7.3 Дифференцировочные условные рефлексы [Зорина, з.А., Полетаева, и.И., 2003]

С помощью неподкрепления условной реакции или вернее с помощью дифференцированного её подкрепления можно усовершенствовать условный рефлекс. Другими словами можно добиться, чтобы он выполнялся строго на данный стимул – на стимул с тонко обозначенными характеристиками – и не выполнялся на сходные стимулы. Таким образом, животное обучается дифференцировать весьма похожие сигналы.

Дифференцировочные условные рефлексы являются важным инструментом анализа функций нервной системы. Они позволяют оценить сенсорные способности животных. Выработав у животного условный рефлекс различения двух цветовых стимулов, можно, выравнивая их другие параметры, изучить механизмы восприятия цвета. Если животное в силу особенностей органов чувств не воспринимает различий между двумя зрительными стимулами, то выработать у него устойчивую дифференцировку такой пары стимулов невозможно.

Существует несколько способов выработки таких рефлексов.

1. Выработка рефлексов с последовательным или одновременным порядком предъявления стимулов. При последовательном предъявлении животное должно реагировать на стимул «А» и не реагировать на стимул «Б» (методика go – no go). При одновременном предъявлении стимулов животное учится дифференцировать их абсолютные признаки. Например, показывают круг и квадрат и предлагают выбрать один из них.

2. Выработка рефлексов с альтернативным или множественным выбором. При этом животному предъявляется два или более сходных стимулов. Например выбрать одну из кормушек, каждая из которых закрыта от прямого наблюдения ее содержимого, но снабжена одним их предлагаемых стимулов.

3. Предъявление стимулов может осуществляться в режиме чередования нескольких пар стимулов при систематическом варьировании второстепенных признаков. При систематическом варьировании второстепенных параметров стимулов можно оценивать способность животных различать не только данную конкретную пару раздражителей, но и их обобщенные, (отвлеченные) признаки, совпадающие у многих пар. Например, животных можно обучить различать не конкретные круг и квадрат, а любые круги и квадраты независимо от их размеров, цвета и ориентации. С этой целью в процессе обучения им предлагают новую пару стимулов (новые круг и квадрат). Новая пара отличается от всех остальных по всем второстепенным признакам стимулов – цвету, форме, размерам, ориентации, но сходна по их основному параметру – геометрической форме, различение которой и предполагается добиться. В результате такой дифференцировки у животных происходит обобщение основного признака и отвлечение от второстепенных. Такая задача может представиться очень сложной, но с ней справляются многие хищные млекопитающие и птицы – врановые и голуби.

При систематическом варьировании второстепенных признаков стимулов можно исследовать не только способность животных к обучению, но и более сложную форму их высшей нервной деятельности – способность к обобщению, которая составляет одно из важнейших свойств довербального мышления животных.

Формирование установки научения

Американский исследователь Г. Харлоу (Harlow, 1949, 1958) разработал метод формирования установки научения. Согласно этому методу, животных сначала обучают простой дифференцировке – выбору одного из двух стимулов. По достижении определенного критерия дифференцировки начинают следующую серию: животному предъявляют два новых стимула, ничем не похожих на первые. По завершении второй стадии обучения формируют третью дифференцировку и т.д. После выработки 100–150 таких реакций (их число зависит от уровня организации данного вида и может доходить до 1500 у крыс и голубей) животное с определенного момента уже при повторном предъявлении очередной новой пары стимулов начинает действовать не наугад, не методом проб и ошибок, а в соответствии с усвоенным ранее правилом, которое соответствует понятию установки. Правило состоит в том, чтобы выбирать тот предмет, выбор которого подкрепляют. Этот навык был назван установкой научения. Другой способ изучения способности к формированию установки научения был предложен Уорреном (Warren, 1977). В своих экспериментах он не вырабатывал каждую дифференцировку до достижения критерия обученности, а предъявлял каждую пару определенное число раз, и затем переходил к следующей. Именно этот вариант был использован для сравнительного изучения животных [Д. Мак-Фарленд, 1988].

Методом формирования установки на обучение впервые была получена широкая сравнительная характеристика обучаемости животных разных систематических групп. Считают, что подобным образом животное «учится учиться». При исследовании способности животных научиться тому, что одно и то же правило решения может быть применено для решения различных задач, выясняется, что животное разных видов отличаются по способности формировать установку научения. Когда разные виды животных ранжировали в соответствии со скоростью улучшения их ответов при последовательном предъявлении однотипных задач, то их ранг оказался соответствующим индексу развития мозга. С помощью этого индекса оценивается число нервных клеток, избыточных по отношению к тем, которые необходимы для регуляции соматических функций [Д. Мак-Фарленд, 1988].