Ugrás a tartalomhoz

Általános pszichológia 1-3. – 2. Tanulás – emlékezés – tudás

Csépe Valéria, Győri Miklós, Ragó Anett

Osiris Kiadó

3. fejezet - 2. FEJEZET – Komplex tanulás – kognitív tényezők a tanulásban

3. fejezet - 2. FEJEZET – Komplex tanulás – kognitív tényezők a tanulásban

Az előző fejezetben megismerhettük a tanulás elemi formáit, illetve az ezeket értelmező különböző pszichológiai nézőpontokat. Láthattuk, hogy a behaviorizmus tudománytörténeti karrierjének delelőjén egységes tanuláselmélet kialakítására, és ennek segítségével minden emberi és állati viselkedésmintázat magyarázatára törekedett. Láthattuk azonban azt is, hogy már a behaviorizmusban alapvető kísérleti paradigmának tekintett klasszikus és operáns kondicionálási helyzetek is produkáltak olyan eredményeket, amelyek megfelelő interpretációja az általános tanuláselméletek pontosítását, módosítását, sőt egyes elemeinek elvetését igényelte. Gondoljunk csak Rescorla vagy Kamin vizsgálataira, amelyek arra utalnak, hogy a kísérleti alanyok inkább kontingenciákat sajátítanak el, és nem az idői érintkezés (kontigui- tás) vagy a megerősítés a tanulás elsődleges meghatározója. Ezáltal az állatok előzetes tapasztalatai, elvárásai is szerepet kaptak a tanulás folyamatában. Az állatok viselkedésformálásában bekövetkező tendenciózus problémák az örökletes, veleszületett viselkedésrepertoár jelentőségét hangsúlyozták, így egy minden fajra általánosítható tanuláselmélet létezését kérdőjelezték meg.

Ebben a fejezetben a tanulást befolyásoló, meghatározó kognitív tényezők szerepét fogjuk alaposabban megvizsgálni. A kognitív megközelítés szerint a tanulás szempontjából nem elhanyagolható, hanem inkább meghatározó az állat vagy az ember már meglévő tudása, mivel ezek alapján alakíthat ki olyan elvárásokat, stratégiákat, szabályokat, amelyek a környezetből származó információk elsajátítását segíthetik elő. A tudásalapú elvárásokra és szabályokra támaszkodva az élőlény nagyobb hatékonysággal tud a társak és a környezet kihívásainak megfelelni. Tehát az élőlényeknek az a képessége, hogy a környezettel folytatott interakciók során szerzett információkat képesek elraktározni (emlékezet) és a későbbiekben a saját viselkedésük szervezéséhez felhasználni, növeli az egyed túlélési lehetőségét, azaz ez a tulajdonság adaptív értékkel bír. A tanulás kognitív magyarázatai szerint az állat mentálisan leképezi környezetét, azaz a környezet elemeinek belső reprezentációit alakítja ki, ezeken pedig később elmebeli műveleteket (szimbólummanipuláció) képes végrehajtani. Így bizonyos akcióit még „fejben” lejátszhatja, nem kell tehát a sokszor ellenséges környezet esetlegességeinek kitennie magát.

A következőkben a tanulásnak azon formáit fogjuk áttekinteni, amelyeket hagyományosan a komplex tanulás (Atkinson et al., 1994) csoportjába szokás besorolni. Tárgyaljuk a mentális reprezentációt feltételező tanulásmodelleket, továbbá az ezeknél összetettebb, a szociális tanulást leíró és magyarázó elméleteket. A mentális reprezentációt feltételező tanulásmodellek két jellegzetes formájával foglalkozunk részletesebben, a mentális térképek kialakításával és a belátásos tanulással. A mentális térképek az élőlények navigációs viselkedését szolgálják, alapjuknak pedig a környezet valamilyen mentális reprezentációját tekintjük. Tolman korszakalkotó vizsgálatait áttekintve a téri reprezentáció kérdését tárgyaljuk, továbbá kitérünk a kognitív idegtudomány fontosabb eredményeire is. A belátásos tanulás legjelentősebb kutatója Wolfgang Köhler. Az ő csimpánzvizsgálatainak eredményeit megismerve térünk majd át a kognitív etológiának azokra a belátásvizsgálataira, amelyek a tanulás e formájának megértését tovább segíthetik. A szociális tanulás sajátos formájának, az utánzásnak és ehhez kapcsolódóan Albert Bandura elméletének tárgyalása után a tanulásban a top-down (felülről lefelé irányuló) folyamatok szerepének elemzésével zárjuk a fejezetet.

Mentális térkép

A fogalmat legjobban talán úgy lehetne meghatározni, hogy a mentális térképek az élőlény által észlelt téri viszonyok képviseletének együttesei, azaz reprezentációk. A reprezentáció klasszikusan a kognitív pszichológia fogalma (emlékezzünk az észlelés kognitív modelljeinél tanultakra az Általános pszichológia 1. kötetében), azt jelenti, hogy a valósággal szoros kapcsolatban lévő, annak képviseletében, azaz a helyett az elmében fellelhető leképeződése valaminek. A mentális térkép a környezet téri viszonyaival áll kapcsolatban, azaz perceptuális alapú mentális reprezentáció. A kifejezést az a neobehaviorista Edward C. Tolman vezette be, aki a patkányok tanulási teljesítményét egy új kísérleti eljárással, útvesztők alkalmazásával vizsgálva, a tanulás pszichológiai elméleteit igen népszerűvé tette. Tolman a patkányok útvesztőben való tájékozódását tanulmányozva arra a következtetésre jutott, hogy a tanulás folyamata és a tanulás következtében fellépő teljesítményváltozás többnyire nincs szinkronban, azaz az állat „tud valamit”, de ez a viselkedésében nem jelenik meg. Ezt latens tanulásnak nevezzük. „A latens tanulás kifejezés arra a tényre vonatkozik, hogy bizonyos körülmények között az állat olyan szokásokat képes elsajátítani, amelyek nem fordítódnak át azonnal teljesítménybe, mert vagy az ehhez szükséges megerősítés hiányzik, vagy az állat nem motivált a jelen lévő megerősítő megszerzésére.” (Kimble, 1961, 237. o.)

3.1. táblázat -

EDWARD CHASE TOLMAN (1886-1959)

Az egyesült államokbeli Newton városában született. Felsőfokú tanulmányait a bostoni műszaki egyetemen (Massachusetts Institute of Technology – MIT) kezdte, elektrokémiából szerzett alapdiplomát (BSc).

Később érdeklődése a filozófia és a pszichológia felé fordult. Tanulmányait a Harvardon folytatta, ahol többek között Robert Yerkes és Edwin Holt tanítványa volt, Hugo Münsterberg laboratóriumában dolgozott.

Doktori tanulmányai alatt a németországi Giessenben, Kurt Koffka vezetésével is dolgozott, ahol az alaklélektani elképzeléseket alaposan megismerhette. A harvardi doktorátus megszerzése után először az Illinois állambeli Northwestern egyetem előadója lett, majd 1918-tól lényegében nyugalomba vonulásáig a kaliforniai Berkeley Egyetemen oktatott.

Tolman igen sokat és szívesen kísérletező pszichológus volt. Legjellegzetesebbek labirintustaní- tásos patkánykísérletei. Főleg egyik filozófus mentora, Ralph Barton Perry előadásainak hatására a neobehaviorizmusnak egy olyan formáját képviselte, amelyet célirányos (purposive) behaviorizmus- nak neveznek. Tolman szerint a legtöbb állati és emberi viselkedés valamilyen cél elérésére törekszik. Egy adott cél számos különböző viselkedéssor útján elérhető. Megkülönböztette a tanulást és a teljesítményt. Szerinte a tanulás megerősítés nélkül is létrejöhet, de a teljesítményben csak akkor jelenik meg, ha az motiválva (jutalmazva) van. A viselkedést nem közvetlenül a külső ingerek által meghatározottnak tekintette, hanem az akciók magyarázatában az input-feltételek és a válaszok között rövidebb-hosszabb okozati láncolatokat (közbülső változókat) tételezett. Tolmannél a közbülső változó tisztán absztrakt viselkedéses fogalom, mindenféle esetleges megvalósító biológiai háttérstruktúra feltételezése nélkül. Ezeket a fogalmakat szerinte a viselkedés és külvilág megfigyelhető terminusai segítségével meg lehet határozni. Az egyik legfontosabb ilyen közbülső változó a mentális térkép. Ez azonban nem egyszerűen a lokomóciót és lokalizációt lehetővé tevő belső reprezentáció, hanem a környezet minőségi vonatkozásait is eltároló értékmátrix, mely alapján az állatok közelítő-távolodó (célszerű) viselkedésmintázatai meghatározódnak.

A későbbiekben MacCorquodale és Meehl (1948) a közbülső változók (diszpozíciós fogalmak) mellett a hipotetikus konstruktumok fogalmát is elkülönítette, mely utóbbiak sokkal mélyebb jelentéssel rendelkeznek (meghatározott hipotetikus folyamatokra vagy entitásokra utalnak), és élettani alapokat is feltételeznek. A szerzőpáros szerint, Tolman ellenvéleményével, a kognitív térkép fogalma egy igen hasznos hipotetikus konstruktum a pszichológiában (Pléh, 2000; Thorne-Henley, 2000).

Fontosabb munkái:

Purposive behavior in animals and men. Century, New York,1932 Drives towards war. Appleton-Century-Crofts, New York, 1942.

Cognitive maps in rats and men. Psychological Review, 1948, 55, 189-208.

Principles of performance. Psychological Review, 1955, 62, 315-326.


Tolman szerint a labirintusban közlekedő patkány nem a balra-jobbra fordulások sorozatát sajátítja el (reakciótanulás), hanem azt tanulja meg, hogy a tér egy adott helyére lokalizálja a jutalmat, és ennek ismeretében minden újabb próba során célirányosan ebben az irányban indul el (helytanulás), ezen a helyen keresi azt. A bejárt, megtanult térnek egy mentális reprezentációja alakul ki, ez pedig úgy jön létre, hogy az állat tapasztalatai alapján elvárásokat alakít ki, ezek komplex együttese alkotja a mentális térképet. A patkányokkal végzett útvesztőkísérletekben ez a mentális térkép nem más, mint az útvesztő mentális „alaprajza”.

Ezek a mentális térképek a külső szemlélő számára nem figyelhetők meg, s mint Tolman írja: „A bejövő impulzusok (az útvesztőből és környezetéből eredő szenzoros ingerek)... a környezet tapasztalati és kognitív térképévé alakulnak át. És ez az, amely az elérési utakat és a környezeti kapcsolatokat felkínálva meghatározza az állat válaszát, már ha egyáltalán van válasz.” (Tolman, 1948, idézi Thorne-Henley, 2000, 373. o.)

Mit is mond ezzel Tolman? Azt, hogy az útvesztőben szerzett tapasztalatoknak és a megerősítéssel megszilárdult jelzéseknek kialakul egy olyan tárolt változata, amely az aktuális külső és belső ingerekkel együtt határozza meg az állat viselkedését. Mi ez, ha nem maga a téri emlékezet? Az emlékezeti mediációra utal egyébként Tolman- nek az a megfigyelése, hogy a kísérleti állatok sokat várnak, explorálnak, mintegy „hezitálnak” a labirintusban, mielőtt valamelyik úton elindulnának. Indulás előtt bekukucskálnak a járatokba, előre-hátra nézegetnek, azaz egyfajta mentális helyettesítő (vikariáló – V) próba-szerencse (trial-and-error – TE) viselkedéssel (VTE) ellenőrzik az elvárásaikat. A környezet ismétlődő explorációja a téri reprezentációk fokozatos megszilárdulását eredményezi, a környezet jelzései egyre inkább jelzőingerekké válnak, a próba-szerencse viselkedés pedig a tanulás előrehaladtával egyre inkább csökken (Kónya, 1992).

Általában is elmondható, hogy ha a kísérleti állatok előzetesen, tehát megerősítés nélkül explorálhatják, bejárhatják az útvesztőt, akkor a tanulás tesztszakaszában a helytanuláshoz szükséges próbák száma drámaian lecsökken. Az útvesztőben tehát a patkányok úgy tanulnak, hogy a környezet jelzésértékű mozzanatai kiemelkednek, és egy elvont reprezentációt alkotnak. Nem egyszerű választanulásról van tehát szó, hanem a téri jegyek olyan reprezentációjáról, amely a tanulást segíti. Ezt erősítik meg MacFarlane (1930) megfigyelései is. Ezek szerint, ha az állatok a korábban vízzel elárasztott labirintusban úszva tanulták meg valamilyen cél helyét, akkor azt ugyanolyan könnyen megtalálták „száraz” körülmények között futva is. Más vizsgálatok azt mutatták, hogy ha a labirintusnak egy már korábban megtanult, a jutalomhoz vezető direkt ágát elzárták, az állatok igen rövid idő alatt megtalálták a második legrövidebb utat, mégpedig akkor is, ha ezt a választ korábban nem erősítették meg, illetve az állat korábban nem ment azon keresztül (Tolman-Honzik, 1930).

3.2. táblázat -

TÉRI TÁJÉKOZÓDÁS

Állatok és emberek téri tájékozódása, illetve az ezt lehetővé tevő téri reprezentációk természetének vizsgálata természetesen a modern kognitív tudományban is központi téma. A legjellemzőbb vizsgálati eszközök ma is a labirintusfeladatok. Állatoknál (patkányoknál) főleg az Olton-féle nyolckarú sugaras útvesztőt (Olton-Samuelson, 1976) és a Morris-féle water maze (vízi útvesztő, Morris, 1984) feladatokat használják. Humán kísérleti személyek esetén jól beváltak a virtuális valóságot (környezetet) generáló és prezentáló szoftverek (Hartley et al., 2003), habár ezek alkalmazásakor rendszerint hiányzik a kinesztetikus feed-back.

A kognitív térkép fogalma reneszánszát John O'Keefe és Lynn Nadel (1978) munkásságának köszönheti. Scoville és Milner 1957-ben ismertették H. M. monogramú betegük esetét, akinél orvosai szinte permanens epilepsziás rohamai megszüntetésére mediális temporális léziót alkalmaztak. A kétoldali hippokampuszeltávolítás szövődményeként azonban mély anterográd amnézia alakult ki. Ez a megfigyelés a hippokampális funkciók vizsgálatának máig tartó virágzását váltotta ki. Ennek részeként O'Keefe (O'Keefe-Dostrovsky, 1971) az egysejtaktivitás-elvezetéses technikát alkalmazva olyan sejteket azonosított a hippokampusz CA1 és CA3 jelű területein, amelyek akkor voltak a legaktívabb állapotban, ha az állat a regisztráció alatt a rendelkezésére álló térnek a sejt szempontjából jól azonosítható pontján volt. Az ilyen tulajdonsággal rendelkező neuronokat helysejteknek nevezték el. O'Keefe és Nadel 1978-ban megjelent könyvükben összefoglalták a hippokampusznak a térbeli kog- nícióban betöltött szerepével kapcsolatos addigi pszichológiai, fiziológiai, neuropszichológiai és agyi képalkotó eljárásokkal nyert adatokat, és – részben Tolman munkásságára alapozva – kettős navigációs rendszert tételeztek fel az emlősöknél.

Az úgynevezett taxonrendszer főleg asszociációk (választanulás) láncolatán alapul, és nagy szerepet kap az ismert utak bejárásában (route-following), míg a másik, az úgynevezett lokális rendszer a környezet helyei közötti metrikus téri viszonyok reprezentációja. Ez utóbbit, az allocentrikus (nézőpontfüggetlen) tér mentális reprezentációját nevezték mentális térképnek, azaz a téri viszonyok olyan reprezentációjának, amely lehetővé teszi ismert helyek közötti szakaszok kiszámítását (O'Keefe-Nadel, 1978 definíciója). A hippokampuszt tekintették a kognitív térképhez kapcsolódó funkciókat megvalósító agyi struktúrának. Az újabb elméletek már kevésbé ragadják ki a téri funkciókat a hippokampusznak az emlékezet genezisében betöltött általánosabb működéseiből (O'Keefe-Burgess, 1999). A hippokampusznak fontos szerepe van az epizodikus emlékezeti működésekben, hiszen ezek rendszerint magukban foglalnak téri-idői vonatkozásokat is (Eichenbaum, 2004b).

A kognitív etológusok (lásd a szövegdobozt a 97. oldalon) számos olyan alacsonyabb fejlettségű fajnál is viszonylag komplex téri repezentációt feltételeznek, amiről a behavioristák álmodni sem mertek. Igen gyümölcsöző kutatási terület a rovarok tájékozódási viselkedésének a vizsgálata. Az eddigi adatok általában arra utalnak, hogy a rovarok elsősorban egocentrikus téri reprezentációkra támaszkodhatnak. Ez hangyák esetében elsősorban útvonal-integrációs folyamatokat jelent, vagyis képesek saját korábban megtett mozgásuk (irány- és helyváltoztatásuk) alapján jelenlegi helyzetüket megállapítani (megbecsülni). Ehhez nem használnak fel sem szag-, sem vizuális nyomokat; nem a külső ingerekre való emlékezésről van szó, hanem egyfajta belső referenciarendszer működéséről. A méhek hasonlóan vizuális pillanatfelvételek sorozatát (snapshots), vagyis szintén elsősorban allocentrikus téri reprezentációkat használnak tájékozódó viselkedésükhöz. Azonban a méhek már olyan külső allocentrikus tájékozódási pontokat is felhasználnak, mint a mágneses tér vagy a Nap állása. A napfény irányának kódolása már allocentrikusan is történhet, hiszen a méhek akkor is a Nap járásának megfelelően változtatják jellegzetes „táncukat", hogyha nem láthatják a Napot. De a meghatározó téri reprezentáció esetükben is nézőpontközpontú.


Hasonló eredményekkel szolgáltak a hely- és választanulást összehasonlító tanulási kísérletek is. Tolman, Ritchie és Kalish (1946) a kísérleti állatok egyik csoportjának azt tanította meg, hogy a labirintusnak melyik az a pontja, ahová menniük kell (helytanulás), míg az állatok másik csoportja azt tanulta meg, hogy az útvesztő adott pontjában merre menjenek tovább (választanulás). A kísérletek eredménye szerint a helytanuló patkányoknak mindössze nyolc próba elegendő volt ahhoz, hogy megtanulják a választ, míg a választanuló csoport egyedei számára a megfelelő tanulási teljesítmény eléréséhez sokkal több „futtatásra” volt szükség. A patkány számára azonban a téri tájékozódás és ily módon a helytanulás egy fontos fajspecifikus válaszkészlet része. Úgy tűnik, hogy ez még aktív mozgás nélkül is működik, azaz elsősorban a téri jelzések a meghatározóak. Erre Gleitmannak (1955) azok a kísérletei utalnak, amelyekben az állatokat a tanulási szakaszban egy kiskocsiban rögzítve néhányszor végigvitték a labirintuson. Az ezt követő tesztfázisban mért hagyományos labirintustanulás (az állat már szabadon futhatott) gyorsabb volt, mint a passzív tanulási szakasz nélkül. Ezek alapján úgy tűnt, hogy a patkányoknak a téri tanuláshoz még a kinesztetikus ingerekre sem volt szükségük.

Restle (1957) az útvesztőkísérletek eredményeit elemző összefoglaló munkájában úgy véli, hogy adott helyzetben az ingerkörülmények határozzák meg azt, hogy az állat melyik stratégiát (hely- versus választanulás) használja. Ha az állat számára a labirintuson kívüli és belüli ingerek (pl. közeli tárgyak, világítótestek) jól kivehetőek, azaz kiugranak a környezetükből, akkor általában a helytanulási stratégia a hatékonyabb, és ez mediálja a tanulást. Ilyen jelzőingerek hiányában, és főként az egyszerűbb útvesztő (pl. T útvesztő) esetén a választanulás is sikeres.

Tolman a kognitív reprezentációk megjelenésével magyarázta egyik tanítványa, Ivan Krechevsky (1932, később David Krech néven vált ismertté) megfigyeléseit is. Krechevsky kísérleteiben patkányok diszkriminációs tanulását vizsgálta, és arra volt kíváncsi, hogy az állatok a tanulás során milyen elvárási feltevéseket (ezt nevezték preszolúciós hipotézisvizsgálatnak) alkalmaznak. Ezt úgy kívánta ellenőrizni, hogy minden tanulási próbában megváltoztatta a labirintus elrendezését, és a releváns jelzőinger-tulajdonságok (bal-jobb, sötét-világos stb.) is próbáról próbára változtak. Az állatok tehát nem tanulhatták meg magát a választ. Krechevsky megfigyelése szerint a próbákban a patkányok nem random módon próbálták ki a lehetőségeket, hanem először mindig az ingerszituáció egyik aspektusát ellenőrizték, majd néhány próba után áttértek egy másikra. Mindezek alapján úgy tűnik, az állatok hipotéziseket (stratégiákat) próbáltak ki, és tanulási teljesítményük nem a kinesztetikus ingerek által meghatározottan, hanem főként annak alapján alakult, hogy a kipróbált stratégia megerősítést nyert-e.

Meg kell említenünk, hogy Tolman inspiratív hatását tükrözi Kardos Lajosnak (1984) a hatvanas évektől kibontakozó, az állati emlékezet természetével kapcsolatos (elsősorban labirintustanulást alkalmazó) kutatássorozata. Kardos felfogása szerint az állati emlékezet (legalábbis a primátaszint alatt) aszimbolikus, „nyers”, erősen szenzoros-perceptuális jellegű, és az állati emlékképek mind helyhez kötöttek (ingerkötöttség), azaz csak abban a kontextusban hívhatók elő, ahol maguk is létrejöttek. Az állati emlékkép tulajdonképpen az észleléskor létrejött neurofiziológiai állapot újragenerálása. Kardos a „mentális térkép” fogalma helyett a mnemonikus mező fogalmát használta, ezzel is kiemelte, hogy az állati lokúciós emlékezet nem rendelkezik sémaszerű tulajdonsággal. Ez a típusú emlékezet embernél (esetleg) csak a fejlődés korai szakaszaiban fordulhat elő (eidetikus emlékezet); elemibb, alacsonyabb rendű információtárolási forma.