Класичне зумовлення (собака Павлова) і умовний рефлекс

Про собаку Павлова чули навіть ті, хто ніколи не відкривав підручника з психології: дзвінок, миска, слина. Незручність у тому, що дзвінка в найвідоміших протоколах немає. Там метроном, електричний зумер, обертовий предмет перед очима тварини і запах амілацетату — саме ці стимули перелічені в лекціях самого Павлова, виданих 1927 року. Дрібниця показова: історію, переказану мільйони разів, встигли обчистити майже від усього, що робило її науковою подією. Далі — про те, що насправді відкрив Павлов, чому порядок стимулів виявився важливішим за кількість повторень, як пояснення механізму за сто років змінилося від простої суміжності до помилки передбачення і чому найвідоміший експеримент із людською дитиною досі має три різні фінали.

Класичне зумовлення і умовний рефлекс: що показав собака Павлова

Класичне зумовлення — це форма научіння, за якої спершу байдужий сигнал набуває здатності викликати реакцію, бо в досвіді тварини або людини він регулярно передував біологічно значущій події. Словник Американської психологічної асоціації описує його як процедуру, у якій нейтральний умовний стимул поєднують зі стимулом, що сам собою запускає рефлекторну відповідь; після кількох поєднань уже один лише сигнал викликає навчену реакцію.

Термінологія виглядає громіздкою, хоч і проста. Їжа в пащі собаки — безумовний стимул: вона діє без будь-якої попередньої підготовки і викликає безумовну реакцію, слиновиділення. Метроном спочатку не означає нічого. Після того як його звук кілька разів передував годівлі, він стає умовним стимулом, а слина у відповідь на нього — умовною реакцією. Фізіологічна традиція називає цю зв'язку умовним рефлексом, і словник Американської психологічної асоціації прямо відсилає «умовний рефлекс» до «умовної реакції» як до того самого поняття.

Сам Іван Павлов обґрунтовував назву тим, що новий рефлекс справді залежить від безлічі умов — і в утворенні, і в підтриманні. Він же визнавав, що терміни могли б бути іншими: вроджені проти набутих, видові проти індивідуальних. І одразу знімав з відкриття наліт екзотики, зауваживши, що в побуті ці самі явища давно звуть вихованням, звичками і дресируванням.

Від шлункового соку до психічної секреції

Класичне зумовлення народилося побічним результатом зовсім іншої програми. Нобелівську премію з фізіології або медицини 1904 року Павлов отримав за дослідження травлення, і саме в цих роботах уперше описано явище, яке лабораторія назвала психічною секрецією: залози починали працювати не від їжі як такої, а від її вигляду, запаху, від самої появи служителя з мискою.

Довести, що це научіння, а не вроджений механізм, допоміг дослід Житовича. Цуценят, рано відлучених від матері, тривалий час годували самим молоком; коли їм показували хліб або м'ясо, слина не виділялася зовсім. Секреція на вигляд і запах цих продуктів з'явилася лише після того, як тварини кілька разів їх поїли.

Різниця з вродженим рефлексом вимірювана. Коли їжу вкладають собаці просто в пащу, секреція починається за одну-дві секунди й не потребує жодного досвіду. Усе, що діє на відстані — вигляд, запах, звук, — це вже сигналізація, і без кори великих півкуль вона неможлива. Саме на цій межі виросла ціла традиція вивчення вищої нервової діяльності.

Чому дзвіночок — міф, а порядок стимулів — ні

У показовому досліді, який Павлов описує в другій лекції, працює метроном. Собака не бачить їжі; звук триває, і через дев'ять секунд починається слиновиділення — за сорок п'ять секунд одинадцять крапель. Тварина при цьому повертається туди, звідки зазвичай подавали корм, і облизується: умовною стає не тільки залоза, а й поведінка.

Головне в цих протоколах усе-таки не стимул, а порядок. Сигнал мусить починатися раніше за безумовний подразник і перекриватися з ним у часі. Якщо порядок зворотний, зумовлення не утворюється взагалі — хоч би скільки разів дослід повторювали.

Цифри Крестовникова, наведені в тій самій лекції, виглядають майже неправдоподібно. Запах ваніліну, поданий через п'ять-десять секунд після кислоти, не став сигналом навіть після 427 поєднань. Амілацетат у зворотному порядку став сигналом за двадцять. Електричний зумер після їжі не дав рефлексу за 374 спроби; обертовий предмет перед їжею — за п'ять, а той самий зумер перед їжею — з одного разу.

Звідси випливає те, що зазвичай губиться в переказах. Зумовлення — не про наполегливість повторень, а про те, чи містить сигнал інформацію про найближче майбутнє.

Набуття, згасання і повернення реакції

Реакцію можна не лише виробити, а й прибрати. Якщо умовний стимул раз за разом подавати без безумовного, відповідь слабшає й зникає: сигнал перестає бути передвісником, і потреба реагувати відпадає. Це згасання — процедура, на якій тримається чи не половина сучасної поведінкової терапії.

Довго вважали, що згасання стирає завчене. Марк Баутон, який вивчає ці процеси в Університеті Вермонта, наполягає на протилежному: вихідний зв'язок зберігається, просто над ним надбудовується гальмування, і воно прив'язане до обставин, у яких вироблялося.

Наслідки для практики неприємні. Після паузи реакція здатна повернутися сама — це спонтанне відновлення. А ефект поновлення означає, що згасла відповідь оживає в новому контексті: те, що перестало лякати в кабінеті, може знову злякати на вулиці. Тому доказові протоколи спеціально тренують реакцію в різних місцях і обставинах.

Окремо стоїть генералізація — перенесення реакції на схожі сигнали. Тварина, навчена на високий тон, відповідає й на сусідні частоти; дитина, налякана білим щуром, лякається кролика й хутряного коміра. Протилежний процес, диференціювання, виробляється тоді, коли схожі сигнали систематично супроводжуються різними наслідками.

Не суміжність, а передбачення: поправка Рескорли

Здавалося б, достатньо, щоб два стимули регулярно траплялися разом. Ефект блокування показує, що цього замало. Якщо тварина вже вивчила, що звук передвіщає їжу, і до звуку додати світло, друга ознака не стає сигналом: перша вже все пояснила.

Пояснення просте й контрінтуїтивне: научіння живиться неузгодженістю між тим, що сталося, і тим, що вже передбачали наявні ознаки. Немає розбіжності — немає й чого вчити. Цю розбіжність називають помилкою передбачення.

Роберт Рескорла назвав свою програмну статтю 1988 року нещадно: павловське зумовлення — це не те, що ви думаєте. Його теза полягала в тому, що організм не склеює стимули за суміжністю, а видобуває з середовища відомості про те, що чого передвіщає. Формальну модель цього процесу він побудував разом з Аланом Вагнером ще 1972 року, і саме вона зробила зумовлення розрахунковим.

За наступні десятиліття цю арифметику знайшли в мозку. Вольфрам Шульц описує, що більшість дофамінових нейронів середнього мозку — у людей, мавп і гризунів — кодують саме помилку передбачення винагороди: активуються, коли винагорода більша за очікувану, лишаються на рівні фону, коли вона точно передбачена, і знижують активність, коли винагороди менше. Наркотики, за його ж висновком, захоплюють і підсилюють цей сигнал.

Маленький Альберт: історія з трьома фіналами

1920 року Джон Вотсон і Розалі Рейнер перенесли схему на дитину. Хлопчикові, якого в статті названо Альбертом Б., було одинадцять місяців і три дні; до того він не боявся ні щура, ні кролика, ні собаки, ні палаючих газет. Умовним стимулом став білий щур, безумовним — удар молотком по підвішеній сталевій штабі завдовжки чотири фути позаду голови дитини.

Через кілька поєднань щур почав викликати плач і спробу відповзти. За п'ять днів реакція перенеслася на кролика, собаку, хутряне пальто з котика і маску Санта-Клауса, тимчасом як кубики хлопчик брав спокійно. Це і був перший опис генералізації страху в людини.

Далі починається те, про що переказ зазвичай мовчить. Дитина вибула з дослідження, страх ніхто не згасив, а особу Альберта не встановили. За сучасними етичними нормами такий дослід неприпустимий, і саме він став підручниковим прикладом того, чого робити не можна.

2009 року група Гола Бека повідомила, що знайшла хлопчика: за архівами й переписами вони ідентифікували його як Дугласа Мерріта, сина годувальниці з лікарні, де працював Вотсон. Дитина померла 1925 року.

2012 року Фрідлунд і співавтори пішли далі й заявили, що Дуглас був неврологічно ушкодженим від народження, а отже, Вотсонів опис «здорового й нормального» немовляти неправдивий; вони припустили, що дослідник міг про це знати. Ця версія робила класичний експеримент ще й етичним скандалом.

2014 року Пауелл із колегами оприлюднили іншого кандидата — Альберта Барджера, чиї характеристики збігаються з описом краще, ніж у Мерріта, і повернули картину до звичайної здорової дитини. Суперечка не закрита. Для сторінки словника з цього випливає скромний висновок: навіть найвідоміший експеримент століття варто цитувати з датами й іменами, а не з переказу.

Класичне і оперантне зумовлення: у чому різниця

Плутають їх постійно, хоча різниця проходить по тому, що з чим пов'язується. У класичному зумовленні організм зв'язує сигнал із подією і відповідає мимоволі: слина, страх, зміна тиску. В оперантному він зв'язує власну дію з її наслідком і повторює те, що приносить бажаний результат.

Історично друга лінія веде від Едварда Торндайка до Б. Ф. Скіннера, який довів її до строгої експериментальної процедури з важелем і підкріпленням. Обидві лінії виросли з однієї програми — зробити психологію наукою про спостережуване, тобто з біхевіоризму.

У житті вони переплетені. Сигнал, вироблений класично, підштовхує оперантну поведінку: запах кави робить дорогу до кав'ярні привабливішою, а звук лікарняного дзвінка змушує поспішати повз нього.

Де класичне зумовлення працює поза лабораторією

Найшвидша його форма — смакова аверсія. Одного отруєння вистачає, щоб смак чи запах став огидним на роки, і саме тому пацієнти хіміотерапії часто починають уникати їжі, з'їденої перед процедурою, а іноді й самої приймальні.

Друга ділянка — залежності. Обстановка, у якій людина вживає речовину, стає сигналом і запускає реакції, що компенсують її дію заздалегідь. Через це передозування частіше трапляється не від збільшеної дози, а від звичної дози в незнайомому місці, де компенсаторної підготовки організму не сталося.

Третя — тривожні розлади. Страх, що виробився на конкретний сигнал, поширюється на схожі й формує уникання, а уникання не дає реакції згаснути. На згасанні побудована експозиційна терапія, і ефекти поновлення та спонтанного відновлення пояснюють, чому в ній так важливі повторення в різних умовах.

Практичний висновок помірний. Класичне зумовлення пояснює, звідки береться реакція, але не замінює роботи з людиною: якщо напруження стало фоном життя, тут потрібна не теорія навчання, а психолог при стресі, і вибір методу залежить від того, що саме підтримує реакцію.

Міфи і факти про класичне зумовлення

Що про досліди Павлова зазвичай думають і що написано в самих протоколах:

Насправді	Поширений міф
У класичних протоколах — метроном, зумер, запахи, обертовий предмет	Павлов дзвонив у дзвіночок
Сигнал мусить починатися раніше за безумовний подразник	Досить, щоб стимули просто траплялися разом
При зворотному порядку рефлекс не утворився і за 374 спроби	Головне — терпляче повторювати багато разів
Згасання гальмує реакцію, і вона повертається в новому контексті	Згасання стирає завчене назавжди
Особу Маленького Альберта досі не встановлено остаточно	Долю дитини з досліду Вотсона давно з'ясували
Класичне зумовлення пов'язує сигнал і подію, оперантне — дію і наслідок	Класичне й оперантне зумовлення — те саме

Джерела

• Pavlov I. P. Conditioned Reflexes: An Investigation of the Physiological Activity of the Cerebral Cortex. Lecture II. Переклад G. V. Anrep, 1927 (демонстрація з метрономом: секреція через 9 секунд, 11 крапель за 45 секунд; дослід Житовича з цуценятами; умова випередження сигналу; цифри Крестовникова — 427 поєднань з ваніліном без результату, 20 з амілацетатом, 374 без результату із зумером після їжі та одне поєднання із зумером перед їжею; вибір термінів «умовний» і «безумовний»). Classics in the History of Psychology
• APA Dictionary of Psychology: classical conditioning (визначення класичного зумовлення; статті «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, Університет Вермонта (Нобелівська премія Павлова за травлення; безумовний і умовний стимул та реакція; ефект блокування і помилка передбачення; згасання не руйнує вихідного научіння; спонтанне відновлення та ефект поновлення; смакова аверсія і хіміотерапія; компенсаторні реакції на сигнали речовини й передозування у незвичному місці). 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 (дофамінові нейрони середнього мозку в людей, мавп і гризунів кодують помилку передбачення винагороди; наркотики захоплюють і підсилюють цей сигнал). Повний текст
• Watson J. B., Rayner R. Conditioned emotional reactions. Journal of Experimental Psychology, 1920; 3(1):1–14. DOI: 10.1037/h0069608 (Альберт Б., одинадцять місяців і три дні; удар молотком по підвішеній сталевій штабі як безумовний стимул; перенесення реакції на кролика, собаку, хутряне пальто і 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 (зумовлення як засвоєння відношень між подіями, а не як механічне склеювання суміжних стимулів).
• 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 (ідентифікація дитини як Дугласа Мерріта за листуванням Вотсона, переписами та актами цивільного стану).
• 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 (вроджена гідроцефалія за медичними документами; аналіз кіноплівки; звинувачення в порушенні дослідницької етики).
• 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 (альтернативний кандидат Альберт Барджер, чиї дані відповідають опису краще за Мерріта; перегляд звинувачень на адресу Вотсона).