A Pavlov kutyái

Pavlovi kondicionálás

Ivan Petrovich Pavlov (1849–1936) nevéhez kötjük a Pavlovi, azaz klasszikus kondicionálást.

Pavlov eredetileg az emésztőenzimeket akarta vizsgálni, nem állt szándékában tanulás elméleti megállapításokat tenni ez csupán kutatásai járulékos haszna volt

Pavlov tanuláselmélete, amelyet klasszikus kondicionálásként vagy pavlovi kondicionálásként ismernek, azt állítja, hogy a viselkedések megtanulhatók a különböző ingerek összekapcsolásával.

A klasszikus kondicionálás (később Watson fejlesztette ki 1913-ban) azt jelenti, hogy megtanulunk egy feltétel nélküli ingert, amely már egy adott választ (azaz egy reflexet) vált ki, egy új (feltételes) ingerrel úgy, hogy az új inger ugyanazt a választ hozza létre.

Pavlov kifejlesztett néhány kacifántos szakkifejezést ennek a folyamatnak a leírására:

Semleges inger/Neutral Stimulus (NS): Olyan inger, amely kezdetben nem vált ki adott választ vagy reflexhatást. Más szóval, mielőtt bármilyen kondicionálás megtörténne, a semleges ingernek nincs hatása az érdeklődésre számot tartó viselkedésre vagy fiziológiai reakcióra. Például Pavlov kísérletében a metronóm hangja kezdetben semleges inger volt, mivel nem váltotta ki a kutyák nyáltermelését.

Feltétel nélküli inger/ Unconditioned Stimulus (UCS): Ez egy olyan inger, amely természetesen és automatikusan válaszreakciót vált ki, tanulás nélkül. Pavlov kísérletében a táplálék volt a feltétlen inger, mivel automatikusan nyálelválasztást váltott ki a kutyákban.

Feltételhez kötött, vagyis Kondicionált inger/ Conditioned Stimulus (CS): Ez egy korábban semleges inger, amely, miután ismételten társított egy feltétel nélküli ingerrel, feltételes választ vált ki. Például Pavlov kísérletében a metronóm kondicionált ingerré vált, amikor a kutyák megtanulták társítani a táplálékkal.

Feltételes, vagyis kondicionált válasz/ Conditioned Response (CR): Ez egy tanult válasz a kondicionált ingerre. Jellemzően hasonlít a feltétel nélküli válaszra, de a feltétel nélküli inger helyett a feltételes inger váltja ki. Pavlov kísérletében a metronómra adott nyálfolyás volt a kondicionált válasz.

Feltétel nélküli válasz/Unconditioned Response (UR): Ez egy automatikus, veleszületett reakció egy feltétel nélküli ingerre. Nem igényel tanulást. Pavlov kísérletében a kutyák automatikus nyálelválasztása a táplálék hatására a feltétel nélküli reakció példája.

A Pavlovi kísérlet abból indult tehát ki, hogy a kutyáknak automatikusan elindul a nyálelválasztása az étel látványára. Ezt ugye nem kell tanítani nekik. Az viszont, hogy társított egy hangot az etetéshez, és rövid időn belül már a hang hatására is elindult a kutyák nyálelválasztása, az már tanult reakció. Megtanulták, hogy a hangot étel követi és ezzel kialakult az automatikus reakció erre az új ingerre is.

Pavlov klasszikus kondicionálásról szóló tanulmányai korai, 1890 és 1930 közötti munkái óta váltak híressé. A klasszikus kondicionálás „klasszikus”, mivel ez az első szisztematikus tanulmány a tanulás alapvető törvényeiről (más néven kondicionálásról).

A kísérlet kivitelezése

Feltétel nélküli inger (étel) > Feltétel nélküli válasz (nyál)

Kísérletében Pavlov egy metronómot használt semleges ingerként. A metronóm önmagában nem váltott ki választ a kutyákból.

Semleges inger (Metronóm) > Nincs válasz

Ezután Pavlov megkezdte a kondicionálási eljárást, amelynek során a kattanó metronómot közvetlenül azelőtt kapcsolták be, hogy enni adott a kutyáinak. Az eljárás többszöri megismétlése után önmagában indította el a metronómot. Ahogy az várható volt, a metronóm kattanó hangja önmagában immár fokozta a nyálfolyást.

Feltételezett/ Kondicionált inger (Metronóm) > Feltételezett/Kondicionált válasz (nyál).

Tehát a kutya megtanulta az asszociációt a metronóm és a táplálék között, és új viselkedést tanult.

Mivel ez a válasz tanult (vagy kondicionált) volt, ezt kondicionált válasznak (és Pavlov-féle válasznak is nevezik). A semleges inger feltételes ingerré vált.

Időbeli szomszédság

Pavlov úgy találta, hogy az asszociációk létrejöttéhez a két ingert időben egymáshoz közel kell bemutatni (például csengő, metronóm - rögtön utána étel).

Ezt az időbeli szomszédság törvényének nevezte. Ha a feltételes inger (csengő) és a feltétel nélküli inger (étel) közötti idő túl hosszú, akkor a tanulás nem történik meg.

Amennyiben a kondicionált inger (a harang) ismételten megjelenik a feltétel nélküli inger (az étel) nélkül, úgy a kutya egy idő után nem köti össze a harang hangját az étellel és a kondicionált válasz reakció kioltódik.

Pavlov feljegyezte, hogy amennyiben a kioltott ingert egy idő után újra követi a feltétel nélküli inger, azaz a csengő vagy a metronóm hangját ismét követi az étel, szinte azonnal kialakul a régi válasz reakció. Tehát, a már egyszer beépült kondicionált válasz reakció, nem tűnik el teljesen, később újra előhívható. Ezenkívül az általánosítás elve azt sugallja, hogy miután az alanyt kondicionáltuk arra, hogy bizonyos módon reagáljon egy adott ingerre, az alany az eredetihez hasonló ingerekre is hasonló módon fog reagálni.

Ez demonstrálta az általánosítás elvét a klasszikus kondicionálásban. A válasz azonban általában kifejezettebb, ha az új inger nagyon hasonlít a kondicionálás során használt eredetihez. Ezt az összefüggést az inger hasonlósága és a válasz erőssége között generalizációs gradiensnek nevezzük.

Ezt az elvet a kutatás is példázza, beleértve a Meulders és munkatársai által 2013-ban végzett tanulmányt is.

Ivan Pavlov kulcsfontosságú hozzájárulása a pszichológiához a klasszikus kondicionálás felfedezése volt, bemutatva, hogy az ingerek közötti tanult asszociációk hogyan befolyásolhatják a viselkedést. Munkája hatással volt a behaviorizmusra, befolyásolta a terápiás technikákat, és segítette a tanulási és memóriafolyamatok megértését embereknél is.

És most jöjjön, amit nem biztos, hogy tudtál Pavlov laborjáról

Daniel P. Todes, a Johns Hopkins School of Medicine orvostörténeti professzora szerint valójában sok minden, amit Pavlovról tudni véltünk, rossz fordításokon és alapvető tévhiteken alapult. Ez azzal a népszerű képpel kezdődik, hogy a kondicionálás során egy harang vagy csengő szólalt meg. Pavlov „soha nem használt harangot” – írja Todes. „Valóban, az ikonikus harang teljesen használhatatlannak bizonyult volna valódi céljaihoz, amihez az ingerek minőségének és időtartamának pontos ellenőrzése volt szükséges (leggyakrabban metronómot és áramütést alkalmazott).

De vajon mit kellett ezért átéljenek a kísérlet főszereplői a kutyák?

Pavlov kutatásainak eredetileg nem sok köze volt a pszichológiához; arra összpontosított, hogy az étkezés milyen módon gerjeszti a nyál-, gyomor- és hasnyálmirigy-váladékot. Ennek érdekében kidolgozta az „ál-etetés” rendszerét. Pavlov eltávolította a kutya nyelőcsövét, és nyílást, sipolyt hozott létre az állat torkában, hogy bármennyit evett is a kutya, az étel kiessen, és soha ne kerüljön a gyomorba. Az emésztőrendszer mentén további sipolyok létrehozásával és a különféle váladékok összegyűjtésével részletesen meg tudta mérni azok mennyiségét és kémiai tulajdonságait.

Ezzel a kutatással 1904-ben fiziológiai és orvosi Nobel-díjat kapott. Sok kutya belehalt ezen műtéti beavatkozások következményeibe. De lehet még azok voltak a szerencsésebbek, amelyek hamar meghaltak..

Ha a kutyáknak ezek a beavatkozások és azok életre szóló hatásai nem lettek volna elég traumatikusak, történ még egy s más abban a laborban

Poszttrauma

1924. szeptember 23-án katasztrofális árvíz söpört végig Szentpéterváron. Pavlov alagsori laboratóriumát elöntötte a víz és tragikus módon a kutyák bent rekedtek a kennelekben. A kutyák órákig várták, hogy kimentsék őket, miközben a hideg víz egyre emelkedett körülöttük. A ketreceikben kétségbe esve nyújtózkodtak, hogy orrukat az emelkedő vízszint fölött tartsák. Végül Pavlov asszisztensei érkeztek meg a laborba, hogy kimentsék a rettegő ázott kutyákat. Annak érdekében, hogy kiszabadítsák a kutyákat a kennelekből, Pavlov asszisztenseinek erőszakkal víz alá kellett nyomniuk a kutyákat, majd kirángatták a kutyákat a kennelek ajtaján. A rémült kutyáknak persze fogalmuk sem volt, miért lökdösik őket a víz alá. A kutyák biztonságba szállítása érdekében mentőcsapat arra kényszerítette a kimerült kutyákat, hogy ússzanak negyed mérföldet, a kennelektől a fő laboratóriumig. A fő laboratóriumban végre biztonságban, de traumatizáltak voltak a kutyák.

Ennek az incidensnek köszönhetően derült ki, hogy a trauma befolyásolja a klasszikus kondicionálás hatását, ugyanis a megrázó esett után a kutyák nem reagáltak a szokásos hangra etetés előtt.

Ma már tudjuk, hogy a kutyáknak poszttraumája volt ezután. A kutatók azt vették észre, hogy az állatok magukba fordultak. Amelyik kutyák eddig morogtak egymásra, most nem tették. Azok a kutyák, akik kötődtek egy-egy asszisztenshez, most féltek tőlük és a kísérleti helyzetben nyugtalanok voltak és nem mutattak érdeklődést az étel iránt, hiányzott minden feltételes reflex reakciójuk.

Pavlov megoldása a problémára az volt, hogy 3 napig nem kaptak enni a kutyák, hátha visszatér az érdeklődésük az étel iránt a kísérletek során. Nem működött. Levonták a következtetést az extrém stressz és trauma felülírhatja a tanultakat.

Pavlov élete hátralévő részét annak szentelte, hogy megértse, hogyan lehet visszafordítani a stressz okozta traumát. De nem úgy, ahogy gondolnád. Nem a traumatizált kutyák rehabilitálásával, ó nem… Ugyanis Pavlovot nem érdekelte a csapat traumatizált kutya és, hogy mondjuk őket rehabilitálva derüljön ki, visszafordítható e a trauma hatása. Nem, nem. Pavlov úgy döntött még több traumatizált kutya kell.

Tehát az árvizet túlélt kutyák poszttraumája kezeletlen maradt. Ellenben Pavlov hosszú élete hátralévő részét azzal töltötte, hogy stressz okozta idegösszeomlást okozott kutyáknál, majd megpróbálta visszafordítani az összeomlást, miközben gondos kísérleti nyilvántartást vezetett. Nem tudom pontosan milyen bántalmazásoknak voltak ezek a kutyák kitéve, de a megállapításai alapján semmitől sem riadt vissza, ha meg kellett törnie egy kutyát.

Megállapításai:

1. Képes osztályozni a kutyákat, hogy megjósolja, milyen könnyű megtörni egy adott kutyát.
2. A legnehezebben megtörhető kutyákat volt a legnehezebb visszaállítani az összeomlás előtti állapotba.
3. Bármely kutya megtörhető.
4. Nem tudta visszafordítani a trauma okozta károkat csak úgy, hogy újra kifejti a stresszt. Úgy találta, hogy miután elérte, hogy az állat idegösszeomlást kapjon (felthetőleg elérte a tanult tehetetlenség állapotát a kutya), ebből az állapotból egy újabb adag stressz (fájdalom? félelem?) ki tudja mozdítani a kutyát, mert az életösztön felülírja a tehetetlenség állapotát.

Pavlov előadásain ragaszkodott ahhoz, hogy az orvostudománynak a tudományon kell alapulnia, olyan adatokon, amelyeket meg lehet magyarázni, lehet ellenőrizni és elemezni, valamint olyan tanulmányokon kell alapulnia, amelyeket meg lehet ismételni. Ma banálisnak tűnhet, hogy az orvosok támogatják a tudományos módszert, de a 19. század végén nem volt könnyű eladni. Oroszországban, sőt bizonyos fokig nyugaton is, a fiziológiát még mindig „elméleti tudománynak” tekintették, és az alapkutatások és az orvosi kezelések közötti kapcsolat gyengének tűnt. Todes azzal érvel, hogy Pavlov kísérletezés iránti elkötelezettségét a ’gyár modellje’ erősítette meg, amelynek különleges jelentősége volt a késve iparosodó Oroszországban. Pavlov laborja lényegében egy fiziológiai gyár volt, a kutyák pedig az ő gépei voltak.

Tanulmányozásukhoz szigorú kísérleti megközelítést vezetett be, amely segített átalakítani az orvosi kutatást. Felismerte, hogy a fiziológiában bekövetkezett változások csak idővel értékelhetők. Pavlovnak ahelyett, hogy egyszer kísérletezett egy állaton, majd megölte, életben kellett tartania a kutyáit. Ezeket a tanulmányokat „krónikus kísérleteknek” nevezte. Általában műtéttel jártak. „A krónikus kísérletek során, amikor a műtétből felépült állat hosszas megfigyelés alatt áll, a kutya pótolhatatlan” – jegyezte meg 1893-ban.

Todes azt írja, hogy a korai kísérletek során Pavlovot állandóan gátolta, hogy nehezére esett életben tartani alanyait, miután megműtötték őket. Egy különösen produktív kutya nyilvánvalóan rekordot döntött azzal, hogy tíz napig aktív hasnyálmirigynedvet termelt, mielőtt meghalt. A vereség óriási csalódás volt Pavlov számára. „Szenvedélyes vágyunkat egy ilyen ritka állaton végzett kísérleti kísérletek kiterjesztésére meghiúsította a hosszan tartó éhezés és egy sor seb következtében bekövetkezett halála” – írta akkoriban Pavlov.

Todes nem véletlenül utal Pavlov laborjára gyárként: 

Pavlov fiziológiai gyárában több mint harminc éven át dolgoztak ki kutatási technikákat és állítottak elő gyomornedvet. Igen ipari szinten állítottak elő gyomornedvet. De hogyan? 

Egy jó napon egy éhes kutya ezer köbcentimétert is tud produkálni, többet, mint egy litert. Noha ez Pavlov számára mellékes volt, a kutyák gyomornedvei az emésztési zavar népszerű kezelésévé váltak, és nem csak Oroszországban. Erre a célra egy „gyomorlégyárat” hoztak létre. „Felvettek egy asszisztenst, akinek havonta harminc rubelt fizetett a létesítmény felügyeletéért” – írja Todes. „Öt nagytestű, hatvan-hetven font súlyú fiatal kutya, akiket falánk étvágyuk alapján választottak ki, egy hosszú asztalon állt, közvetlenül a fejük fölött, a fa keresztgerendával. Mindegyiket mesterséges nyelőcsővel és fisztulával szerelték fel, amelyből egy cső vezetett a gyűjtőedénybe. Mindegyik „gyári kutya” egy rövid faállvánnyal nézett szembe, amelyen egy megdöntött nagy tál darálthús volt. Az éhező kutyák rengeteg gyomornedvet termeltek. 1904-re a vállalkozás annyira beindult az eladott gyomornedveknek hála, írja Todes, hogy a haszon hozzávetőleg hetven százalékkal növelte a laboratórium költségvetését. A pénz hasznos volt. Ugyanígy az a látszólagos demonstráció is, hogy egy kísérleti laboratóriumban létrehozott termék hasznos lehet az orvosok számára szerte a világon.

Pavlov életművét a kutyákkal való munkára alapozta, de az állatok jóléte úgy látszik nem volt prioritás. Az, hogy idegösszeomlásba kergette ezeket az állatokat és arra jutott, hogy minden kutya megtörhető, maximum nehezebben, finoman szólva is állatkínzás. Ahogyan az is, hogy életben tartotta a megműtött kutyákat, amik éheztek és vagyonokat kereset azzal, hogy az éhező kutyáknak kirakták a darált húst, amit aztán nem ehettek meg.

A Pavlov ’gyár’ számos változást hozott ugyan az orvostudományokban és komoly felfedezéseket hoztak, de ennek számtalan kutya évekig tartó kínzása volt az ára.