Professur für Allgemeine Psychologie · Vorlesung im WS 2013/14 Lernen und Gedächtnis Klassisches...
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Vorlesung im WS 2013/14
Lernen und Gedächtnis
Klassisches Konditionieren
Prof. Dr. Thomas Goschke
Professur für
Allgemeine Psychologie
Alltagsbeispiele
Ein Lied im Radio…
Eine heiße Herdplatte…
Ein verdorbenes Fischgericht…
Ein paar Feuerwerkskracher…
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Überblick zum Klassischen Konditionieren
Standardparadigma des Klassischen Konditionierens
Grundlegende Phänomene: Akquisition, Extinktion, Spontanerholung, Disinhibtion, Rekonditionierung
Varianten: Lidschlagkonditionierung und konditionierte emotionale Reaktionen
Generalisierung und Diskrimination
Was wird gelernt: S-R Lernen oder S-S Lernen?
Was ist die konditionierte Reaktion?
Kontiguität oder Kontingenz?
Konditionierte Inhibition
Blockierung und konfigurales Lernen
Das Rescorla-Wagner-Modell
Biologische Einschränkungen
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Iwan Pawlow (1849-1936)
Sohn einer russischen Priesterfamilie
Studium der Chemie und Physiologie in Petersburg
Forschung über physiologische Prozesse, insbesondere des Verdauungssystems
1888 Entdeckung der Nerven, die die Bauchspeicheldrüse stimulieren
1904 Nobelpreis Medizin für seine Arbeiten zur Verdauung
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Prinzip der Klassischen Konditionierung
US
NS
UR Lernphase:
Nach der Konditionierung: CS CR
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NS Keine spezifische
Reaktion Vor der Konditionierung:
Klassisches Konditionieren Terminologie
US: unkonditionierter (unbedingter) Stimulus
• löst Reaktion ohne vorheriges Lernen aus (z.B. Futter)
UR: unkonditionierte (unbedingte) Reaktion
• durch den US ausgelöste Reaktion (z.B. Speicheln)
CS: konditionierter (bedingter) Stimulus
• neutraler Reiz, der keine besondere Reaktion auslöst (höchstens Orientierungsreaktion) (z.B. Glocke)
CR: konditionierte (bedingte) Reaktion
• durch CS nach dem Lernen ausgelöste Reaktion (z.B. Speicheln Glockenton)
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Klassische Konditionierung ist ein phylogenetischer alter Lernmechanismus
• Meeresschnecke Aplysia • Kiemenrückziehreflex bei Berührung
• ist klassisch konditionierbar
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Duftkonditionierung bei Fliegen
Gluck et al. (2008). Learning and memory. Worth Publ.
Alltagsbeispiele für klassisches Konditionieren
Auch menschliche Reaktionen lassen sich klassisch konditionieren
Beispiele
• Konditionierte Furcht: Berühren einer heißen Herdplatte
• Konditionierte Geschmacksaversion: Sie essen ein verdorbenes Pilzrisotto und Ihnen wird entsetzlich übel
• Lidschlagreflex
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Überblick zum Klassischen Konditionieren
Standardparadigma des Klassischen Konditionierens
Grundlegende Phänomene: Akquisition, Extinktion, Spontanerholung, Disinhibition und Rekonditionierung
Varianten: Lidschlagkonditionierung und konditionierte emotionale Reaktionen
Effekte der zeitlichen Relation zwischen CS und US
Generalisierung und Diskrimination
Was ist die konditionierte Reaktion?
S-R Lernen oder S-S Lernen?
Kontiguität oder Kontingenz?
Konditionierte Inhibition
Blockierung und konfigurale Cues
Das Rescorla-Wagner-Modell
Biologische Einschränkungen und angeborene Lerndispositionen
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Versuchsdurchgänge
Speic
helflu
ss n
ach d
em
CS
Grundlegende Phänomene
Lernverlauf (Akquisition)
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Sp
eic
helflu
ss n
ach d
em
CS
Lerndurchgänge
(CS + US)
Löschungsdurchgänge
(CS allein)
Grundlegende Phänomene
Löschung (Extinktion)
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Der CS wird wiederholt ohne den US dargeboten
CS CR
US
CS CR
CR wird zunehmend schwächer
Grundlegende Phänomene
Spontanerholung
Pause (
z.B
. 1 T
ag)
Löschdurchgänge Lerndurchgänge
Stä
rke d
er
CR
Spontan-
erholung
CS+US Nur CS Nur CS
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Grundlegende Phänomene Spontanerholung: Theoretische Erklärungen
Inhibition (Konorski, 1948)
• Akquisition exzitatorische (CS US) Assoziation
• Extinktion inhibitorische Assoziation (CS ¬US)
• Inhibitorische Assoziation zerfällt schneller mit Zeit
Aufmerksamkeit
• Extinktion: Organismus lernt, dem CS keine Aufmerksamkeit mehr zu schenken
• Nach Pause erregt CS für kurze Zeit wieder Aufmerksamkeit
Ambiguität (Capaldi, 1966)
• CS wird ein ambiger Reiz, der sowohl mit US und ¬US assoziiert ist
• Ob der CS die CR auslöst oder nicht, hängt vom Kontext ab
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Grundlegende Phänomene Disinhibition
US
CS Keine spezifische
Reaktion
UR
Akquisition
Exktinktion CS CR
Disinhibition CS CR NS
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CS CR Konditionierte
Reaktion
Grundlegende Phänomene Rekonditionierung
Wird nach Extinktion der CS erneut mit dem US gepaart, wird die CR schneller erworben als bei der ursprünglichen Konditionierung
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US
CS Erwerb der CR
UR
Akquisition
Exktinktion CS CR
US
CS Schnellerer Erwerb
der CR
UR
Rekonditionierung
Weitere Evidenz, dass Extinktion nicht zur permanenten Löschung der CS-US-Assoziation führt
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Rudy, 2008, Neurobiology of learning and memory. Sinauer Ass.
Kontextabhängige Erneuerung (renewal)
Wiederherstellung (reinstatement) nach
erneuter Darbietung des US
Grundlegende Phänomene Schlussfolgerungen für das Konzept der Löschung
Extinktion führt nicht zur Auslöschung der gelernten Assoziationen
• Spontanerholung
• Disinhibition
• Rekonditionierung
• Renewal und Reinstatement
Mögliche Erklärung: Aufbau einer neuen Assoziationen (CS kein US) und Hemmung der ursprünglichen CS-US-Assoziation
• Erklärt warum z.B. konditionierte Furchtreaktionen nach Extinktion wieder auftauchen können (z.B. unter Stress)
• Der orbitofrontale Kortex scheint an der Hemmung konditionierter Furchtreaktionen beteiligt zu sein (LeDoux, 2000)
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Rudy, 2008, Neurobiology of learning and memory. Sinauer Ass.
Überblick zum Klassischen Konditionieren
Standardparadigma des Klassischen Konditionierens
Grundlegende Phänomene: Akquisition, Extinktion, Spontanerholung, Disinhibition und Rekonditionierung
Varianten: Lidschlagkonditionierung und konditionierte emotionale Reaktionen
Effekte der zeitlichen Relation zwischen CS und US
Generalisierung und Diskrimination
Was ist die konditionierte Reaktion?
S-R Lernen oder S-S Lernen?
Kontiguität oder Kontingenz?
Konditionierte Inhibition
Blockierung und konfigurale Cues
Das Rescorla-Wagner-Modell
Biologische Einschränkungen und angeborene Lerndispositionen
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Lidschlagkonditionierung
Applikation eines schwachen Luftstoßes (US) auf das Auge löst eine Lidschlussreaktion (UR) aus
Luftstoß wird mit einem Ton oder Lichtreiz als CS gepaart
Nach einigen Paarungen löst der CS die CR (Lidschluss) aus
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Gluck, Mercado and Myers: Learning and Memory Copyright © 2008 by Worth Publishers
Gluck, Mercado and Myers: Learning and Memory, First Edition Copyright © 2008 by Worth Publishers
Akquisition und Extinktion der Lidschlagkonditionierung
Moore & Gormezano (1961):
Akquisition und Extinktion
Konditionierte emotionale Reaktionen
Prozedur 1. Ratte wird trainiert, Hebel zu drücken, um Futter zu bekommen
2. CS (Ton) für 2 min, unmittelbar gefolgt von US (leichter Stromstoß)
3. CS allein, während Ratten Hebel drücken können
Konditionierte emotionale Reaktion • Unterdrückung des aktuellen Verhaltens
(„Einfrieren“)
Suppressionsrate = (Reaktionen während CS) /
(Reaktionen während CS + Basisrate)
- 100/(100+100) = 0.5 (keine Suppression)
- 50/(50+100) = 0.33 (teilweise Suppression)
- 0/(0+100) = 0 (vollständige Suppression)
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Konditionierte Furcht
Emotionale Reaktionen (z.B. Angst) können über klass. Kond. mit neutralen Reizen assoziiert werden
Klassisches Experiment von Watson & Rayner (1920): "kleiner Albert"
Nach heutigen Standards ethisch fragwürdig!
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Konditionierte Furchtreaktionen
Der kleine Albert (Watson und Rayner, 1920)
Der kleine Albert: 9 Monate alter Säugling
Albert zeigte keine Angst vor Ratten (NS)
Albert zeigte Furchtreaktion bei lautem Geräusch (Schlag auf Eisenstange) (US)
Konditionierung: weiße Ratte (CS) + Krach (US)
Nach 2 Paarungen wollte Albert die Ratte nicht mehr anfassen
nach 7 Paarungen starke Angstreaktion auf die Ratte (Albert schreit, versucht wegzukrabbeln) (= CR)
Angstreaktion generalisierte auf einen Hasen, einen Hund, eine Nikolausmaske, einen Pelzmantel
Angstreaktion auch noch nach 1 Monat
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Konditionierte emotionale Reaktionen
Konditionierung der elektrodermalen Reaktion
Unerwarteter lauter Ton
Lernphase
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Konditionierte emotionale Reaktionen Konditionierung der elektrodermalen Reaktion
Erhöhte elektrodermale
Reaktion (Aktivität d. Schweiss-
Drüsen) = Indikator für körperliche
Erregung (feuchte Hände)
Testphase
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Bechara et al., 1995, Science, 269, 1115-1118)
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Hippokampus
Amygdala
Die Amygdala (Mandelkern) ist an klassischen Furchtkonditionierung beteiligt
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Zentraler Kern der Amygdala hat efferente Verbindungen zu subkortikalen Zentren, die an der Steuerung autonomer u. endokriner Reaktionen beteiligt sind
Amygdala vermittelt Assoziation sensorischer Reize mit autonomen Reaktionen