<파블로프식 학습을 측정하기> 

① 중성자극이 제시 후 US를 제시한다고 할 때, 만약 US가 나오기 전에 반응이 나타난다면

학습이 되었다고 본다.(그럼 이때부터 중성자극은 더이상 중성자극이 아니라 CS가 된다)

이후로는 반응시간이 짧아진다.(잠재기(latency)가 짧을 수록 학습이 잘 된 것)

② 중성자극과 제시 후 US를 제시하는데, 가끔씩 US는 빼고 중성자극만 보여준다.

만약 중성자극만으로도 반응이 나온다면 학습이 된 것이다.

③ 학습의 정도를 본다. 예를 들어 음식을 주기 전에 종을 울린다고 했을 때, 종이 울릴 때 침을 얼마나 흘리는지 보는 것이다.

※ 주의 :’민감화’에 의해서 생겼는지 구분할 필요가 있다.

바로 파블로프식 학습을 측정하고자 할 때 생기는 한가지 문제인, ’의사조건형성’이라는 현상이다.

예를 들어 간호사가 당신에게 무척 아픈 주사를 놓기 전에 기침을 한다고 가정해 보자.

주사를 맞을 때 당신은 움찔한다. 그리고 주사를 놓은 후에 그 간호사가 또 기침을 한다고 하자.

그러면 십중팔구 당신은 주사를 맞을 때처럼 놀라서 움찔할 것이다.

여기서 조건형성이 일어난 것인가? 그러나 틀린 생각일 수 있다.

주사바늘에 찔리기 같은 강한 자극을 받으면 사람은 다른 자극들에도 민감화되어서

강하지 않은 다른 자극들에 대해서도 앞서의 강한 자극에 대해서와 유사하게 반응하게 되기 때문이다.

<파블로프식 학습에 영향을 주는 변인들>

(1) CS와 US의 짝짓기

① 흔적 조건형성(trace conditioning)

CS가 시작된 이후에 US가 제시되는 것이다. 예를들면 종을 치고 난 후에 밥을 주는 것이다.

그러므로 흔적 조건형성에서는 CS가 끝나는 지점과 US의 시작지점이 중요하다.

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    ┃         종치고         ┃  한 2초        ┃        밥주기          ┃

    ┗━━━━━━━━━┛ 정도있다가  ┗━━━━━━━━━┛

② 지연 조건형성(delayed conditioning)

CS가 사라지기 전에 US가 나타나는 것으로, 곧 CS와 US가 중첩된다.

예를들면 종을 치고 있는 도중에 밥을 주는 것이다.

그러므로 지연 조건형성에서는 CS의 시작지점과 US의 시작지점이 중요하다.

CS가 시작되고 나서 언제 US가 시작되었는지의 그 시간적 기간이 중요한 것이다.

그 시간적 터울이 짧은가 긴가에 따라서 단기지연 조건형성이 되고 장기 지연조건형성이 되는데,

실험 초기에는 단기나 장기나 별 차이가 없지만 실험이 계속되면 두 지연조건형성간에 차이가 난다.

그냥 이론적인 부분만 이야기하면 잘 이해가 가지 않으므로 이에 관련한 재미있는(어찌보면 끔찍할 수 있는) 예를 들겠다.

개가 충분히 활동할 수 있는 어느 정도 크기의 방을 만들어 놓고, 그 방의 반쪽 바닥에는 전기가 흐를 수 있는 장치를 해 놓는다.

즉, 방의 다른 반쪽 부분은 전기가 안흐르는 정상적인 바닥이다. 개는 전기가 흐르는 쪽 바닥에 둔다.

가운데는 칸막이가 있어 다른때는 전기가 흐르지 않는 방으로 넘어갈 수 없다.

벨소리가 울리기 시작하면 약 1초후에 바닥에 전기가 흐르면서 전류가 흐르지 않는 다른쪽 바닥으로의 칸막이가 열린다.

이같은 과정이 반복되면 개는 벨소리가 울리면 곧바로 다른쪽 방으로 넘어간다.

이것은 단기지연이다.

그렇다면 만약 벨소리가 울린 후 20초후에 전류가 흐르도록 한다면 어떻게 될까?

처음에 개는 벨소리가 울리자마자 재빨리 다른쪽 방으로 도피한다.

하지만 시간이 지날수록 개는 천천히 도피하게 된다. "조금 더 있다가 가도 괜찮은데, 뭘."이라고 하면서 말이다.

즉, 개는 벨소리가 울린 후 전류가 흐르기 전까지의 그 10초란 간격 자체를 학습하게 되는 것이다.

이것은 장기 지연으로, 이같이 단기나 장기나 초기에는 크게 차이가 없지만 장기간의 실험에는 둘간의 차이가 생긴다.

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    ┃  종치고        중첩  ┃  ☜ 밥줄때 종소리는 아직 끝나지 않았음       

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                     ┏━━━━━━━━━┓ 

     얼마있다가 ┃  중첩       밥주기   ┃

                     ┗━━━━━━━━━┛

         ↑  요 얼마라는 기간이 짧으면 단기지연, 길면 장기지연

③ 동시 조건형성(simultaneous conditioning)

CS와 US가 정확히 동시에 일어난다. 종을 치는 것과 동시에 밥을 주는 것이다.

하지만 동시 조건형성은 CR을 확립시키기에는 약한 절차이다.

US에 가려 CS가 잘 느껴지지 않기 때문인듯 하다.

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    ┃         종치고         ┃          

    ┗━━━━━━━━━┛        - 동시에 -

    ┏━━━━━━━━━┓

    ┃        밥도주고       ┃

    ┗━━━━━━━━━┛

④ 역향(또는 후향, 역행) 조건형성(backward conditioning)

US후 CS를 준다. 밥을 준 다음 종을 치는 것이다.

    ┏━━━━━━━━━┓                  ┏━━━━━━━━━┓ 

    ┃         밥주고          ┃  좀있다가    ┃        종치기          ┃

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역향 조건형성으로는 CR을 만들어내기가 불가능하거나, 가능하다 하더라도 아주 어렵다.

파블로프의 한 실험에서는 역향조건으로 중성자극과 US를 427차례나 짝지었지만 결국 중성자극은 CS가 되지 못했다.

하지만 역향이 흔적 조건형성으로는 고작 20차례의 짝짓기 후에 중성자극이 CS가 되었다.

CS와 US의 짝짓기 중에서 가장 효과적인 것은 이론적으로 지연 조건형성이다.

하지만 실상 가장 많이 쓰이는 것은 흔적 조건형성이다.

지연에서 얼마 정도의 시간이 지나서 정확히 US를 제시한다는 것이 사실 어렵기 때문이다.

(단기 지연 같은 경우 보통 0.5초 같은 시간 후에 US가 제시되는데,

종소리 울려주자마자 정확히 0.5초후에 밥을 떡 하니 주기가 그다지 쉽지 때문이다.)

(2) CS-US 수반성

수반성(contingency)이란 일종의 if-then 진술문이다.

X라는 사건이 발생할 때 오직 그 때에만 Y라는 사건이 발생할 경우, 사건 Y는 사건 X에 수반된다.

그러니까 중성자극 후에 꼭 US가 뒤따라온다면 수반성이 높다고 할 수 있다.

(그러면 X는 곧 Y(X=Y)라고 생각 할 수 있게 된다. 그리고 그런 후 중성자극은 CS가 되는 것이다.)

당신에게도 징크스가 있는가? 내가 보는 축구경기마다 꼭 우리편이 진다던지, 시험보는 날 아침에 머리를 감거나 혹은 손톱을 깎으면 점수가 엉망이 된다던지...

이런 것도 파블로프식 조건형성에 의해 학습되었다고 볼 수 있다.

하지만 징크스의 경우에는 수반성을 과장한 경우이다.

즉, 만약 내가 축구경기를 보았을 때 실제로는 우리편이 비겼거나 혹은 이긴 횟수가 더 많았는데도 불구하고 내가 응원한 편이 졌던 횟수를 더 많았다고 느낀 것이고,

그래서 축구경기를 보는 것마다 지더라, 하는 징크스가 생긴 것이다.

(3) CS-US 근접성

근접성(contiguity)은 두 사상들이 시간적으로 또는 공간적으로 얼마나 가까운지를 가리킨다.

파블로프식 학습에서 근접성이란 CS와 US간의 간격을 말한다.

일반적으로 CS와 US가 근접할수록 CR이 더 빨리 나타난다.

그러나 간격이 전혀 없는 동시 조건형성 절차는 매우 비효율적이다.

US와 CS간의 적절한 시간간격은 몇 가지 변인들에 의해 좌우된다.

하나는 조건형성되는 반응의 종류이다.

맛 혐오 연구의 경우 CS-US간격이 길어도 좋은 결과를 얻을 수 있다.

오늘 낮에 당신이 난생 처음으로 카레를 먹었다고 가정하자.

그런데 몇 시간 후 배탈과 구역질이 났다. 요 며칠간은 평소 먹던대로만 먹었으므로 당신은 분명 오늘 낮에 처음 먹어본 카레가 문제가 되었다고 생각하게 된다.

그 뒤로 당신은 카레를 먹지 않는다. 카레 뿐만 아니라 카레맛이 나는 모든 음식을 먹지 않게 된다.

(카레맛 뿌셔뿌셔, 카레맛 프링글스, 카레맛 고로케 등등등...... 어쩌면 심지어 카레 냄새만 맡아도 두드러기가 날지도..)

이 같은 경우에는 CS와 US간격이 길어도 조건형성이 일어나는 것이다.

CS-US 간격은 또한 사용된 조건형성 절차의 종류에 따라 그 적절한 수준이 달라지는데, 일반적으로 지연 조건형성에서보다 흔적 조건형성에서 CS-US 간격이 짧은 것이 더 중요성을 갖는다.

그러나 흔적 조건형성에서조차도 CS-US 간격을 극도로 짧게 하면 학습이 일어나지 않을 수 있다.

빨간 불빛(CS)이 들어오면 눈에 공기분사(눈을 깜박(UR)이게 하는 US)가 들어오는 실험을 한다고 하자.

불빛이 들어온 후 2초 뒤에 공기분사, 불빛이 들어온 후 1초 뒤에 공기분사, 불빛이 들어온 후 0.8초 후의 공기분사, 불빛이 들어온 후 0.6초후의 공기분사....

이 실험 후 CS-US 간격이 가장 길었던 집단은 95%의 조건 반응을 보였지만(빨간 불빛이 들어오면 나도 모르게 눈을 감는)

CS-US 간격이 가장 짧았던 집단은 단지 45% 정도에서만 조건반응을 보였던 것이다.

그러므로 일반적으로 간격이 짧은 것이 긴 것보다 더 좋지만, 이상적인 시간 간격은 상황에 따라서 복잡하게 달라진다.

(글쎄, 뭐든지 적당한게 좋은 것이다)

그러나 CS와 US 간의 근접성이란 요인은 무시할 수가 없는데, 왜냐하면 그것이 어떤 식으로든 특정 조건형성 절차의 성공에 영향을 미치기 때문이다.

(4) 자극 특성

거의 모든 자극이 효과적인 CS가 될 수 있지만, 어떤 자극들은 다른 것들보다 더 효과적인 CS로 작용한다.

이것은 두 개 이상의 자극이 동시에 CS로 제시되는 실험에서 드러난다. (CS1와CS2 + US)

그와같은 복합자극(compound stimulus)을 하나의 US와 짝짓는 시행을 한 번 이상 실시한 후에

실험자는 복합자극과 그 복합자극을 이루는 요소 자극들을 하나씩 단독으로 제시함으로써 조건형성이 이루어졌는가를 검사한다.

파블로프의 조수는 개에게 냉(冷) 자극과 촉각자극을 동시에 제시하고 이어서 입에 약산성 액체를 몇 방울 흘려 넣어주는 훈련을 시켰다.

그런 다음 이 실험자는 개에게 촉각 자극만 제시하거나 냉 자극만 제시하거나, 또는 그 둘로 이루어진 복합자극을 제시하는 방법으로 개의 학습을 검사하였다.

그 결과 촉각자극이나 복합자극은 효과적인 자극이지만 냉 자극 홀로는 전혀 효과적이지 않음이 밝혀졌다.

이 현상은 뒤덮기(또는 음영화, overshadowing)라고 알려진 것인데, 한 자극의 효과가 다른 자극들의 효과를 거의 완전히 뒤덮어 버리는 일이 일어났기 때문이다.

그런데 여기서 뒤덮인 자극이라고 해서 아예 감지되지 못하는 것은 아니고 다만 효과적인 CS가 되지 못할 따름이다.

효과적인 CS들의 가장 두드러진 특징은 강도일 것이다. 즉 강한 자극은 약한 자극을 뒤덮어버린다.

시끄러운 소리가 약한 소리보다 더 효과가 있고, 약한 빛보다 밝은 빛이, 냄새가 순한 것보다 강한 향이 더 효과가 있다.

두번째로 US의 강도 또한 매우 중요하다. 일반적으로 강한 자극이 약한 자극보다 더 좋은 결과를 가져온다.(약한 전기충격보다는 강한 전기충격이..)

그러나 CS나 US의 강도는 지나치게 높을 수도 있다. 불빛이 너무 강하면 눈을 깜박여야 하는데 오히려 그냥 순간적으로 멍하니 있을 수도 있는 것이다.

세번째로, 어떤 자극이 얼마나 쉽게 CS가 되는가는 US의 성질에 따라 달라진다.

대체로 관련성이 높은 것들이 쉽게 CS가 된다.

예를 들어 US가 배탈을 일으키는 것일 때에는 독특한 맛이 CS가 될 가능성이 높지만, US가 전기충격일 때에는 시각자극과 청각자극의 조합이 CS가 될 가능성이 더 높다.

이 연구결과는 진화적인 관점에서 보면 꽤 일리가 있을 수 있다.

배탈은 부패하거나 독이 든 음식을 먹은 결과일 가능성이 높고 그런 음식은 독특한 맛이 날 가능성이 높은 반면,

사나운 포식동물이 무는 것과 같은 고통을 주는 외적자극에는 독특한 모습이나 소리(수풀을 헤치는 부스럭 소리)가 먼저 나타날 가능성이 높기 때문이다.

(5) CS와 US에 대한 사전 경험

US없이 어떤 자극에 노출되는 경험은 그 자극이 CS가 되는 것을 방해한다.

이런 현상을 잠재적 억제(latent inhibition)라고 부른다. 

쉽게 말하자면 생전 처음 경험해본 것이 CS가 될 가능성이 높다는 말이다.

만약에 당신이 오늘 배탈이 났다고 하자. 그런데 요 며칠 간 늘 먹던대로만 먹었는데 어제 낮에는 비싼 고급 프랑스 요리를 먹었던 것이다.

그럼 당신은 평소에 먹었던 김치와 된장 때문에 배탈이 났다고 생각하기보다는 프랑스 요리때문에 배탈이 났다고 생각하게 될 가능성이 높다.

(그런 의미에서 친구가 자꾸 비싼 술을 사달라고 그러면 친구 몰래 고급 술에 구토를 유발하는 약을 타보자. (농담-_-;;))

그런데 새로운 자극이 복합자극의 일부이고, 이 복합자극이 효과적인 CS를 포함하는 경우에는 어떠할까?

예를 들면, 실험자가 쥐들을 대상으로 파블로프식 학습 실험을 하는데, 처음에는 소리와 전기충격을 반복적으로 짝지어 주고,

다음에는 그 소리와 새로운 자극(불빛)으로 구성된 복합자극을 전기충격과 반복적으로 짝지어 준다고 가정해보자.

이어서 실험자가 불빛만을 제시해주면 어떤 일이 일어날까? 불빛은 CS가 되지 않았다.

이 현상은 차폐(또는 차단, 저지, blocking)라고 불리는 것으로, 한 자극이 다른 자극이 CS가 되는 것을 방해한다는 점에서 뒤덮기와 유사하다.

그러나 뒤덮기는 자극들이 강도나 유사성 같은 특성에 있어서 차이가 나기 때문에 나타나는 현상이지만,

차폐는 복합자극의 일부를 사전에 경험했기 때문에 일어난다는 점에서 다르다.

그리고 일반적으로 어떤 자극은 나중에 CS가 되는 또 다른 자극과 짝지어진 적이 있을 경우 더 쉽게 CS가 된다.

예를 들어 개에게 불빛과 종소리를 연합시킨다.

그런 다음 종소리를 약한 전기충격과 짝지어서 반사운동이 일어나도록 조건형성 시킨다.

그런 다음에 불빛만을 제시한다. 그러자 불빛은 한번도 전기충격(US)와 짝지어진 적이 없지만 종종 CR을 일으킨다.

이 같은 현상은 감각 사전조건형성(sensory preconditioning)이다.

(6) CS-US 짝짓기의 횟수

일반적으로 CS와 US가 함께 나타나는 일이 자주 있을 수록 조건 반응이 일어날 가능성이 커진다.

그러나 처음 몇 번의 연합(즉 시행)이 나중의 연합들보다 더 중요하다.

따라서 파블로프식 학습은 가속도가 감소해 가는 곡선을 따른다.

생존의 관점에서 보면 CS-US 짝짓기의 곡선적인 관계는 매우 합리적인 것이다.

부패한 음식을 먹고 배탈이 나서 다시는 그것을 먹지 않는다고 할 때, 한 서른번쯤 먹어야

"아, 이 음식은 먹어서는 안되는구나"라고 생각한다면 그때는 이미 저 세상에 가있을지도 모르는 것이다.

(7) 시행간 간격

연합한 것을 다시 반복하는 간격이다. 시행간 간격(intertrial interval)은 1초에서 몇년까지로 다를 수 있다.

종을 치면 개가 침을 흘리도록 훈련시킨다고 할 때, 이런 훈련을 열 번 되풀이 한다고 하자.

그렇다면 열 번의 시행은 어느 정도의 간격을 두어야 할 것인가?

일반적으로 긴 간격이 짧은 간격보다 효과적이다. 가장 적절한 자극간 간격(CS-US 간격)은 1초이하이지만

최상의 시행간 간격은 20-30초 혹은 그 이상일 수 있다.

(잊을만 할때마다 한번씩 가끔 해주는 것이다.)

(8) 기타 변인들

나이가 젊은 사람일수록 학습이 빨리된다.(고로, 젊어서 공부할 것)

기질도 조건 형성에 영향을 줄 수 있다. 대게 쉽게 흥분하고 단순한 녀석들은 학습을 더 빨리한다.

(그렇다고 나는 학습을 잘한다고 슬퍼하지 마세요;;;)

스트레스도 영향을 준다. 초조해 하는 학생들이 느긋한 학생보다 조건반응을 더 빨리 획득한다.

일반적으로 스트레스가 파블로프식 학습을 촉진한다.

(이는 내가 스트레스를 잘 받는 성격이기 때문에 스트레스를 유발하는 상황이 더 많이 만들어진다는 것을 암시한다.

혹시 당신의 주위에서 이상하게 스트레스를 주는 일들이 많이 생기지는 않는지..?)

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