심리학 고전적 조건형성

 

Pavlov의 고전적 조건형성이론

Ivan petrovich pavlov(1849~1936)는 조건형성 연구에 착수하기 전에 이미 소화에 관한 연구 업적으로 1904년 노벨상을 받은 러시하의 생리학자이다. 그의 초기 관심은 개의 음식소화와 관련된 각종 반사행동에 대한 선천적인 신경통제에 있었다. 그는 외과적으로 침 분비선 가운데 하나를 적출하여 침이 특수한 관을 통해서 동물의 신체 밖으로 흐르게 함으로써 침의 분비 여부가 쉽게 측정되고 분석될 수 있도록 실험장치를 마련했다. 침분비는 몇 가지 선척적 반사에 의해 생기며, 그 중 하나가 음식을 소화시키려는 준비 반사이다. 이것은 입 속의 음식(특히 마른 음식)에 의해 촉발된다.

Pavlov는 연구과정에서 새로운 사실, 측 침분비 반사가 애초에는 전적으로 무관하였던 자극들에 의해서도 시작될 수 있는다는 것을 발견했다. 실험실에 들어온 적이 없었던 개들에게는 여향을 미치지 않는 다수의 자극들에 대해서 실험실에 얼마 동안 있었떤 개들에게서는 침 분비 반응을 나타냈던 것이다. 입 속에 있는 고기 맛과 접촉감 뿐만 아니라 먹이를 단순히 보는 것이나 먹이가 놓여 있던 그릇을 보는것, 그리고 먹이를 제공하는 사람의 발자국 소리를 듣는 것조차도 마침내 침을 분비시켰던 것이다. Pavlov는 즉시 그런 현상에 대한 원인을 연구하려고 결심하였다. 왜냐면 그러한 현상들은 선척적 반응이라고 간주했던 반사개념이 학습된 반응까지 확장시켜 주는 수단을 제공할 수 있다고 생각했기 때문이다. 접근방법을 보면, 동물의 일상사에서 우발적 사건이 일어나기를 기다리지 않고 실험자가 그러한 경험을 제공하는 것이다.

초기에 실험자는 종소리를 반복적으로 들려주고, 곧이어 음식물을 제공한다. 나중에는 종소리는 들리지만 먹이가 주어지지 않을 때 발생하는 현상을 관찰함으로써 다음과 가은 결과를 발견하였다.

기본적인 발견은 단순하다. 즉, 반복된 종소리-음식 쌍은 종소리가 홀로 제시된 경우에도 침분비를 유발하였다. 이런 사실을 설명하기 위해서 Pavlov는 무조건반사(unconditioned reflex)가 본질적으로 생득적이고 선천적이라고 주장하였으며, 동물들의 생활경험과는 관계없이 적절한 자극에 의해 무조건적으로 유발된다는 것이다. 한 가지 예로 입 속의 음식은 무주건적으로 침분비를 유발한다. 이와 대도적으로 조건반사(conditioned reflex)는 획득되는 것이므로, 동물의 과거 경험에 대해 조건적이고 뇌에서 새롭게 형성된 연결들에 기초를 두고 있다.

Pavlov에 의하면, 모든 무조건반사는 무조건자극(unconditioned stimulus:US)과 무조건반응(conditioned response:UR)간의 선천적인 연결에 기초하고 있다는 것이다. Pavlov의 실험에서는 입 속의 음식(US)과 침분비(UR)사이의 연결이라고 할 수 있다. 조건반사에서 대응되는 용어는 조건자극(conditioned stimulus:CS)과 조건반응(conditioned response:CR)이다.

CS는 애초에는 중성적인 자극으로서 CR을 유발하지 않는 어떤 자극을 의미한다. CR은 CS와 US가 짝지어진 후에 CS에 의해 유발되는 반응이다.

 

고전적 조건형성의 주요 현상

습득과 소거

고전적 조건형성에서 조건자극과 무조건 자극을 짝 지워 한 번 제시하는 것을 한 시행(trial)이라고 한다. 이러한 시행과정을 거쳐CS와 US사이의 연합을 학습하는 것을 습득(acquisition)이라고 한다. 조건자극과 무조건자극의 제시순서와 제시간격은 조건형성에 매우 중요하다. 조건자극이 무조건자극보다 앞서 제시될 수도 있고, 동시에 제시될 수도 있으며, 

무조건자극 뒤에 제시될 수도 있다. 실험결과, 지연조건형성에서 습득이 제일 잘 이루어진다. 특히 눈꺼풀 조건형성의 경우 CS가 US보다 약 0.5초 선행될 때 제일 잘 일어난다. 그 다음으로 학습효과가 있는 것은 흔적조건형성, 동시조건형성의 순서이다. 그런데 역행조건형성 절차로 조건화가 일어날 수 있는지의 여부는 아직까지 논쟁 중이다.

조건반응이 습득된 후 강화를 중단하면, 즉 무조건자극 없이 조건자극만 제시하면 조건반응이 점차 사라지는데 이런 현상을 소거(etinction)라 한다. Pavlov의 실험에서 보면 소거시행이 진행됨에 따라 타액분비가 줄어든다. 결국에 가서는 CS에 의해 타액분비가 전혀 일어나지 않게 된다. 그러나 조건반응의 소거현상이 완전한 망각을 의미하지는 않는다. 이는 재습득과 자발적 회복 같은 현상으로 인해 더욱 분명해진다.

 

 

재습득과 자발적 회복

조건반응이 소거된 후 재습득(reacquisition)을 시키면 처음 필요로 했던 강화시행수보다 훨씬 적은 강화시행수에서 상당한 수준의 CR을 나타낸다. 이는 소거시 조건반응이 완전히 사라진 것이 아님을 나타낸다. 소거과정에 의해서 CR이 완전히 나타나지 않게 된 후에 일정한 휴식시간이 지난 후 조건자극을 다시 제시하면 조건반응을 보이게 되는데 이를 Pavlov는 자발적 회복(spontaneous recovery)이라고 했다. 이러한 현상에 비추어 볼 때 소거현상은 조건반응이 사라진 것이 아니라 일시적으로 억압되었다고 볼 수 있다.

 

일반화와 변별

특정한 CS에 대하여 조건형성된 CR은 원래의 CS와 유사한 자극에 대해서도 CR을 유발한다.

예컨대 , 개에게 500Hz의 소리와 먹이를 짝지워 제시하여 500Hz의 소리에 조건화시켰다면, 그 후 개에게 원래 자극인 500Hz소리가 아니라 그와 유사하 진동음을 들려주더라도 그 개는 조건반응을 일으킨다. 이처럼 특정자극에 대해 조건반응을 보이게 되는 현상을 일반화(generalization)라고 한다. 이때 새로운 제시자극이 원래의 CS와 유사할수록 조건반응의 강도는 커지게 된다. CS에 대해서만 조건반응을 보이고 그와 유사한 자극에 대해서는 조건반응이 일어나지 않도록 할 수도 있다. 이를 변별(discrimination)이라고 한다. 예컨대, 개에게 500Hz 소리를 들려주면서 강화를 주어 조건화시킨 후 400Hz나 600Hz 소리를 제시할 때는 강화를 제시하지 않으면 500Hz소리에 대해서만 타액을 분비하고, 400Hz나 600Hz의 소리와 변별 할 수 있게 된 것이다.

그런데 변별 자극이 서로 너무 유사하면 동물은 일종의 신경증적 반응을 보이는데 이를 Pavlov는 실험적 신경증(experimental neurosis)이라 불렀으며, 이는 인간의 신경증에 대한 한 가지 설명이 가능한 원인을 제시하는 것이다. 일반화와 변별은 일상생활에서 흔히 나타난다. 아기가 '엄마'라는 말을 처음 배울 때 아기는 이 말을 처음에는 모든 여자에게 일반화시킬수 있다. 그러나 차별적 강화와 소거를 통해 자기 어머니에 대해서만 엄마라고 부르게 되는 것이다.

 

고차조건화

Pavlov는 처음에는 소리자극(CS1)을 먹이(US)와 짝지워 제시함으로써 조건화시킨 다음, 소리자극(CS1)에 앞서 도 하나의 자극인 불빛자극(CS2)을 제시하였다. 이처럼 불빛자극(CS2)을 소리자극(CS1)과 반복적으로 짝지워 제시함으로써 먹이와 한번도 짝지워 지세된 적이 없었던 불빛(CS2)에 대해서도 침분비 반응을 유발할 수 있었다. 이를 2차 조건화라고 한다. 여기서 먹이는 1차적 강화물이며 소리가 조건강화물이 되었다. 이러한 절차에 의해 제3차 제4차 조건화를 시킬 수도 있는데 2차조건화 이상을 고차조건화라고 한다.

인간의 경우 1차적 강화 없이 많은 학습이 일어나는 것은 인간학습이 고차조건화에 기초한 것이 많음을 시사한다.