生理人生
一位生理學家的讀書、思想及翻譯筆記
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帕甫洛夫與制約反射--心理始於生理(三)

2008-04-13 00:17迴響:2點閱:5012

 

        心理學研究的歷史,大約與生理學一樣悠久;心理學感興趣的是心靈(如今稱為意識)的活動方式,生理學則專注於身體的運作機制。心理與生理的分野,可說是心物二元論的最佳例證之一。由於心靈意識的不可捉摸,所以早先的心理學研究,都以觀察及內省為主,與思辯論證為主的哲學差別並不大,而與屬於實驗科學的生理學,有相當大的差距。

 

要說生理學者對意識不感興趣,是騙人的;從古自今,不只一個身體器官(好比胃和心)曾被視為心靈的所在,最終則定於大腦。然而心靈究竟在腦中什麼位置,也爭議不斷;有人認為它存身於流動的腦脊髓液,有人則主張位於腦中不成對的構造--松果腺,這些說法終究都淪為笑談。至於大腦如何產生意識,更是困擾了有史以來所有智者。歸根究柢,問題出在意識及行為的研究,缺少可行以及可供驗證的實驗方法,這一點在不會說話的動物身上,更是如此。因此,嚴謹的生理學家一向避開心靈與意識的問題,帕甫洛夫自不例外。

 

然而,帕甫洛夫卻在他的實驗狗身上發現了一樁生理現象,讓他逐漸扭轉了這種想法。由於狗的唾液腺分泌十分敏感,也比胃液容易收集,因此帕甫洛夫利用了唾液分泌的有無及數量多寡,當作「食慾」的指標。他發現,狗只要看到有食物在面前,就算還沒有吃入口中,唾液就開始分泌,一如之前他在胃液分泌的發現。尤有甚者,他還發現當狗看到固定餵食的工作人員走近時,也會分泌唾液。顯然,狗從經驗中學習到,看到某人就等於看到食物一般。

 

帕甫洛夫將食物造成的唾液分泌,稱為「非制約反射」(unconditioned reflex,或譯「非條件反射」),因為這種反射可說是天生的,不需要學習。反之,他將其他與食物產生關聯的人事物所引起的唾液分泌,稱作「制約(條件)反射」(conditioned reflex),因為這種反應需要與非制約反射進行多次配對,才會產生。如果原來給狗餵食的人員一連幾天出現時都沒有帶來食物,那麼狗的這項制約反射行為也就會逐漸消退(extinction)。

 

經由測定唾液分泌這種簡單的生理反應,帕甫洛夫得以針對心靈意識的黑箱作業進行探討。他發現,狗不但可對具有特定物理性質的物件產生制約反射,牠們甚至還可以分辨不同的頻率、色澤以及形狀。例如他可以訓練狗對每分鐘跳六十下的節拍器反應,但對跳四十下的同一個節拍器則不反應。

 

由於狗的制約反射很容易受到其他的外來刺激干擾,為此帕甫洛夫還設計了全新的建築,不單牆壁厚實,外圍有壕溝環繞,實驗室並有防震設計。位於其中的實驗狗,除了接受引起制約反射的刺激外,所有其他的聲光刺激一律加以隔絕,甚至人員的進出都盡量避免,餵食及實驗進行都由特別設計的機器代勞,包括唾液的收集在內。這種實驗室有個特別的名稱,叫做「寂靜之塔」(Tower of Silence)。

 

事實上,帕甫洛夫所發現的,是一種記憶與學習的生理表現,離心靈意識的了解還有相當距離,但對於二十世紀初方才萌芽的神經科學而言,卻是了不起的突破。科學家終於有了客觀的方法,可以研究心靈的運作。對於長期受到宗教信仰箝制的社會而言,試圖以物質的原理來解釋心靈的運作,可是對上帝的大膽僭越;為此,帕甫洛夫還與信仰虔誠的妻子起過爭執。

 

除了發現實驗狗可以學會不同的制約反射外,帕甫洛夫還發現不同的狗會出現不同的反應:有的狗只要重複幾次就可以建立反射,有的則一試再試,仍然失敗。帕甫洛夫甚至把這樣的實驗結果,推廣到人類身上;他認為比起德國及英國人來,俄國人的神經系統就不夠平衡,可能因此導致了俄國社會的不夠進步。他在晚年,還進行了改進人類神經系統的研究計畫;可想而知,那是太過單純且一廂情願的想法。

 

獲得了諾貝爾獎之後的十年間,帕甫洛夫的聲望及事業達到了巔峰;他身兼三個實驗室的主持人,除了本國的學生及助手外,許多科學家遠從德國、法國、英國以及美國來到聖彼得堡跟隨他學習,新發現也不斷湧現。他的家庭經濟寬裕,四個子女也各有所成,帕甫洛夫可以說是意氣風發、躊躇滿志。他萬萬沒有想到,1914 年爆發的第一次世界大戰以及三年後的布爾什維克革命,即將把他的世界作了天翻地覆的變動。

 

原載 2004/12/14 中副「生理人生」

 

 

引用:http://blog.chinatimes.com/jenntser/archive/2008/04/13/268426.html
2008-04-13 00:17作者:潘震澤分類:科學人物迴響:2點閱:5012

迴響與引用列表

回應: 帕甫洛夫與制約反射--心理始於生理(三)

William,

你要知道,在帕甫洛夫的年代甚至之後數十年,環境刺激以及學習訓練對腦子的影響,都屬於黑箱作業;一直要到1960年代,才有人比較飼養在不同環境下的老鼠,其腦部重量、皮質厚度、神經遞質數量、神經末梢連結及突起的數目(相當於你說的長度)等,也證實飼養在具有豐富變化環境下的老鼠,上述變數都比生活在貧乏環境下的老鼠來得大,其智力表現(好比跑迷宮)也更佳。

除了型態上的改變外,1980 年代起陸續有分子層面的生理機制得以揭開,好比突觸「長期增益現象」(long-term potentiation)中神經遞質、受體、離子通道等出現的改變等。目前,學習(制約)與記憶的分子機制仍是熱門的研究主題。

2008-04-14 01:44 潘震澤

回應: 帕甫洛夫與制約反射--心理始於生理(三)

潘先生:

不知帕甫洛夫的狗在訓練前後,腦部的神經有沒有結構上的變化? 譬如說有某個神經末梢變長了。

2008-04-13 07:21 william

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