Высшие функции и обработка информации

Введение

В предыдущей части мы рассмотрели способы активации орга­низма - как под действием сигналов из окружающего мира, так и благодаря определенному состоянию сознания и мотивации, в котором индивидуум находится в данный момент.

Однако активацию невозможно отделить от обработки информации (поступающей извне и от самого организма), непрерывно осуществля­емой мозгом. Вообще надо сказать, что мы не ввели понятие обработки информации раньше только из соображений ясности изложения. Очевид­но, что такая обработка происходит на всех уровнях -от самого примитивного до наиболее сложных. Она происходит, как только активируется какая-нибудь нервная цепь и сигналы направляются в основном по какому-то определенному пути. На более высоком уровне именно благодаря обработке информации возможны восприятие и осознание наших потребностей и мотиваций. На высших уровнях эта расшифрованная информация позволяет программировать и формировать более или менее адаптивные формы поведения, позволяют индивидууму взаимодействовать с окружающей средой. Именно об этих последних уровнях обработки информации пойдет речь в главах 7-9.

Из первой главы мы уже знаем, что многие реакции организм являются врожденными, и это позволяет ему быстро реагировать

Введение к части 3 301

в экстренных случаях. Это в особенности касается рефлексов - автомати­ческих ответов на специфические стимулы, требующих лишь минималь­ной обработки входных сигналов. Сюда же можно отнести и инстинк­тивные формы поведения, при которых обработка информации тесно связана с запуском врожденных механизмов, позволяющих той или иной специфической форме поведения реализоваться в оптимальных усло­виях.

В процессе эволюции животных и их мозга такие более или менее стереотипные реакции и связанные с ними способы обработки информа­ции постепенно все больше вытеснялись формами поведения, приспо­собленными к каждой конкретной ситуации, - формами, которые должны быть более гибкими, но часто также и более сложными. Именно это характерно для действий, вырабатываемых путем научения, которые могут формироваться сравнительно механически -путём образования связей с рефлексами или специфическими ситуациями -или же на базе высших процессов, для чего необходимо непрерывное объединение сигналов, поступающих из внешней среды, с информацией о прошлом опыте.

Во всех этих процессах важнейшая роль принадлежит памяти. Без нее было бы невозможным сохранение опыта и закрепление вновь освоенных форм поведения. Кроме того, память служит основой мышления - процесса, характерного для высших животных, без которого не могли бы осуществляться ни интеграция получаемых сведений о мире, ни программирование новых поведенческих реакций. Что касается речи, свойственной только человеку, то она является одно­временно продолжением и основой мышления. Благодаря речи осу­ществляется быстрая передача информации от одного индивидуума другому, позволяющая ускорить обработку сигналов от окружающей среды и все более гибко формировать новые формы поведения.

И наконец, степень эффективности всех этих процессов и качество формируемых благодаря им поведенческих реакций зависят от уровня интеллекта индивидуума и от того творческого потенциала, который он смог у себя выработать.

В последующих главах мы попытаемся подробно разобраться во всех этих процессах, выделяя те особенности, которые свойственны человеку и позволяют ему учиться, запоминать, мыслить, общаться и таким образом адаптироваться к окружающей среде и осуществлять твор­ческую деятельность.

Глава 7 Научение

Адаптация и научение

Жизнь любого организма - это прежде всего непрерывная адаптация к условиям столь же непрерывно меняющейся среды.

Из предыдущих глав мы уже знаем, что существование живых организмов сводится к постоянной выработке форм поведения, направ­ленных на восстановление какого-то нарушенного равновесия или на достижение определенных целей. Это универсальный закон, которому подчиняется все существующее - от атома до Вселенной. Для Вселенной прийти в равновесие, т. е. перестать расширяться, означало бы тепловую смерть. Для нас же -«частиц мироздания» - равновесие может означать лишь биологическую смерть или по меньшей мере психическую смерть. Только такая судьба может ожидать тех, кто перестанет приспосабли­ваться к окружающей среде.

У животных эта непрерывная адаптация осуществляется благодаря. все более и более сложным процессам -от рефлексов до мышления.

В первой главе мы уже убедились в том, что по мере продвижения вверх по ступеням иерархии живых существ стереотипные, предопреде­ленные или запрограммированные формы поведения (у примитивных животных) постепенно уступают место более гибкому и пластичному поведению, позволяющему организмам адаптироваться к тем разно­образным ситуациям, с которыми они ежедневно сталкиваются.

Если рефлекторные и инстинктивные типы поведения не могут претерпевать значительных изменений, то, напротив, приобретенные поведенческие реакции могут изменяться, иногда очень существенно и притом необратимо. Эти изменения происходят в результате того опыта, который в то или иное время приобретает индивидуум.

Именно необратимость или хотя бы стойкость изменений служит отличительной чертой приобретенных форм поведения. Поведенческие реакции порой изменяются и при болезнях, утомлении или сотрясении мозга. Однако изменения в этих случаях -в отличие от научения -быва­ют лишь временными.

Виды научения

Научение может осуществляться на разных уровнях в зависимости от того, каков его нервный механизм и насколько важны или сложны те структуры, которые в нем участвуют. Некоторые виды научения могут

Научение 303

происходить уже на уровне рецепторов или спинного мозга; для других же необходимо участие подкорковых структур или даже миллиардов нервных цепей коры головного мозга.

Одни формы научения осуществляются автоматически и непроиз­вольно. Другие требуют такого программирования, на которое может быть способен лишь развитый мозг высших млекопитающих и в особенности человека.

Мы можем выделить три категории научения, различающиеся по степени участия в них организма как целого. Речь идет соответственно о выработке 1) реактивного поведения, 2) оперантного поведения и 3) такого поведения, которое требует участия мыслительных процес­сов в обработке информации (когнитивное научение).

Когда создаются новые формы реактивного поведения, организм пассивно реагирует на какие-то внешние факторы и в нервной системе как бы незаметно и более или менее непроизвольно возникают измене­ния нейронных цепей и формируются новые следы памяти. К таким типам научения относятся следующие (перечислены в порядке усложне­ния): привыкание (габитуация) и сенсибилизация, импринтинг и условные рефлексы.

Оперантное поведение -это действия, для выработки которых нужно, чтобы организм активно «экспериментировал» с окружающей средой и таким образом устанавливал связи между различными ситуациями. Такие формы поведения возникают при научении путем проб и ошибок, методом формирования реакций и путем наблюдения.

Во всех этих случаях организм изменяет поведение в результате взаимодействия со средой. Именно от того, какие сигналы поступают извне, зависит, какая именно реакция организма будет закрепляться. «Выбор» реакции при этом определяется тем, каковы ее последствия в отношении удовлетворения потребностей или избегания нежелатель­ной ситуации.

К третьей группе относятся формы поведения, обусловленные когнитивным научением. Здесь уже речь идет не просто об ассоциативной связи между какими-то двумя ситуациями или между ситуацией и ответом организма, а об оценке данной ситуации с учетом прошлого опыта и возможных ее последствий. В результате этой оценки принима­ется наиболее подходящее решение. К такому типу научения можно отнести латентное научение, выработку психомоторных навыков, инсайт и в особенности научение путем рассуждений.

В последующих разделах мы рассмотрим каждый из этих типов научения с тем, чтобы подробнее описать их и оценить их значение для поведения организма.

304 Глава 7 Научение 305

Научение реактивным формам поведения

Реактивное поведение можно определить как реакцию организма на тот или иной раздражитель (или ситуацию-раздражитель) (Malcuit, Pomerlau, 1977). Именно поэтому мы можем отнести к этим формам научения не только классическое обусловливание, но и такие более примитивные явления, как привыкание и сенсибилизация.

Привыкание и сенсибилизация

Это чрезвычайно примитивные виды научения, при которых у организма вырабатывается относительно устойчивая и постоянная реакция на повторные стимулы. Эти две зачаточные формы научения проявляются в изменении степени активации организма данным стиму­лом: в случае привыкания активация уменьшается, а в случае сенсибили­зации увеличивается.

Как уже говорилось в главе 4, привыкание (габитуация) наступает, когда организм -в результате изменений на уровне рецепторов или ретикулярной формации - «научается» игнорировать какой-то повтор­ный или постоянный раздражитель, «убедившись», что он не имеет особого значения для той деятельности, которая в данный момент осуществляется. В отличие от этого при утомлении снижается внимание ко всем действующим раздражителям.

Сенсибилизация -это процесс, противоположный привыканию. При сенсибилизации повторение стимула ведет к более сильной активации организма, и последний становится все более и более чувствительным к данному стимулу; в результате раздражитель, не вызывавший при однократном воздействии никакой реакции, повторяясь, начинает про­воцировать то или иное поведение. Представим себе, например, что в комнате, где мы работаем, жужжит назойливая муха или же из плохо завернутого крана в раковину мерно падают капли воды. Эти раздражи­тели становятся для нас постепенно все труднее переносимыми. Можно привести и другие примеры - царапину на музыкальной пластинке, вызывающую при каждом прослушивании треск, который мы уже заранее ожидаем, или слова-паразиты вроде «так сказать», «значит» и т. п. в лекциях некоторых преподавателей; иногда такие слова повторяются настолько часто, что могут полностью отвлекать внимание студентов от содержания лекции.

Импринтинг

У низших позвоночных животных к реактивным типам научения можно отнести также импринтинг. Об этом явлении мы уже говорили в первой главе и поэтому здесь на нем останавливаться не будем. Напомним только, что речь идет о наследственно запрограммированном и необратимом формировании привязанности новорожденного животного к первому движущемуся объекту, который попадает в поле его зрения в первые часы жизни.

Условные рефлексы

Условные рефлексы возникают в результате формирования связи между специфическим стимулом, вызывающим тот или иной врожден­ный рефлекс, и каким-либо индифферентным стимулом. В результате индифферентный раздражитель сам по себе начинает вызывать данный рефлекс.

У всех нас к моменту появления на свет уже имеется ряд врожденных рефлексов, таких как выделение слюны при попадании в рот пищи или моргание в ответ на громкий звук. К врожденным рефлексам относятся также отдергивание руки при воздействии болевого раздражителя или коленный рефлекс-разгибание ноги при ударе по коленному сухо­жилию. Для проявления таких рефлексов не нужно никакого предвари­тельного опыта и никаких других условий, кроме специфического стимула. Иными словами, это безусловные рефлексы -они автомати­чески включаются в ответ на определенные раздражители, тоже назы­ваемые безусловными. Например, когда раздается громкий звонок, мы можем вздрогнуть, но слюноотделение у нас не начнется; электрический удар, полученный конечностью, заставит нас отдернуть эту конечность. но не моргнуть; и т. д.

Бывает, однако, что одновременно со специфическим раздражителем,

вызывающим какой-либо безусловный рефлекс, действует другой раз­дражитель, не имеющий с ним ничего общего. Если такая связь между двумя раздражителями достаточно ясна или часто повторяется, то индифферентный раздражитель сам по себе начинает вызывать тот же рефлекс.

Это явление было открыто русским физиологом И. П. Павловым в 1903 году. В ходе своих опытов Павлов обратил внимание на то, что звон миски, в которую накладывали пищу, вскоре начинал сам по себе вызывать у собаки слюноотделение. Таким образом, индифферентный звуковой стимул, если он просто сочетается во времени с безусловным пищевым раздражителем, может приобрести способность вызывать тот же рефлекс. В связи с этим Павлов назвал такие раздражители условными, а вызываемое ими рефлекторное слюноотделение – услов­ным рефлексом (рис. 7.1).

Достаточно быстро было доказано, что при формировании таких рефлексов действительно происходит образование условной связи с безусловным раздражителем. Павлов показал, что достаточно было прекратить предъявление безусловного стимула, чтобы и условный сигнал быстро переставал действовать. Например, если после подачи звукового сигнала животному не выдавалась пища, то этот сигнал вскоре уже не вызывал слюноотделения. Далее мы еще вернемся к этому феномену угасания, характерному для большинства видов научения путем обусловливания.

С физиологической точки зрения обусловливание можно объяснить тем, что к уже существующей прямой связи между специфическим сенсорным сигналом и безусловным рефлексом как бы пристраивается новый сигнал. В результате этот новый сигнал приобретает возмож­ность сам по себе вызывать тот же рефлекс.

Итак, мы уже знаем, что звонок, подаваемый одновременно с пищей, может в дальнейшем сам по себе вызывать слюноотделение. Точно так же можно добиться того, чтобы электрический удар, наносимый одновременно с сильным звуком, вызывал моргание или, наоборот, чтобы сильный звук в сочетании с ударом тока приводил к одергиванию конечности, и т. п.

По мнению Павлова, таким ассоциативным обусловливанием можно объяснить большинство приобретенных форм поведения. Такой же точки зрения придерживался и бихевиорист Уотсон, который через несколько лет после Павлова показал, как могли бы развиваться некоторые эмоциональные реакции, не включенные от рождения в естественный репертуар индивидуума (см. документ 7.1).

Научение в результате оперантного обусловливания

Как мы видели, реактивные формы поведения возникают в резуль­тате таких событий, при которых организм в основном пассивно

испытывает внешние воздействия на какие-то его врожденные структуры.

Между тем для животных организмов особенно характерна актив­ность: в любое время организм должен взаимодействовать со средой, стремясь удовлетворять свои потребности или избегать опасных ситуа­ций. Поэтому обстоятельства, в которые попадает организм и к которым он вынужден приспосабливаться, выбирая те или иные действия, способствуют формированию многих новых форм поведения.

Бихевиористы назвали такие формы поведения оперантными (от лат. operatic - действие), поскольку в этом случае все начинается с действия, совершаемого над окружающей средой; оно вызывает какие-то послед­ствия, от которых и зависит, будет ли организм повторять это действие или, наоборот, избегать его. Таким образом, выработка подобных форм поведения осуществляется в результате закрепления тех действий, последствия которых для организма желательны, и отказа от действий, приводящих к нежелательным последствиям.

К оперантному научению можно отнести три разновидности: науче­ние методом проб и ошибок, путем формирования реакции и путем наблюдения.

Научение методом проб и ошибок

При научении методом проб и ошибок индивидуум, встретившись с каким-либо препятствием, совершает попытки преодолеть его и при этом, постепенно отказываясь от неэффективных действий, находит в конце концов решение задачи.

Такой тип научения был открыт Торндайком (Thorndike, 1890)-од­ним из первых ученых, заинтересовавшихся процессами научения (рис. 7.2). В своих опытах Торндайк использовал так называемые проблемные клетки, в которые он помещал голодных кошек (рис. 7.3). Некоторые клетки открывались в том случае, если животное тянуло за веревку, а в других нужно было приподнять запорный крючок. Торндайк подсчитывал, сколько попыток и сколько времени требовалось кошке

Рис. 7.2. Эдуард Торндайк, американский психолог (1874-1949). Он впервые стал изучать решение жи­вотными задач в лабораторных условиях. Работы Торндайка привели его к теории научения методом проб и ошибок и к закону эффекта, на котором основана эта теория.

Рис. 7.3. «Проблемная клетка», разработанная Торндайком в 1911 году. Кошка, помещенная в такую клетку, должна была методом проб и ошибок научиться нажимать на деревянную педаль, что благодаря системе блоков и веревок позволяло открывать дверцу.

для того, чтобы решить стоящую перед ней задачу -выйти из клетки и получить пищу, помещенную снаружи.

Наблюдая за животными, Торндайк заметил, что сначала их действия были чисто случайными, но в конце концов кошка «нечаянно»

Ошибки Ошибки Ошибки

8 12 16 20 24 8 12 16 20 24 8 12 16 20 24

Пробы ПробыПробы

Рис. 7.4. Кривые научения методом проб и ошибок. Сходные кривые получал Торндайк по данным своих опытов на кошках. Видно, что чем больше проб совершает животное, тем меньше становится число ошибок.

задевала веревку или крючок, освобождалась и получала вознагражде­ние. Однако по мере увеличения числа попыток действия животных все больше сосредоточивались вокруг «ключевого» участка клетки, и число ошибок, а также и время, проведенное в клетке, быстро сокращалось. Торндайк представил эти результаты в виде кривых (рис. 7.4) и вывел закономерности, позволяющие объяснить эффективность такого метода «проб и ошибок». Согласно важнейшей из этих закономерностей - закону эффекта,- в случае, если какое-то действие приводит к желательным результатам, вероятность его повторения возрастает, а если к нежела­тельным последствиям -снижается (см. документ 7.2).

Однако научение методом проб и ошибок само по себе не очень эффективно. Если бы новые формы поведения удавалось «изобрести» лишь случайным образом, было бы трудно объяснить быстрое приобре­тение новых навыков людьми и домашними животными. Без сомнения, вполне вероятно, что на протяжении миллионов лет именно такой процесс приводил к выработке различных навыков у наших предков. Но не менее очевидно, что по мере совершенствования этих навыков и упрочения власти человека над окружающей средой постепенно скла­дывались новые способы формирования и передачи новых типов пове­дения.

Скиннер - признанный вождь американских бихевиористов в послед­ние 30 лет -систематизировал теорию Торндайка, пытаясь объяснить, каким образом в структурированной среде формируется множество различных типов поведения. При этом Скиннер вскрыл принципы оперантного обусловливания и формирования реакций путем последова­тельных приближений.

Формирование реакций

С точки зрения Скиннера, поведение не всегда возникает чисто случайным образом -нередко оно формируется в результате отбора под действием подкрепляющего фактора. Таким фактором может быть любой стимул, появляющийся или исчезающий после той или иной поведенческой реакции и повышающий вероятность того, что эта реакция будет повторена с целью получить подкрепление. Это позволяет объяснить формирование очень сложных поведенческих реакций по­этапно, каждый этап при этом будет подкрепляться.

Исходя из этих соображений, Скиннер разработал способ формиро­вания поведения путем последовательных приближений, составляющий основу оперантного обусловливания. Этот способ состоит в том, что весь путь от исходного поведения (еще до начала обучения) до конечной реакции, которую исследователь стремится выработать у животного, разбивается на несколько этапов. В дальнейшем остается лишь последо­вательно и систематически подкреплять каждый из этих этапов и таким образом подводить животное к нужной форме поведения. При таком способе обучения животное вознаграждают за каждое действие, приближающее его к конечной цели, и у него постепенно вырабатывается заданное поведение.

Рис. 7.5. Голубь в клетке Скиннера реагирует на световой сигнал, появляющийся перед ним на стенке при освещении пластмассового диска с другой сто­роны. В ответ на такой сигнал голубь ударяет по диску клювом, чтобы в кормушке появилось зерно.

Допустим, что нам нужно обучить голубя ударять клювом по маленькому светящемуся кружку, когда он захочет получить вознаграж­дение в виде зернышка (рис. 7.5). Вначале мы будем давать ему зернышко каждый раз, когда он зайдет в ту половину клетки, где находится светящийся кружок. Далее мы будем вознаграждать его лишь в том случае, если он не только зашел в эту половину клетки, но еще и повернулся головой к стенке, на которой находится кружок. На третьем этапе можно, например, давать зернышко при сочетании этих двух условий, если вдобавок еще клюв животного направлен в сторону кружка. Затем постепенно можно заставить голубя касаться клювом кружка и, наконец, ударять по нему с целью получить вознаграждение. Как мы видим, при таком методе обучения к очередному этапу переходят лишь тогда, когда уже сформировалась поведенческая реак­ция, необходимая на предыдущем этапе (рис. 7.6).

По мнению Скиннера и других бихевиористов, именно так происхо­дит выработка большинства поведенческих реакций у человека. Действи­тельно, можно привести множество примеров, как будто бы частично подтверждающих это.

С позиций Скиннера можно объяснить очень быстрое обучение ребенка первым словам (не распространяя, однако, эту концепцию на освоение языка в целом). Вначале, когда ребенок еще только начинает произносить какие-то членораздельные звуки, лепет «ме-ме-ме» уже вызывает восторг окружающих, и особенно счастливой мамы, которой уже кажется, что дитя зовет именно ее. Однако вскоре энтузиазм родителей по поводу таких звуков остывает до тех пор, пока младенец ко всеобщей радости не выговорит «мо... мо». Потом и эти звуки перестают для новорожденного подкрепляться, пока не появится сравнительно членораздельное «мо-мо». В свою очередь это слово по тем же причинам вскоре сменится сочетанием «мома», и наконец ребенок отчетливо выговорит свое первое слово-«мама». Все же остальные звуки будут восприниматься окружающими лишь как «детский лепет» в буквальном смысле слова, и они постепенно исчезнут из «лексикона» новорожденного.

Рис. 7.6. Крыса, помещенная в клетку Скиннера, должна при появлении определенного стимула на­жать на рычаг, за что получает пищевое вознаграждение.

Таким образом, в результате избирательного поощрения со стороны членов семьи младенец отбрасывает те неправильные реакции, за которые он не получает социального подкрепления, и сохраняет лишь те, которые наиболее близки к ожидаемому результату.

Формирование реакции играет роль не только в воспитании ребенка, но также в отношениях между супругами и в различных аспектах социальной жизни. Каждый раз, когда индивидуум или социальный институт хочет добиться той или иной поведенческой реакции от партнера или от группы населения, он вполне может запланировать и реализовать такие подкрепляющие факторы, которые повышали бы вероятность желательного поведения. Однако ясно, что подобные методы часто находятся на грани манипулирования личностью и не всегда практикуются исключительно для ее блага.

Кроме того, как мы уже знаем из главы 6, сторонники когнитивного подхода к мотивации полагают, что внешняя мотивация, создаваемая подкреплением, чаще всего приводит к исчезновению внутренней моти­вации, присутствующей на первых этапах во многих видах поведения у человека (см. документ 7.3).

Для того чтобы лучше разобраться в приведенных примерах, нам нужно теперь вернуться к некоторым аспектам подкрепления.