Тема: Механизмы обучения Физиология ВНД и сенсорных систем

2 ОБУЧЕНИЕ Обучение – процесс, заключающийся в проявлении адаптивных изменений индивидуального поведения в результате приобретенного опыта. В процессе обучения происходит отбор оптимальных реакций организма, но процесс оценивается только по результатам поведения. Научение – последовательность сложных процессов, вовлекаемых в приобретение, хранение и воспроизведение информации. Типы обучения: 1) Неассоциативное обучение; 2) Ассоциативное обучение; 3) Когнитивное обучение.

3 1. Неассоциативное (облигатное) обучение Обусловлено набором средовых факторов, не требует совпадения (ассоциации) внешних сигналов с той или иной целостной деятельностью организма Относится к приобретённому поведению. Приобретённое поведение – формирование в течение индивидуальной жизни навыков, приспособительных реакций организма на воздействие внешней среды. Приобретенные формы поведения формируются в процессе обучения. Присуще молодым организмам. Формы неассоциативного обучения: 1) Суммационная реакция 2) Привыкание 3) Импринтинг 4) Имитация или подражание

4 1). Суммационная реакция Суммационная реакция – свойство нервной системы, заключающееся во временном усилении реакции организма или ее появлении на ранее неэффективный стимул под влиянием биологически значимого воздействия. Свойства суммационной реакции: Реакция вызывается неспецифическим стимулом; Реакция кратковременная; После исчезновения реакция не восстанавливается; Прекращение реакции (разрушение) не связано с ее торможением. В основе явления суммации лежат два процесса: Сенсибилизация – повышение чувствительности нервной ткани к раздражающим воздействиям; Фасилитация – облегчение запуска данной реакции.

5 2). Привыкание Привыкание – относительно устойчивое ослабление реакции вследствие многократного предъявления раздражителя, не сопровождающегося каким-либо биологически значимым агентом (подкреплением). Явление привыкания распространено в животном мире, начиная с одноклеточных организмов. Свойства привыкания Не связано с сенсорной адаптацией и утомлением. Рассматривают как подавление реакций, незначимых для животного.в основе привыкания – научение не отвечать на незначимые раздражители (негативное обучение)

6 Привыкание Привыкание – простейшая форма обучения, основа для более сложных форм обучения. Привыкание зависит от: специфичности стимула силы раздражителя состояния организма Типы привыкания на основе временной характерристики: кратковременные процессы привыкания; долговременные процессы привыкания Форма привыкания - Ориентировочный рефлекс ОР Факторы, вызывающие ОР: Новизна Неожиданность Значимость для организма

7 ОР Биологическое значение – повышение возбудимости сенсорных систем для наилучшего восприятия действующих на организм раздражителей с целью установления их биологического значения. Процессы, лежащие в основе формирования ОР: Начальная реакция – тревоги: повышение тонуса мышц и фиксирование позы (затаивание), генерализованное изменение электрической активности разных отделов мозга Исследовательская реакция – поворот головы, глаз в направлении источника раздражителя. Реакция возникает как результат рассогласования сопоставления действующей информации с уже имеющейся в памяти. При их совпадении - реакция не возникает.

8 3). Импринтинг – запечатление Импринтинг – комплекс видоспецифических поведенческих адаптаций животных и человека, появляющийся в быстрой и жесткой фиксации в долговременной памяти отличительных признаков объектов, имеющих для организма важное значение Свойства импринтинга Данный вид обучения не требует подкрепления. Условие реализации импринтинга – критический или сенситивный период развития. Запечатление сохраняется на протяжении всей жизни

9 4) Имитация или подражание Имитация или подражание – происходит от латинского «imitatio», что значит подражание, переимчивость. Имитация - обучение, основанное на приобретении индивидуального опыта одним человеком путем повторения действий другого человека. Формы имитации: Мимики; Движений; Жестов; Голоса; Поведения. Имитация: Носит врожденный характерр Условие реализации имитации – визуальный контакт

10 2. Ассоциативное обучение Ассоциативное обучение - (факультативное, эффект зависимое обучение) – осуществляется при расширении набора внешних факторов, способных приобретать то или иное сигнальное значение в зависимости от ассоциации их с целостной реакцией организма. В процессе ассоциативного обучения происходит формирование собственной среды путем извлечения для себя ее функциональных составляющих, значимых для выполнения тех или иных актов поведения. Значение – расширение приспособительных возможностей организма, выступающего в качестве активного фактора взаимодействия со средой. Возникает по мере созревания организма. Основные формы: классический условный рефлекс инструментальный условный рефлекс

11 1) Классический условный рефлекс Рефлекс (от лат – reflexus- отражение) – реакция организма на воздействие внешней или внутренней среды при обязательном участии нервной системы. Павловский условный рефлекс (рефлексы первого типа) – пример: рефлекс на модели слюноотделения при сочетании индифферентного и безусловного раздражителей. Условный рефлекс – индивидуальная системная приспособительная реакция, возникающая на основе образования в ЦНС временной связи между условным (сигнальным) раздражителем и безусловно-рефлекторным актом

12 Классический условный рефлекс Пример – классический условный рефлекс И.П.Павлова – рефлекторное слюноотделение: Индифферентный раздражитель (какой-либо посторонний раздражитель – свет лампочки) сочетается с безусловным раздражителем (раздражение ротовой полости при попадании пищи) вызывает безусловное слюноотделение. Пища – являлась подкреплением. По мере сочетания этих компонентов первый раздражитель (лампа) приобретает свойство условного стимула, способного вызвать слюноотделение. Характеристика классического условного рефлекса: Совпадение условного и безусловного раздражителей во времени Многократное повторение Наличие подкрепления Подкрепление независимо от результата поведения Стимул связан с результатом поведения Биологическая значимость – адаптация к внешней среде за счет первичной ориентации по признакам среды.

13 2). Инструментальный условный рефлекс Инструментальный условный рефлекс – основной вид целенаправленного поведения животных и человека. Последовательность событий зависит и от внешней сигнализации и от поведения особи. Служат основой произвольного поведения и формируются на базе безусловно-рефлекторных двигательных реакций. Свойства инструментального рефлекса Первоначальная выработка двигательного навыка Научение методом проб, ошибок, случайного успеха Подкрепление определяется результатом поведения Стимул не связан с результатом поведения Результат поведения зависит от успешности реакции

14 Пример инструментального условного рефлекса Крыса в экспериментальной камере случайно нажимает на педаль и получает пищевое вознаграждение. При повторении – формируется связь – «нажатие на педаль – пища». Затем, после выработки прочной условной связи, экспериментатор перед нажатием на педаль включает посторонний раздражитель. После повторения этого комплекса формируется связь: «Сигнал – нажатие на педаль – пища». В рефлексе – активное начало – нажатие животным на педаль, двигательный акт не имеет генетической связи с получением пищи. Эти рефлексы называют оперантным поведением. Пример: поведение животного в лабиринте. Первые инструментальные рефлексы описаны Ю.М.Конорски.

15 Нейрональные механизмы ассоциативного обучения: 2 типа ассоциативного обучения: 1). Пре- постсинаптическое совпадение – принцип Д. Хебба. Условием усиления связи между пре и постсинаптическим нейроном является совпадение их активности. Достигается при большом количестве сочетаний 2). Пре-модулирующее совпадение Одновременно активизируется пресинаптический и модулирующий нейрон, в этом случае – не требуется одновременной с ними активации постсинаптического нейрона. Долговременная потенциация (ДП) – один из механизмов повышения эффективности синаптической передачи при обучении.

16 3. Когнитивное обучение Когнитивное обучение – основано на формировании функциональной структуры среды, т.е. на извлечении законов связей между ее отдельными компонентами. Форма обучения присуща зрелым особям с высокоразвитой нервной системой. Базируется на неассоциативном и ассоциативном обучении. Может рассматриваться как прогресс развития в онтогенетическом и филогенетическом плане. Основные формы когнитивного обучения: 1) психонервная деятельность 2) рассудочная деятельность 3) вероятностное прогнозирование

17 1) Психонервная деятельность (образная) Обучение, интегрирующее элементы внешней среды в целостный образ, который посредством ориентировочной реакции направляет поведение организма. Характерные особенности психонервной деятельности: Психонервный образ формируется после одной реализации индивидуального поведения Целостный образ фиксируется в долговременной памяти Целостные представления обусловлены функционированием нервных ансамблей, включающих комплексы нейронов сенсорных, моторных и ассоциативных областей коры.

18 2) Элементарная рассудочная деятельность Высшая форма адаптации, заключающаяся в использовании предварительно воспринятой тактики изменений в среде для выбора стратегии своего будущего поведения. Базируется на инстинктах и эмоциях. Характерные черты: Улавливает законы, связывающие предметы и явления мира Приобретается сразу, т.е.при первом соприкосновении с новыми условиями Использует индивидуальный и врожденный опыт организма Реализуется при участии эмоций Разработка учения о элементарной рассудочной деятельности связана с именем Л.В.Крушинского, 1977.

19 3). Вероятностное прогнозирование Форма обучения, заключающаяся в предвосхищении будущего, основанная на вероятностной структуре прошлого опыта и информации о наличной ситуации. На основе их строится гипотеза, которая так же носит вероятностный характер На основе гипотезы выбирается реакция (стратегия поведения), приводящая к получению результата с наибольшей вероятностью. Биологическая значимость – построение прогноза для оптимизации дальнейшей деятельности. Теория вероятностного обучения основана на представлениях о возможности предсказания статистических закономерностей и выборе оптимальных стратегий поведения при обучении субъекта