6.2 古典的条件付け

06 学習

古典的条件付けの一般的なプロセス

古典的条件付けの仕組みといくつかの例をご覧になったところで、一般的なプロセスを見てみましょう。古典的条件付けでは、学習の初期段階は獲得acquisitionと呼ばれ、生物が中性刺激と無条件の刺激を結びつけることを学習します。獲得の過程では、中性刺激が条件反応を引き起こすようになり、最終的には中性刺激が単独で条件反応を引き起こすことのできる条件刺激になります。条件付けを行うには、タイミングが重要です。一般的には、条件刺激と無条件刺激の間には短い間隔しかありません。条件付けされる内容によっては、この間隔が5秒程度になることもあります(Chance, 2009)。しかし、他のタイプの条件付けでは、この間隔は数時間に及ぶこともあります。

味覚嫌悪taste aversionは、条件付けられた刺激(摂取したもの)と無条件の刺激(吐き気や病気)の間に数時間の間隔が空くことがある条件付けの一種です。どのようにして起こるのかを紹介します。授業の合間に、友人と一緒にキャンパス内の屋台で簡単な昼食を取りました。チキンカレーを分け合って、次の授業に向かいます。数時間後、あなたは吐き気を感じ、気分が悪くなりました。友人は元気で、あなたは胃腸風邪だ(チキンカレーが原因ではない)と判断しましたが、この時点であなたは味覚嫌悪に陥っています。つまり、次にレストランで誰かがカレーを注文すると、すぐに気分が悪くなってしまうのです。チキン料理が原因で病気になったわけではありませんが、あなたは味覚嫌悪を経験します。一度嫌な思いをしただけで、その食べ物が嫌いになってしまったのです。

これはどのようにして起こるのでしょうか?たった一度の経験で、しかもその経験と負の刺激との間に長い時間の経過を伴う条件付けです。味覚嫌悪の研究によると、この反応は、生物が有害な食物を避けることを素早く学習するための進化的適応である可能性が示唆されています(Garcia & Rusiniak, 1980; Garcia & Koelling, 1966)。

これは、自然淘汰による種の存続に寄与するだけでなく、がん患者が特定の治療法によって引き起こされる吐き気に耐えられるようにするなど、困難に立ち向かうための戦略を開発するのに役立つかもしれません(Holmes, 1993; Jacobsen et al., 1993; Hutton, Baracos, & Wismer, 2007; Skolin et al., 2006)。

Garcia&Koelling(1966)は、味覚嫌悪が条件付けられることを示しただけでなく、学習には生物学的な制約があることも示しました。彼らの研究では,別々のグループのラットに,味と病気,光や音と病気を結びつける条件を与えました。その結果、味と病気のペアを与えられたラットはすべて味を避けるようになりましたが、光や音と病気のペアを与えられたラットは光や音を避けるようにはなりませんでした。この結果は、古典的条件付けが、健康や福祉に危険を及ぼす刺激を回避することを生物に学習させることで、種の存続に貢献しているという考えを裏付けるものであったといえます。

Robert Rescorlaロバート・レスコーラは、生物が条件刺激(CS)から無条件刺激(UCS)を予測することをどれほど強力に学習できるかを示しました。例えば、次のような2つの状況を考えてみましょう。

アリのお父さんは、毎日6時になると必ず夕食をテーブルに並べる。ソラヤのお母さんは、6時に夕食を食べる日もあれば、5時に食べる日もあり、7時に食べる日もあるというように切り替えています。アリの場合、6時は確実に、そして一貫して夕食を予測しているので、たとえ遅い時間におやつを食べたとしても、アリは毎日6時の直前に空腹を感じ始めるでしょう。一方、ソラヤは、6時になると必ず夕食が来るとは限らないので、6時を夕食と関連付ける可能性は低くなります。

Rescorla は、エール大学の同僚であるAlan Wagnerアラン・ワグナーとともに、条件刺激が無条件刺激の発生を予測する能力やその他の要因を考慮して、ある関連付けが学習される確率を計算するために使用できる数式を開発しました。

無条件刺激と条件刺激の関係が確立したら、その関係を断ち切って、犬や猫や子供が反応しなくなるようにするにはどうしたらいいのでしょうか。先ほどの猫のタイガーの場合、タイガーの食べ物に電動缶切りを使うのをやめて、人間の食べ物にだけ使うようにしたらどうなるか想像してみてください。タイガーは缶切りの音を聞きますが、食べ物はもらえません。古典的条件付けの用語では、条件刺激を与えているのに、無条件刺激を与えていないことになります。Pavlovはこのシナリオを、犬を使った実験で検証しました。すぐに犬は音に反応しなくなりました。消去extinctionとは、条件刺激とともに無条件刺激が提示されなくなったときに、条件反応が減少することです。条件刺激だけを提示すると、犬や猫などの生物はどんどん反応が弱くなり、最後には無反応になってしまいます。古典的条件付けの用語で言えば、条件反応が徐々に弱まり、消えていくということです。

学んだことがしばらく使われずに眠っていると、どうなるでしょうか。先ほど説明したように、Pavlovは、肉粉(無条件刺激)のないベル(条件刺激)を繰り返し提示すると、犬がベルに唾液を出さなくなるという消去が起こることを発見しました。しかし、この消去訓練から数時間後、犬はPavlovがベルを鳴らすと再び唾液を出すようになりました。もし、あなたの電気缶切りが壊れて、数ヶ月間使わなかったら、タイガーの行動はどうなると思いますか?ようやく修理して、タイガーの餌を開けるのに使い始めたら、タイガーは缶切りと餌の関連性を覚えていて、音を聞くと興奮してキッチンに駆け寄ってくるでしょう。パブロフの犬とタイガーの行動は、Pavlovが自発的回復spontaneous recoveryと呼んだ概念を示しています。

図6.7 これは獲得、消去、自発的回復の曲線である。上昇する曲線は、条件刺激と無条件刺激のペアリングを繰り返すことで、条件反応が急速に強くなっていく様子を示す(獲得)。その後、曲線が減少していくのは、条件刺激だけを提示したときに条件反応が弱くなる様子を示す(消去)。そして、条件付けから離れたり、一時的に中断したりすると、条件付けられた反応が再び現れる(自発的回復)。

もちろん、これらのプロセスは人間にも当てはまります。例えば、あなたが毎日キャンパスに通うときに、アイスクリームのトラックがあなたのルートを通るとします。毎日のようにトラックの音楽(中性刺激)が聞こえてくるので、ついに立ち止まってチョコレートアイスクリームを購入します。一口食べると(無条件刺激)、口の中が潤います(無条件反応)。このように、中性刺激(トラックの音)と無条件刺激(チョコアイスを口にしたときの味)を結びつけて学習することを獲得といいます。獲得では、条件刺激と無条件刺激のペアリングを繰り返すことで、条件反応がどんどん強くなっていきます。数日(アイスを買い続けた)後、あなたは、アイスバーを食べる前からトラックの音楽を聞いた途端に口の中が潤い始める(条件反応)ことに気づきます。そしてある日、あなたは道を歩いていました。トラックの音楽(条件刺激)を聞くと、口が潤います(条件反応)。しかし、トラックのところに行ってみると、アイスクリームはすべて売り切れていました。ガッカリして帰ってしまいます。次の数日間は、あなたはトラックの前を通り、音楽を聞きましたが、授業に遅れるのでアイスバーを買うために立ち止まりませんでした。あなたは音楽を聞いても唾液が少なくなり始め、週の終わりには曲を聞いても口が潤わなくなりました。これが「消去」です。条件刺激(トラックの音)だけが提示され、無条件刺激(チョコレートアイスを口に入れる)が続いていないと、条件反応は弱まります。そして週末がやってきました。あなたは授業に出る必要がないので、トラックの前を通り過ぎることはありません。月曜日の朝が来て、あなたはいつものルートでキャンパスに向かいます。角を曲がると、またトラックの音が聞こえてきます。何が起こったと思いますか?あなたの口は再び潤い始めます。なぜでしょう?条件付けが解除された後、条件付けられた反応が再び現れるのは、自然回復が起こったことを意味します。

獲得と消去は、それぞれ学習した関連性の強化と弱化を意味します。他にも、どの刺激が学習反応を引き起こすかを決定するために、刺激弁別と刺激般化という2つの学習過程があります。人間を含む動物は、例えば、脅威となる出来事を予測する音と、そうでない音を区別して、適切な反応をする必要があります(例えば、音が脅威であれば逃げる)。

このように、似たような刺激に対して異なる反応をするようになることを刺激弁別stimulus discriminationといいます。古典的条件付けでは、条件付けられた刺激に対してのみ条件付けられた反応を示します。パブロフの犬は、餌を与える前に鳴る基本音と他の音(ドアベルなど)を弁別したが、他の音は餌の到着を予測するものではなかったからです。同様に、猫のタイガーは、缶切りの音と電気ミキサーの音を識別しました。電気ミキサーが動いているときは、タイガーは餌をもらう気がないので、キッチンに走ってきて餌を探したりはしません。もうひとつの例では、がん患者のモイシャは、がん専門医とそれ以外の医師を区別していました。彼女は、年に一度の健康診断のような他の種類の予約のために医者を訪れても、気分が悪くならないことを学びました。

一方、条件刺激と類似した刺激に対して条件反応を示すことを、刺激般化stimulus generalizationといい、刺激弁別とは逆の意味になります。刺激般化とは、条件刺激と類似している刺激ほど、条件反応を起こしやすいということです。例えば、電気ミキサーの音が電気缶切りの音とよく似ている場合、タイガーはその音を聞いて走ってくるかもしれません。しかし、電気ミキサーの音を聞いた後に餌を与えず、電気缶切りの音を聞いた後に一貫して餌を与え続ければ、タイガーはすぐに2つの音を識別できるようになります(識別できるほど異なっていれば)。もう一つの例では、モイシャは、腫瘍医と同じ建物にいる他の腫瘍医や他の医師を訪ねるたびに体調を崩し続けていました。

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