Как выработать условный рефлекс: Образование условных рефлексов. Торможение рефлексов — урок. Биология, 8 класс.

Условный рефлекс или эксперимент «Собака Павлова»

Условный рефлекс – это реакция, выработанная организмом в результате систематически и многократно повторяющегося действия. 

Условный рефлекс вырабатывается в определенных условиях, связан с обстоятельствами, временем, частотой воздействия раздражителя и наличием стимула.

Основателем теории является И.П. Павлов – ученый, начавший изучение условных и безусловных рефлексов и сформулировавший классические методики изучения данного рефлекса. “Павловский эксперимент” начинают изучать в рамках школьного курса.

Цели исследования

Павлов проводил исследования с целью изучения поведенческих реакций, возможностей организма и степени влияния на рефлексы различных факторов. 

В ходе работ он доказал, что условный рефлекс формируется в результате систематического и частого наложения случайного сигнала на безусловный рефлекс, и является индивидуальным для каждой особи.  

Объектом первоначального исследования ученого стало изучение функции органов желудочно-кишечного тракта (эксперимент проводился на собаках), и эта работа принесла И.П.Павлову Нобелевскую премию, потому что помимо узкоспециализированных задач, работа Павлова показала широкие аспекты возможностей организма животного и человека.

Как шел эксперимент?

Серия экспериментов по изучению работы пищеварительного тракта была основана на формировании условного рефлекса на прием пищи у собак, при этом использовались безусловный раздражитель (пища) и нейтральный стимул (включение лампочки). Получение пищи, подкрепленное вспышкой света, вызывало слюноотделение, через определенное количество таких повторяющихся циклов слюноотделение вызывалось лишь включением лампочки (нейтральный стимул). 

Исследователи наблюдали за временем появления слюноотделения при помощи фистулы (сформированного канала, позволяющего секрету выделяться во внешнюю среду). Эксперимент показал, что слюноотделение у собаки длительно сохранялось на вспышку света и при отсутствии пищи. Именно этот эксперимент лег в основу изучения условных рефлексов.

В дальнейшем меняли раздражители, которые бы предваряли прием пищи, например, шаги хозяина, звуковые сигналы. Это позволило говорить о взаимосвязи психофизиологических процессов в организме, в том числе, и человека.

В еще один эксперимент был реализован через «ложное кормление». Для этой цели в нижней челюсти собаки оперативным путем формировали отверстие, и корм попросту не попадал в желудок, выпадая наружу, однако из фистулы желудка выделялся пищеварительный сок.

Вывод, сделанный учеными — условный рефлекс руководит сознанием, может управлять работой внутренних органов и систем. При этом, условный рефлекс возникает у особи в течении жизни и не закрепляется генетически, то есть не передается по наследству.

Используя принцип формирования условных рефлексов можно воспитывать и дрессировать животных, обучать их необходимым навыкам.  

Например, в результате очередных экспериментов удалось отучить койотов нападать на овец: в месте обитания хищников разбрасывали баранину, пропитанную отравляющим веществом. Хищники не погибали, но страдали от недомогания с тошнотой, рвотой, диареей, расстройством аппетита. И через некоторое время у койотов полностью пропало желание употреблять баранину, и они прекратили нападение на овец.

Эффект «собаки Павлова» широко применяется в жизни, охватывая культурную, социально-политическую, экономическую сферы. Например, бар, казино, заведения для азартных игр, реклама — принцип действия основан на выработке условного рефлекса. 

Условные рефлексы используют в некоторых методиках психотерапевтического воздействия (метод положительного и отрицательного подкрепления). 

Уникальные наблюдения и опыты легли в основу многих научных трудов и работ по неврологии, психиатрии, физиологии.

 

Эволюционный путь к мышлению / Хабр

Более 68,7% генов человека ответственны за мозг.

В результате эволюции нервная система организмов последовательно приобретала новые свойства, приведенные ниже в списке.

• Безусловный рефлекс.
• Привыкание.
• Условный рефлекс.
• …
• Мышление (Профит)

Первые три свойства довольно просты, понятны и обыденны. С последним мы постоянно живем и пользуемся, но все еще не знаем, как устроено. Что же касается троеточия, то да, мы не знаем как от условного рефлекса перейти к мышлению, так как там в действительности добавляется множество новых свойств, которые сложны и по отдельности, а в сумме не обязательно достаточны для мышления.

Первым свойством после условного рефлекса, на мой взгляд, должен был возникнуть

принцип доминанты. Этот принцип позволяет обладать несколькими моделями поведения и рефлексами, и при этом сохранять единство действий целого организма, выделяя только один вектор поведения, затормаживая все остальные. Указанные выше черты доминанты можно проследить на примере обнимательного рефлекса у лягушек, который возникает в период спаривания в результате гормональных воздействий. Легчайшее прикосновение к мозолям на больших пальцах передних конечностей самца тотчас вызывает обнимательный рефлекс. Раздражение кожи механическими, химическими или электрическими стимулами приводит к усилению рефлекса. А высокий порог, необходимый для вызова защитных реакций, указывает на сопряженное торможение других моделей поведения.

Следующие свойства нервной системы не дают возможности оценить последовательность их возникновения, так как каждое из них решает свою специфическую задачу. Однако это уже не рефлекторные модели поведения и первый из них обязан появлению необходимости вырабатывать условные модели поведения. Рефлекс дает единственное решение управления организмом, безусловный критерий решения, но если положительный результат решения возникшей проблемы зависит от внешних факторов, то обычный рефлекс теряет свою эффективность.

Требуется условный критерий решения. Так, например машинист паровоза из левого окна увидел красный сигнал светофора, запрещающий проезд, рычаг торможения находится в центре кабины, что бы затормозить, его нужно повернуть влево. То есть если машинист был у левого окна, то он должен повернуть рычаг на себя, если у правого от себя.

Вполне возможно, что еще одно свойство работает по тому же принципу что и выработка условного критерия решения, но его выделяют отдельно. Это

перенос критерия решения. Условный рефлекс безусловно решает задачу, но благодаря возможности переноса критерия решения можно не дожидаться условного раздражителя, а (попытаться) создать условия равные условному раздражителю. Так наблюдая, что ветер колышет ветки дерева с плодами и в результате чего плоды падают, не нужно ждать, когда ветер подует в следующий раз, что бы поесть, достаточно потрясти ветки самому.

Ну и последнее, с чем не справляется условный рефлекс это комбинации условных раздражителей которые часто встречаются по отдельности. Если приобретенный условный рефлекс использует два одновременных условных раздражителя, то без подтверждения по отдельности они гасятся, и в следующий раз, когда оба раздражителя появляются одновременно, условный рефлекс не сработает. Решает эту проблему и множество других память.

Модели поведения

Для простоты описания модель поведения это уже готовое решение, готовый механизм на нейронах заставляющий организм совершать действия. Так ниже приведена огрубленная структура Рис.1б управляющая мышцами плавников-крылышек моллюска ангела Рис.1а и являющаяся генератором ритма.

Рис. 1 Молюск Ангел и управляющая структура его плавниками-крыльями

Нейроны «a» и «b» взаимноподавляющие и продуцируют ритм, «мн» это мотонейроны, а нейрон «с» управляющий.

Природа реализовала множество моделей поведения при помощи нейронов и далее я хочу приблизительно дать вам картину спектра элементарнейших составных частей, которые она использует. Взяв только свойства синапсов и дендритов одного нейрона можно сделать детектор совпадений сигналов, усиление или ослабление входных сигналов, сглаживание высокочастотных входных сигналов, выполнять логические операции над входящими сигналами и это силами только одного нейрона. Сам нейрон может быть генератором ритма – такая активность называется пейсмекером и является трансляцией генетической памяти. Используя два нейрона природа сделала умножители частоты сигналов, конвертер пачки сигналов в одиночный сигнал, опять же детектор совпадений и систему поддержания различных ритмов.

Память

Все ниже написанное является исключительно моими домыслами по поводу местоположения и отношения памяти к рефлексам и принципу доминанты.

Думая как можно прийти к необходимости использовать память в самом простом её виде, я вспомнил про замечательный ориентировочный безусловный рефлекс. Привыкание в системе ориентировочного рефлекса получило название негативного научения, состоящего в том, что стимул по мере его повторения теряет способность вызывать ту реакцию, которую он ранее вызывал.

Привыкание или угасание ориентировочного рефлекса связывают с формированием «нервной модели стимула» — его многомерной энграммы, которая и тормозит систему активации ориентировочного рефлекса. Новое свойство нервной системы способное запоминать нервные модели сенсорной информации и выделять новые, ранее не встречавшиеся модели, вполне можно назвать памятью.

Если снова рассмотреть эволюционные причины появления свойств нервной системы, то первым, как известно свойством нервной системы стал рефлекс. Для усложнения поведения добавились новые рефлексы и модели поведения, которые использовали те же сенсоры и эффекторы, и что бы одновременно не срабатывали несколько из моделей поведения, между сенсорной информацией и моделями поведения появился механизм доминанты. Появление ориентировочного рефлекса потребовало появления нового свойства, позволяющего делить сенсорную информацию на встречавшуюся ранее и не встречавшуюся. Этот механизм мы называем памятью. Рационально было бы использовать в механизме доминанты более качественную и обработанную сенсорную информацию, которая получается в результате работы памяти и считается встречавшейся.

На мой взгляд, память стала использоваться механизмом доминанты на уровне с сенсорной информацией, для управления поведением. То есть результат работы памяти для механизма доминанты представляется в виде дополнительной и более качественной сенсорной информации.

Если условно разделить обладающую такими свойствами нейросетевую систему управления на составные части, то, на мой взгляд, получится следующая схема.

Рис. 2 Структурная схема нейросистемы управления

Да, память как более качественная сенсорная информация замечательна, но она вполне может сыграть злую шутку, с момента когда начинает работать с последовательностями. А из-за ассоциативного распознавания будет забегать вперед, что вполне будет походить на бред в сенсорном отделе системы. Так распознавание памятью последовательности событий будет восприниматься механизмом доминанты, как будто все эти события происходят одновременно и сейчас. К этому же типу проблем относятся и проблема отличия изображения или копий другого размера от реального предмета.

Так, маленькие дети первый раз столкнувшись с качественным изображением их сандалий, пытаются их одеть, или же сесть на игрушечный стул, очень похожий на их домашний стул. Понадобится отдел в нейросетевой системе, который будет сопоставлять реальность и результат работы памяти, а так же разделять настоящие события и объекты от предполагаемых.

Как ни странно, но в результате поиска решения такой проблемы я пришел к выводу, что этот механизм находиться в памяти, и абсолютно не отделим от нее. Если вспомнить то, как мы составляем паттерн из составных частей при непосредственном столкновении с характеризуемым объектом или событием, то в процессе воспоминания добавляется еще несколько неочевидных характеристик в сумме порождающих новый паттерн. В памяти создается новый паттерн, включающий в себя «виртуализирующие» паттерн характеристики и предыдущий реальный паттерн. Достойным примером может служить паттерн, состоящий из ощущения во рту и чувства вкуса от конфеты «Барбариска» или любой другой.

Вообразив эти ощущения вы оперируете паттерном мнимой конфеты, так как в нем еще состоят ощущения отсутствия во рту какой либо еды и привычного вкуса от пустой ротовой полости. Если же вы начнете жевать какую либо другую конфету, то вспомнить ощущения от «Барбариски» будет сложней, но очень быстро вы и этому научитесь. Эта мнимость и виртуальность позволяет механизму доминанты четко разделять паттерны, отвечающие за реальность и грезы. Легко видеть, что мы мыслим или даже скорее грезим исключительно «виртуальными» паттернами, а также абсолютно не осознанно прекрасно отделяем непосредственно воспринимаемые сенсорной системой события и объекты от мнимых.

Виртуальные паттерны можно классифицировать на спрогнозированные, мнимые и сымитированные. К спрогнозированным относятся любые паттерны — активированные в результате работы с последовательностями и не ощущаемые непосредственно. Сымитированные – отвечают за не полностью реальные объекты и события: зеркальные отражения, изображения, звуковые и другие имитации реальности, при этом такие паттерны имеют и свои полностью виртуальные паттерны. Мнимые это уже полностью виртуальные паттерны своих реальных собратьев или же состоящие из других виртуальных паттернов, чистое воображение.

Не паттернами едиными сильна память

Подход, что паттерн нейрона неизменен — дает несколько следствий, а именно: нейрон может иметь только один паттерн, только одна единица информации на нейрон, постоянство паттерна гарантирует неизменность логического каркаса и неизменность последующих порождаемых паттернов, запоминание всей новой информации требует добавления новых нейронов. Но если использовать модель моего гибридного нейрона, где паттерн стабилен и могут быть установлены изменчивые ассоциативные связи, то большинство новой информации можно хранить именно через ассоциации. То есть только редкая новая информация из постоянного сенсорного потока действительно достойна создания нового паттерна, а на преобладающее количество новых данных достаточно ассоциативного запоминания при большой библиотеки уже существующих паттернов. Например, для паттерна яблока добавление новой информации в виде добавления новых цветов окраски (зеленый, бардовый, светло-желтый), новых вкусов, размеров, названий сортов и так далее не требует создания новых паттернов, достаточно добавить новые ассоциативные связи с другими паттернами, каждая из которых несет единицу информации. Как пример преобладания объемов ассоциативной памяти над памятью паттернами можно использовать именно ассоциативные техники для запоминания больших объемов информации. Однако такой способ запоминания не дает полной возможности манипулирования информацией, так как для извлечения запоминаемой информации все равно приходиться использовать те же техники ассоциативного доступа к памяти.

Объяснение условной реакции

| Собака Павлова | Условный ответ против безусловного ответа | Примеры | Угасание условного ответа |

Что такое условная реакция?

Условная реакция (CR) запускается условным раздражителем (CS) после кондиционирования. Перед кондиционированием CS является нейтральным стимулом (NS), который не может вызвать целевую реакцию. После неоднократного сопряжения с безусловным стимулом (УС) НС становится КС, который может вызвать ПР.

CR не встречается в природе. Они усваиваются с течением времени посредством ассоциативного обучения с использованием классического условного рефлекса или оперантного условного рефлекса. Процесс кондиционирования обычно включает предъявление нейтрального стимула непосредственно перед или одновременно с безусловным стимулом ^​1​ .

Собака Павлова

Русский физиолог Иван Павлов разработал концепцию условных реакций. Повторяющаяся ассоциация между поведением и стимулами может вызвать поведение посредством классического обусловливания, которое также известно как обусловливание Павлова или обусловливание респондента.

Его исследования сосредоточены на классической обусловленности и лучше всего иллюстрируются «собакой Павлова». Еда — это естественный раздражитель, а слюноотделение в ответ на еду — безусловная реакция. Эта рефлекторная реакция вызывается автоматически без внешней помощи, условностей или предшествующего опыта.

Однако звук колокольчика не вызывает слюноотделения у собак естественным образом.

В своих экспериментах по выработке условного рефлекса Павлов неоднократно сочетал звон колокольчика с едой, чтобы вызвать одинаковую биологическую реакцию. Затем собак обучали выделять слюну при звуке колокольчика, что является условной автоматической реакцией.

Условная реакция в сравнении с безусловной реакцией

Основное различие между безусловной реакцией и условной реакцией заключается в том, что безусловная реакция является естественной реакцией, вызванной безусловным раздражителем, тогда как условная реакция является выученным поведением путем многократного предъявления нейтрального раздражителя. с безусловным раздражителем ³ .

Например, у собаки выделяется слюна при виде еды — это безусловная реакция. Это биологически мощная реакция, которая не требует обучения. Слюноотделение при звуке колокольчика является условной реакцией, потому что обычно звук колокольчика не вызывает слюноотделения. Только после процедуры условного рефлекса он становится условным раздражителем, а выделение слюны при прослушивании звонка становится условной реакцией.

Этот звон начинался как нейтральный раздражитель (НС) и в конечном итоге стал условным раздражителем (УС). В следующем разделе исследуются другие примеры этого фантастического явления.

Примеры условных реакций

Собака Павлова — один из самых известных классических экспериментов на условные рефлексы в современной психологии. Вот еще примеры реальных условных реакций.

Страх и фобии

Обусловливание страхом — это классический процесс обусловливания, необходимый для обнаружения опасности, включения механизмов самозащиты и обеспечения выживания вида.

Однако ложное обусловливание страха может трансформировать изначально безобидные стимулы в угрожающие и вызывающие страх стимулы, что приводит к неадекватному поведению или расстройствам (КР), таким как посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР), фобии или паническое расстройство ⁴ .

При обусловливании страха одной пары CS-US часто бывает достаточно, чтобы вызвать сильное чувство страха. Это аверсивное обучение является мощным, и нежелательные условные реакции могут существенно влиять на человека на протяжении всей жизни.

Например, ребенка удерживали во время вакцинации (США). Он узнал, что парная ассоциация игла плюс врач (CS) равняется боли и дистрессу (UR). Возвращение в эту ситуацию (обусловливающая ситуация) вызывает дистресс (КР), заставляя страдающих вообще избегать его. При тяжелой фобии игл пациенты могут не обращаться за помощью даже в самых тяжелых обстоятельствах ⁵ .

Управление классом

Модификация поведения — это тип оперантного обусловливания, который часто используется для управления поведением учащихся в классе ^​6​ .

Например, учителя могут давать баллы (поощрения) учащимся, демонстрирующим желательное поведение (CR) в классе ^​7​ .

Дрессировка животных

Люди — не единственный вид, который можно обучить. Животных можно научить принимать желаемое поведение в качестве условных реакций ⁸ .

Например, когда собака выполняет трюк в качестве правильной реакции (CR), дается лакомство для закрепления поведения.

Угасание условной реакции

Условная реакция не является естественной. Они индуцированы и изучены с течением времени. В результате некоторые условные реакции могут со временем ослабевать, особенно из-за отсутствия подкрепления. Этот процесс называется угасанием.

Если собаке Павлова неоднократно не давать еду после звонка в колокольчик, ассоциация между звуком и едой может со временем исчезнуть. Поведение считается вымершим.

Однако некоторые условные реакции, такие как реакция страха на иглы, сложнее устранить после того, как они выучены ^​9​ .

Ссылки

1. 1.

   Павлов ИП. Условные рефлексы: Исследование физиологической деятельности коры головного мозга. ОТВЕТ . Опубликовано в сети 1 июня 2010 г. doi:10.5214/ans.0972-7531.1017309

2. 2.

   Кларк Р.Э. Классические истоки условности Павлова. Интегральное психическое поведение . Опубликовано в Интернете в октябре 2004 г .: 279–294. дои: 10.1007/bf02734167

3. 3.

   Дэвис М., Шлезингер Л.С., Соренсон, Калифорния. Временная специфичность кондиционирования страха: влияние различных интервалов между условным стимулом и безусловным стимулом на эффект испуга, потенцированный страхом. Журнал экспериментальной психологии: процессы поведения животных . Опубликовано в Интернете 1989: 295-310. дои: 10.1037/0097-7403.15.4.295

4. 4.

   Sehlmeyer C, Schöning S, Zwitserlood P, et al. Обусловливание человеческого страха и угасание в нейровизуализации: систематический обзор. Гендельман Х.Э., изд. ПЛОС ОДИН . Опубликовано в сети 10 июня 2009 г.: e5865. doi:10.1371/journal.pone.0005865

5. 5.

   Дженкинс К. II. Боязнь иголок: психологическая перспектива. Британский журнал анестезии . Опубликовано в Интернете в июле 2014 г .: 4–6. doi:10.1093/bja/aeu013

6. 6.

   Кристоферсон М., Салливан А.Л. ОБУЧЕНИЕ ПРЕПОДАВАТЕЛЯМ ПО УПРАВЛЕНИЮ КЛАССОМ: ОБЗОР ОПЫТА ОБУЧЕНИЯ, СООБЩЕННОГО САМИ, СОДЕРЖАНИЕ И ГОТОВНОСТЬ. Психол Схс . Опубликовано в Интернете 12 января 2015 г .: 248–264. doi:10.1002/pits.21819

7. 7.

   Filcheck HA, McNeil CB, Greco LA, Bernard RS. Использование жетонной экономики всего класса и обучение учителей навыкам в дошкольном классе для управления деструктивным поведением. Психол Схс . Опубликовано в Интернете 2004: 351-361. doi:10.1002/pits.10168

8. 8.

   МакКинли С., Янг Р.Дж. Эффективность метода «модель-соперник» по сравнению с оперантным обусловливанием при обучении домашних собак выполнению задачи поиска-отбора. Прикладная наука о поведении животных . Опубликовано в Интернете, май 2003 г . : 357–365. doi:10.1016/s0168-1591(02)00277-0

9. 9.

   Барад М., Гин П.В., Лутц Б. Роль миндалевидного тела в угасании условного страха. Биологическая психиатрия . Опубликовано в Интернете в августе 2006 г .: 322–328. doi:10.1016/j.biopsych.2006.05.029

О Памеле Ли

Памела Ли — автор бестселлеров. Она является основателем и главным редактором Parenting For Brain. Она имеет образование в области электротехники (MS, Стэнфордский университет) и управления бизнесом (MBA, Гарвардский университет). Узнать больше

Просмотреть все сообщения Памелы Ли | Веб-сайт

«УСЛОВНЫЙ РЕФЛЕКС» В СВЯЗИ С ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ НАРУШЕНИЯМИ У ДЕТЕЙ | JAMA Pediatrics

«УСЛОВНЫЙ РЕФЛЕКС» В СВЯЗИ С ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ НАРУШЕНИЯМИ У ДЕТЕЙ | ДЖАМА Педиатрия | Сеть ДЖАМА [Перейти к навигации]

Эта проблема

• Скачать PDF
• Полный текст

• Поделиться

  Твиттер Фейсбук Электронное письмо LinkedIn

• Процитировать это
• Разрешения

Успехи педиатрии

Январь 1932 г.