейное взаимодействие между этими двумя процессами таково, что в течение первых 16 часов активного времени суток, начинающегося где-то около 7 часов утра, последовательное увеличение гомеостазной потребности в сне возмещается последовательным сокращением суточного позыва ко сну. Это отлично срабатывает до тех пор, пока стадии цикла сна/бодрствования и суточного цикла совпадают. Проблемы возникают, когда соотношение стадий изменяется, например, при работе в ночную смену. Рабочий ночной смены пробуждается примерно после полудня и идет на работу к 11 часам вечера. Он превосходно чувствует себя, потому что вел активный образ жизни всего лишь 10 часов и суточные часы все еще не заставляют его думать о сне, но напротив, принуждают бодрствовать. Однако на протяжении ночи суточный позыв к увеличению потребности в сне будет усиливаться, так же как и гомеостазный позыв ко сну. К 6 часам утра гомеостазное увеличение позыва ко сну будет возрастать уже в течение 17 часов, поэтому суточные часы максимально продлевают сон. Неудивительно, что рабочий ночной смены теперь уже очень хочет спать и сонный направляется домой.

Часть IV. Научение, запоминание и мышление

Глава 7. Научение и обусловливание

Научением [Научение (learning) следует отличать от обучения (teaching) и образования (education), как это будет ясно из дальнейшего изложения. — Прим. ред.] наполнена наша жизнь. С ним связано не только освоение нового навыка или учебного предмета, но также и эмоциональное развитие, социальное взаимодействие и даже развитие личности. Мы учимся разному: чего бояться, что любить, как быть вежливым, как вести себя с близкими и так далее. Учитывая, что научение пронизывает всю жизнь человека, неудивительно, что мы уже встречались с ним на многих примерах — например, как дети учатся воспринимать окружающий мир, устанавливать свою половую принадлежность и контролировать свое поведение по стандартам взрослых. Теперь, однако, мы перейдем к более систематизированному анализу научения.

Научение можно определить как относительно устойчивое поведение, возникающее в результате практики; изменения поведения, возникающие благодаря созреванию (а не практике) или временным состояниям организма (таким как усталость, или состояниям, вызванным приемом лекарств), сюда не относятся. Однако не все случаи научения одинаковы. Можно выделить четыре его типа: а) привыкание, б) классическое обусловливание, в) оперантное обусловливание и г) то, что называют комплексным научением. Привыкание — простейший вид — сводится к научению игнорировать стимул, ставший уже знакомым и не вызывающий серьезных последствий; например: научение игнорированию тиканья новых часов. И классическое, и оперантное обусловливание связаны с формированием ассоциаций, т. е. с научением тому, что некоторые события происходят вместе. При классическом обусловливании организм усваивает, что за одним событием следует другое; например, ребенок научается тому, что за видом груди последует вкус молока. При оперантном обусловливании организм усваивает, что совершаемая им реакция будет иметь определенные последствия; например, маленький ребенок научается тому, что если ударить брата или сестру, то за этим последует неодобрение родителей. В комплексном научении помимо формирования ассоциаций содержится нечто большее, например, применение некоторой стратегии при решении задачи или построение мысленной карты своего окружения.

Существуют и другие формы научения; к ним относятся импринтинг, моделирование и подражание и опосредованное обучение. Эти формы обучения будут рассматриваться в следующих главах. В данной главе мы сосредоточимся прежде всего на обусловливании и сложных видах научения. Однако прежде чем говорить о научении и обусловливании, мы должны рассмотреть, как применяются различные психологические подходы в исследованиях научения.

Подходы к научению

Как мы помним по первой главе, в психологии есть три наиболее важных подхода: бихевиористский, когнитивный и биологический. В исследованиях научения не меньше, чем во всякой другой сфере психологии, участвуют все эти три подхода.

Многие ранние работы по научению и особенно по обусловливанию проводились в рамках бихевиористского подхода. В них изучалось то, как животные научаются устанавливать ассоциации между стимулами или между стимулом и ответной реакцией. Основное внимание уделялось внешним стимулам и реакциям — в соответствии с общей позицией бихевиоризма, что поведение лучше всего понимать в терминах внешних причин, а не умственных процессов. Бихевиористский подход к научению содержал и другие ключевые положения. Согласно одному из них, простые ассоциации классического или оперантного типа являются «кирпичиками», из которых строится все научение. Так, бихевиористы полагали, что такая сложная вещь, как освоение речи, по сути есть заучивание множества ассоциаций (Staats, 1968). Согласно другому положению, независимо от того, что именно заучивается и кто именно заучивает — будь то крыса, которая научается проходить лабиринт, или ребенок, осваивающий операцию деления столбиком, — везде действуют одни и те же базовые законы научения (Skinner, 1971, 1938). Руководствуясь такими взглядами, бихевиористы сосредоточились на изучении того, как подкрепления и наказания в простых лабораторных ситуациях влияют на поведение животных, в частности крыс и голубей.

<�Рис. Научение может быть определено как относительно постоянные изменения в поведении, происходящие в результате практики. Благодаря практике могут обучаться как люди, так и животные.> В ходе этой работы было открыто множество явлений и получены богатые данные, которые и сегодня составляют основу многого из того, что нам известно об ассоциативном научении. Но как мы увидим, в свете последующих работ положения бихевиористов должны были претерпеть существенные изменения. Чтобы объяснить обусловливание, не говоря уже о комплексном научении, необходимо учитывать, что знает данный организм о связи между стимулом и реакцией (даже если организм — это крыса или голубь); тем самым мы вступаем на территорию когнитивного подхода. Кроме того, в случае комплексного научения помимо ассоциаций следует учитывать стратегии, правила и тому подобное, а для этого опять-таки надо принять когнитивный подход. Далее, теперь выясняется, что не существует единого свода правил, лежащих в основе научения во всех ситуациях и у всех организмов. В частности, у различных видов механизмы научения различны, и это приводит нас к биологическому подходу.

Таким образом, современные исследования научения требуют интегрированного подхода, рассматривающего все три перечисленных выше взгляда на научение.

Классическое обусловливание

Классическое обусловливание — это процесс научения, при котором ранее нейтральный стимул начинает ассоциироваться с другим стимулом вследствие того, что второй стимул сопровождает первый.

Изучение классического обусловливания началось в первые годы XX века, когда российский физиолог Иван Павлов, уже получивший тогда Нобелевскую премию за исследования пищеварения, обратился к научению. Еще изучая пищеварение, Павлов заметил, что при одном только виде тарелки с едой у собаки начинает выделяться слюна. У любой собаки будет выделяться слюна, когда ей в рот кладут пищу, но эта собака научилась ассоциировать вид тарелки со вкусом пищи. Наткнувшись на случай ассоциативного научения, Павлов решил выяснить, можно ли научить собаку ассоциировать пищу с другими вещами, например со светом или звуком.

<�Рис. Иван Павлов со своими сотрудниками.>

Эксперименты павлова

В основном эксперименте Павлова сначала в слюнную железу собаки вживляют фистулу, чтобы измерять количество выделенной слюны. Затем перед собакой ставят миску, в которую автоматически может подаваться мясной порошок. Экспериментатор включает свет в окошке перед собакой. Через несколько секунд в миску подается немного мясного порошка, и свет выключается. Собака голодна, и записывающее устройство регистрирует обильное слюноотделение. Выделение слюны — это безусловный рефлекс (БУР), поскольку здесь никакого научения нет; по той же причине мясной порошок — это безусловный стимул (БУС). Эту процедуру повторяют несколько раз: свет, затем пища, свет, затем пища и так далее. После этого, чтобы проверить, научилась ли собака ассоциировать свет с пищей, экспериментатор включает свет, но не подает никакого мясного порошка. Если у собаки выделяется слюна, значит, она научилась этой ассоциации. Такое слюноотделение является условной реакцией (УР), а свет в данном случае — условным стимулом (УС) (таб. 7.1).

Таблица 7.1. Элементы классического обуславливания

Эту собаку научили, или обусловили, ассоциировать свет с пищей и реагировать на него выделением слюны. Схема эксперимента Павлова показана на рис. 7.1.

Рис. 7.1. Схема классического обусловливания. Ассоциация между безусловным стимулом и безусловной реакцией существует в начале эксперимента, и ее не надо заучивать. Ассоциация между условным и безусловным стимулами заучивается. Она возникает путем парного предъявления условного и безусловного стимулов (может быть также заучена ассоциация между условным стимулом и условной реакцией).

Варианты эксперимента. С годами психологи разработали множество вариантов павловского эксперимента. Чтобы оценить эти варианты, укажем на некоторые важные аспекты эксперимента с обусловливанием. Каждое парное предъявление условного стимула (УС) и безусловного стимула (БУС) называется пробой. Пробы, во время которых испытуемый научается ассоциировать эти два стимула, называют стадией приобретения. Говорят, что во время этой стадии повторные предъявления пары УС (свет) и БУС (пища) усиливают, или подкрепляют, ассоциацию между двумя стимулами, как показывает левая кривая на рис. 7.2. Если эта реакция не подкрепляется (БУС неоднократно пропускается), реакция будет постепенно уменьшаться; это называется угасанием и показано правой кривой на рис. 7.2.

Рис. 7.2. Приобретение и угасание условной реакции. Левая кривая отражает стадию приобретения в эксперименте. Количество капель слюны, выделяемой в ответ на условный стимул (до предъявления БУС), показано на вертикальной оси; количество проб — на горизонтальной оси. После всех проб приобретения экспериментатор переходит к стадии угасания; результаты показаны на кривой справа (по: Pavlov, 1927).

Понятия приобретения и угасания создают интуитивное ощущение, что мы рассматриваем классическое обусловливание как научение предсказанию того, что произойдет дальше. (Это — ядро когнитивного подхода к обусловливанию, который мы рассмотрим позднее.) Когда предсказание успешно (т. е. подкреплено), животное научается и далее делать такое предсказание (т. е. имеет место приобретение); когда внешняя ситуация меняется так, что предсказание устаревает (не подкрепляется), животное научается его тормозить (угасание).

Обусловливание у разных видов. Классическое обусловливание распространяется на царство животных и может происходить у таких примитивных организмов, как плоские черви. Плоские черви сокращают свое тело, когда их раздражают слабым электрическим током, и если они прошли через достаточное количество сочетаний электрических ударов (БУС) со светом (УС), то со временем они будут сокращаться в ответ только на свет (Jacobson, Fried, Horowitz, 1967). Множество реакций у человека также можно классически обусловливать. Большинство таких реакций — непроизвольные. Для иллюстрации рассмотрим тяжелое положение раковых больных, проходящих химиотерапию с целью остановить рост опухоли. При химиотерапии пациентам делаются инъекции токсических веществ, в результате чего у них часто возникает тошнота. После нескольких сеансов химиотерапии пациентов иногда начинает тошнить, и им становится плохо, когда они еще только входят в процедурную. Неоднократное парное сочетание химиотерапии (БУС) и вида процедурной (УС) заставляет пациентов ассоциировать это помещение с химиотерапией, что приводит у них к ощущениям расстройства желудка еще до начала процедуры. Близкое явление возникает у маленьких детей, болеющих раком, когда перед сеансом химиотерапии им дают мороженое. Мороженое предназначалось для того, чтобы дети не так расстраивались перед предстоящей процедурой, но, увы, оно становится обусловленным ощущениями химиотерапии (теперь мороженое — это УС, а химиотерапия — БУС). В результате эти дети едва ли захотят есть мороженое даже вне ситуации химиотерапии (Bernstein, 1978).

<�Рис. Плоские черви — примитивные плоские симметричные организмы, обладающие мягким телом, — часто используются в биологических экспериментах.>

Некоторые феномены и их применение

Открытие большого числа феноменов значительно укрепило всеобщность классического обусловливания и сделало его важным видом научения.

Обусловливание второго порядка. До сих пор в нашем рассмотрении обусловливания БУС всегда был биологически значимым — это были пища, холод или электрораздражитель. Однако силу БУС могут обретать и другие стимулы, если их последовательно сочетать с биологически значимыми БУСами. Вспомним пример с собакой, на которую воздействует свет (УС), после чего следует пища (БУС), и свет начинает вызывать условную реакцию. После того как у собаки выработан условный рефлекс, свет приобретает силу БУСа. Если теперь собаку поместить в обстановку, где на нее будет воздействовать звук, за которым в каждой пробе будет следовать свет (но не пища), то этот звук сам по себе со временем будет вызывать условную реакцию, хотя он никогда не сочетался с пищей. (Здесь должны быть также другие пробы, в которых свет снова сочетается с пищей; иначе первоначальная условная связь между светом и пищей угаснет.) Существование такого обусловливания второго порядка значительно расширяет границы классического обусловливания, особенно у людей, для которых биологически значимые БУСы встречаются относительно часто. Теперь все, что надо для того, чтобы произошло обусловливание, — это сочетание одного стимула с другим, где последний сочетался предварительно с биологически значимым событием. Обратимся опять к примеру с химиотерапией. Предположим, что для пациента вид процедурной комнаты стал условным сигналом ощущений от химиотерапии (биологически значимым событием). Если пациенту неоднократно предъявлять нейтральный стимул, скажем, звук, за которым следует изображение процедурной, пациент может начать испытывать некоторые неприятные ощущения от одного только этого звука.

Генерализация и дифференцировка. После того как условная реакция стала ассоциироваться с определенным стимулом, эту же реакцию может вызывать другой стимул. Предположим, что у человека выработан условный рефлекс — средней силы эмоциональная реакция на звук камертона, соответствующий ноте "до" малой октавы. Уровень эмоциональности можно измерить по кожно-гальванической реакции (КГР): во время эмоционального напряжения изменяется электрическая активность кожи. У этого человека КГР будет меняться также в ответ на более низкий или более высокий тон без специального обусловливания (рис. 7.3). Чем больше новые стимулы похожи на первоначальный УС, тем вероятнее они будут вызывать условную реакцию. Этот принцип, называемый генерализацией, частично объясняет способность человека реагировать на новые стимулы, сходные с уже знакомыми.

Рис. 7.3. Градиент генерализации. Стимул 0 означает тональный звук, который первоначально служил условным сигналом кожно-гальванической реакции (КГР). Стимулы +1, +2 и +3 представляют тестовые звуки, высота тона которых возрастает; стимулы -1, -2 и -3 представляют звуки, высота тона которых убывает. Заметьте, что величина генерализации уменьшается с возрастанием разницы между тестовым и тренировочным тонами.

Процесс дифференцировки является комплементарным по отношению к генерализации. Если генерализация — реакция на сходство, то дифференцировка — реакция на различие. Условная дифференцировка вырабатывается посредством избирательного подкрепления, как показано на рис. 7.4. Например, вместо одного тона теперь есть два: тон меньшей высоты, УС-1, за которым всегда следует электрический удар, и тон большей высоты, УС-2, за которым ничего не следует. Первоначально у испытуемых КГР появляется на оба тона. В ходе обусловливания, однако, амплитуда условной реакции на УС-1 постепенно возрастает, а амплитуда реакции на УС-2 уменьшается. В ходе такого дифференциального подкрепления у испытуемых вырабатывается условная реакция различения этих двух тонов. Более высокий тон, УС-2, стал сигналом для торможения заученной реакции.