一、无条件反射和条件反射
反射根据产生的条件不同分为无条件反射和条件反射。 (一)无条件反射 无条件反射又称为非条件反射,是有机体在种系发展过程中形成而遗传下来的反射。最基本的无条件反射有吸吮反射、抓握反射、防御反射等。例如,手碰到灼热物体会立即缩回,这就是无条件反射。引起无条件反射的刺激物叫无条件刺激物。无条件反射的神经通路是固定的、与生俱来的,是在种系发展过程中形成的。 无条件反射活动的调节中枢在脊髓和脑干等低级中枢,其特点是快速和不随意。无条件反射可以因第一个反射的反应成为第二个反射的刺激而形成连锁反射。这种连锁反射在种系发展中一旦被固定遗传下来,就成为有机体的本能活动。无条件反射和本能活动是有机体生长和发育的先天基础。 (二)条件反射 条件反射是有机体在生活过程中为适应环境变化,通过学习建立起来的反射。 1.经典性条件反射 条件反射是在无条件反射基础上建立的暂时性神经联系,其基本条件是,无关刺激和无条件刺激在时间上的结合,这个过程称为强化。要形成条件反射需要多次强化。条件反射的经典实验是巴甫洛夫(I.Pavlov)关于狗的食物性条件反射的研究。狗吃食物时引起唾液分泌,这是无条件反射。在每次给狗喂食物之前先打铃。本来铃声对狗是无意义的,但当铃声与食物多次结合后,仅打铃而不呈现食物,狗也分泌唾液。这样原本无意义的铃声刺激变成了条件刺激,形成条件反射。条件反射的形成模式:第一,在条件反射形成前,作为无条件刺激(unconditioned stimulus,简称US)的食物,引起了无条件反射(unconditioned response,简称UR),即流唾液。但作为条件刺激(conditioned stimulus,简称CS)的铃声,并不能引起条件反射。第二,在条件反射形成中,铃声与食物同时出现,使铃声(CS)与流唾液(UR)相联系。第三,已联系了的条件反射已经形成。因此,狗可以不再需要食物(US),仅有铃声即会引起唾液分泌,即有机体形成了条件反应(conditioned response,简称CR)。巴甫洛夫用条件反射方法对动物大脑的活动规律进行了系统研究,他认为条件反射的生理机制是大脑皮质上暂时神经联系的接通。在大脑皮质上,有两个分别由无条件刺激(食物)和中性刺激(铃声)形成的兴奋灶,当两个刺激多次结合后,它们之间形成功能上的暂时接通,此时中性刺激变成了条件刺激。当中性刺激单独作用时,所引起的兴奋沿着暂时神经联系并激起无条件反射皮质区的兴奋,从而引起相应的条件反。 2.操作性条件反射 斯金纳(B.F.Skinner)通过斯金纳箱对白鼠和鸽子进行实验,提出了操作性条件反射,又称工具性条件反射。 斯金纳的实验是将饥饿的白鼠或鸽子放入斯金纳箱。箱内装有按键,白鼠或鸽子如果触动按键,就会有食丸掉出来。开始白鼠和鸽子在箱内乱动,偶尔碰到按键,得到食物强化。多次强化之后,白鼠会自动按键,鸽子会用嘴敲击按键以得到食物。在此基础上,还可以进一步训练它们只在特定信号出现后再按键,得到食物强化。这种通过动物自己的活动、操作才能得到强化而形成的条件反射,即操作性条件反射。 操作性条件反射和经典性条件反射在本质上是相同的,它们同样依赖于强化,但操作性条件反射又有其特点。首先,无条件刺激不明确,是什么因素促使白鼠和鸽子去触动按键?它不像经典性条件反射是由于食物引起了狗的唾液分泌那样明确,而是有机体自身的因素促使其产生操作动作的。其次,在形成操作性条件反射过程中,动物是自由活动的,通过自身的主动操作来达到目的。而在经典性条件反射中,动物往往是被动接受刺激的。最后,在操作性条件反射中,无条件反应不是由强化刺激引起的,相反,无条件反应引发了强化刺激:动物先触动按键,之后才得到食物。在经典性条件反射中,恰好与此相反,食物引起了狗的唾液的分泌。 经典性条件反射和操作性条件反射都重视强化的作用。强化方式主要有定比间隔强化、定时间隔强化、不定比间隔强化、不定时间隔强化等,不同的强化方式效果不同。
二、高级神经活动的基本过程
高级神经活动的基本过程包括兴奋过程和抑制过程。兴奋过程与有机体的某些活动的发动和加强相联系;抑制过程与有机体的某些活动的停止或减弱相联系。尽管它们的作用相反,但相互依存,相互转化。有机体的反射活动都是由兴奋和抑制过程的相互关系决定的。 条件反射的建立是高级神经活动兴奋的过程。有时随着环境条件的变化,条件反射会减弱甚至消退,这就是高级神经活动抑制的过程。抑制过程分为无(非)条件性抑制和条件性抑制两大类。 (一)无(非)条件性抑制 无(非)条件性抑制是有机体生来具有的先天性抑制,包括外抑制和超限抑制。 外抑制是当外界新异刺激出现时,对正在进行的条件反射产生的抑制。如突然出现强的声音,会使正在进行的某个活动暂时停止。产生外抑制的主要原因是外界新异刺激在大脑皮质引起一个较强烈的兴奋过程,同时使正在进行的兴奋过程迅速转化为抑制过程,使原来的条件反射被抑制。 超限抑制是由相对过强、过多的刺激引起的抑制。在一般情况下,条件反射量随条件刺激强度的增强而增加,这是因为条件刺激的强度超过了大脑皮质细胞的工作能力限度,而由兴奋过程转为抑制过程。超限抑制使大脑皮质细胞避免被超强刺激引起的过度兴奋所损伤,称为保护性抑制。 (二)条件性抑制 条件性抑制又称内抑制,是在一定环境条件下逐渐习得形成的抑制,主要分为消退抑制和分化抑制。消退抑制是由于没有得到强化而产生的抑制,是条件性抑制的基本形式。消退抑制使原有的暂时神经联系受到抑制,从而造成条件反射的减弱或消失。在消退抑制后,经过一段时间的间歇,条件反射可以不同程度地恢复。如果得不到强化,会很快又一次消退,直到最后消失。消退的速度取决于条件反射建立的牢固程度。 分化抑制是在建立条件反射时,只对条件刺激加以强化,对近似刺激不予强化,使近似刺激引起的反应受到抑制。在条件反射建立初期,有机体对刺激缺乏精确分辨的能力,常出现泛化现象。例如:用500赫兹的声音与食物结合,使狗产生条件反射分泌唾液。但将550赫兹的声音呈现给狗时,狗亦分泌唾液,这就是条件反射的泛化现象。这时继续用食物对500赫兹的声音进行强化,而对550赫兹的声音不予强化,多次之后,泛化现象逐渐消失,狗逐渐不再对550赫兹的声音分泌唾液。分化抑制是有机体辨认活动的重要基础,使得有机体能对环境刺激进行精确的分析,并做出准确的反应。
三、高级神经活动的基本规律
高级神经活动有兴奋和抑制两个基本规律。 (一)兴奋与抑制过程的扩散与集中 在刺激的作用下,兴奋或抑制在大脑皮质一定区域产生后,并不停留在原点,而是向邻近部位的神经细胞传播,使得周围部位也产生神经过程,这种现象叫扩散。兴奋性扩散主要通过链锁状的神经元及兴奋性突触实现;抑制性扩散则通过链锁状神经元及抑制性突触实现。 与扩散相反,兴奋与抑制过程从扩散开的皮质区域向原部位靠拢的现象叫集中。兴奋过程的集中,依赖于抑制性突触加强作用;抑制过程的集中,则依赖于兴奋性突触加强作用。刺激引起神经过程的强弱程度,决定兴奋和抑制的扩散和集中。兴奋和抑制的强度过强或过弱时,易于扩散;兴奋和抑制的强度中等时,易于集中。 (二)兴奋和抑制过程的相互诱导 大脑皮质上的神经过程引起或加强与之相反的神经过程的现象称为神经过程的相互诱导。相互诱导在时间和空间上存在着不同,神经过程在皮质不同区域之间同时发生相互诱导,称为同时性诱导;神经过程在皮质同一区域先后发生相互诱导,称为继时性诱导。相互诱导在效果上又有不同:由抑制过程引发或加强的兴奋过程,称为正诱导;由兴奋过程引发或加强的抑制过程,称为负诱导。诱导通常不是单独存在的,而是相互结合,形成同时性正诱导、同时性负诱导、继时性正诱导和继时性负诱导等。
四、高级神经活动的系统性功能
(一)大脑皮质的系统性功能大脑皮质的高级神经活动有两种机能:分析和综合。分析是将客观事物分解为不同方面、不同属性,并对它们分别做出反映。综合是将事物的不同方面、不同属性联系起来,进行整体反映。在人的认知过程中,总是在分析的基础上综合,然后进行更高级的分析,以螺旋上升的方式,逐步完善对事物的认识。大脑皮质这种分析与综合的能力,称为大脑皮质的系统性功能或整合机能。 (二)大脑皮质的系统性功能的表现 大脑皮质的系统性功能有几种不同的表现。 巴甫洛夫通过实验发现,在训练狗形成条件反射时,可用铃声和灯光共同作为食物条件反射的信号。经多次训练后,当呈现铃声和灯光复合刺激时,狗分泌唾液。但单独呈现铃声或灯光时,狗不会分泌唾液。这说明有机体可以对复合刺激形成条件反射。 巴甫洛夫还发现,当给狗呈现两个不同频率的声音,例如呈现100赫兹和180赫兹的声音时,可以通过训练使狗对这两个声音做出分化,即只对其中频率较高的一种声音产生反应。此后,再给狗呈现另外两种不同频率的声音,例如:呈现60赫兹和130赫兹的声音时,狗会对频率较高的130赫兹的声音产生反应。这表明狗已不再对声音的绝对频率做出反应,而是对两个频率的关系产生反应,对刺激的关系形成了条件反射,即关系条件反射。 动力定型是指一系列由刺激引起的反应,经训练巩固后,刺激系列的第一个刺激一旦出现,反应系列就依次出现的反射活动模式。动力定型是大脑皮质的系统性功能的主要表现。巴甫洛夫用强度不同的刺激,按一定次序和时间间隔呈现,使狗建立起一系列的条件反射。当条件反射牢固之后,即只用一个刺激按原来的时间间隔作用于狗,狗即会产生一连串的反应。事实上,人在日常生活中形成的各种习惯,其生理机制就是在大脑皮质上建立某种动力定型。动力定型的建立减轻了脑力与体力的消耗,提高了效率。动力定型具有稳定性,它是按固定程序进行活动的模式;但也具有灵活性,在条件改变时,能逐渐改变以符合客观现实的要求。一般来说,习惯的动力定型的稳定性较大,灵活性较小;技能的动力定型的灵活性比较大。
五、第一信号系统和第二信号系统
巴甫洛夫将刺激分成两种性质不同的信号刺激物,认为存在着两种信号系统,第一信号系统和第二信号系统。用具体事物作为条件刺激建立的条件反射系统称为第一信号系统;用语词作为条件刺激建立的条件反射系统称为第二信号系统。望梅止渴是第一信号系统的活动,谈虎色变是第二信号系统的活动。 第一信号系统是人与动物共同具有的,依靠它只能对具体事物进行直接的反映。人类除了具备第一信号系统之外,还具备第二信号系统,这是人类所特有的,可以间接概括地反映现实。第二信号系统是人脑高级神经活动的重要特征。人的两个信号系统是协同活动的。第二信号系统以第一信号系统为基础,第一信号系统又受第二信号系统的调节与支配。人的各种复杂的心理活动通过两个信号系统的协同活动得以实现。
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