Механизмы мозга - Тюрин

Доводы в пользу автоматической, механической природы оперантного обусловливания можно подкрепить сравнением скорости обучения у высших и низших животных. Дождевой червь усваивает определенное поведение в Т-образном лабиринте за 100—200 проб Примерно такое же число проб требуется кошке, чтобы научиться отвечать на зрительный сигнал ударом по рычагу и тем самым избегать неприятного вдувания струи воздуха в ухо. Описан эксперимент, проведенный с 6-месячным ребенком с целью определить, сколько проб понадобится для того, чтобы «отучить» его от попыток прикоснуться к пламени свечи. (Разумеется, опыты ставились так, что руку ребенка отводили от пламени прежде, чем мог произойти ожог.) Число необходимых проб оказалось таким же, как и при обучении дождевого червя,— около 150!

О наличии примитивного, автоматического компонента в процессе обучения свидетельствует также возможность обучения декортицированных животных (если только задача не требует сенсорного различения, способность к которому утрачивается после удаления коры). Эрнандес-Пеон установил даже, что декортицированная кошка может научиться поднимать лапу, чтобы избежать электрического удара после предупреждающего звука зуммера, и научиться так же быстро, как и нормальная кошка! Однако наиболее поразительны недавние эксперименты с планариями (плоские черви). Если планарию разрезать надвое, то у передней половины регенерирует «хвост», а у задней— «голова», и примерно через три недели мы получаем двух нормальных червей вместо одного. Для нас интересно следующее: если в опыте использован обученный червь — усвоивший какую-нибудь оперантную реакцию, например поворот в Т-образном лабиринте,— то не только червь, образовавшийся из прежней «головы», но и тот, который вырос из прежнего «хвоста», при испытании будет сразу же вести себя правильно! Такой результат очевидным образом связан с тем, что в различных участках тела червя имеются сходные скопления нейронов — самые близкие аналоги головного мозга, которые только могут быть у этих примитивных организмов; он показывает также, что и здесь, в механизме хранения следов прошлого опыта у планарий, природа обеспечила избыточность. Но, кроме того, этот результат подкрепляет представление о том, что процессы, лежащие в основе оперантного обусловливания, крайне примитивны.

Не следует думать, что планарии, показавшие в этих экспериментах столь блестящие способности, обладают какой-то особой нервной организацией, делающей их необычайно восприимчивыми к оперантному обусловливанию. К какой бы группе животных ни обратился психолог, он найдет, что терпение экспериментатора всегда вознаграждается получением новых данных об универсальности процесса обучения. Если к одной и той же группе щупалец актинии один раз в сутки прикладывать влажную фильтровальную бумагу, щупальца вначале будут подносить ее ко рту, но после нескольких повторений они начнут отвергать ее, и приобретенный таким образом навык будет сохраняться в течение недели или дольше. Однако усвоенная реакция не распространится на щупальца, не участвовавшие в обучении: они будут принимать фильтровальную бумагу даже тогда, когда «обученные» щупальца перестанут реагировать на нее, как на пищу. Обучаться могут даже микроскопические организмы. Дж. У. Френч в 1940 г. нашел, что «практика» заметно сокращает время, необходимое парамециям (инфузориям-туфелькам) для того, чтобы пройти через стеклянную трубочку в привычную для них среду. В сущности неясно даже, обладает ли человек каким-то преимуществом перед животными, когда дело идет о выработке простого условного рефлекса. Применяя методы оперантного обусловливания, можно научить голубей выстукивать клювом определенные мотивы на колокольчиках, тюленей — трубить в рог, а медведей— ездить на велосипеде. Вероятно, среднему человеку понадобится примерно столько же попыток, чтобы тщательно отработать новый способ удара при игре в гольф, а ведь это требует не большего усложнения обычных двигательных навыков, чем различные трюки, которым научаются животные.

Но, с другой стороны, человек может осваивать гораздо более сложные последовательности движений, чем животные; он может также создавать свои собственные, «внутренние» системы вознаграждения и наказания для процесса оперантного обусловливания. Если для комнатной собачки, обучаемой новому трюку, подкреплением правильных действий служит одобрительное слово или ласковое похлопывание со стороны хозяина, то игрок в гольф, отрабатывающий новый удар, создает для своей нервной системы аналогичный сигнал, сравнивая фактическое движение палки или мяча с тем, к чему он стремится, и испытывая положительную или отрицательную эмоцию в зависимости от результатов этого сравнения. Несомненно, именно этот сигнал внутреннего происхождения воздействует на все еще чувствительные группы сенсорных и моторных нейронов, активированные при только что сделанном ударе, усиливает или ослабляет связи между ними и тем самым повышает или снижает вероятность того, что и в следующий раз движение будет контролироваться на основе тех же нейронных взаимодействий. Сенсорной информацией, с которой в дан-ном случае связывается двигательный акт, служат, конечно, определенные сочетания зрительных сигналов, указывающие положение и движения мяча, палки и частей тела, и проприоцептивных сигналов, касающихся равновесия, быстроты движений, а также степени напряжения и укорочения различных мышц. Когда игрок в гольф осваивает новый удар и когда медведь учится ездить на велосипеде, требуется закрепление целой цепи последовательных условных реакций. В системе памяти должна быть записана информация о тех специфических сочетаниях сенсорных данных, которые служат пусковыми сигналами для соответствующих подпрограмм мышечной активности. Когда «сличающие устройства» головного мозга обнаружат, что конфигурация входных сенсорных сигналов в достаточной мере совпадает с одной из записанных ранее «пусковых» конфигураций, к соответствующей двигательной подпрограмме должен быть послан надлежащий пусковой сигнал. Все эти связи между последовательными комплексами следов памяти, отражающими сенсорную картину окончательно отработанного удара, и соответствующими двигательными программами устанавливаются постепенно, в результате автоматических электрохимических процессов оперантного обусловливания. Эмоциональные сигналы «одобрения» и «неодобрения» укрепляют или ослабляют эти связи, так что происходит постепенное исправление двигательных программ, пока желаемое совершенство навыка не будет, наконец, достигнуто.

Нужно признать, что даже такой анализ не позволяет полностью разложить процесс отработки нового дара при игре в гольф на ряд последовательных процессов оперантного обусловливания, в точности аналогичных тому, что происходит при обучении дождевого червя в Т-образном лабиринте. Дело в том, что мы не учли обратных связей, благодаря которым точная последовательность сенсорных стимулов, получаемых игроком, сама зависит от его двигательных реакций на эти стимулы. В действительности по мере обучения происходит постепенное видоизменение сенсорных раздражителей, на которые вырабатываются условные двигательные реакции. Это непрерывное изменение задачи, подлежащей решению, несомненно, увеличивает трудности и, возможно, помогает нам объяснить тот факт, что игроку в гольф нужно гораздо больше времени для отработки нового удара, чем дождевому червю— для освоения задачи с лабиринтом. Тем не менее, по-видимому, нет необходимости предполагать какой-либо существенно иной принцип обучения. Ни в одной из этих ситуаций мы не имеем дела с абсолютно идентичными комплексами раздражителей и реакций; вероятно, всегда допустимо известное различие