Učenje i viši kognitivni procesi 5. Učenje, II Deo: klasično uslovljavanje i učenje kovarijacije

UČENJE I VIŠI KOGNITIVNI PROCESI Prolećni semestar 2013. Predavač: Goran S. Milovanović

Predavanje 5 UČENJE – Deo II: Klasično uslovljavanje i učenje kovarijacija

Učenje i viš.kog.procesi, Proleće 2013: Učenje, Deo II – Predavanje 5 2

IVAN PETROVIČ PAVLOV

Ivan Pavlov (1849 - 1936)

• Ivan Petrovič Pavlov bio je jedan od pionira naučnog, objektivnog istraživanja asocijativnog učenja.

• Pavlovljev doprinos proučavanju klasičnog uslovljavanja je ogroman: on nije tek demonstrirao sam fenomen, već je...

• demonstrirao fenomen gašenja uslovnog refleksa, • pokazao da gašenje nije posledica „odučavanja“ tj. brisanja

asocijativnih linkova, • demonstrirao gradijente generalizacije, • ukazivao na osetljivost uslovljavanja na kontekst, • ukazivao na značaj principa spaciotemporalne kontingencije

(principa dodira). • Sa 21 godinom odustao je od namere da postane sveštenik, sa 30 je

postao lekar, sa 41 profesor farmakologije, sa 46 profesor fiziologije. • Pavlov je imao preko 50 godina kada je započeo eksperimentalne

studije klasičnog uslovljavanja. Sa 55 godina prima Nobelovu nagradu „...kao znak prepoznavanja njegovog rada u fiziologiji varenja...“

• Fenomen klasičnog uslovljavanja otkriva slučajno, tokom istraživanja fiziologije pljuvačnih žlezda.

• 1903. godine prvo javno predavanje o fenomenu klasičnog uslovljavanja. 1927. godine izlazi Pavlovljeva čuvena knjiga „Uslovni refleksi“ – Pavlov tada ima 78 godina. (Wilks, 2005).


OSNOVNI EKSPERIMENTALNI NACRT KLASIČNOG USLOVLJAVANJA Pavlovljev opis klasičnog uslovljavanja

US

BS BR

OR

US: Uslovni stimulus

BS: Bezuslovni stimulus BR: Bezuslovna reakcija

OR: Orijentaciona reakcija



US

BS BR

OR

Orijentaciona reakcija

Pavlov: „Šta je to?“ reakcija: • Upravljanje čula ka US • Vazodilatacija • Vazokonstrikcija • Promena pulsa • Promena krvnog pritiska • Promena mišićne napetosti • Promena u EEG signalu • ...



US

BS BR

OR

Bezuslovna reakcija Uslovna reakcija: Ne mora ni da ima osobine uslovne reakcije, kao što ćemo videti.

UR


OSNOVNI EKSPERIMENTALNI NACRT KLASIČNOG USLOVLJAVANJA Uslovi pod kojima se demonstrira klasično uslovljavanje

Obavezna izolacija od spoljašnjih irelevantnih stimulusa!

• Ako radimo uslovljavanje, spoljašnji stimulusi spoljašnja inhibicija • Ako radimo gašenje, spoljašnji stimulusi dezinhibicija

PLEASE DON’T RING BELL!


PRIRODA USLOVNIH I BEZUSLOVNIH STIMULUSA I REAKCIJA U KLASIČNOM USLOVLJAVANJU Bezuslovni i uslovni stimulusi

Adaptivna priroda (biološki značaj) BS:

• Ne može svaki stimulus da bude bezuslovni stimulus u klasičnom uslovljavanju!

• BS je, po pravilu, neki adaptivno relevantan događaj.

Prema prirodi BS:

• Apetitivno uslovljavanje (npr. hrana, voda, pristup seksualnom partneru...) • Averzivno uslovljavanje (elektrošok, ubod, jak zvuk koji izaziva strah, ...)

Priroda US: izgleda da može da bude skoro bilo šta... (Pavlovljeva teorija ekvipotencijaliteta):

• US mora da postigne određeni nivo intenziteta • Teorija jačine odn. snage US

• Što je US intenzivniji, to je uslovljavanje brže, a UR jača; • suviše jaka US onemogućava uslovljavanje!



Priroda US: izgleda da može da bude skoro bilo šta... (Pavlovljeva teorija ekvipotencijaliteta)

• US ne sme da bude prejak. BS mora da bude jači, biološki relevantniji stimulus?

• Ipak, još u Pavlovljevoj laboratoriji: neki tipični „BS“ mogu da igraju ulogu US: ubod iglom, hrana, električni šok!

• Eksperiment Jerofejeve (Pavlov, 1927, Radonjić, 1992): US je električni šok ili ubod iglom, BS je hrana: prvo dolazi do odbrambenih reakcija, a onda – do uslovljavanja (vremenom se gube odbrambene reakcije i počinje salivacija!)

• Eksperiment Stručkova (Radonjić, 1992): US je hrana, a BR koja se razvija je pasivno podizanje šape ili hlađenje određenog dela kože; posle nekog vremena, razvija se uslovna reakcija (pasivno podizanje šape i vazokonstrikcija)

• Stručkov daje primer jake US, i slabe, biološki nepovezane BR

• Ovakvih rezultata nema baš svaki dan: oba eksperimenta predstavljaju ozbiljne probleme pred teorije asocijativnog učenja.



Priroda US: fenomen biološke uslovljenosti ili pripremljenosti

• Pavlov: postoji razlika između prirodnih US i veštačkih US!

• Prirodne US: viđenje hrane. • Veštačke US: zvuci, kucanje metronoma, svetlo.

• Uslovljavanje je lakše sa prirodnim US:

• Eksperiment Birjukova: • ako je US šum lišća, zecu je potrebno samo nekoliko pokušaja za uslovljavanje, a UR je trajna (pola godine i teško se gasi, potrebno 300 nepotkrepljenih pokušaja); • ako je US zvuk metronoma, to zeca ni najmanje ne uzbuđuje – potrebno je oko 100 ponavljanja da se uopšte razvije UR.

• Torndajk: pripadnost (engl. belonginess) kao faktor učenja – neki stimulusi se lakše povezuju nego drugi, odgovaraju, „pripadaju“ jedni drugima!




Garsijin efekat; rad Garsije i Kelinga, 1966.

US1 Ukus saharina

BS2 X-zraci

BS1 Šok

US2 Audiovizuelna

Odbrambena

reakcija

Mučnina posle 1-2h

Sticanje averzije prema hrani iz samo jednog pokušaja! Sticanje averzije prema hrani moguće i ako se odgovarajući BS (zračenje) odloži za nekoliko časova (u standardnim ogledima, odlaganje od par minuta nema uslovljavanja!).

JEDVA USPELI DA OBJAVE RAD..? Jedan od najznačajnijih u istoriji klasičnog uslovljavanja!




Garsijin efekat: adaptivna vrednost pripremljenosti

Gladna prepelica neće pojesti ni sličnog leptira onome za koga „zna“ da je otrovan kad joj se isti ubaci u kavez!

• Kritika teorije ekvipotencijaliteta! • Garsija i Keling: jedna vrsta prepelica hranu bira na osnovu vizuelnih karakteristika, ne na osnovu ukusnih kvaliteta:

• priroda je, dakle, pripremila vezu ne između ukusa i mučnine, već između viđenja i mučnine!



Uopštenje i primena Garsijinih rezultata

Anketni pregled averzija kod ljudi: • visoko prevalentne, od 696 ispitanika njih 38% ima bar jednu snažnu averziju prema

nekoj vrsti hrane; • u 87% slučajeva averzija je nastala povezivanjem gastrointestinalnih teškoća sa hranom

(Garb & Stunkard); • 21% ispitanika imalo averziju prema hrani usled stomačnih teškoća iako su znali da te

teškoće nisu uzrokovane hranom već su se samo „okolnosti poklopile“! Averzivna terapija: elektrošokovi, hemijske supstance lečenje alkoholizma, odvikavanje od pušenja, uzimanja previše hrane...

„The Ludovico Technique“, Clockwork Orange, Stanley Kubrick, 1971.



Emocionalno uslovljavanje

Džon Votson (1878 - 1958)

Votson i Rajner, 1920: • Mali Albert, domsko dete od 11 meseci, vođen u Zoo gde je video

najrazličitije životinje i nije ih se plašio; • eksperimentalno ispitivanje uslovljavanja emocije straha:

• pokazuje se beli pacov (Albert ga se ne plaši, pokušava da mu priđe);

• iznenada, izuzetno snažan zvuk bezuslovno strah; • posle 3-4 ponavljanja, Albert se plaši samog belog pacova; • široka generalizacija: ne samo beli pacov, već i beli zec, lekar u

belom odelu, druge bele životinje, krzneni muf...

Emocionalno uslovljavanje je... • veoma brzo; • veoma sporo i teško se gasi; gašenje je nekad skoro nemoguće; • uslovna emocionalna reakcija se široko i lako generalizuje.

Ne treba napominjati posebno da govorimo o jednom od najkontroverznijih eksperimenata u istoriji psihologije. Ovo ili slično ne sme da vam padne na pamet da radite.



Džon Brodus Votson: otac bihejviorizma

Džon Votson (1878 - 1958)

• Rođen 1878. u južnoj Kaliforniji; 1913. „Psihologija kako je vidi bihejviorista“ , predavanje na Kolumbija univerzitetu;

• Teško odrastanje: otac napušta porodicu i odlazi da živi sa dve Indijanke kada je Džonu Votsonu bilo 13 godina. Džon je loš učenik u srednjoj školi tokom koje je dva puta uhapšen; kasnije u životu će sam za sebe govoriti da je asocijalan; ipak, sa 21 dobija MA titulu sa koledža.

• Upisuje Čikaški univerzitet gde studira psihologiju pod Džonom Djuiem; izvanredna generacija funkcionalista (Djui, Endžel i drugi) sa Čikaškog univerziteta snažno utiče na Votsonovo opredeljenje da razvije objektivnu, naučnu, strogu psihologiju; doktorat 1903. godine o odnosu mijelinizacije nervnog sistema i učenja kod pacova; 1908. profesor psihologije na Džon Hopkinsu i odmah šef odeljenja;

• Oktobra 1920. godine ga Džon Hopkins univerzitet izbacuje zbog afere sa Rozali Rajner, njegovom doktorantkinjom;

• Zahvaljujući Tičenerovim vezama, nalazi posao u advertajzingu, i veoma brzo postiže uspeh, zarađujući višestruko u odnosu na akademske pozicije;

• Rajnerova umire 1935. u 36. godini života; Votson živi do kraja života na njihovoj farmi i umire 1958. Osim nekoliko reprinta svojih naučnih radova, spaljuje svoju ličnu dokumentaciju i prepisku, što danas uveliko otežava rad istoričarima ranog bihejviorističkog pokreta.


PRIRODA USLOVNIH I BEZUSLOVNIH STIMULUSA I REAKCIJA U KLASIČNOM USLOVLJAVANJU Priroda bezuslovne i uslovne reakcije

• BR: adaptivni odgovor organizma • UR: priprema adaptivnog odgovora organizma

• nikad to nije potpuno isto; UR često „kvantitativno slabija“ od BR Odnos BR i UR: • Mimetičke UR: UR liči na BR, javlja se kao njen „deo“

• UR i BR mogu biti skoro identične • Pavlov: ograničio posmatranja na reakciju salivacije. To je taj slučaj. • Podudarnost se najčešće sreće kod uslovljavanja autonomnih i

emocionalnih reakcija • Ako variramo BR (vrsta hrane koja dovodi do obilne i manje obilne

salivacije), variramo i UR • Teorija supstitucije: u klasičnom uslovljavanju, reakcije ostaju iste, samo

jedan stimulus zamenjuje drugi stimulus. Ta teorija nije tačna.



Kompenzatorne UR • UR kao priprema za BR

• Vorner, 1932: ispituje odbrambeni uslovni refleks kod pacova • žali se: teško je ustanoviti šta je prava UR • BR: bezuslovna draž tj. elektrošok dovodi pacova do ludila, besomučno skače po

aparaturi, trči i ubrzano diše. • UR: na neutralni ton dovodi do zaustavljanja daha i napetog čekanja („Freeze“

reakcija!) • UR priprema organizam na nadolazeću BR adaptivna funkcija UR

• Subkov & Žilov, 1937 • Injekcija adrenalina uobičajeno podiže puls • Posle svake sledeće injekcije, puls se sve manje i manje menja • Fenomen razvoja tolerancije implicira postojanje kompenzatorskih procesa!

• Teorija kompenzatorskih procesa

• Uslovljavanje fizioloških reakcija: dešava se da je UR suprotnost BR! • BS (šok) povećanje pulsa, US (neutralno) smanjenje pulsa • Sigel, 70-ih godina: UR predstavljaju kompenzatorske procese, procese koji

ublažavaju dejstvo fizioloških procesa koje izaziva BS.



Sigelova teorija kompenzatorskih procesa: razvoj tolerancije na droge

• Neutralne draži koje okružuju organizam i prethode uzimanju droga postaju uslovne draži,

• počinju da izazivaju kompenzatorske procese, • i zato se vremenom razvija tolerancija na drogu

(tj. potrebne sve veće i veće količine za iste efekte). • Sigel, Hinson i Krank, 1979: dve grupe pacova, unose

heroin u organizam, zatim povećavaju količinu heroina koju daju pacovima:

• I grupa uzima povećanu količinu u istim uslovima • II grupa uzima povećanu količinu u novim uslovima • Rezultat: smrtnost veća u drugoj grupi!



Sigelova teorija kompenzatorskih procesa: razvoj tolerancije na droge • Sigel i saradnici (1981), tolerancija na droge je bazirana

klasičnom uslovljavanju: • daju pacovima morfijum; • ponekad, emituju signal koji označava period u kome

neće biti dat morfijum (drug-free period) • vremenom, pacovi izgrađuju toleranciju na morfijum

koji počinje da gubi svoja psihoaktivna svojstva, npr. anestetičko dejstvo;

• ali ako se morfijum da u periodu posle signala, tokom drug-free perioda, pacovi ne pokazuju toleranciju koju su izgradili a morfijum ponovo pokazuje anestetička svojstva.

• Sigel i saradnici (1982) prikupljaju podatke o smrtnim slučajevima koji su nastupili kao posledice overdoziranja heroinom kod ljudi:

• Žrtve su tipično bili povremeni, „vikend korisnici“, ne redovni korisnici. Često se fatalni overdouz događao u situacijama koje žrtvama nisu bile familijarne, na neuobičajenim mestima i sl.

• Najveća opasnost od overdouza: uzimanje droge u neuobičajenim okolonostima ili posle perioda neupotrebe: telo propusti da izvede uobičajeni anticipatorni, kompenzatorni odgovor i tolerancija je niža!


PRIRODA USLOVNIH I BEZUSLOVNIH STIMULUSA I REAKCIJA U KLASIČNOM USLOVLJAVANJU Temporalni odnos BS i US

US

BS

Istovremeno uslovljavanje: US i BS počinju zajedno

(neefikasno; po mnogima, nemoguće)



US

BS

Uslovljavanje unapred: pojava US malo prethodi BS

(najefikasnije)



US

BS

Odloženi uslovni refleks US traje do momenta pojave BS

(manje efikasno)



US

BS

Uslovni refleks na trag US prestaje pre pojave BS

(manje efikasno)



US

BS

Uslovljavanje unazad US posle BS

(diskutovaćemo ovo nešto kasnije)


ASOCIJATIVNE STRUKTURE I PROCESI U KLASIČNOM USLOVLJAVANJU S-S i S-R modeli klasičnog uslovljavanja

US BS

US BS

R

(1)

(2)

• Eksperimenti u kojima je UR = BR ili su slične sugerišu postojanje i funkcionisanje linka (2)

• S-R teorija uslovljavanja

• Mogući alternativan proces uslovljavanje je preko linka (1)

• S-S teorija uslovljavanja

• Mnogi fenomeni pružaju podršku jednoj ili drugoj teoriji;

• moguće je da oba linka funkcionišu i doprinose uslovljavanju;

• ni posle višedecenijske rasprave nije jasno da li je moguć jednoznačan odgovor; postoji veliki broj fenomena koji opovrgavaju S-R teoriju, u svakom slučaju.


ASOCIJATIVNE STRUKTURE I PROCESI U KLASIČNOM USLOVLJAVANJU Gašenje

Procedura

• Izlaganje prethodno uslovljenog US bez BS veći broj puta • Posledica: opadanje indikatora učenja opadanje asocijativne snage US

• Naivna teorija gašenja: „odučavanje“ jednom formiran link (S-S ili S-R) slabi i

nestaje. • Pavlov, 1927: sprovedite gašenje tako što ćete grupisati prezentacije US bez BS;

posle suptancijalno dužeg intervala vremena ponovo zadajte US UR. • Fenomen spontanog oporavka: • gašenje ne vodi brisanju asocijativnog linka!

• Efekat obnavljanja:

(1) trening u jednom eksperimentalnom kontekstu (aparatu); (2) gašenje u drugom eksperimentalnom kontekstu (aparatu); (3) emitovanje US ponovo u prvom eksperimentalnom kontekstu UR.


ASOCIJATIVNE STRUKTURE I PROCESI U KLASIČNOM USLOVLJAVANJU Gašenje

US BS

US BS

R

(1)

(2)

• Ako gašenje ne dovodi do brisanja asocijativnih linkova, koji proces može da ga objasni?

• Da li dolazi do degradacije mentalne reprezentacije uslovnog stimulusa (US)?

• Buton i Pek, 1992, eksp. sa pacovima:

• I faza: US najavljuje BS = hrana • II faza: isti US najavljuje BS = šok

• UR tipične za US-hrana asocijaciju nestaje i

razvija se relevantan UR za US-šok asocijaciju, ali...

• ... to znači da je reprezentacija CS neoštećena i da je mogla da razvije asocijativnu moć sa drugom US ili drugom UR.


ASOCIJATIVNE STRUKTURE I PROCESI U KLASIČNOM USLOVLJAVANJU Gašenje: teorija Konorskog

Konorski (1948): gašenje ne vodi ka brisanju asocijativnog linka, već ka formiranju nove asocijativne strukture koja se suprostavlja ili maskira efekte originalne strukture.

US BS

I

Teorija Konorskog, 1948: • Kada je prisustvo US praćeno nižim stepenom aktivacije

reprezentacije BS, razvija se inhibitorni link: ovaj link funkcioniše tako što podiže prag ekscitacije koji je potreban da pojava reprezentacije US dovede do pojave reprezentacije BS. Gašenje je inhibitorno učenje.

US BS+ Teorija Konorskog, 1967: • Postoje antagonistički povezane reprezentacije BS: jedna

koja je aktivna kada je BS prisutna, jedna kada je BS odsutna; • US je povezana sa obe te reprezentacije; kada je pojava US

korelirana sa prisustvom BS, reprezentacija BS+ automatski inhibira reprezentaciju BS-, a suprotno se dešava tokom gašenja;

• Nema potrebe za posebnim procesom inhibitornog učenja. BS-

Vežbe

• Složeni nacrti klasičnog uslovljavanja – više US i fenomeni koji se javljaju • Osenčavanje • Blokiranje • Kontrauslovljavanje • Latentna inhibicija • Pozitivni i negativni trening karakteristike • Senzorno preduslovljavanje • Uslovljavanje drugog reda

• Klasično uslovljavanje i učenje kovarijacija kod ljudi - metodologija

• Teorije klasičnog uslovljavanja i učenja kovarijacija: • Reskorla-Vagner, 1972. • Mekintoš, 1975. • Vagner, 1981. • Pirs i Hol, 1980. • Pirs, 1987. • Čeng i Novik, 1992.

Education

Učenje i viši kognitivni procesi 5. Učenje, II Deo: klasično uslovljavanje i učenje kovarijacije