Научение и память Научение — процесс,

Научение и память

Научение - процесс, при помощи которого индивид приобретает новые знания, а память - механизм, позволяющий эти знания сохранять в течение длительного времени. Научение и память играют центральную роль в формировании личности, чувства индивидуальности, приспособления к окружающей среде. Благодаря памяти человек воссоздает свое прошлое, идентифицирует себя в настоящем, что позволяет ему прогнозировать будущее. Обучение и память составляют основу поведения человека, которое можно определить как совокупность психофизиологических процессов, возникающих в ходе взаимодействия индивида с внешней средой и направленных на удовлетворение доминирующей в данный момент потребности.

Механизмами поведения в широком смысле являются генетически детерминированная видоспецифическая программа и лабильная система сформированных в онтогенезе адаптивных действий. Схема соотношения основных элементарных компонентов поведения (по Л. В. Крушинскому, 1977). Модификация поведения возможна для каждого компонента в пределах определенной “нормы реакции”.

Формы индивидуального обучения Обучение –это процесс, состоящий в появлении адаптивных изменений индивидуального поведения в результате приобретения опыта. При обучении происходит отбор и закрепление оптимальных адаптивных реакций. На ранней стадии онтогенеза обучение носит неассоциативный, облигатный характер и обусловлено достаточно стабильным набором внешних стимулов, не требуется ассоциаций сигналов с деятельностью организма (т. е в целом, это стимул –зависимое обучение).

Затем обучение приобретает более активный характер. Расширяется набор факторов имеющих сигнальное значение. Обучение становится эффект-зависимым, т. е. определяется результатами взаимодействия организма со средой. Высшие формы обучения направлены на формирование целостного образа окружающей среды, на установление закономерностей и связей между различными факторами и компонентами среды – это формы когнитивного обучения.

Классификация форм обучения Категория Основные формы Неассоциативное, Суммационная реакция облигатное стимул- (сенсибилизацияи фасилитация) зависимое обучение Привыкание Генетически Таксисы, инстинкты. детерминированные формы обучения Запечатление (импринтинг) Подражание Ассоциативное, Классический условный рефлекс факультативное, эффект- Инструментальный условный рефлекс зависимое обучение Когнитивное обучение Психонервная деятельность Рассудочная деятельность Вероятностное прогнозирование

Суммационная реакция – феномен суммации на клеточном и системном уровнях. В основе этого явления лежат процессы сенсибилизации и фасилитации. Сенсибилизация (повышение чувствительности нервной ткани к раздражающим агентам, от лат. sensibilis - чувствительный) приобретение организмом специфической повышенной чувствительности к чужеродным веществам - аллергенам. В психофизиологии - повышение чувствительности органов чувств под влиянием воздействия на них определенных раздражителей, в частности тех, которые поступают в это же время на другие органы чувств (к примеру - увеличение остроты зрения под воздействием слуховых раздражителей).

Фасилитация - процесс возрастания реакции нейрона при повторном воздействии какого-либо стимула, на поведенческом уровне – фасилитация обеспечивает облегчение запуска именно данной реакции. Привыкание (габитуация) - простейшая форма научения. Затухание ОР на повторяющийся, утративший новизну стимул. Сенситизация - усиление ответов на прежде нейтральные раздражители. Сенситизация и привыкание возникают у всех животных от простейших до человека включительно, и эти эффекты необходимо учитывать в длительных экспериментах с предъявлением разнообразного стимульного материала (в том числе в лингвистических экспериментах на людях).

Простейшие формы неассоциативного обучения – представляют собой изменения возбудимости (реактивности): десенсизитзация сенситизация Повышенный уровень реактивности Исходный уровень реактивности (дисгабитуация) (габитуация) привыкание отвыкание Сниженный уровень реактивности

Аплизия

Изменение реакции в ходе привыкания Изменение реакции при сенситизации. Момент нанесения сенситизирующего стимула показан стрелкой.

Генетически детерминированные формы обучения Таксисы (от греч. taxis - расположение), двигательные реакции свободно передвигающихся микроорганизмов и простейших растений, а также некоторых клеток многоклеточных организмов (зооспор, сперматозоидов, лейкоцитов) и отдельных частей клеток (ядер, пластид). Таксисы происходят под влиянием одностороннего раздражения, вызванного действием света (фототаксис), температуры (термотаксис), влаги (гидротаксис) тока жидкости (реотаксис), электрического тока (гальванотаксис) и т. п.

Инстинкты (от лат. instinctus - побуждение ) — это комплекс двигательных актов или последовательность действий, свойственных организму данного вида, реализация которых зависит от функционального состояния животного (определяемого доминирующей потребностью) и сложившейся в данный момент ситуации. Инстинктивные реакции носят врожденный характер, и их высокая видовая специфичность часто используется как таксономический признак наряду с морфологическими особенностями данного вида животных.

Критерии инстинктивных действий: • Наследование • Не нуждаются в предварительном обучении • Выполняются одинаково у всех представителей вида • Соответствуют организации животного • Приспособлены к среде обитания Инстинктивное поведение, как правило, состоит из двух этапов – 1)поисковое или подготовительное 2) завершающее. Поисковое поведение – пластичная, изменчивая часть, в составе этого поведения важную роль играет индивидуальный опыт. Завершающая фаза наиболее стабильна, генетически фиксирована.

Импринтинг (англ. imprinting) (запечатление), в этологии (наука о поведении животных) специфическая форма научения животных; фиксация в их памяти отличительных признаков объектов некоторых врождённых поведенческих актов. Такими объектами являются родительские особи (выступающие одновременно как носители типичных признаков вида), братья и сестры (детёныши одного помёта), будущие половые партнёры (самцы или самки), пищевые объекты (в т. ч. животные-жертвы), постоянные враги (запечатление внешности врага происходит в сочетании с предостерегающими криками родителей), а также, возможно, характерные признаки обычного места обитания (рождения).

Импринтинг: птенцы запоминают мать и следуют за ней

Гусята следуют за Конрадом Лоренцом

Наиболее изученная (и заметная) форма "реакция следования" зрелорождающихся птенцов или детёнышей млекопитающих за родителями и друг за другом. При запечатлении фиксация признаков объектов происходит преимущественно на ранних этапах жизни, и возможна лишь в течение ограниченного срока - "сенсибильного" (или "критического") периода. Как правило, результат запечатления не поддаётся в дальнейшем изменению ("необратимость" результатов). Импринтинг рассматривается как особая форма обучения, где пусковым стимулом является движущийся объект, а подкреплением — сама двигательная реакция птенца, поскольку имеются факты, например птенец лишь наблюдает за стимулом и не осуществляет реакцию следования, то запечатления не происходит.

Сенситивный (критический) период для формирования импринтинга у цыплят. Относительное число случаев следования, наблюдавшееся у цыплят разного возраста в лабораторных экспериментах с реакцией следования.

Прибор, используемый для изучения импринтинга (реакция следования) у птиц (по А. Д. Слониму, 1976). Движения модели утки регулируются с пульта управления внизу. Утенок следует за моделью.

Существует гипотеза, что импринтинг является ассоциацией, где пару раздражителей составляют слабое беспокойство (внутренний стимул) и движущийся объект (внешний стимул). Между импринтингом и условным рефлексом трудно провести четкую границу, поскольку в ранний постнатальный период наряду с импринтированием образуются многочисленные условные рефлексы на самые различные раздражители (зрительные, звуковые, температурные, обонятельные и т. п. ). Импринтинг рассматривается как своеобразный натуральный условный рефлекс, где сигналом являются параметры импринтируемого объекта, а подкреплением — состояние беспокойства (своеобразная аппетенция, свойственная организму на самых ранних этапах формирования индивидуальных элементов поведения).

Подражание (имитационное научение) Научение путем подражания заключается в индивидуальном формировании новых форм поведения, но путем одного лишь непосредственного восприятия действий других животных. В данном случае, мы имеем дело с научением на основе общения. Имитационное научение, как и всякое научение вообще, можно подразделить на облигатное и факультативное. При облигатном имитационном научении результат научения вполне укладывается в рамки видового стереотипа.

Факультативное имитационное научение в простейших формах представлено в имитации невидотипичных движений на основе облигатного стимулирования. Сюда относятся, например, случаи имитирования обезьянами действий человека, особенно при их содержании в домашней обстановке. Производимые ими при этом действия с предметами быта или инструментами, конечно, выходят за рамки видового поведения. Поскольку здесь имеет место научение новым приемам манипулирования - в данном случае, можно говорить о невидотипичном имитационном манипулировании.

Японские макаки

Формы ассоциативного обучения • Классический условный рефлекс • Инструментальный условный рефлекс (обучение по типу проб и ошибок) • Ассоциации между стимулами, возникающие без подкрепления

Безусловный рефлекс — относительно постоянная, видоспецифическая, стереотипная, генетически закрепленная реакция организма на внутренние или внешние раздражители, осуществляемая при посредстве центральной нервной системы. Термин «безусловный рефлекс» введен И. П. Павловым для обозначения рефлексов, безусловно возникающих при действии адекватных раздражителей. Наследственно закрепленные безусловные рефлексы могут возникать, тормозиться и видоизменяться в ответ на самые разнообразные раздражения, с которыми сталкивается индивидуум. Таким путем ранее индифферентные раздражители приобретают качества биологически значимых сигналов. При этом образуются условные рефлексы.

Инструментальный условный рефлекс Подкрепление в классическом условном рефлексе производится независимо от условного ответа, а в инструментальном – лишь при условии правильного выполнения определенного действия. Как классическое, так инструментальное условнорефлекторное обучение являются ассоциативными, т. е. эти формы обучения требуют совпадения во времени каких-либо событий, приводящего к их ассоциации. В отличие от когнитивных форм обучения, при ассоциативном обучении «понимание» и «осознание» ситуации практически не играют никакой роли (хотя существует и иная, когнитивная трактовка инструментальных рефлексов).

«Проблемный ящик» Э. Торндайка: кошка нажимает на рычаг, который веревкой связан с запором клетки. Справа - кривая обучения.

Камера для исследования инструментального (оперантного) поведения (Камера Скиннера). Нажимая на рычажок, животное получает пищу, которая попадает в приемник из контейнера.

Обучение животных также осуществляется с помощью приемов инструментального обучения

Сложнейшие безусловные рефлексы (Симонов, 1986) Витальные Ролевые Саморазвития (зоосоциальные) Пищевой Половой Исследовательский Питьевой Родительский Имитационный Оборонительный Эмоциональный Игровой Регуляция Сон- Резонанса, Преодоления бодрствавание сопереживания сопротивления, свободы Экономии сил Территориальный Иерархический

Когнитивное обучение Современные представления о мышлении животных складывались на протяжении всего XX столетия и во многом отражают использованные авторами исследований методические подходы. У высокоорганизованных животных (приматов, дельфинов, врановых птиц) мышление не ограничивается способностью к решению отдельных задач, но представляет собой системную функцию мозга, которая проявляется при решении разнообразных тестов в эксперименте и в самых разных ситуациях в естественной среде обитания.

Рассудочная деятельность по Л. В. Крушинскому (элементарное мышление) Мышление, или рассудочная деятельность (по Крушинскому), — это «способность животного улавливать эмпирические законы, связывающие предметы и явления внешнего мира, и оперировать этими законами в новой для него ситуации для построения программы адаптивного поведенческого акта» .

Способность к обобщению и абстрагированию «Способность к обобщению и абстрагированию — это умение животного в процессе обучения и приобретения опыта выделять и фиксировать относительно устойчивые, инвариантные свойства предметов и их отношений» . Исследование способности к экстраполяции в опытах с ширмой. А — общий вид установки для опытов с хищными млекопитающими, кроликами и птицами (рисунок Т. Никитиной); Б — камера для экспериментов с мышами

Схема экспериментов по формированию обобщения признака «больше, чем» . А — схема опыта; Б — примеры множеств, предъявляемых в тесте. В парах множеств для сравнения — 1 и 2 — показаны стимулы, у которых суммарная площадь большего множества больше (первая сверху пара карточек) или меньше (вторая сверху пара), чем меньшего; 3 — в паре 24/25 птица выбирала успешно только если большее множество имело и большую площадь.

Орудийная деятельность у животных с наиболее высоким уровнем развития высшей нервной деятельности. В. Келер (1925), впервые исследовавший проблему мышления животных в эксперименте, пришел к выводу, что человекообразные обезьяны обладают интеллектом, который позволяет им решать некоторые проблемные ситуации не методом проб и ошибок, а за счет особого механизма — «инсайта» ( «проникновения» или «озарения» ), т. е. за счет понимания связей между стимулами и событиями. В основе инсайта лежит, по мнению В. Келера, тенденция воспринимать всю ситуацию в целом и благодаря этому принимать адекватное решение, а не только автоматически реагировать отдельными реакциями на отдельные стимулы.

Тушение огня водой для получения приманки

Тушение огня на плотах

Изготовление орудия шимпанзе: Соединение двух палок. С помощью новой палки большей длины можно достать приманку (опыты В. Келера).

Использование орудий шимпанзе. Шимпанзе применяет палку в качестве шеста, встав на который можно дотянуться до приманки (опыты В. Келера); Молодой шимпанзе Тарас (опыты Л. А. Фирсова) сообразил, как «заклинить» крышку с помощью палки, чтобы достать лакомство

Горилла выталкивает палкой плод из трубы (опыт Р. Йеркса) Решение шимпанзе задачи получения банана

Н. Н. Ладыгина-Котс (1963) писала, что «обезьяны имеют элементарное конкретное образное мышление (интеллект), способны к элементарной абстракции (in concrete) и обобщению. И эти черты приближают их психику к человеческой» . При этом она подчеркивала, что «. . . их интеллект качественно, принципиально отличен от понятийного мышления человека, имеющего язык, оперирование словами как сигналами сигналов, системой кодов, в то время как звуки обезьян, хотя и чрезвычайно многообразны, но выражают лишь их эмоциональное состояние и не имеют направленного характера. Обезьяны, как и все другие животные, обладают лишь первой сигнальной системой действительности» .

Использование орудий шимпанзе. А — «обследование» ноги с помощью палочки; Б — вытирание носа папиросной бумагой; В — шимпанзе дразнит мартышек палкой (из работы Н. Н. Ладыгиной-Котс, 1959).

Шимпанзе пользуется веткой, чтобы достать термитов: хотя это поведение можно наблюдать в природе, оно, вероятно, не инстинктивно.