1. 설명
고전적 조건형성(古典的條件形成)은
이반 페트로비치 파블로프가 한
널리 알려진 실험,
"파블로프의 개"를 통해 알려진
학습의 일종이다.
본래 처음부터
파블로프가 "반사"(reflex)에 대해
연구한 것은 아니다.
그는 처음에는 동물의
타액분비를 기록하고 있었고,
그 중에서도 특히 개의 침샘에서
나오는 침의 분비량에 관심이 많았다.
사실 파블로프 외에도
예컨대 무릎 반사와도 같은 것은
당대 생리학계에 꽤 연구되고 있었으며
한 연구자는 심지어 독자적으로
조건반사를 발견하기 직전까지 갔었다.
그가 파블로프보다 앞서
조건반사를 발견했다면
역사에 이름을 길이 남겼겠지만,
그 과정이 꽤 웃지 못할 정도이다.
이야기는 당초 미국의
명망 없던 한 대학원생이었던
에드윈 트윗마이어(E. B. Twitmyer)는
펜실베이니아 대학교 소속의 학생으로서
1902년에 무릎 반사를 연구하고 있었는데,
그가 실수로 고무 망치를 떨어뜨리자
실험 참가자의 다리가 쑥 올라갔다.
조건반사가 발견되는
역사적인 순간이었지만
정작 이 대학원생이
1904년 미국심리학회에서
그것을 발표하던 때가 너무 좋지 않았다.
앞서 발표자로 선 한 석학이
오전 시간을 한참 넘겨서 발표하는 바람에
이미 점심시간이 지난 상태였고,
머릿속에 점심식사가 어른거리는
참석자들은 고픈 배만 문지르면서
저 새파란 학생의 발표는 언제 끝나나
애를 태우고 있었다고 한다.
이러한 일들이 지나가고 나서
파블로프가 비로소 일개
군부대급 규모의 조수들을 동원해서
조건반사를 체계적으로 연구하게 되었다.
우선 애완견에게 먹이를 안 주고
종소리만 울려 본 결과는
아무 반응이 없었다.
그 후 애완견에게 먹이를 줄 때마다
작은 종을 울려서 소리를 냈다.
이것을 오랫동안 계속했다.
그러다가 어느 날에는 먹이도 주지 않고
종만 울려 봤는데 여기에 낚인 개는
처음에 무반응이었을 때와는 달리
주인이 먹이를 주는 줄 알고
침을 질질 흘렸다.
이렇게 해서 파블로프는
조건반사를 발견하게 되었다.
학자들은 고전적 조건형성
(classical conditioning)이라 불리게 되는
이 현상에 열광하였고,
훗날 스키너에 의해
"조작적 조건형성"
(operant conditioning)이
주창되면서 한 단계 더 발전하게 된다.
왜 이런 일이 가능한지는
적어도 환경 적응적인 측면에서
이해할 수 있으리라는 분석이 많다.
앞으로 닥쳐올 일에 대한
기대감 혹은 불안감에 의해,
유기체가 향후에 벌어질 일을
나름대로 예측하고 대비하려는
것이라는 얘기다.
좋은 일이든 나쁜 일이든 불문하고 말이다.
그러나 공포나 혐오 등의
정서가 개입된 조건형성은
오히려 부적응적인 결과를
초래하기도 한다.
사실 당연하다면 당연한 것이고
매우 자연스러운 현상이지만
남을 파블로프의 개라고 부르는 것은
아무 생각 없이 무언가를 할만큼
세뇌당했다는 아주 안 좋은 욕으로
쓰일 때가 많다.
이미지가 별로 좋지는 않은
실험이엇던 것이다.
게다가 파블로프가 이 실험을
하는데에는 700마리가 훌쩍 넘는
개들이 희생당했는데,
그 이유가 바로 다름아닌
턱에 구멍을 뚫어 타액을 측정하는
동물학대성 실험방법 때문이였다고 한다.
역으로 종을 울리면
사람이 개에게 일단 먹이를 준다고
해석하는 경우도 있다.
야마꼬툰에서 소재로 삼은 바 있다.
파블로프의 고양이 버전도 있다.
소련은 이 효과를 응용해
폭탄개를 만들려 시도했으나
전장에서 훈련할 때 쓰던
소련 전차의 엔진음을 기억해
아군 전차 밑으로 기어들어가는 바람에
폐지했다고 알려졌다.
실제로는 팀킬이 아니라
처음에 몇 건이 성공하기는 했으나
독일군이 알아채고 오는 개들을
족족 쏴버렸기 때문에
효과가 없었기 때문에 폐지했다.
- - -
2. 개요
실험의 개요를 정말 간단히 설명하면
대략 다음과 같다.
종을 울려준다.
(개는 잠깐 쳐다볼 뿐, 다른 반응이 없다.)
이를 중성자극(Neutral Stimulus; NS)
이라 한다.
먹이
(Unconditioned Stimulus; 무조건 자극)
를 준다.
개는 본능적으로
침을 흘린다
(Unconditioned Response; 무조건 반응).
이를 무조건 반사
(Unconditioned Reflex)라 한다.
종을 울려주면서,
약간의 시간차를 두고
먹이를 준다.
역시 개는 침을 흘린다(무조건 반응).
이를 조건형성(Conditioning)
이라 한다.
종만 울려준다
(Conditioned Stimulus; 조건자극).
개는 먹이가 없는데도
침을 흘린다
(Conditioned Response; 조건 반응).
이를 조건 반사
(Conditioned Reflex)라 한다.
- - -
3. 추가연구
상술되기도 했지만
파블로프의 연구진 자체가
워낙에 대규모이고,
파블로프 본인도
사실상 안정기에 접어든
중년의 학자였기 때문에
방대한 추가 연구들을 할 수 있었다.
동료 연구자들이 손 대볼 만한
어지간한 후속 연구거리 떡밥들은
파블로프가 다 쓸어담았다고 해도
과언이 아닐 정도엿다.
이하에 간략하게 서술될
과학적 사실들 중에는
파블로프가 함께 발표한 것들이 꽤 많다.
< 고순위 조건형성 >
(higher-order conditioning)
조건자극-조건반응 연합이
충분히 확고해진 후에는,
조건자극에다
다른 중성자극를 추가로 연합시켜서
새로운 조건형성을 만들어낼 수 있다.
예를 들어 메트로놈이
똑딱거리는 소리와
침 분비를 연합시킨 후에는,
검은 사각형이라는
엉뚱한 중성자극를 가지고도
메트로놈 소리와 연합시켜서
침을 흘리게 만들 수 있다.
조건형성의 잠재적 억제
(latent inhibition)에 관련된
연구에 따르면,
과거에 무조건 자극과
제대로 연합되지 않았던 중성자극은
조건자극-조건반응 연합을
일으키는 것이 더 어려워진다.
예를 들어,
이미 개가 먹이 그릇 없이
종소리만 지속적으로 접해 왔다면,
뒤늦게 먹이 그릇과
종소리를 연합시키려고 해도
그것이 더 쉽지 않게 된다.
학자들은 무조건 자극이 나타나기 전에
조건 자극이 존재하는 방식의
디자인이 그렇지 않은 디자인보다
더 조건형성이 쉽다는 것을 발견했다.
만일 조건 자극이
무조건 자극보다 선행한다면,
그것이 흔적(trace) 절차든
지연(delayed) 절차든 관계없이
무조건 자극 이전에
조건 자극이 선행하지 않은 디자인,
즉 동시(simultaneous) 절차 및
역행(backward) 절차보다
압도적으로 효율적이라는 것이다.
일례로 파블로프는
역행 절차에서
무려 427회의 시행에서도
조건형성에 실패했다고 보고했다.
< 음영화(overshadowing)와
차폐(blocking) >
약한 중성 자극보다는
강한 중성 자극이
조건형성을 더 빠르게 일으키며,
약한 무조건 자극이
그 효율면에서
강한 무조건 자극만 못하다.
또한, 기존에 확고히 자리잡은
조건자극-조건반응 연합에서,
기존의 조건자극에다
생소한 중성자극을
함께 섞어놓는 복합자극
(compound stimulus)으로 제시하면,
새로 추가한 중성자극은
조건자극이 되기 어렵다.
당연한 말이지만
더 많은 연합훈련이,
그리고 더 빠른 시행 간 간격
(inter-trial interval)이
더 효율적인 조건형성을 가져온다.
< 맛 혐오 학습(taste aversion learning) >
가르시아 효과라고도 한다.
유기체에게 복통을 일으키는 자극은
단 한두 번의 연합으로도,
수 시간 내지 수 일에 걸친 자극으로도
학습이 가능하다.
이때의 자극이 만약
먹는 것과 연관이 되어있다면
효과는 배가된다.
예를 들어 평생 처음으로
해삼 요리를 맛본 사람이
다음날 명량 영화를 보다 말고
화장실로 달려가서
거하게 폭풍설사를 했다면,
그 사람은 최민식과 설사를
연관짓는 게 아니라
해삼과 설사를 연관지을 가능성이 높다.
진화론적으로 보면 사실 당연한 얘기이다.
같은 진화론적 맥락에서
학자들은 전기 충격이라는 무조건 자극이
미각에 근거한 중성 자극보다는
청각과 시각에 근거한 중성 자극과
더 잘 연관 짓는다는 점도 밝혀냈다.
예를 들어 매운 음식을 먹으며
TV를 보다 윙하는 소리와 함께
감전이 되면 매운 음식이 아니라
윙하는 소리와 감전을 연관지을 것이다.
< 소거(extinction) >
잘 확립된 조건자극-조건반응 연합에서
갑자기 조건반응이 사라져 버리고
조건자극만 지속적으로 제시된다면,
조건자극은 점차 그 위상을 잃어버리고
다시 중성자극으로 되돌아간다.
저 앞의 파블로프의 개 실험으로
예를 들어 보자면,
종소리-먹이 연합이 확립된 후
종만 울렸을 때는
처음에는 개가 침을 흘리게 되지만
종만 울리고 먹이를 안 주는
패턴이 계속되면 결국
개는 종소리를 들어도 더 이상
침을 흘리지 않게 되는데 이게 바로 소거다.
망각과는 약간 다르다.
망각은 조건반사가
학습되지 못할 경우 나타나는 것이지만
소거는 조건자극의 단독시행이
반복되는 경우 나타난다.
다시 파블로프의 개 실험으로
예를 들어 보자면
먹이를 안 주고 종소리만 울려서
종소리-먹이 연합을
잊어버리는 게 소거면
아예 종소리조차 안 울려서
잊어버리는 것은 망각인 것이다.
그러니까 가슴아픈 실연을 겪은
옛 애인의 소식이 안 들려서
떠오르지 않는 건 망각이지만
몇년 뒤 옛 애인과
단순한 업무상 동료로 만나서
부대끼다 보니 무덤덤해지는 건 소거다.
이는 공포증을 치료하는
방법 중 하나인
체계적 둔감법
(systematic desensitization)과
간접적인 관련이 있다.
< 자발적 회복(spontaneous recovery) >
소거 절차 이후 완전히
사라졌다고 생각했던 조건반사가
갑작스럽게 다시 나타날 수 있다.
이러한 자발적 회복은
소거 절차를 계속해서 반복하면
금세 다시 사라진다.
또는 renewal effect라고 한다.
< 자극 일반화(stimulus generalization) >
조건반응을 성립시킨
원래의 조건자극과
비슷한 자극이 주어졌을 때
원래의 조건반응과 동일한 반응을 보여준다.
< 자극 변별 (stimulus discrimination) >
자극 일반화와 반대되는 현상 이다.
원래의 조건자극과
비슷한 자극을 받더라도
다른 자극으로 받아드리고
원래의 조건반응을 하지 않는 것.
예를 들어
자신이 기르던 애완견과
비슷한 개한테 물리더라도
애완견을 무서워하지 않는 것이다.
한번은 파블로프의 조수가
개에게 원을 보면 침을 흘리고
타원을 보면 침을 흘리지 않도록 훈련시켰다.
그리고 개에게 제시할
타원을 점차 변형시켜서
이심률이 0에 수렴하게끔
(즉, 원에 가깝게) 만들어 가면서
이 개가 어떻게 반응할지를 지켜보았다.
개는 물론 어느 시점부터는
수행에 더 이상 진전을 보이지 못했는데,
흥미로운 일이 벌어졌다.
조용하던 이 개는
갑자기 실험대 위에서 깽깽거리며
몸부림을 치기 시작했고,
피부에 전기 충격을 가하도록
연결된 장치를 마구 물어뜯었으며,
방과 실험실을 연결하는
잡다한 관들을 깨무는 등
뜻밖의 난동을 부리기 시작했다.
실제로 인간을 대상으로
매우 미묘한 조건형성을
시도하려다가 참가자가
피로를 호소하며 실험이 중단되는 경우도
왕왕 있다.
무조건반사는 뇌가 관여하지 않지만,
적어도 조건자극과 조건반응은
소뇌(cerebellum)가
결정적으로 관여한다는 사실이
훗날 신경과학자들에 의해 밝혀졌다.
마약 중독 말기의 중독자들이
내성치 이하의 마약을
사용했음에도 불구하고
사망하는 사례가 고전적 조건형상과
관련이 있을 수 있다는 의견이 있다.
이 의견에 따르면
그들이 평소 미량의 마약만을 사용했지만
평소에 마약을 투약하던
특정 장소가 아닌 다른 곳에서
투여함으로써
특정 장소=마약이라는
조건반사가 어긋나 신체가
마약에 대해 제대로 대비를
할 수 없게 되어 사망이라는 결과가
나왔다고 한다.
1. 고전적 조건형성
고전적 조건형성
(古典的條件形成,
Classical Conditioning)은
행동주의 심리학의 이론으로,
특정 반응을 이끌어내지
못하던 자극(중성자극)이
그 반응을 무조건적으로
이끌어내는 자극(무조건자극)과
반복적으로 연합되면서
그 반응을 유발하게끔 하는
과정을 말한다.
이반 파블로프의 개 실험이
이에 관하여 잘 알려져 있다.
- - -
2. 이론
고전적 조건형성이론
(古典的條件形成理論)은
특정한 자극에 따라 생기는
반응은 그와 다른 성질의
자극으로도 똑같이 만들 수 있다고
주장하는 학습 이론으로
러시아의 생리학자
이반 파블로프가 주장하였다.
- - -
3. 개요
- 생체가 본래 가지고 있는
반응을 〈무조건 반응〉
(UR; UnConditioned Response)
이라고 한다.
(예) 개가 침을 흘린다.
- 무조건 반응을 일으키는
자극을 〈무조건 자극〉
(US; UnConditioned Stimulus)
이라고 한다.
(예) 개에게 주는 음식
- 무조건 반응을 일으키지 않는
자극을 〈중성 자극〉
(NS; Neutral Stimulus)이라고 한다.
(예) 종소리를 들려준다. (학습 성립 전)
- 중성 자극에 의해
일어나는 반응을 〈비상관 반응〉
이라고 한다.
(예) 개가 귀를 기울인다.
중성 자극 직후에
무조건 자극을 주는 것을
반복하면 중성 자극만으로
무조건 반응이 일어나게 된다.
이것을 《고전적 조건형성》이라고 한다.
고전적 조건형성에 따른
자극을 〈조건 자극〉
(CS; Conditioned Stimulus)
이라고 하며,
고전적 조건형성에
따른 반응을 〈조건 반응〉
(CR; Conditioned Response)
이라고 한다.
예를 들어, 고전적 조건형성이
학습된 개에게 소리를 들려주는 것은
조건 자극이며,
이 소리에 반응하여
침을 분비하는 것은
조건 반응이다.
- - -
4. 조건 형성
이반 파블로프는
조건 형성이라는 과정을 통해
행동의 수정이 이루어질 수
있다고 보았다.
조건 형성이란
평소 특정한 반응을
이끌어내지 못했던 자극
(중성자극, Neutral Stimulus : NS)
이 무조건적인 반응
(무조건반응,
UnConditioned Response : UR)
을 이끌어내는 자극
(무조건자극,
UnConditioned Stimulus : US)
과 연합하는 과정을 말한다.
조건 형성이 이루어지면
중성자극은 조건 자극
(Conditioned Stimulus : CS)
이 되어 조건 반응
(Conditioned Response:CR)
을 이끌어낸다.
이 과정을 이반 파블로프의
조건 형성 실험을 예로 들어
설명하면 다음과 같다.
- 조건 형성 이전 -
개는 음식을 보면 무조건 침을 흘린다.
여기서 음식은
무조건자극(US)이 되고,
침을 흘리는 반응은
무조건반응(UR)이 된다.
또한 종소리를 들려주면
개는 반응이 없다.
여기서 종소리는
어떤 반응도 이끌어내지 못하는 중성자극(NS)이 된다.
- 조건 형성 과정 -
개에게 음식을 줄 때마다(US)
반복적으로 종소리를 같이 들려준다(NS).
이 과정을 무조건자극과
중성자극의 연합,
혹은 조건 형성이라고 표현한다.
- 조건 형성 이후 -
조건 형성이 된 후에는
중성자극인 종소리(NS)만
들려주어도 침을 흘리게 된다.
여기서 조건 형성이 된 후의
종소리는 조건자극(CS)이 되고,
조건 형성이 된 후에 침을
흘리는 반사는 조건반응(CR)이 된다.
이런 고전적 조건 형성이
일어나는 이유는 어떤 유기체가
조건자극(CS)을 제공받으면
곧이어 무조건자극(US)도
함께 제공받을 것이라고
믿기 때문이다.
즉, 조건자극을
무조건자극이 제공된다는
신호로 파악한다는 것이다.
고전적 조건 형성을
실험한 예는 위의 예 말고도
쉽게 찾아볼 수 있다.
-
Watson&Rayner(1920)는
알버트라는 아이가
흰쥐에게 공포를 느끼도록 하였다.
이 아이는 본래 흰쥐에게
공포를 느끼지 않던 아이였다.
하지만 알버트가 흰쥐에게
다가가거나 만질 때마다
갑작스런 큰 소리를 들려주었고,
결국 알버트는
흰 쥐를 무서워하게 되었다.
사람은 원래 갑작스러운
큰 소리에 놀라는 반응을 한다.
여기서 큰 소리는
무조건자극이 되고,
놀라는 반응은
무조건반응이 되는 것이다.
처음에는 무서움을
느끼지 않았던
흰쥐(중성자극)와
큰소리(무조건자극)를
지속적으로 연합하면
흰 쥐(조건자극)만 보아도
놀라는 반응(조건반응)을
하게 되는 것이다.
이 또한 고전적 조건 형성
이라고 할 수 있다.
- - -
5. 이차적 조건 형성
조건자극은 본래 반응을
이끌어내지 못하는
중성자극이었다.
그러나 조건 형성이
이루어지고 나면
무조건자극과 같이
반응을 이끌어내게 된다.
이렇게 조건 형성이 된
자극은 다른 중성자극도
조건 형성을 할 수 있는
힘이 생기는데,
위의 이반 파블로프의 개
실험에서 조건 형성이 된
종소리와 함께 파란 불빛을
보여주면 파란 불빛만 봐도
침을 흘리게 되는 것이다.
이런 현상을
이차적 조건 형성
(Second-order Conditioning)
이라고 하며 그 이상의
조건 형성을 삼차적 조건 형성,
사차적 조건 형성 등등
고차적 조건 형성
(Higher-order Conditioning)
이라고 한다.
그러나 현실적으로
삼차적 조건 형성 이상은
일어나기 힘들다.
이런 고차적 조건 형성에서는
조건자극들이 연달아 제공되고,
음식이 제공되지 않아
소거의 과정이 일어나기 때문이다.
- - -
6. 소거
소거(Extinction)는
조건 형성이 풀어져 조건자극이
다시 중성자극으로
돌아가는 것을 말한다.
만약 이반 파블로프의 개 실험에서
조건자극인 종소리만 들려주고
계속해서 음식을 제공하지 않는다면
개는 조건자극인 종소리를 듣고도
침을 흘리지 않게 된다는 것이다.
즉, 조건자극과 함께
무조건자극을 계속해서
제공하는 수반성을 제거한다면
조건반응은 잘 형성되지 않게 된다.
따라서 수반성은 일관성과 관계있다.
그러나 소거가 되었다고 해서
조건반응 자체가
소멸되었다는 것은 아니다.
만약 소거가 일어난
이반 파블로프의 개에게
종소리(조건자극)를
갑자기 제시하면
침(조건반응)을 흘린다.
이런 과정을
자발적 회복(Spontaneous Recovery)
이라고 한다.
이 자발적 회복은
학습이 영속적이라는 것을
뒷받침하는 근거가 되기도 하는데,
우리가 배운 내용을
잊어버렸다고 해서
두뇌에서 아예 지워지는 것이
아니라 어떤 계기에 의해
문득 떠오르기도 하는 것에서
경험하는 것과 같다.
또한 소거가 일어난
이반 파블로프의 개에게
다시 함께 종소리와 음식을
제공한다면 종소리는
중성자극에서 다시
조건자극으로 회복되며
종소리(조건자극)와
음식(무조건자극)의 연결은
더욱 단단해지게 될수도있다.
한편 수반성은 자극 제시의
시간간격과 횟수에서
일관성이 없는 경우에서도
약화될 수 있지만 여러 자극의
강도 차에서도 수반성을
약화시킬수있는 확률적 관계가
있는것으로도 알려져있다.
- - -
7. 자발적 회복
자발적 회복
(Spontaneous Recovery)
소거절차가 이루어진 후에도
음식물과 연합시키지 않은 채
다시 종소리만 반복적으로
개에게 들려주었을 때,
소거되었던 종소리에
침을 흘리는 반응이
재훈련 없이 다시 나타난다.
이를 조건반응의
자발적 회복(Spontaneous Recovery)
이라 한다.
이때 반응의 강도는 전의 절반
정도밖에 되지 않으나,
자발적 회복은 학습이란
영원히 소멸되는 것이 아님을
시사해 주고 있다.
- - -
8. 자극의 일반화
자극일반화
(Stimulus Generalization)란,
조건자극과 유사한 다른 자극에
동일한 조건반응이
나타나는 것을 말한다.
바로
'자라 보고 놀란 가슴,
솥뚜껑 보고 놀란다'
라는 우리 속담이
가지는 의미와 같다.
갈치구이를 먹다가 목에
가시가 걸린 적이 있는 아이가
식사 때마다 생선을 피하려는 모습을
예로 들 수 있다.
그러나 가시가 많지 않거나
씹어 먹으면 되는 생선통조림을
우연히 먹은 아이는 다시
생선을 먹을 수 있게 된다.
이런 현상을
변별(Discrimination)이라고 한다.
ㅡ 나무위키, 위키백과
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