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經典條件反射

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經典條件反射 (又稱巴甫洛夫條件反射),是指一個刺激和另一個帶有獎賞或懲罰的無條件刺激多次聯結,可使個體學會在單獨呈現該一刺激時,也能引發類似無條件反應的條件反應。 經典條件反射最著名的例子是巴甫洛夫的狗的唾液條件反射。經典條件反射具有獲得、消退、恢復、泛化四個特徵,它與操作性條件反射既有區別,又有相似之處。以經典條件反射理論為基礎的行為治療方法主要包括厭惡療法和系統脱敏感療法。
中文名
經典條件反射
外文名
ClassicalConditioning
應用學科
心理學
應用範圍
教育心理學

經典條件反射基本定義

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經典條件反射(巴甫洛夫條件、反應條件、alpha條件),又譯古典制約
經典條件反射(classical conditioning)的典型範例,包含了可重複的中性刺激和非條件刺激非條件刺激(unconditioned stimulus、US)能夠引起非條件反應(unconditioned response、UR),且不需要經過學習,非條件刺激和非條件反應的關係,稱做非條件反射。條件刺激(conditioned stimulus、CS)則是能夠引起條件反應(conditioned response、CR)的初始中性刺激(neutral stimulus、NS),這是需要學習的。且條件刺激與心理學上立即性和長期性的期待、滿足與恐懼有關,條件刺激和條件反應的關係,稱做條件反射。當非條件刺激重複性地或是猛烈地伴隨着某個中性刺激,這個中性刺激會成為一個條件刺激,併產生條件反射。
以下實驗俱可簡化為三部分:
非條件前提:非條件刺激 → 非條件反應
非條件插入:非條件刺激 + 中性刺激 → 非條件反應
條件效果:條件刺激(=中性刺激) → 條件反應(=非條件反應) [1] 

經典條件反射巴甫洛夫的經典實驗

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巴甫洛夫早先致力於研究狗的消化系統。他發現,當把食物置入狗的胃裏時,胃壁會分泌胃液以促進消化。一系列研究表明,胃液分泌的數量和持續的時間,是隨放入胃裏的食物的種類和數量而變化的。為了清楚地測定胃裏發生的變化,巴甫洛夫以其精湛的外科手術,使狗的胃一部份外露出來。他把狗胃的一部分組織切開,接着在軀體一邊切開一個洞口,外面再連接一個囊袋。這樣,狗實際上就有了兩個胃:一個是原來的胃,其絕大部分組織都仍在起着它的基本功能;另一個是通過手術連接在外面的小胃(或稱為“巴甫洛夫囊袋(Pavlovian Pouch)”),這個囊袋的內部是可以觀察到的。巴甫洛夫發現,囊袋分泌的情況與胃的分泌活動完全一樣。完成了這些準備工作後,巴甫洛夫就能瞭解消化過程的細節。他也由此獲得了諾貝爾醫學獎。
巴甫洛夫根據實驗研究得出的基本結論是:動物有一種固有的生理反射,它以一種非常精確的方式隨胃裏食物的種類和數量進行胃液分泌。這一結論也適用於唾液分泌,因為狗唾液分泌的情況,是與嘴裏食物的種類和數量完全吻合的。例如,當嘴裏有食物時會分泌一種稠的唾液以開始消化過程,而當在嘴裏滴一點酸液時,就會分泌大量淡的唾液以稀釋酸液。 巴甫洛夫在實驗過程中遇到了一種新的情況。如果把狗的食管切開,從頸部移到外部,這樣,食物可以咀、可以咽,但不會到胃裏去,而是從頸部流了出去。巴甫洛夫發現,狗的胃液分泌幾乎仍然像食物進入胃一樣多。這就使他得出結論:引起反射性分泌的刺激,不僅可以是胃裏的食物(即適當的刺激(appropriate stimulus)),而且還可以是嘴裏的食物(即信號刺激(signaling stimulus))。 巴甫洛夫後來又發現,引起狗胃液分泌活動的,可以是狗原先吃過食物的盤子,甚至只要看到以前餵過食物的人,也會引起胃液分泌活動。這種情況完全不同於屬於生理反射的那種分泌活動。巴甫洛夫由此認為,存在着兩種反射:一種是生理反射(physiological reflex),這是一種內在的、任何動物的所有成員都會表現出來的反射,它們是神經系統固有組織的一部分;另一種是心理反射(psychic reflex),後來他改稱為條件反射(conditioned reflex),這種反射是特定動物作為特定經驗的結果而產生的。例如,所有狗在胃裏有食物時都會分泌胃液,但只有那些具有某種經驗的狗才會在聽到鈴聲時產生胃液分泌活動。
現在我們來看看經典條件作用的實驗,他把狗用一副套具固定住,唾液是用聯結在狗顎外側的管道收集的,管道連結到一個既可以測量以立方厘米計的總量、也可以記錄分泌的滴數的裝置。如前所述,當狗嘴裏有食物時,會產生分泌唾液的反應。這種反應是本能固有的,巴甫洛夫把這種食物稱為無條件刺激,簡稱“UCS”,把反射性唾液分泌稱為無條件反射,簡稱“UCR”。為了使狗對某一種刺激(如鈴聲)形成條件作用,把這種原來只會引起探索性反射的中性刺激(即鈴聲)與無條件刺激(即肉)配對。經過一系列配對嘗試後,單是發出鈴聲,不提供肉,也能引起狗產生唾液分泌。在這種情況下,鈴聲就成了條件刺激,簡稱“CS”,鈴聲引起的唾液分泌就是條件反射,簡名“CR”。由此可見,條件反射僅僅是由於條件刺激與無條件刺激配對呈現的結果。
需要指出的是,在巴甫洛夫看來,重要的是引起反射的刺激,反射之後的結果是沒有任何理論上的意義的。這樣,儘管巴甫洛夫和桑代克都在分析刺激與反應之間的聯繫,但他倆對形成這種聯繫的程序以及對學習過程的解釋是完全不同的,我們可以用下列程式來比較巴甫洛夫與桑代克的實驗程序:
由於巴甫洛夫的無條件刺激(UCS)與桑代克強化刺激(S’)呈現的時間和所起的作用不同,前者可以説是一種刺激辨別學習,後者則是通過強化刺激加強刺激一反應的聯結,因此,如果我們把巴甫洛夫的無條件刺激稱為強化物,容易引起某種混淆。

經典條件反射巴甫洛夫的經典條件反射學説

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巴甫洛夫的經典條件反射學説 巴甫洛夫的經典條件反射學説
諾貝爾獎金獲得者、俄國生理學家伊凡·巴甫洛夫(Ivan Pavlov, 1849-1936)是最早提出經典性條件反射的人。他在研究消化現象時,觀察了狗的唾液分泌,即對食物的一種反應特徵。他的實驗方法是,把食物顯示給狗,並測量其唾液分泌。在這個過程中,他發現如果隨同食物反覆給一箇中性刺激,即一個並不自動引起唾液分泌的刺激,如鈴響,這狗就會逐漸“學會”在只有鈴響但沒有食物的情況下分泌唾液。一個原是中性的刺激與一個原來就能引起某種反應的刺激相結合,而使動物學會對那個中性刺激做出反應,這就是經典性條件反射的基本內容。
條件反射的情境涉及四個事項,兩個屬於刺激,兩個屬於機體的反應。一個是中性刺激:它引起預期的、需要學習的反應,在條件反射形成之前,即條件刺激(CS)——在巴甫洛夫的實驗中就是鈴響。第二個刺激是無條件刺激(UCS):它在條件反射形成之前就能引起預期反應(本能)——條件反射形成之前,出現了肉,即UCS,就引起唾液分泌。對於無條件刺激的唾液分泌反應叫作無條件反應(UCR),這是在形成任何程度的條件反射之前就會發生的反應;由於條件反射的結果(被刺激)而開始發生的反應(流口水)叫作條件反應(CR),即沒有肉,只有鈴響的唾液分泌反應。當兩個刺激緊接着(在空間和時間上相近),反覆地出現,就形成條件反射。通常,無條件刺激緊跟着條件刺激出現,條件刺激寄生於無條件刺激。條件刺激和無條件刺激相隨出現數次後,條件刺激就逐漸引起唾液分泌,這時,動物就有了條件反應。一箇中性的條件刺激(鈴響)單獨出現即可引起條件反應(唾液分泌)。
中性刺激與無條件刺激在時間上的結合稱為強化,強化的次數越多,條件反射就越鞏固。條件刺激並不限於聽覺刺激。一切來自體內外的有效刺激(包括複合刺激、刺激物之間的關係及時間因素等)只要跟無條件刺激在時間上結合(即強化),都可以成為條件刺激,形成條件反射。一種條件反射鞏固後,再用另一個新刺激與條件反射相結合,還可以形成第二級條件反射。同樣,還可以形成第三級條件反射。在人身上則可以建立多級的條件反射。
當條件刺激不被無條件刺激所強化時,就會出現條件反射的抑制,主要有消退抑制和分化。條件反射建立以後,如果多次只給條件刺激而不用無條件刺激加以強化,結果是條件反射的反應強度將逐漸減弱,最後將完全不出現。例如,對以鈴聲為條件刺激而形成唾液分泌條件反射的狗,只給鈴聲,不用食物強化,多次以後,則鈴聲引起的唾液分泌量將逐漸減少,甚至完全不能引起分泌,出現條件反射的消退。
巴甫洛夫認為,消退是因為原先在皮質中可以產生興奮過程的條件刺激,當前變成了引起抑制過程的刺激,是興奮向抑制的轉化。這種抑制稱為消退抑制。巴甫洛夫指出,消退抑制是大腦皮質產生主動的抑制過程,而不是條件刺激和相應的反應之間的暫時聯繫已經消失或中斷。因為如果將已消退的條件反射放置一個時期不做實驗,它還可以自然恢復;同樣,如果以後重新強化條件刺激,條件反射就會很快恢復,這説明條件反射的消退不是原先已形成的暫時聯繫的消失,而是暫時聯繫受到抑制。消退發生的速度,一般是,條件反射愈鞏固,消退速度就愈慢;條件反射愈不鞏固,就愈容易消退。
在條件反射開始建立時,除條件刺激本身外,那些與該刺激相似的刺激也或多或少具有條件刺激的效應。例如,用500赫的音調與進食相結合來建立食物分泌條件反射。在實驗的初期階段,許多其他音調同樣可以引起唾液分泌條件反射,只不過它們跟500赫的音調差別越大,所引起的條件反射效應就越小。這種現象稱為條件反射泛化。以後,只對條件刺激(500赫的音調)進行強化,而對近似的刺激不給予強化,這樣泛化反應就逐漸消失。動物只對經常受到強化的刺激(500赫的音調)產生食物分泌條件反射,而對其他近似刺激則產生抑制效應。這種現象稱為條件反射的分化。
巴甫洛夫所做工作的重要性是不可估量的。他的研究公佈以後不久,一些心理學家,如行為主義學派的創始人華生,開始主張一切行為都以經典性條件反射為基礎。雖然在美國這一極端的看法後來並不普遍,但在俄國以經典性條件反射為基礎的理論在心理學界在相當長的時間內曾佔統治地位。無論如何,人們一致認為,相當一部分的行為,用經典性條件反射的觀點可以作出很好的解釋。
巴甫洛夫認為學習是大腦皮層暫時神經聯繫的形成、鞏固與恢復的過程。
巴甫洛夫認為“所有的學習都是聯繫的形成,而聯繫的形成就是思想、思維、知識”。他所説的聯繫就是指暫時神經聯繫。他説:“顯然,我們的一切培育、學習和訓練,一切可能的習慣都是很長系列的條件的反射。”巴甫洛夫利用條件反射的方法對人和動物的高級神經活動作了許多推測,發現了人和動物學習的最基本的機制。
例如:一定頻率的節拍器聲響(條件刺激CS)與肉粉(無條件刺激US)多次結合,原先只由肉粉(US)引起狗的唾液分泌(無條件反應UR),節拍器單獨出現可以引起類似的唾液分泌反應(CR)。也就是説當CS—CR之間形成了鞏固的聯繫時,學習出現了。我們可以説,在此情境中狗學會了聽一定頻率的節拍器聲響。

經典條件反射經典條件反射特徵

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獲得:將條件刺激與無條件刺激多次結合呈現,可以獲得條件反應和加強條件反應。如將聲音刺激與餵食結合呈現給狗,狗便會獲得對聲音的唾液分泌反應。
消退:對條件刺激反應不再重複呈現無條件刺激,即不予強化,反覆多次後,已習慣的反應就會逐漸消失,如學會對鈴聲產生唾液分泌的狗,在一段時間聽到鈴聲而不餵食之後,可能對鈴聲不再產生唾液分泌反應。
恢復:消退了的條件反應,即使不再給予強化訓練,也可能重新被激發,再次出現,這被稱為自然恢復作用。
泛化:指某種特定條件刺激反應形成後,與之類似的刺激也能激發相同的條件反應,如狗對鈴聲產生唾液分泌反應後,對近似鈴聲的聲音也會產生反應。"一朝被蛇咬,十年怕草繩"便是獲得與泛化的最好例證。
以上4種特徵在行為療法中得到了廣泛的應用。

經典條件反射試述經典條件反射和操作性條件反射的異同

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巴甫洛夫經典條件反射是在非條件反射的基礎上建立的,是暫時性的神經聯繫,建立聯繫的基本條件是強化過程。斯金納的操作性條件反射又稱工具性條件反射,是通過動物自己的某種活動,某種操作才能得到強化而形成的某種條件反射。它們的共同點在於都十分強調強化的作用,不同的強化方式效果不同,因此它們在本質上是相同的,都依賴於強化。
它們的不同點在於:
(1)經典條件反射的無條件刺激物十分明確,而操作性條件反射的無條件刺激物不明確,一般認為是機體自身的一些因素促使機體操作動作的。
(2)經典條件反射中動物往往是被動接受刺激,而在形成操作條件反射過程中,動物是自由活動的,通過自身的主動操作來達到目的。
(3)在經典條件反射中,強化刺激引起非條件反應,而在操作性條件反射中,非條件反應不是由強化刺激引起的,相反非條件反應引發了強化刺激。

經典條件反射經典條件反射的神經機制

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一個無關刺激經與較強的非條件刺激多次結合後,無關刺激即能產生有效的反應。經典條件反射可以保持較敏感化更長的時間,細胞機制也比敏感化更為複雜。刺激噴水管皮膚或外套膜分別與強電擊尾部相結合,經多次訓練後刺激噴水管的反應比刺激尾部的反應有明顯的增強。
對於經典條件反射來説,條件刺激必須早於非條件刺激,一半不少於0.5秒,這種嚴格的時序關係的機制是什麼?在海兔縮腮反射的條件化過程中一個很重要的時序關係是條件刺激和非條件刺激在感覺神經元的匯聚。非條件刺激作用於尾部,然後激活具有易化作用的中間神經元(facilitating interneurons),這些中間神經元與接受條件刺激的感覺神經元之間有軸突-軸突的連接,在這種連接處產生了突觸前易化,從而導致行為的敏感性。假如在感覺神經元對條件刺激反應後,中間神經元立即被非條件刺激激活,那麼甚至可獲得較大的突觸前易化,相反,如果中間神經元激活早於感覺神經元被激活,那麼就沒有易化現象,也就是説感覺神經元激活跟隨在非條件刺激之後是不可能建立條件反射的。由於條件刺激在感覺神經元產生的動作單位正好早於非條件刺激的到達,這樣就造成易化的增強,這種易化增強稱為活動依賴的異化增強。未經結合的非條件刺激通路上,感覺神經元在條件刺激前沒有活動,所以Ca2+通道關閉,只有非條件刺激作用於尾部,才使中間神經元激活而釋放5-HT,並引起一系列的生化過程。cAMP第二信使系統對突觸可塑性以及學習與記憶都是至關重要的。

經典條件反射經典條件反射最著名的例子

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經典條件反射巴甫洛夫的狗的唾液條件反射

狗能夠對食物自然而然的分泌唾液,此時巴甫洛夫將食物看作非條件刺激(US)、唾液分泌看作非條件反應(UR),並將兩者的關係稱為非條件反射。而如果在提供食物之前的幾秒鐘發出一些作為中性刺激(NS)的聲響,將會使得這個聲響轉變為條件刺激(CS),能夠單獨在沒有食物的狀況下引起作為條件反應(CR)的唾液分泌,兩者的關係則被稱做條件反射
這種與食物相關的刺激與所引起的反應的關係便是所謂經典條件反射。食物引起唾液分泌是先天性的,而聲響之所以能夠引起唾液分泌,源自動物個體的所經歷的經驗。
本實驗簡化如下:
食物 (US) => 唾液分泌 (UR)
食物 (US) + 聲音 (NS) => 唾液分泌 (UR)
聲音 (CS) => 唾液分泌 (CR)

經典條件反射約翰·華生的小阿爾伯特

約翰·華生認為人類的情緒(如恐懼)也是能夠被條件的。並相信行為的產生,能夠透過由非條件刺激伴隨原來無法產生任何反應的中性刺激,在自然而然地產生非條件反應之後,使中性刺激成為能夠單獨產生條件反應的條件刺激。
在他的實驗中,華生製造了一個恐懼反應,對象是醫院中一位孤兒阿爾伯特。在實驗開始之前,華生經過測試之後發現這位男孩不害怕包括老鼠兔子猴子、棉絮、和沒有頭髮的面具之類的東西。並發現阿爾伯對鐵錘敲打的巨大聲響產生恐懼。
為了使阿爾伯特對老鼠產生恐懼的條件反應。華生使作為中性刺激(NS)的老鼠和作為非條件刺激(US)的巨大聲響同時出現,併產生了作為非條件反應(UR)的恐懼反應。在一段時間內多次的反覆之後,老鼠轉變為條件刺激(CS),也就是阿爾伯特對老鼠的單獨出現產生了條件反應(CR),包括恐懼和逃避。華生更證明了兔子、毛皮外套、華生的頭髮、狗,諸如此類的東西都能用和老鼠實驗相同的方法產生類似的反應,即使在不同的房間進行實驗也是一樣,表示這個實驗對不同的物品和環境皆有效。一個月後再度測試出阿爾伯特依然會對這些東西產生恐懼。
這個實驗證明了人類的行為能夠被刻意的條件,並與佛洛伊德學説中認為人類行為來自非刻意產生的淺意識有所差異。
本實驗簡化如下:
聲音 (US) => 恐懼 (UR)
聲音 (US) + 老鼠 (NS) => 恐懼 (UR)
老鼠 (CS) => 恐懼 (CR)

經典條件反射以經典條件反射理論為基礎的行為治療

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心理學以經典條件反射理論為基礎推導出了多種心理治療理論, 包括了厭惡療法、系統脱敏感療法、氾濫療法、爆炸療法。其中氾濫療法和爆炸療法被用來使個體對事物產生焦慮,並因為潛在的危險而受到道德爭議。
經典條件反射可以短期使用,與人道的治療不一樣的是,花較少治療者的時間和被治療者的努力,這些療法最後可以使人對某些事物感到厭惡,也可以使人減少對某些事物的厭惡。

經典條件反射厭惡療法

厭惡療法(Aversion therapy)又稱懲罰法,利用某些非條件刺激(如反胃嘔吐),以經典條件反射的原理使某些中性刺激(如性行為)轉變為條件刺激。治療之後使被治療者不再產生某種行為。這種療法通常被用在治療酗酒毒癮,甚至性罪行。

經典條件反射系統脱敏感療法

許多人都有對某些特定事物感到恐懼或是敏感,而系統脱敏感療法(Systematic desensitization)以漸進的方式建立一套療程,其中每一個步驟都以條件方式使得被治療者對這些事物的恐懼或敏感稍微減弱,在療程結束之後,被治療者將失去對這些特定事物的恐懼或是敏感。 [2] 
參考資料
  • 1.    張厚粲著.行為主義心理學:浙江教育出版社,2003
  • 2.    陳琦,劉儒德主編.當代教育心理學:北京師範大學出版社,2007