巴夫洛夫:古典制約學習理論的建構者

by Jian De
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當狗見到食物時會分泌唾液,對一般人而言,是再平常不過的現象。然而,當餵食狗之前先發出鈴聲,再拿出食物;如此反覆幾次之後,只要出現鈴聲時,會發生什麼事情?這便是俄國生理學家巴夫洛夫(Ivan Petrovich Pavlov)在消化腺實驗中的意外發現。

▲巴夫洛夫(中間偏右側蓄滿白鬍、穿著黑西裝者)與其實驗室研究團隊及狗於1913年的合影。
【照片來源:取自SAINT-PETERSBURG.COM並自行以Palette App後製】

生平

巴夫洛夫於1849年9月26日出生在當時俄羅斯帝國境內的梁贊(Ryazan),在家中排行老大,亦為長子。他的父親彼得(Pyotr Dmitrievich Pavlov)為一名信奉東正教的神父;母親瓦爾瓦拉(Varvara Ivanova Uspenskaya)則是神父的女兒,專職家管。7歲時,他不慎從高牆跌落到石子路上,頭部因而受到重創,無法入學;因此,他一度暫留家中,課業由父親負責教導。11歲時,他才進入神學院就讀;然而,他後來受俄國生理學家謝切諾夫(Ivan Mikhaylovich Sechenov)於1863年出版之《腦的反射》(Reflexes of the Brain)一書的影響,便放棄神學,改就讀當時的聖彼得堡帝國大學(即今日的聖彼得堡國立大學〔Saint Petersburg State University〕)修習動物生理學,主要研究動物消化相關領域。1875年大學畢業後,他進入醫學院攻讀醫學研究所;就讀研究所期間(1881年),他與塞拉菲瑪(Seraphima Vasilievna Karchevskaya)結婚,婚後育有四名子女。

然而,巴夫洛夫在1883年取得博士學位後,並未參與醫學實習,而是轉攻生理學研究領域。1884至1886年,他遠赴德國萊比錫大學(Leipzig University)鑽研生理學;返國之後,他向聖彼得堡帝國大學生理學系申請主任一職被拒。雖然托木斯克大學(Tomsk University)與華沙大學(University of Warsaw)均曾先後延攬他擔任藥理系主任,但他均未接受這兩項職務。直到1890年,他才應聘擔任軍醫學院(Military Medical Academy)的藥理學教授。隔年(1891年),巴夫洛夫獲邀至實驗醫學研究所(Institute of Experimental Medicine)擔任生理學系創系後的首任系主任;他在此任職長達45年之久,並使該研究所成為最重要的生理研究中心之一。1936年2月27日,他因雙肺炎(double pneumonia)病逝於當時蘇聯的列寧格勒(Leningrad),享壽87歲。

▲巴夫洛夫。【照片來源:Wikimedia Commons

重要理論與貢獻

巴夫洛夫在研究狗的消化腺分泌時,意外發現條件反射(conditioned reflex):也就是在某種條件下,不屬於食物的中性刺激亦與食物刺激同樣會引起腦神經反射現象。巴夫洛夫自1901年發現條件反射後,便全心投入相關領域進行研究,直至35年後逝世為止。除此之外,他在心理學領域的最大貢獻,便是建構出古典制約(classical conditioning)的學習理論:古典制約是指實驗者於引起非制約反應(unconditioned response,簡稱UR)的非制約刺激(unconditioned stimulus,簡稱US)中加入中性刺激(neutral stimulus,簡稱NS),受試者經學習後出現制約反應(conditioned response,簡稱CR);原本的中性刺激,便成為制約刺激(conditioned stimulus,簡稱CS)。以上敘述可簡化為下列三大公式:

非制約前提:非制約刺激(US)→ 非制約反應(UR)
非制約插入:非制約刺激(US)+中性刺激(NS)→非制約反應(UR)
制約效果:制約刺激 CS(=中性刺激 NS)→制約反應 CR(=非制約反應)

在巴夫洛夫的「狗唾液制約反射實驗」中,餵食狗之前,均先發出鈴聲;此時鈴聲與狗分泌唾液與否並無任何關聯,故為中性刺激。在多次的鈴聲與食物伴隨出現後,當鈴聲響起時,狗不再豎起耳朵搜尋鈴聲,而是分泌唾液;此時鈴聲便成為制約刺激,唾液分泌則成為制約反應。此外,此實驗亦發現:鈴聲可用燈光、節拍器等其他中性刺激來替代。

人物點評與結語

巴夫洛夫在消化腺方面的實驗研究,使他於1904年榮獲諾貝爾生理學或醫學獎。雖然巴夫洛夫生前從未認為自己是位心理學家,然而他除了在學習心理學領域貢獻卓著、有目共睹之外,對於日後行為學派的發展亦功不可沒!

參考資料

張春興(2007)。張氏心理學辭典(重訂一版)。臺灣東華書局。
超普通心理學(2017)。古典制約。https://spiketren.gitbooks.io/psy101/content/v/changes/2/ch6/core/gu-dian-zhi-yue.html
古典制約(2023年5月19日)。載於維基百科。https://zh.wikipedia.org/wiki/古典制約
Hogan, J. D.(2021)。24個最受歡迎的心理學故事:野孩子、女巫獵殺到巴甫洛夫的狗,揭開隱藏在實驗背後的細節與真相(林金源譯)。漫遊者文化。(原著出版於2020年)
Asratyan, E. A. (2001). I. P. Pavlov: His Life and Work. University Press of the Pacific.
Ivan Pavlov – Biographical. (2023, May 23). In The Nobel Prize. https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1904/pavlov/biographical/
Ivan Pavlov. (2023, May 13). In Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Ivan_Pavlov

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