Chapter 3 파블로프식조건형성
파블로프 (1894~1936) Ivan Petrovich Pavlov (1849-1936) 러시아생리학자소화선생리학을연구, 조건반사학설제창대뇌생리학분야개척 1904년노벨생리학의학상수상이후에는수면, 심박수변화, 본능연구 2
기본절차 무조건반사 (unconditional reflex) 조건반사 (conditional reflex) 3
기본절차 무조건자극 (unconditional stimulus; US) 무조건반사 (unconditional reflex; UR) US 고깃가루 UR 침분비 4
기본절차 조건자극 (conditional stimulus; CS) 조건반사 (conditional reflex; CR) CS 먹이접시 CR 침분비 5
기본절차 파블로프식조건형성 ( 파블로프식조건화 ) 고전적조건형성 (classical conditioning) CS 손뼉 US 고기 UR 침분비 CS 손뼉 CR 침분비 6
고순위조건형성 중성자극 을 CS 와짝지으면그중성자극이또다른 CS 가될까? CS2 CS1 CR 검은사각형 메트로놈소리 침분비 7
고순위조건형성 고순위조건형성 (higher-order conditioning) CS 검은사각형 CR 침분비 8
파블로프식학습을측정하기 CS-US 짝짓기의횟수가늘어날수록반응잠재기는짧아짐 검사시행 (test trial): CS 만홀로제시 _ 임의간격으로실시 CR 의강도를측정 9
파블로프식학습을측정하기 의사조건형성 (pseudoconditioning) 현상 US 가반사반응을일으키고난후에중성자극이 CR 을일으키게되는경향 이는조건형성이라기보다 자극민감화 현상으로볼수있음. 기침 주사 움찔반응 기침 움찔반응 1. 기침 은 CS 인가? 2. US와짝지어진적이있기때문에 CS일수도있다. 그에대한검증방법은? 10
파블로프식학습을측정하기 1. 기침 은 CS 인가? 다른자극 ( 중성자극 ) 에도 움찔 반응이있다면민감화의결과 2. US와짝지어진적이있기때문에 CS일수도있다. 그에대한검증방법은? 실험집단 : CS + US 항상제시 통제집단 : CS, US 무선제시 두집단의반응비교 동일반응 조건형성결과라보기힘듦다른반응 조건형성결과라볼수있음 11
파블로프식조건형성에영향을주는변인 CS 와 US 가어떻게짝지어지는가 CS 는 US 에선행할수도있고, US 와동시에일어날수도있고, US 보다나중에제시될수도있음. 흔적 지연 동시 버저 (CS) 공기분사 (US) 시간 역향 12
파블로프식조건형성에영향을주는변인 CS 와 US 가어떻게짝지어지는가 흔적조건형성 (trace conditioning) CS US 흔적 시간 CS 와 US 사이에시간간격존재 US 가나타나기전에 CS 가시작되었다가끝남 CS 가일종의신경흔적을남긴다는가정에서나옴 13
파블로프식조건형성에영향을주는변인 CS 와 US 가어떻게짝지어지는가 지연조건형성 (delayed conditioning) CS US 지연 시간 CS와 US가중첩 CS가사라지기전에 US가나타남 단기지연및장기지연절차 장기지연조건형성의경우에 CR 잠재기가점차길어지는경향 14
파블로프식조건형성에영향을주는변인 CS 와 US 가어떻게짝지어지는가 동시조건형성 (simultaneous conditioning) CS US 동시 시간 CS 와 US 가정확히같은시간에시작되고끝남 동시조건형성은 CR 을확립시키기에는약한절차 15
파블로프식조건형성에영향을주는변인 CS 와 US 가어떻게짝지어지는가 역향조건형성 (backward conditioning) US 시간 CS 역향 CS 가 US 를뒤따름 CR 을만들어내기가매우힘듦 비효율적인절차 16
파블로프식조건형성에영향을주는변인 파블로프식절차흐름도 CS 가 US 보다먼저제시되었는가? 예 아니오 US 가나타나기전에 CS 가없어졌는가? CS 가 US 와동시에제시되었는가? 예아니오예아니오 흔적지연동시역향 17
파블로프식조건형성에영향을주는변인 CS US 수반성 만약 라면 이다 (If-than) X 라는사건이오로지 Y 라는사건이발생할때만발생할경우사건 X 는사건 Y 에수반 파블로프식학습에는수반성이필수적 (10%, 20%, 40% US만의시행결과 40% 학습이일어나지않음 ) CS가 US를얼마나믿을만하게예언하는가에의존함 CS와 US 간에완벽한수반성이없으면이상적이지못한학습조건이됨. 18
파블로프식조건형성에영향을주는변인 CS US 근접성 두사건이시공간적으로얼마나가까운가 자극간간격 (ISI) CS와 US 사이의간격이짧을수록조건형성이더빠름 동시조건형성절차는비효율적 CS와 US 간의최적시간간격은여러가지변인들에좌우됨 공포반응, 맛혐오, 스트레스정도 이상적이시간간격은상황에따라복잡하게달라짐 19
CR(%) 파블로프식조건형성에영향을주는변인 CS US 근접성 100 90 80 70 60 50 40 0.1 0.2 0.3 0.4 CS( 불빛 )-US( 공기분사 ) 간격 ( 초 ) 20
파블로프식조건형성에영향을주는변인 자극특징 모든자극이다효과적인것은아님 CS와 US의물리적특성이조건형성의속도에영향을미침 복합자극 (compound stimulus) 하나씩단독으로제시 뒤덮기 ( 음영화 ) 현상 - 한자극이다른자극들의효과를뒤덮어버리는현상 21
파블로프식조건형성에영향을주는변인 자극특징 효과적인 CS의특징 강도 US의강도도중요함 어떤자극이얼마나쉽게 CS가되는가는 US의성질에따라서도달라짐 진화적인관점고려독특한맛 (CS) 구토반응유발 (US) 시각, 청각 (CS) 전기충격 (US) 22
파블로프식조건형성에영향을주는변인 CS 와 US 에대한사전경험 CS와 US 역할을하는자극들을사전에경험했는가의여부에부분적좌우 US없이어떤자극이나타나는것은그자극이나중에 CS가되는것을방해함 잠재적억제 (latent inhibition) 1. 종소리 2. 종소리 + 먹이 3. 종소리?? 사전노출에따른 CS 와 US 의수반성약화 친숙한자극보다는새로운자극이조건자극이될가능성이더높음 23
파블로프식조건형성에영향을주는변인 CS 와 US 에대한사전경험 차폐 (blocking) 복합자극의일부를사전에경험했기때문에일어남 1. 종소리 + US ( 전기충격 ) 2. 종소리 + 불빛 + 전기충격 3. 불빛?? 감각사전조건형성 (sensory preconditioning) 1. ( 종소리 + 불빛 ) 2. ( 종소리 ) + US( 전기충격 ) 3. ( 불빛 ) CS 24
파블로프식조건형성에영향을주는변인 CS US 짝짓기의횟수 자극짝짓기의수와학습의정도사이의관계는직선적인것은아님 처음몇번이매우중요함 생존의관점에서합리적 25
파블로프식조건형성에영향을주는변인 시행간간격 시행간간격은 1 초에서몇년단위로다를수있음 최적의자극간간격 (CS-US) 은 1 초이하이지만최상의시행간간격은 20 초혹은그이상일수있음 26
파블로프식조건형성에영향을주는변인 기타변인들 학습은여러가지변인들이영향을미침 나이 기질 스트레스조건 27
파블로프식조건형성에영향을주는변인 기타변인들 학습은여러가지변인들이영향을미침 나이 기질 스트레스조건 28
조건반응의소거 CS 가계속해서 US 없이제시되면조건반응이점점더약해짐 소거 (extinction) - CS만을단독으로거듭제시하는절차 망각 (forgetting) 수행의퇴화 소거는 CS가 US의부재와짝지어지는조건형성의한형태 CR 의소거 학습으로서의소거 29
조건반응의소거 자발적회복 (spontaneous recovery) 소거이후 CR이갑자기재출현하는것 소거된 CR이최초의조건형성시보다훨씬더쉽게재습득 CR의소거는조건형성과마찬가지로복잡함 자발적회복 30
조건형성의이론 자극대체이론 ( 자극치환이론 ) 조건반응 (CR) 의본질 CR=UR 유기체의선천적구조의일부 조건형성은 CS와 US 사이에새로운신경연결의형성 US와잘확립된 CS는모두 UR을일으키는뇌영역자극 새로운자극에대하여기존의방식으로반응하는경향 CS가단지 US를대체하여반사반응을일으킴 강아지가전구를핥는경우 / 비둘기가원반을쪼는경우 전구, 원반 US 의대체물 31
조건형성의이론 자극대체이론 ( 자극치환이론 ) 고순위조건형성의설명도가능 CR과 UR이항상같지않다는증거도있음 결정적문제점 : CR과 UR의질적차이, 반대인경우 차폐, 잠재적억제및소거에대한설명의한계 32
조건형성의이론 준비반응이론 ( 예비반응이론 ) UR 은 US 에대처하도록만들어진선천적반응이지만, CR 은 US 에대한준비를하도록만들어진반응 1 2 3 33
조건형성의이론 보상반응이론 준비반응이론의한가지변형 약물복용의예 특정환경에서습관적약물복용, 그환경의특징들이약물에대한반응의감소를일으키는 CS가될수있음 CR이 US가일으키는효과를상쇄시킴으로써동물이 US에대한준비를하게만듦 1. 동일한장소에서 5일간매일 2. A 그룹은동일한장소에서 B 그룹은다른장소에서 3. 인지기능측정알코올의효과비교 B 그룹의큰효과새로운환경에는 CS가없음, 몸이준비하는 CR이일어나지않음 34
조건형성의이론 Rescorla Wagner 모형 두자극을짝지을때일어날수있는조건형성의양에는한계가있음 US의특성이한가지결정요인 짝짓기를계속할수록한번의짝짓기는점점더적은양의학습을일으킴 Vn=c( -Vn-1) 35
조건형성의이론 Rescorla Wagner 모형 Vn=c( -Vn-1) V Vn c Vn 연합강도 n번째시행에서연합강도변화량연합의속도가얼마나빠른지결정하는비례상수최대연합강도 n번째시행에서연합강도 36
조건형성의이론 Rescorla Wagner 모형 Vn=c( -Vn-1) 연합강도 V 100 V1=0.5(100-0)=50 90 80 70 V 3 V4 V2=0.5(100-50)=25 V3=0.5(100-75)=12.5 60 50 40 V2 V4=0.5(100-87.5)=6.3 V5=0.5(100-93.8)=3.1 30 20 10 V1 0 1 2 3 4 5 6 시행횟수 (n) 37
조건형성의이론 기타 CS 이론들 환경사건들중어떤것에주의를기울이느냐에학습이좌우될수있음 사건이 US를얼마나잘예측하는가에대체로좌우됨 새로운자극에주의를기울이는유기체의특성에따라다름 모든이론에는한계존재할수밖에없음 조건반사를발달시키는능력은어느동물에게든변화하는세계속에서생존의가능성을크게개선시켜줌 38
Thank you 39