条件反射是一种基本的反应形式,在动物学领域中有着广泛的应用。它是指一个动物在经过一系列的刺激后,会产生一个自动的反应。条件反射在动物行为研究中的应用非常广泛,从动物的学习行为到行为疗法,都有着它独特的应用。
条件反射在动物学中的应用
动物的学习行为是研究条件反射的一个重要方面。在实验中,研究者可以通过多次重复某个刺激,让动物建立一个自动的反应。比如,当一个狗看到食物时会流口水,这种反应就是条件反射。通过对这种反应的研究,我们可以深入了解到动物的学习能力和行为习惯,这对于人类的教育和训练也有很大的启示意义。
除了学习行为,条件反射在动物行为疗法中也有着广泛的应用。比如,当动物因为某些原因出现行为异常时,可以通过条件反射的方式让它们改变自己的行为。比如,有些狗喜欢乱咬东西,这时我们可以通过训练,让它们建立一个自动的反应,当它们想咬东西时,自动停止这种行为,这种方法被称为行为疗法,可以帮助动物养成良好的行为习惯。
此外,条件反射在动物行为研究中也有着重要的应用。通过对动物的条件反射反应进行研究,我们可以深入了解到动物的神经系统和行为机制,这对于人类的神经科学研究也有着重要的意义。通过对条件反射的研究,我们可以更好地理解动物的行为和思维,从而更好地保护和管理动物。
需要注意的是,条件反射在动物学研究中的应用需要遵循伦理规范。在进行实验时,必须尊重动物的权益和福利,遵循科学的实验方法和道德规范,确保实验的合法性和可靠性。
总之,条件反射在动物学中有着广泛的应用,从动物的学习行为到行为疗法,都可以通过条件反射的方式实现。通过对条件反射的研究,我们可以更好地理解动物的行为和思维,从而更好地保护和管理动物。
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(一)生命科学方面
这方面是比较直接的、大量的。生命科学中,人类的健康和福利研究离不开应用实验动物。在对人的各种生理现象和病理机制及疾病的防治研究中,实验动物是人的替难者。譬如,癌症是威胁人类健康的最大疾病,由于在肿瘤的移植、免疫、治疗等研究中使用了裸鼠、悉生动物和无菌动物,对各种恶性肿瘤的致癌原因,尤其是化学致癌物质、病毒致癌、肿瘤的病毒、免疫、治疗等方面和研究有了极大的进展,计划生育研究有相当大的工作是在动物身上作的。巴甫洛夫条件反射试验和中国生物学家朱洗的无外祖父的蟾蜍,即由动物实验进行成功。各种疾病,如高血压、动脉硬化、心脏病、甲状腺疾病、糖尿病、肥胖症、肺炎、支气管哮喘、肺气肿、矽肺、神经系统疾病、精神病、重症肌无力、胃病、肾病、肺病、胰病、胆病、畸形、传染病及外科病等发病、治疗与痊愈的机制及其生理、生化、病理、免疫等各方面的机理,都经过动物实验加以阐明或证实。因此,有人统计生物医学的科研课题有百分六十以上需要用实验动物,有许多课题的研究离开了实验动物就寸步难行。
(二)制药工业和化学工业方面
这方面对实验动物的依赖更为明显。药物和化工产品的副作用,对生命的影响程度包括致癌、致病、致畸、致毒、致突变、致残、致命,都是从实验动物的试验中获得结果。
制药和化学工业产品如不用实验动物进行安全试验,包括三致(致癌、致畸、致突变)试验,给人类应用将会造成十分严重的恶果。如1962年,西德某药厂生产一种安眠药Thalidomide,推广给孕妇使用,结果在若干年内发现畸胎发生率增高,究其原因就是与孕妇服用Thalidomide有关。
制药、化工等工业的劳动卫生措施,特别是各种职业性中毒(如铅、苯、汞、锰、矽、酸、一氧化碳、有机化合物等)的防治方法,都必须选用实验动物进行各种动物实验后才能确定。
实验动物也是医药工业上生产疫苗,诊断用血清,某些诊断用抗原,免疫血清等的重要材料,都是将菌毒种等接种于动物体内而制成。例如从牛体制备牛痘苗,猴肾制备小儿麻痹症疫苗,马体制备白喉、破伤风或气性坏疽等血清,金黄地鼠肾制备乙脑和狂犬病疫苗,小鼠脑内接种脑炎病毒后的脑组织制备血清学检验用的抗原等。
(三)畜牧科学方面
疫苗的制备和鉴定、生理试验、胚胎学研究、营养饮料的分析、保持健康群体以及淘汰污染动物等工作,都要使用实验动物。特别是在畜禽传染病的研究工作中,常急需要有合格的实验动物进行实验。目前在兽医科学研究上,由于所用试验动物或鸡卵不合乎标准,质量很差,严重影响科研效果,甚至在某些疫病的研究工作中,因无SPF动物和SPF卵,试验无法进行,所制备的疫苗的效果难以保证,导致大量畜禽病死,在经济上带来重大损失。如1981年,中国某兽医生物制品厂生产的猪瘟疫苗混有猪瘟强毒,结果注射后引起大批猪死亡,造成国家经济的很大损失,其原因是由于制苗所用的仔猪带毒,而安全检验用的动物数量和质量又符合要求所引起的,又如在生产鸡新域疫疫苗过程中,由于使用的鸡卵不是SPF鸡卵,使疫苗的质量得不到保证。
(四)农业科学方面
新的优良品种的确立除要做物理的、化学的分析以外,利用实验动物进行生物学的鉴定是十分重要和有意义的。化学肥科、农药的残毒检测,粮食、经济作物品质的优劣等,最后也还是要通过利用实验动物的试验来确定。
化肥和农药是提高农业生产的重要材料,由于未经严格的动物试验而发生的问题很多。在合成的多种新农药化合物中,真正能通过动物试验对人体和动物没有危害的只占1/30,000,其余都因发现对人的健康有危害而禁用。例如早在40年代,美国就应用杀虫剂易乙酰胺,但以后发现它是强致癌剂而停用,但已经造成了对环境的污染。五十年代研究出一种杀蟥剂Aramite,广泛用于棉花、果树、蔬菜,用了七年后发现能引起大鼠和家犬的肝癌,不得不停用,但也已造成了环境的污染。中国过去大量使用有机氯农药,后也发现它们有致癌作用,70年代,中国从瑞士的汽巴——嘉基公司进口杀虫眯的生产流水线,化了大量投资建立了生产厂和20个车间,但就是因为忽略了动物的安全性试验而造成了很大损失。因为投产后,才从国外知道消息,杀早眯能致癌,国外已经不用。以后中国只好停止发展,但已造成损失。由此可见,用实验动物进行的安全性试验对农药、化肥等生产极为重要。
(五)轻工业科学方面
人们的吃穿用,包括食品、食品添加剂、皮毛及化学纤维、生物日常用品,特别是化学制品有害成份的影响,都要用实验动物去试验。
食品、食品添加剂、皮毛制品、化妆品等上市销售,都要求必须先经国家指定的机构采用实验动物进行安全性试验,以证明其对人体无急慢性毒性,且无致癌、致畸、致突变作用,才能供应市场。
(六)重工业和环境保护方面
在重工业上,对有害物的鉴定和防治,以及国土的整个环境保护,包括废物的、气体的、光辐射的、声干扰的,等各方面的研究工业中,实验动物都是监测的前哨和研究防治措施的标样。
(七)国防和军事科学方面
各种武器杀伤效果,化学、辐射、细菌、激光武器的效果和防护,以及在宇宙、航天科学试验中,实验动物都作为人类的替身而取得有价值的科学数据。
人们都知道,在宇宙飞船首次遨游太空时,代替人类受试作生理试验的是实验动物。通过动物实验,研究人体在太空条件下,失重、辐射和天空环境因素对机体生理状态的影响。在核武器爆炸的试验中,实验动物被予先放置在爆炸现场,以观察光辐射、冲击波和电离辐射对生物机体的损伤,此外,在战伤外科的研究中,在防军事毒剂和细菌武器损伤的研究中,实验动物均被用来代替人类作为战争中的受难者,从而研究对各种战伤的有效防治措施。因此,实验动物在军事医学研究上具有特殊的应用价值。
(八)商品鉴定和国际贸易方面
现在已把实验动物的实验鉴定列为法规,它直接影响着对外贸易的数量、质量和信誉。
(九)行为科学的研究方面
实验动物在行为科学的研究中也占有重要地位。例如,汽车设计中的撞击,土建设计中震动的允许程度,灾难性事故的处理等,国外也已经采用实验动物模拟人类。
(十)实验动物科学本身研究方面
在实验动物科学本身研究中,由于其综合性很强,例如,涉及数学、物理、化学、生物学、动物学、胚胎学、营养学、微生物学、遗传学、解剖组织学,寄生虫学、传染病学、免疫学、血液学、麻醉学、生态学等,虽然它的直接研究目的,是取得适用于各种特性需要的实验动物,但它对生物科学的微观领域,都进行了更为深入的探索,例如,在遗传学、生殖生理学等的科学以及实用技术方面,都不断取得突破。
经典条件反射 经典条件反射(又称巴甫洛夫条件反射),是指经典条件反射一个刺激和另一个带有奖赏或惩罚的无条件刺激多次联结,可使个体学会在单独呈现该一刺激时,也能引发类似无条件反应的条件反应。
经典条件反射最著名的例子是巴甫洛夫的狗的唾液条件反射。
巴甫洛夫的经典条件反射学说
巴甫洛夫的经典条件反射学说【内容】:诺贝尔奖金获得者、俄国生理学家伊凡?巴甫洛夫(Ivan Pavlov, 1870-1932)是最早提出经典性条件反射的人。他在研究消化现象时,观察了狗的唾液分泌,即对食物的一种反应特征。他的实验方法是,把食物显示给狗,并测量其唾液分泌。在这个过程中,他发现如果随同食物反复给一个中性刺激,即一个并不自动引起唾液分泌的刺激,如铃响,这狗就会逐渐“学会”在只有铃响但没有食物的情况下分泌唾液。一个原是中性的刺激与一个原来就能引起某种反应的刺激相结合,而使动物学会对那个中性刺激做出反应,这就是经典性条件反射的基本内容。
条件反射的情境涉及四个事项,两个属于刺激,两个属于机体的反应。一个是中性刺激,它在条件反射形成之前,并不引起预期的、需要学习的反应。这是条件刺激(CS),在巴甫洛夫的实验中就是铃响。第二个刺激是无条件刺激(UCS)。它在条件反射形成之前就能引起预期的反应:条件反射形成之前,出现了肉,即UCS,就引起唾液分泌。对于无条件刺激的唾液分泌反应叫作无条件反应(UCR)。这是在形成任何程度的条件反射之前就会发生的反应。由于条件反射的结果而开始发生的反应叫作条件反应(CR),即没有肉,只有铃响的唾液分泌反应。当两个刺激紧接着(在空间和时间上相近),反复地出现,就形成条件反射。通常,无条件刺激紧跟着条件刺激出现。条件刺激和无条件刺激相随出现数次后,条件刺激就逐渐引起唾液分泌。这时,动物就有了条件反应。一度中性的条件刺激(铃响)现在单独出现即可引起唾液分泌。
中性刺激与无条件刺激在时间上的结合称为强化,强化的次数越多,条件反射就越巩固。条件刺激并不限于听觉刺激。一切来自体内外的有效刺激(包括复合刺激、刺激物之间的关系及时间因素等)只要跟无条件刺激在时间上结合(即强化),都可以成为条件刺激,形成条件反射。一种条件反射巩固后,再用另一个新刺激与条件反射相结合,还可以形成第二级条件反射。同样,还可以形成第三级条件反射。在人身上则可以建立多级的条件反射。
当条件刺激不被无条件刺激所强化时,就会出现条件反射的抑制,主要有消退抑制和分化。条件反射建立以后,如果多次只给条件刺激而不用无条件刺激加以强化,结果是条件反射的反应强度将逐渐减弱,最后将完全不出现。例如,对以铃声为条件刺激而形成唾液分泌条件反射的狗,只给铃声,不用食物强化,多次以后,则铃声引起的唾液分泌量将逐渐减少,甚至完全不能引起分泌,出现条件反射的消退。
巴甫洛夫认为,消退是因为原先在皮质中可以产生兴奋过程的条件刺激,现在变成了引起抑制过程的刺激,是兴奋向抑制的转化。这种抑制称为消退抑制。巴甫洛夫指出,消退抑制是大脑皮质产生主动的抑制过程,而不是条件刺激和相应的反应之间的暂时联系已经消失或中断。因为如果将已消退的条件反射放置一个时期不做实验,它还可以自然恢复;同样,如果以后重新强化条件刺激,条件反射就会很快恢复,这说明条件反射的消退不是原先已形成的暂时联系的消失,而是暂时联系受到抑制。消退发生的速度,一般是,条件反射愈巩固,消退速度就愈慢;条件反射愈不巩固,就愈容易消退。
在条件反射开始建立时,除条件刺激本身外,那些与该刺激相似的刺激也或多或少具有条件刺激的效应。例如,用500赫的音调与进食相结合来建立食物分泌条件反射。在实验的初期阶段,许多其他音调同样可以引起唾液分泌条件反射,只不过它们跟500赫的音调差别越大,所引起的条件反射效应就越小。这种现象称为条件反射泛化。以后,只对条件刺激(500赫的音调)进行强化,而对近似的刺激不给予强化,这样泛化反应就逐渐消失。动物只对经常受到强化的刺激(500赫的音调)产生食物分泌条件反射,而对其他近似刺激则产生抑制效应。这种现象称为条件反射的分化。
巴甫洛夫所做工作的重要性是不可估量的。他的研究公布以后不久,一些心理学家,如行为主义学派的创始人华生,开始主张一切行为都以经典性条件反射为基础。虽然在美国这一极端的看法后来并不普遍,但在俄国以经典性条件反射为基础的理论在心理学界在相当长的时间内曾占统治地位。无论如何,人们一致认为,相当一部分的行为,用经典性条件反射的观点可以作出很好的解释。
巴甫洛夫认为学习是大脑皮层暂时神经联系的形成、巩固与恢复的过程。
巴甫洛夫认为“所有的学习都是联系的形成,而联系的形成就是思想、思维、知识”。他所说的联系就是指暂时神经联系。他说:“显然,我们的一切培育、学习和训练,一切可能的习惯都是很长系列的条件的反射。”巴甫洛夫利用条件反射的方法对人和动物的高级神经活动作了许多推测,发现了人和动物学习的最基本的机制。
例如:一定频率的节拍器声响(条件刺激CS)与肉粉(无条件刺激US)多次结合,原先只由肉粉(US)引起狗的唾液分泌(无条件反应UR),现在节拍器单独出现可以引起类似的唾液分泌反应(CR)。也就是说当CS—CR之间形成了巩固的联系时,学习出现了。我们可以说,在此情境中狗学会了听一定频率的节拍器声响。
经典条件反射特征:
获得:将条件刺激与无条件刺激多次结合呈现,可以获得条件反应和加强条件反应。如将声音刺激与喂食结合呈现给狗,狗便会获得对声音的唾液分泌反应。
消退:对条件刺激反应不再重复呈现无条件刺激,即不予强化,反复多次后,已习惯的反应就会逐渐消失,如学会对铃声产生唾液分泌的狗,在一段时间听到铃声而不喂食之后,可能对铃声不再产生唾液分泌反应。
恢复:消退了的条件反应,即使不再给予强化训练,也可能重新被激发,再次出现,这被称为自然恢复作用。
泛化:指某种特定条件刺激反应形成后,与之类似的刺激也能激发相同的条件反应,如狗对铃声产生唾液分泌反应后,对近似铃声的声音也会产生反应。"一朝被蛇咬,十年怕草绳"便是获得与泛化的最好例证。
以上4种特征在行为疗法中得到了广泛的应用。
问答:试述经典条件反射和操作性条件反射的异同。
答:巴甫洛夫经典条件反射是在非条件反射的基础上建立的,是暂时性的神经联系,建立联系的基本条件是强化过程。斯金纳的操作性条件反射又称工具性条件反射,是通过动物自己的某种活动,某种操作才能得到强化而形成的某种条件反射。它们的共同点在于都十分强调强化的作用,不同的强化方式效果不同,因此它们在本质上是相同的,都依赖于强化。它们的不同点在于:(1)经典条件反射的无条件刺激物十分明确,而操作性条件反射的无条件刺激物不明确,一般认为是机体自身的一些因素促使机体操作动作的。(2)经典条件反射中动物往往是被动接受刺激,而在形成操作条件反射过程中,动物是自由活动的,通过自身的主动操作来达到目的。(3)在经典条件反射中,强化刺激引起非条件反应,而在操作性条件反射中,非条件反应不是由强化刺激引起的,相反非条件反应引发了强化刺激。
操作条件反射(operant conditioning)
操作条件反射,由美国心理学家斯金纳命名,是一种由刺激引起的行为改变。操作条件反射与经典条件反射不同,操作条件反射与自愿行为有关,而巴甫洛夫条件反射与非自愿行为有关。
斯金纳从20世纪20年代末就开始对动物学习的实验研究。他的动物实验装置被称为“斯金纳箱”。早期的斯金纳箱结构简单,在一个木箱内装有一个操作用的按键或杠杆,还有一个提供食物强化的食盒。动物一触按键或按压杠杆,食物盒就出现一粒食物,对动物的操作行为给予强化,从而使动物按压杠杆的动作反应概率增加。斯金纳认为,这种先由动物做出一种操作反应,然后再受到强化,从而使受强化的操作反应的概率增加的现象是一种操作性的条件反射。这种反射与巴甫洛夫的经典性条件反射不同。经典性条件反射是由条件刺激引起反应的过程,写成公式是S→R;而操作性条件反射是首先做某种操作反应,然后得到强化的过程,写成公式为R→S。由此,斯金纳进一步提出,人和动物有机体有两种习得性行为:一种是应答性行为,通过建立经典式条件反射的方式习得;另一种是操作性行为,通过操作式条件反射获得。据此,斯金纳又进一步提出两种学习:一种是经典性条件反射式学习,另一种是操作性条件反射式学习。两种学习形式同样重要,而操作式学习则更能代表实际生活中人的学习情况。由此看来,斯金纳认为学习过程就是分别形成两种条件反射的过程。
斯金纳在后来的实验研究中,不断改进“斯金纳箱”的结构,使它能够通过电路控制编制强化程序,还能够自动记录动物的操作反应次数。斯金纳采用这种装置进行了一系列强化程序的实验研究。斯金纳认为,强化是增加某个反应概率的手段,强化在塑造行为和保持行为中是不可缺少的。50年代,斯金纳还以他的强化理论为依据,提倡程序教学,对当时各国教学改革产生过极大的影响。
斯金纳学习理论的主要错误是,他同桑代克和华生一样,坚持了机械主义的观点,完全摒弃了对学习的认识过程的研究,同时也抹杀了学习的主观能动作用。他简单地用操作性条件反射来解释人类的学习,带有极大的片面性。
操作条件反射,有时称为工具条件反射或工具学习,第一位研究者是桑代克 (1874-1949),他观察猫试图逃出迷箱的行为。第一次猫花了很长时间才逃出来。 有了经验以后,无效的行为逐渐减少而成功的反应逐渐增加,猫成功逃出迷箱所用的时间也越来越少。桑代克的效果律解释:成功的反应产生满意的结果,被经验 被"stamped in",出现也更频繁。不成功的反应,产生讨厌的结果, 被stamped out,出现频次下降。一些结果增强行为,而一些结果减弱 行为。斯金纳 (1904-1990)在桑代克观点的基础上建立了基于强化和惩罚的更详细的操作条件反射理论
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