Классическое обусловливание (собака Павлова) и условный рефлекс

Есть сюжет, который пересказывают чаще любого другого в психологии: колокольчик, миска, слюна. Беда в том, что колокольчика в лабораторных протоколах нет. В лекциях 1927 года перечислены метроном, электрический зуммер, вращающийся перед глазами предмет, запахи ванилина и амилацетата — и ни одного звонка. За сто лет история обросла деталями, которых в ней не было, и потеряла ровно то, ради чего ставились опыты: не «собака выучила сигнал», а точный ответ на вопрос, при каких условиях сигнал вообще становится сигналом. Ниже — что показали протоколы, почему очерёдность стимулов оказалась важнее упорства повторений, как объяснение механизма сместилось от смежности к ошибке предсказания и почему самый известный эксперимент с ребёнком до сих пор имеет три разных финала.

Классическое обусловливание, условный рефлекс и собака Павлова: о чём речь

Классическое обусловливание — это научение, в котором прежде безразличный сигнал приобретает способность вызывать реакцию, поскольку в опыте животного или человека он раз за разом предшествовал биологически значимому событию. Словарь Американской психологической ассоциации формулирует то же самое через процедуру: нейтральный условный стимул сочетают со стимулом, который сам по себе запускает рефлекторный ответ, и после нескольких сочетаний реакцию вызывает уже один сигнал.

Набор терминов невелик. Пища во рту собаки — безусловный стимул, она действует без всякой подготовки и даёт безусловную реакцию, слюноотделение. Метроном поначалу не значит ничего, но, несколько раз опередив кормление, становится условным стимулом, а слюна в ответ на него — условной реакцией. Физиологическая традиция называет эту связку условным рефлексом, и словарь Американской психологической ассоциации прямо приравнивает «условный рефлекс» к «условной реакции».

Название придумал сам Иван Павлов, объяснив его тем, что новый рефлекс и вправду зависит от множества условий — как при выработке, так и при поддержании. Он же признавал, что термины могли быть другими: врождённые против приобретённых, видовые против индивидуальных. И тут же снимал с открытия ореол редкости, заметив, что в быту эти явления давно называют воспитанием, привычками и дрессировкой.

Как физиология пищеварения привела к психической секреции

Классическое обусловливание выросло из совершенно другой программы. Нобелевскую премию по физиологии или медицине 1904 года Павлов получил за работы о пищеварении, и уже там описано явление, которое в лаборатории назвали психической секрецией: железы включались не от самой еды, а от её вида, запаха, от одного появления служителя с миской.

Что это не врождённый механизм, а выученный, доказал опыт Житовича. Щенков, рано отнятых от матери, долго кормили одним молоком; когда им показывали хлеб или мясо, слюна не выделялась вовсе. Секреция на вид и запах этих продуктов появлялась только после того, как животные несколько раз их съедали.

Разница с врождённым рефлексом измерима. Если пищу кладут собаке прямо в пасть, секреция начинается через одну-две секунды и никакого опыта не требует. Всё, что действует на расстоянии — вид, запах, звук, — это уже сигнализация, и без коры больших полушарий она невозможна. Отсюда выросла целая исследовательская традиция высшей нервной деятельности.

Метроном вместо колокольчика и главное правило очерёдности

В показательном опыте второй лекции работает метроном. Еды собака не видит; звук идёт, и через девять секунд начинается слюноотделение — одиннадцать капель за сорок пять секунд. Животное при этом поворачивается туда, откуда обычно подавали корм, и облизывается: условной становится не только железа, но и поведение.

Однако решающим в этих протоколах оказался не выбор стимула, а очерёдность. Сигнал обязан начинаться раньше безусловного раздражителя и перекрываться с ним во времени. При обратном порядке рефлекс не образуется вовсе — независимо от числа попыток.

Цифры Крестовникова из той же лекции выглядят почти неправдоподобно. Электрический зуммер, включённый через пять-десять секунд после еды, не дал пищевого рефлекса за 374 сочетания. Вращающийся перед глазами предмет, показанный до еды, стал сигналом за пять сочетаний, а тот же зуммер до еды — с одного раза. С запахами картина та же: ванилин после кислоты не сработал и после 427 повторений, амилацетат в обратном порядке — после двадцати.

Вывод, который обычно теряется в пересказах, звучит скупо: обусловливание держится не на количестве повторений, а на том, несёт ли сигнал сведения о ближайшем будущем.

Выработка, угасание и возвращение реакции

Реакцию можно не только выработать, но и убрать. Если условный стимул раз за разом предъявлять без безусловного, ответ слабеет и исчезает: сигнал перестаёт быть предвестником, и реагировать становится не на что. Это угасание — процедура, на которой держится значительная часть современной поведенческой терапии.

Долгое время угасание считали стиранием выученного. Марк Баутон, изучающий эти процессы в Университете Вермонта, показывает обратное: исходная связь сохраняется, а поверх неё надстраивается торможение, причём торможение привязано к обстановке, в которой вырабатывалось.

Для практики следствия неприятные. После перерыва реакция способна вернуться сама — это спонтанное восстановление. Эффект возобновления означает, что угасший ответ оживает в новой обстановке: переставшее пугать в кабинете снова пугает на улице. Поэтому доказательные протоколы намеренно отрабатывают реакцию в разных местах и условиях.

Отдельно стоит генерализация — перенос реакции на похожие сигналы. Животное, обученное на высокий тон, отвечает и на соседние частоты; ребёнок, испуганный белой крысой, пугается кролика и мехового воротника. Обратный процесс, дифференцировка, вырабатывается тогда, когда похожие сигналы систематически сопровождаются разными последствиями.

Не смежность, а предсказание: поправка Рескорлы

Казалось бы, достаточно, чтобы два стимула регулярно встречались вместе. Эффект блокирования показывает, что этого мало. Если животное уже усвоило, что звук предвещает еду, и к звуку добавить свет, второй признак сигналом не становится: первый уже всё объяснил.

Объяснение простое и контринтуитивное: научение питается расхождением между тем, что произошло, и тем, что уже предсказывали имеющиеся признаки. Нет расхождения — нечему и учиться. Это расхождение называют ошибкой предсказания.

Роберт Рескорла озаглавил свою программную статью 1988 года без дипломатии: павловское обусловливание — это не то, что вы думаете. Его тезис в том, что организм не склеивает стимулы по смежности, а извлекает из среды сведения о том, что чему предшествует. Формальную модель этого процесса он построил вместе с Аланом Вагнером ещё в 1972 году, и именно она сделала обусловливание вычислимым.

За следующие десятилетия ту же арифметику нашли в мозге. Вольфрам Шульц описывает, что большинство дофаминовых нейронов среднего мозга у людей, обезьян и грызунов кодируют именно ошибку предсказания вознаграждения: они активируются, когда награда больше ожидаемой, остаются на фоновом уровне при точно предсказанной награде и снижают активность, когда награда меньше. Наркотики, по его же выводу, перехватывают и усиливают этот сигнал.

Маленький Альберт: эксперимент с тремя разными финалами

В 1920 году Джон Уотсон и Розали Рейнер перенесли схему на ребёнка. Мальчику, названному в статье Альбертом Б., было одиннадцать месяцев и три дня; до опытов он не боялся ни крысы, ни кролика, ни собаки, ни горящих газет. Условным стимулом сделали белую крысу, безусловным — удар молотком по подвешенной стальной полосе длиной четыре фута за головой ребёнка.

После нескольких сочетаний крыса стала вызывать плач и попытку отползти. Через пять дней реакция перенеслась на кролика, собаку, котиковое меховое пальто и маску Санта-Клауса, тогда как кубики мальчик брал спокойно. Это и было первое описание генерализации страха у человека.

Дальше идёт часть, о которой пересказ обычно молчит. Ребёнок выбыл из исследования, страх никто не угасил, а личность Альберта не установили. По нынешним этическим нормам такой опыт недопустим, и в учебники он вошёл ещё и как пример того, чего делать нельзя.

В 2009 году группа Холла Бека сообщила, что нашла мальчика: по переписке Уотсона, переписям и актам гражданского состояния его отождествили с Дугласом Мерриттом, сыном кормилицы из той же больницы. Ребёнок умер в 1925 году.

В 2012 году Фридлунд с соавторами пошли дальше и заявили, что Дуглас был неврологически неполноценным почти от рождения, а значит, описание «здорового и нормального» младенца недостоверно; исследователь, по их предположению, мог об этом знать. Так классический эксперимент превратился ещё и в этический скандал.

В 2014 году Пауэлл с коллегами предъявили другого кандидата — Альберта Баргера, чьи данные совпадают с описанием лучше, чем у Мерритта, и вернули картину к обычному здоровому ребёнку. Спор не закрыт. Для словарной статьи отсюда следует скромный вывод: даже самый известный эксперимент века стоит цитировать по датам и именам, а не по пересказу.

Чем классическое обусловливание отличается от оперантного

Путают их постоянно, хотя граница проходит по тому, что с чем связывается. В классическом организм связывает сигнал с событием и отвечает непроизвольно: слюной, страхом, изменением давления. В оперантном он связывает собственное действие с его последствием и повторяет то, что приносит нужный результат.

Исторически вторая линия ведёт от Эдварда Торндайка к Б. Ф. Скиннеру, доведшему её до строгой процедуры с рычагом и подкреплением. Обе выросли из одной программы — сделать психологию наукой о наблюдаемом, то есть из бихевиоризма.

В жизни они переплетены. Выработанный классически сигнал подталкивает оперантное поведение: запах кофе делает дорогу до кофейни привлекательнее, а звук больничного звонка заставляет ускорить шаг мимо него.

Где классическое обусловливание работает за пределами лаборатории

Самая быстрая его форма — вкусовая аверсия. Одного отравления хватает, чтобы вкус или запах стал отвратительным на годы, и поэтому пациенты химиотерапии нередко начинают избегать еды, съеденной перед процедурой, а иногда и самой приёмной.

Второй участок — зависимости. Обстановка, в которой человек употребляет вещество, становится сигналом и заранее запускает реакции, компенсирующие его действие. Из-за этого передозировка чаще случается не от увеличенной дозы, а от привычной дозы в незнакомом месте, где организм к ней не подготовился.

Третий — тревожные расстройства. Страх, выработанный на конкретный сигнал, расползается на похожие и порождает избегание, а избегание не даёт реакции угаснуть. На угасании построена экспозиционная терапия, и как раз эффекты возобновления и спонтанного восстановления объясняют, почему в ней так важны повторы в разных условиях.

Практический вывод сдержанный. Классическое обусловливание объясняет, откуда берётся реакция, но не заменяет работы с человеком: когда напряжение стало фоном жизни, нужна не теория научения, а психолог при стрессе, и выбор метода зависит от того, чем именно реакция поддерживается.

Мифы и факты о классическом обусловливании

Что об опытах Павлова обычно думают и что записано в самих протоколах:

На самом деле	Распространённый миф
В протоколах фигурируют метроном, зуммер, запахи, вращающийся предмет	Павлов звонил в колокольчик
Сигнал обязан начинаться раньше безусловного раздражителя	Достаточно, чтобы стимулы просто совпадали по времени
При обратном порядке рефлекс не выработался и за 374 попытки	Главное — терпеливо повторять много раз
Угасание тормозит реакцию, и она возвращается в новой обстановке	Угасание стирает выученное навсегда
Личность Маленького Альберта окончательно не установлена	Судьбу ребёнка из опыта Уотсона давно выяснили
Классическое связывает сигнал и событие, оперантное — действие и последствие	Классическое и оперантное обусловливание — одно и то же

Источники

• Pavlov I. P. Conditioned Reflexes: An Investigation of the Physiological Activity of the Cerebral Cortex. Lecture II. Перевод G. V. Anrep, 1927 (демонстрация с метрономом: секреция через 9 секунд, 11 капель за 45 секунд; опыт Житовича со щенками; требование опережения сигнала; цифры Крестовникова — 427 сочетаний с ванилином без результата, 20 с амилацетатом, 374 без результата с зуммером после еды и одно сочетание с зуммером до еды; выбор терминов «условный» и «безусловный»). Classics in the History of Psychology
• APA Dictionary of Psychology: classical conditioning (определение классического обусловливания; статьи «pavlovian conditioning», «conditioned reflex», «conditioned response», «conditioned stimulus», «unconditioned stimulus», «extinction», «spontaneous recovery», «stimulus generalization»).
• Bouton M. E. Conditioning and Learning. Noba Textbook Series: Psychology, DEF Publishers, Университет Вермонта (Нобелевская премия Павлова за пищеварение; безусловный и условный стимул и реакция; эффект блокирования и ошибка предсказания; угасание не разрушает исходного научения; спонтанное восстановление и эффект возобновления; вкусовая аверсия и химиотерапия; компенсаторные реакции на сигналы вещества и передозировка в непривычном месте). Noba Project
• Schultz W. Dopamine reward prediction error coding. Dialogues in Clinical Neuroscience, 2016; 18(1):23–32. DOI: 10.31887/DCNS.2016.18.1/wschultz · PMID: 27069377 (дофаминовые нейроны среднего мозга у людей, обезьян и грызунов кодируют ошибку предсказания вознаграждения; наркотики перехватывают и усиливают этот сигнал). Полный текст
• Watson J. B., Rayner R. Conditioned emotional reactions. Journal of Experimental Psychology, 1920; 3(1):1–14. DOI: 10.1037/h0069608 (Альберт Б., одиннадцать месяцев и три дня; удар молотком по подвешенной стальной полосе как безусловный стимул; перенос реакции на кролика, собаку, меховое пальто и маску Санта-Клауса).
• Rescorla R. A. Pavlovian conditioning: it's not what you think it is. American Psychologist, 1988; 43(3):151–160. DOI: 10.1037/0003-066X.43.3.151 · PMID: 3364852 (обусловливание как усвоение отношений между событиями, а не механическое склеивание смежных стимулов).
• Beck H. P., Levinson S., Irons G. Finding Little Albert: a journey to John B. Watson's infant laboratory. American Psychologist, 2009; 64(7):605–614. DOI: 10.1037/a0017234 · PMID: 19824748 (отождествление ребёнка с Дугласом Мерриттом по переписке Уотсона, переписям и актам гражданского состояния).
• Fridlund A. J., Beck H. P., Goldie W. D., Irons G. Little Albert: a neurologically impaired child. History of Psychology, 2012; 15(4):302–327. DOI: 10.1037/a0026720 · PMID: 23397921 (врождённая гидроцефалия по медицинским документам; анализ киноплёнки; обвинения в нарушении исследовательской этики).
• Powell R. A., Digdon N., Harris B., Smithson C. Correcting the record on Watson, Rayner, and Little Albert: Albert Barger as «psychology's lost boy». American Psychologist, 2014; 69(6):600–611. DOI: 10.1037/a0036854 · PMID: 25197838 (альтернативный кандидат Альберт Баргер, чьи данные соответствуют описанию лучше, чем у Мерритта; пересмотр обвинений в адрес Уотсона).