生理心理学(第2版)

人类和动物的学习行为，由于环境条件的不同，学习面对的任务不同和学习的规则不同，可分为许多模式。最常见的是由于外部事物重复呈现，在个体经验基础上所进行的学习过程，可称为经验式学习；与之对应的是一次性观察、洞察或模仿而形成的认知学习，并不依赖于多次重复的个体经验，这种学习模式在人类和高等灵长类动物中最发达；还有一种常见的学习模式，就是与个体生存或种族延续直接相关的因素所引起的情绪性学习。本节详细讨论各种学习模式的特点和研究方法，它是本章的重要基础知识。

一、联想式学习

联想式学习是指由两种或两种以上刺激所引起的脑内两个以上的中枢兴奋之间形成的联结而实现的学习过程。根据外部条件和实验研究方法不同，可将联想式学习再分为3种类型：尝试与错误学习、经典条件反射和操作式条件反射。

美国心理学家桑戴克（E．L．Thorndeick），首先应用问题箱和迷宫的实验装置研究动物学习规律。迷宫和问题箱是一种联想式学习行为模式。学习行为形成的指标是动物通过尝试与错误的经验积累，使正确反应所需要的时间逐渐缩短。T形与Y形迷宫是最常用的实验装置，在T形迷宫中起始箱与两个鉴别反应臂之间呈90°，两个鉴别臂成一直线，动物运动方向相反。因此，在T形迷宫实验中，每次需将动物放在起始箱，起始箱与另一臂的灯光同时亮，约5秒后有灯光的两臂均有电击，动物跑向无灯光的一臂才避开电击。经过训练后，每当灯光一出现，动物就立即跑向无灯光的安全区，则表明习得行为建成。Y形迷宫中，两臂间夹角可以改变，夹角越小，鉴别学习的难度越大，其用法与T迷宫基本相似。桑戴克在动物迷宫和问题箱学习实验基础上，发展了哲学中3条联想律的传统观念，提出了效果律和练习律。在人与动物的许多反应中，那些伴有满足效果的或最终导致满足的反应容易巩固下来。简言之，在尝试与错误式学习中，具有生物学或社会强化效果的联想能较快形成与巩固，这就是效果律。对某一类情境的各种反应中，只有那些与情境多次重复发生的行为才能得到巩固和加强，这就是练习律。两条学习规律结合起来表明，重复发生并得到强化的行为才能巩固下来。强化与练习是尝试与错误式学习的基本规则。

20世纪初，年过半百的俄国生理学家巴甫洛夫在消化腺生理学研究取得巨大成果之后，研究了狗的心理性唾液分泌现象，并很快建立了经典条件反射理论。狗吃食物分泌唾液是一种天生固有的生理反应，他称之为非条件反射（unconditioning reflex，UR），食物为非条件刺激物（US）。当狗看到食物还没吃就流口水的现象，他称之为心理性唾液分泌反应。这是由食物的形状、颜色或气味刺激引起的唾液分泌反应，是一种自然条件反射（conditioned reflex，CR），食物的形状、颜色或气味是条件刺激物（CS）。可见，食物的属性构成条件刺激是因为它们总是伴随食物而出现，而且是在吃到食物之前就已感受到的刺激。由此可以看出，建立人工条件反射的基本方法与规则，与食物无关的刺激——铃声本来是无关动因，可是多次与食物同时出现，就成为食物的信号或条件刺激（CS）。从铃声出现到食物达到口内的短暂的时间内，狗所分泌的唾液就是条件反射（CR）。CS和US相隔短暂的时间，顺序地多次重复呈现，是建立经典条件反射的基本学习规则。如果CS和US的顺序颠倒或间隔时间太久，则不能建立经典条件反射。按着CS和US呈现的顺序和一定限度的间隔期，多次重复呈现，建成条件反射后，在巩固的条件反射基础上，可逐渐延长CS和US的间隔时间，建成延缓或痕迹条件反射。如果没有巩固的条件反射为基础，则不能建成延缓条件反射。由此可见，经典条件反射的学习规则比尝试与错误式学习规则更为严格、具体，受到各国学者的普遍重视，并称之为经典条件反射（classical conditioning）。近两年计算神经科学对这种学习模式，进行了大量的数学模拟研究。

斯金纳（B．F．Skinner，1938）在他的专着中，系统地总结了称之为操作条件反射（operant conditioning）的动物学习模式和学习规则。这种学习模式形成的基本要点，是刺激（S）与反应（R）之间的联结，即S-R联结，并在脑内伴随着联想的出现。操作反应箱本身就是一种外部刺激，反应箱中的食盘也是一种外部刺激；动物机体的躯力，如饥、渴等，则是引起反应的内部刺激。动物作出按杠杆等类操作反应，就会得到奖励或强化，则操作行为就能建立起来。

尝试与错误式学习、经典条件反射和操作条件反射三者共同的特点，是环境条件中那些变化着的动因在时间和空间上的接近性，造成脑内两个或多个中枢兴奋性的同时变化，从而形成脑内中枢的暂时联系。因此，这3种学习模式统称为联想式学习，包含着外部动因（CS和US）间的联结、刺激-反应（S与R）联结和脑内中枢间的联结（暂时联系）。与3种学习模式相对应的是非联想式学习。

二、非联想式学习

虽然原苏联学者们对单一刺激重复呈现引起的朝向反射消退现象作了大量系统的研究，并在20世纪60年代形成了以索克洛夫为代表的朝向反射理论，但把单一刺激重复呈现引起的行为变化，作为一种学习模式，却是美国学者肯特尔（E．R．Kandel）（1976）的贡献。他选择海生软体动物海兔为对象，系统研究了单一刺激重复呈现引起的行为变化规律，并记录其神经元的单位发放。在这类实验研究的基础上，他总结出两种非联想式学习模式：习惯化与敏感化。之所以称为非联想式学习，是因为行为变化仅由单一模式的刺激重复呈现而引起，与之相应在脑内引起单一感受系统的兴奋变化。两种非联想式学习模式的区别，在于习惯化刺激是由生物学意义不明确的无关刺激重复作用而引起；敏感化则有显着生物学意义的刺激，例如痛觉刺激重复作用所造成。

肯特尔利用一个轻微触刺激作用于海兔体表，开始仅引起它的缩腮反应，但重复应用几十次，则发现反应逐渐减弱，直到消失。这种习惯化现象可持续几十分钟，甚至1小时之久。如再重复这种刺激，可延长习惯化持续的时间达数日乃至数周之久。假如此时，对海兔头部用一个能引起痛或损伤性的强刺激，不但立即引起缩腮反应，而且对已经习惯化的轻触刺激，也会引起敏感的缩腮反应。痛觉与其他感觉相比有许多特点，不仅伴有情绪成分、植物性神经反应成分、运动成分，而且缺乏适应性。重复刺激不但感觉阈值不再增高，反而有所下降，这就是敏感化。对同一刺激重复呈现引起的感受性变化，也是动物和人类适应外部环境的重要机制，是在个体经验基础上实现的一种习得行为。

三、程序性学习或熟练与技巧性学习

无论是联想式学习还是非联想式学习，经过多次训练可以达到非常熟练的程度。这时的学习模式出现了新的特点，短潜伏期自动化行为模式的出现。近年研究发现，这种短潜伏期的快速反应是一种新的学习模式，其脑机制中最必要的中枢是小脑深部核。在生理心理学研究中，以兔瞬眼条件反射为其典型代表。

四、认知学习

与上述经验式学习不同，高等灵长类和人类的许多学习过程，并不总是建立在重复的个体经验基础之上，往往一次性观察或模仿就会完成。克勒（Köhler，1935）报道了他对猿类模仿学习的观察，并将这类学习称为“顿悟式学习”。普里布拉姆（K. Pribram）认为，猴通过观察把握了外部事件的前后关系，所以将之称为前后关联式学习。班度拉（Bandura，1977）在对青少年攻击行为形成的研究中，发现观察与模仿是青少年得到这种行为类型的主要学习方式。因此，他提出了社会学习理论，实际上也是一种非经验式的观察模仿学习模式。这种学习模式建立在视觉认知过程的基础之上，又可称之为认知学习。

五、情绪性学习

给实验箱底的栅栏通电，使动物足底受到电击，为非条件刺激，可引起动物疼痛与痛苦体验。在此基础上，以光和声为条件刺激，建立动物躲避条件反应。这是生理心理学研究中最常用的阴性情绪行为模式。根据实验条件不同，又可分为主动性躲避反应（active avoidance response）和被动性躲避反应（passive avoidance response）。当声或光刺激呈现后，动物必须停留在实验箱内的一定部位（如一个小跳台上），才能躲避随后的电击；反之，当声、光信号呈现时动物逃离这个部位，就会受到电击。由于动物必须被动地保持在某处不动时，才能避免电击，故称为被动躲避反应。声、光刺激呈现后，动物必须尽快跑向动物箱的另一端，才能避免随后的电击，这种行为模式称主动性躲避反应。一个长度为50～60厘米的动物箱，其一端总是作为实验程序起始时动物所在的部位，这种动物行为模式称单程主动躲避反应。在连续多次实验过程中，必须每次将动物放在起始部位，才可进行下次实验。与此不同，在双程躲避反应程序中，动物在实验箱的任一端均可，当呈现声、光刺激，只要它越过箱的中间跑向另一端，即可避免电击或使电击立即停止。

冲突性情绪行为模式，是在实验程序中同时引出动物的阳性情绪和阴性情绪，使之产生冲突。将饥饿的动物放在动物箱的一端，每当光或声呈现时，在箱的另一端呈现食物，动物在跑去吃食物的途中又会遇到足底电击。这样，食物阳性情绪与足底电击的阴性情绪间就会产生冲突，对比哪一种情绪行为占优势。电击强度和动物食物运动反应的反应时间是这类实验的行为参数。

六、味-厌恶式学习

味-厌恶式学习行为与一般情绪性行为模式相比，具有许多新特点，因而近三十多年受到很大重视。加西亚教授（J．Garcia）以这种行为模式研究中的杰出贡献，获得了美国科学院院士的荣誉头衔。他发现味觉刺激发生后1小时，再给厌恶刺激（如X线照射或其他厌恶的味觉物质，如锂盐）仍可形成条件反射，说明味觉刺激具有长时间延缓的学习效应。他还发现，对大白鼠的味觉刺激更易与毒物间形成联系，而声或光刺激则容易与足底或皮肤电击刺激间形成联系。换言之，味觉刺激与毒物间的学习效应强度大于味觉与皮肤痛刺激间的学习效应。正因为这些特点，使味-厌恶学习行为模式，既具有联想式学习的特点，也具有非联想式学习（味觉-毒物间的学习效应）的特点。对于味-厌恶学习行为模式，仍存在许多问题尚待研究。

七、印记式学习

鸟类和低等哺乳类动物中，还存在另一种特殊的习得行为模式，即印记学习（imprinting learning）。它仅仅发生于出生后的早期阶段，例如鸡的印记学习只发生在孵出的第一周内，这时两侧大脑半球间的联系尚未完全形成，大脑两半球不对称性也未完全确立。这类习得行为的特征是，在母-幼关系中，母亲的行为类型对子代产生深刻印记式影响，以致它的作用可持续终生；此外对子代的性偏好及求偶行为也产生深刻影响。例如白色羽毛的鸟，在其刚孵出时，就送给另一彩色羽毛母鸟寄养，则这只白色羽毛的小鸟成年以后，选择与寄养母鸟羽毛颜色一样的鸟作为配偶，而不选择白色羽毛鸟。