Główna zawartość
Kurs: Biologia - program rozszerzony > Rozdział 8
Lekcja 1: Reakcje na środowiskoZachowania nabyte
Habituacja, wdrukowanie (wpojenie), warunkowanie klasyczne, warunkowanie instrumentalne i nauka poznawcza. Tłumaczenie na język polski: Fundacja Edukacja Przyszłości dzięki wsparciu Fundacji HASCO-LEK.
Kluczowe informacje
- Habituacja to proste wyuczone zachowanie, w którym zwierzę stopniowo przestaje reagować na powtarzający się bodziec.
- Wdrukowanie (wpojenie) to wyspecjalizowana forma uczenia się, która występuje przez krótki czas u młodych zwierząt - np. kaczki utrwalają wzorzec swojej matki.
- W warunkowaniu klasycznym nowy bodziec jest powiązany z istniejącą wcześniej reakcją poprzez powtarzane parowanie nowych i wcześniej znanych bodźców.
- W warunkowaniu instrumentalnym zwierzę uczy się częściej lub rzadziej wykonywać dane zachowanie poprzez nagrodę lub karę, która następuje po tym zachowaniu.
- Niektóre zwierzęta, zwłaszcza naczelne, są zdolne do bardziej złożonych form uczenia się, takich jak rozwiązywanie problemów i tworzenie map mentalnych.
Wprowadzenie
Jeśli posiadasz psa - lub masz przyjaciela, który ma psa - prawdopodobnie wiesz, że psy można wyszkolić, by wykonywały takie czynności, jak siedzenie, błaganie, przewracanie się i udawanie martwego. Są to przykłady wyuczonych zachowań, a psy mogą być zdolne naprawdę dużo się nauczyć. Według niektórych szacunków, bardzo mądry pies ma zdolności poznawcze porównywalne z dwuipółletnim człowiekiem!
Ogólnie rzecz biorąc, zachowanie nabyte (wyuczone) to takie, które organizm rozwija w wyniku doświadczenia. Wyuczone zachowania kontrastują z zachowaniami wrodzonymi, które są genetycznie powiązane i mogą być wykonywane bez żadnego wcześniejszego doświadczenia lub szkolenia. Oczywiście niektóre zachowania mają zarówno elementy wyuczone, jak i wrodzone. Na przykład zeberki zwyczajne są zaprogramowane genetycznie, aby uczyć się śpiewu, ale śpiewana przez nie melodia zależy od tego, co usłyszą od swoich ojców.
W tym artykule przyjrzymy się kilku przykładom zachowań nabytych u zwierząt. Zaczniemy od prostych, takich jak habituacja i wdrukowanie, a następnie przejdziemy do złożonych przypadków, takich jak warunkowanie instrumentalne i uczenie się poznawcze.
Proste zachowania nabyte (wyuczone)
Zachowania nabyte, mimo że mogą mieć wrodzone elementy lub podstawy, pozwalają poszczególnemu organizmowi na przystosowanie się do zmian zachodzących w środowisku. Wyuczone zachowania są modyfikowane przez poprzednie doświadczenia; przykłady prostych nabytych zachowań obejmują habituacje i wdrukowanie (wpojenie).
Habituacja
Habituacja to prosta forma uczenia się, w której zwierzę przestaje reagować na bodziec lub sygnał po okresie powtarzającej się ekspozycji. Jest to forma uczenia się bez skojarzeń, co oznacza, że bodziec nie jest powiązany z żadną karą ani nagrodą.
Na przykład pieski preriowe zazwyczaj wydają sygnał alarmowy, gdy zbliża się drapieżnik. Początkowo wydadzą ten sygnał alarmowy w odpowiedzi na odgłos ludzkich kroków, które wskazują na obecność dużego i potencjalnie głodnego zwierzęcia.
Jednak pieski preriowe stopniowo przyzwyczajają się do odgłosów ludzkich kroków, ponieważ wielokrotnie doświadczają tego dźwięku i jednocześnie nie dzieje się nic złego. W końcu przestają wydawać sygnał alarmowy w odpowiedzi na odgłos kroków. W tym przykładzie habituacja jest specyficzna dla odgłosów ludzkich kroków, ponieważ zwierzęta nadal reagują na odgłosy potencjalnych drapieżników.
Wdrukowanie (wpojenie)
Wdrukowanie (wpojenie) to prosty i bardzo specyficzny rodzaj uczenia się, który ma miejsce w określonym wieku lub na określonym etapie życia podczas rozwoju niektórych zwierząt, takich jak kaczki i gęsi. Kiedy kaczątka się wykluwają, wdrukowują (wpajają) sobie pierwszego dorosłego zwierzęcia, jakiego widzą, zazwyczaj swoją matkę. Gdy kaczątko wdrukowało swoją matkę, widok matki działa jak bodziec do wywołania zestawu zachowań sprzyjających przetrwaniu, takich jak podążanie za matką i naśladowanie jej.
Skąd wiemy, że nie jest to zachowanie wrodzone, w którym kaczątko jest zaprogramowane, aby podążać za samicą kaczki? Skąd wiemy, że wdrukowywanie jest procesem uczenia się uwarunkowanym doświadczeniem? Otóż jeśli nowonarodzone kaczki lub gęsi zobaczą człowieka, zanim zobaczą swoją matkę, wdrukują sobie człowieka i będą za nim podążać tak, jak podążałyby za swoją prawdziwą matką.
Ciekawym przykładem wykorzystania wdrukowania (wpojenia) są próby odrodzenia zagrożonego wyginięciem gatunku żurawia krzykliwego poprzez hodowanie piskląt w niewoli. Biolodzy podczas opieki nad młodymi ptakami ubierają się w pełny kostium żurawia krzykliwego, upewniając się, że młode nie wdrukują sobie ludzi, tylko manekiny ptaków, które są częścią kostiumu. Ostatecznie uczą ptaki latania przy użyciu ultralekkiego samolotu, przygotowując je do wypuszczenia na wolność.
Zachowania warunkowe
Zachowania warunkowe są wynikiem uczenia się skojarzeniowego, które przybiera dwie formy: warunkowania klasycznego i warunkowania instrumentalnego.
Warunkowanie klasyczne
W warunkowaniu klasycznym reakcja już związana z jednym bodźcem jest powiązana z drugim bodźcem, z którym nie miała wcześniej połączenia. Najsłynniejszy przykład warunkowania klasycznego pochodzi z eksperymentów Iwana Pawłowa, w których psy były szkolone, aby się ślinić - reakcji wcześniej kojarzonej z jedzeniem - po usłyszeniu dźwięku dzwonka.
Jak zauważył Pawłow i jak być może zauważyłeś także ty, psy ślinią się w odpowiedzi na widok lub zapach jedzenia. To jest coś, co psy robią z natury, bez potrzeby uczenia się. Mówiąc językiem warunkowania klasycznego, tę istniejącą parę bodziec-reakcja można podzielić na bodziec bezwarunkowy - widok lub zapach jedzenia, oraz bezwarunkową reakcję - ślinienie się.
W eksperymentach Pawłowa za każdym razem, gdy psu podawano jedzenie, oprócz bodźca bezwarunkowego dostarczany był inny bodziec. Konkretnie, w tym samym czasie, gdy pies otrzymał pożywienie, zadzwonił dzwonek. To dzwonienie dzwonka w połączeniu z pożywieniem jest przykładem bodźca warunkującego - nowego bodźca dostarczanego równolegle z bodźcem bezwarunkowym.
Z biegiem czasu psy nauczyły się kojarzyć dzwonienie dzwonka z jedzeniem i reagować ślinieniem się. W końcu reagowały ślinieniem się, gdy dzwonił dzwonek, nawet gdy nie było bezwarunkowego bodźca, czyli jedzenia. Ta nowa, sztucznie utworzona para bodziec-reakcja składa się z bodźca warunkującego - dzwonka, i warunkowej reakcji - ślinienia się.
Czy reakcja bezwarunkowa, czyli ślinienie się w odpowiedzi na jedzenie, jest dokładnie identyczna z reakcją warunkową, czyli ślinieniem się w odpowiedzi na dzwonek? Niekoniecznie. Pawłow odkrył, że ślina szkolonych psów miała inny skład niż ślina psów nieszkolonych.
Warunkowanie instrumentalne
Warunkowanie instrumentalne różni się nieco od warunkowania klasycznego, ponieważ nie polega na istniejącej parze bodziec-reakcja. Zamiast tego, ilekroć organizm wykonuje jakieś zachowanie - lub pośredni krok na drodze do wykonania pełnego zachowania - otrzymuje nagrodę lub karę. Początkowo organizm może wykonać takie zachowanie - np. naciśnięcie dźwigni - czysto przypadkowo. Wzmocnienie (motywacja) powoduje, że organizm częściej lub rzadziej wykonuje dane zachowanie.
Jednym z wybitnych badaczy warunkowania instrumentalnego był psycholog B. F. Skinner, wynalazca klatki Skinnera, patrz ilustracja poniżej. Skinner umieszczał szczury w klatkach wyposażonych w dźwignię, która wydawała pożywienie, gdy była naciskana przez szczura. Szczur początkowo przez przypadek mógł nacisnąć dźwignię kilka razy, ale później zaczął kojarzyć naciskanie dźwigni z otrzymywaniem pożywienia. Z biegiem czasu szczur coraz częściej naciskał dźwignię w celu zdobycia pożywienia.
Nie wszystkie eksperymenty Skinnera obejmowały przyjemne niespodzianki. Dno klatki składało się z metalowej siatki, która mogła razić prądem szczury, jako wymierzenie kary. Kiedy szczur był rażony prądem za każdym razem, gdy wykonywał określone zachowanie, szybko nauczył się przestawać wykonywania tego zachowania. Jak pokazują te przykłady, zarówno pozytywne, jak i negatywne wzmocnienie może być używane do kształtowania zachowania organizmu w warunkowaniu instrumentalnym. Auć! Biedne szczury!
Warunkowanie instrumentalne jest podstawą większości tresury zwierząt. Na przykład możesz dać swojemu psu ciastko lub pochwałę „Dobry pies!” za każdym razem, gdy usiądzie, zrobi przewrót lub powstrzyma się od szczekania. Z drugiej strony, krowy na polu otoczonym przez płot pod napięciem szybko nauczą się unikać ocierania się o niego.
Jak pokazują te przykłady, warunkowanie instrumentalne poprzez wzmocnienie może spowodować, że zwierzęta będą angażować się w zachowania, których nie wykonałyby w sposób naturalny, lub będą unikać zachowań, które normalnie są częścią ich codzienności.
Nauka i poznawanie
Ludzie, inne naczelne i niektóre inne zwierzęta są zdolne do wyrafinowanego uczenia się, które nie pasuje do warunkowania klasycznego lub instrumentalnego. Spójrzmy na kilka przykładów rozwiązywania problemów i złożonego rozwijania pamięci przestrzennej u zwierząt innych niż ludzie.
Rozwiązywanie problemów u szympansów
Niemiecki naukowiec Wolfgang Köhler przeprowadził jedne z pierwszych badań dotyczących rozwiązywania problemów u szympansów. Odkrył, że szympansy są zdolne do myślenia abstrakcyjnego i potrafią przemyśleć możliwe rozwiązania zagadki, przewidując wynik rozwiązania jeszcze zanim je wykonały.
Na przykład w jednym eksperymencie Köhler powiesił banana w klatce szympansów zbyt wysoko, by mogły dosięgnąć. Na podłodze zostało również rozmieszczonych losowo kilka pudełek. W obliczu tego problemu niektóre szympansy - po kilku nieudanych próbach i pewnej frustracji - ułożyły pudełka jedno na drugim, weszły na nie i wzięły banana. To zachowanie sugeruje, że szympansy potrafią wizualizować wynik ułożenia pudełek w stos, zanim faktycznie wykonają czynność.
Pamięć przestrzenna u szczurów
Nauka wykraczająca poza zwykłe skojarzenia nie ogranicza się do naczelnych. Na przykład eksperymenty z labiryntem przeprowadzone w latach dwudziestych XX wieku - labirynt przedstawiony poniżej - wykazały, że szczury są zdolne do złożonego rozwijania pamięci przestrzennej.
W badaniach tych szczury podzielono na trzy grupy:
- Grupa I: Szczury otrzymywały pożywienie po ukończeniu labiryntu od pierwszego dnia.
- Grupa II: Szczury umieszczano w labiryncie przez sześć kolejnych dni, ale nagrodzono je pożywieniem po ukończeniu labiryntu dopiero dnia siódmego.
- Grupa III: Szczury umieszczano w labiryncie przez trzy kolejne dni, ale nagrodzono je pożywieniem po ukończeniu labiryntu dopiero dnia czwartego.
Nic dziwnego, że szczury, które otrzymywały nagrodę w postaci pożywienia od pierwszego dnia, wydawały się uczyć się szybciej - miały szybszy spadek liczby błędów podczas przechodzenia przez labirynt - niż szczury, którym nie przyznawano nagrody od początku. Najbardziej ciekawe było jednak to, co wydarzyło się po tym, jak szczurom z grupy II i III podano pożywienie.
W obu grupach, dzień po dostarczeniu pożywienia, szczury wykazały gwałtowny spadek liczby błędów, prawie doganiając szczury z grupy I. Ten schemat sugerował, że szczury z grupy II i III faktycznie efektywnie się uczyły, budując mapę mentalną w poprzednich dniach. Po prostu nie miały powodu, by demonstrować swoją wiedzę, dopóki nie pojawiło się jedzenie!
Wyniki te pokazują, że szczury są zdolne do złożonego rozwijania pamięci przestrzennej, nawet przy braku bezpośredniej nagrody, innymi słowy, bez wzmocnienia. Późniejsze eksperymenty potwierdziły, że szczury robią w swoich umysłach mapę labiryntu - mapę poznawczą - zamiast po prostu uczyć się uwarunkowanej serii zwrotów.
Chcesz dołączyć do dyskusji?
Na razie brak głosów w dyskusji