Beispielbild. Lernen & Gedächtnis. Theorien der Klassischen Konditionierung. SoSe 2007

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1 Beispielbild Lernen & Gedächtnis Theorien der Klassischen Konditionierung SoSe 2007

2 Was erklärt die Formel? Was sagt diese Formel voraus? Wieso ist dies die vielleicht wichtigste Formel in der Psychologie? 2

3 Ausgangspunkt: Kontingenz, Prepardness, Blockierung implizieren, dass hinter der Konditionierung mehr als nur die simultane Aktivierung von zwei Hirnzentren steht. Überraschung : Die Kombination aus Ton/Licht + Schock muss nicht zu einer Konditionierung für den Lichtreiz führen. Der US (Schock) muss nämlich überraschend sein! Nur dann wird eine Suche im Gedächtnis initiiert. 3

4 Leo Kamins Botschaft: Lernen hängt von der Diskrepanz zwischen unserer Erwartung und dem Erleben ab. Wenn ein erwartetes Ereignis eintritt, lernen wir nicht! Werden wir überrascht, suchen wir nach Kontingenzen. Modifikation von Rescorla & Wagner: Der Grad der Überraschung determiniert, wie stark der Konditionierungseffekt ist. Je unerwarteter der Reiz, desto stärker die Konditionierung. 4

5 Lernkurve und der Parameter V: V = Stärke der Assoziation von CS & US V nimmt nicht linear über die Zeit zu, sondern folgt einer Sättigungsfunktion Lernkurve und der Parameter V: V(i) = Veränderung der Stärke über einen fixen Zeitraum i V(max) = Asymptote, der sich die Funktion annähert (Sättigungswert) 5

6 Wie kommt nun der Überraschungswert in diese Funktion? Beziehung zwischen V und V(max) Im frühen Stadium der Konditionierung (1) ist die Differenz hoch. D.h. der Grad der Überraschung ist hoch. V(max) Im späten Stadium der Konditionierung (2) is die Different geringer. D.h. der Grad der Überraschung ist gering. Der Grad der Überraschung ist korreliert mit dem Anwachsen der assoziativen Stärke. 6

7 Wie sagt man nun V(i) vorher: V(i) = V(max) V(i) Das Anwachsen der Stärke der Assoziation in einem Trial i wird determiniert aus der Differenz zwischen V(max) und der augenblicklichen Assoziationsstärke V(i). 7

8 Problem 1 Manches Konditionieren geht langsam (Speichelfluss), manches Konditionieren geht schnell (Geschmacksaversion). Wie verändert dies das Modell? Man muss einen Parameter einfügen: V(i) = c(v(max) V(i)) V(max) legt das Niveau der Asymptote fest. c legt fest, wie schnell sich die Funktion ändert. 8

9 Problem 2 Wie kann ich das Modell evaluieren? Wie viele Parameter benötige ich zur Schätzung? ser = (shr x D x K x V) - (sir + Ir) +/- sor Lösung: Die Werte (c, V(max)) werden zufällig festgesetzt. D.h. dass man nur qualitative Aussagen über den Lernverlauf treffen kann, keine quantitativen. Hull 9

10 Evaluation: Simpler Konditionierungsprozess Typ: Ton / Fleisch Speichel V(max) : 1.0 und c=0.3 V(i) = c(v(max) V(i)) Zeitpunkt Ass. Stärke V(i) (1-0.0) = (1-0.3) = (1-0.51)= (1-0.66) =

11 Evaluation: Extinktion Typ: Ton Speichel V(max) : 0 und c=0.3 V(i) = c(v(max) V(i)) Zeitpunkt Ass. Stärke V(i) (0-0.66) = (0-0.46) = ( )=

12 Evaluation: Blockierung Typ: Ton/Licht Schock Implikation: V(CS1, CS2) = V(CS1) + V(CS2) Und V(US1,i) = V(CS2,i) = c(v(max) V(CS1, CS2)) CS1 (Ton) in der ersten Phase gegeben. Maximale Ass-Stärke erreicht: V(CS1) = 1.0 CS1 (Ton) und CS2 (Licht werden in der zweiten Phase kombiniert: V(CS1,CS2) = V(CS1) + V(CS2) = = 1 Nun wird in der dritten Phase der CS2 (Licht) alleine geprüft: V(CS2,i) = c(v(max) V(CS1, CS2)) = 0.3 ( ) = 0 (mit V(max) : 0 und c=0.3) 12

13 Evaluation: Kontingenz CS CS CS Kontingenz = hoch = US CS CS Kontingenz = niedrig CS CS Erklärung: CS2 CS2 CS2 CS2 Organismus sucht nach einem CS (z.b. Surren des Ventilators) Konsequenz: Da CS2 häufiger mit dem US gekoppelt wird, ist dessen assoziative Stärke auch höher. Und: dieser neue CS ist vermutlich konstant vorhanden 13

14 Prognosefähigkeit des Modells Ansatz: Macht das Modell eine Annahme, die intuitiv und nach dem Stand der Forschung nicht nachvollziehbar ist? Gedankenexperiment: Phase 1 (je 5 Trials) Ton Schock Licht Schock Wenige Trials (n=5) V(Licht) = 0.2 V (Ton) = 0.2 Gedankenexperiment: Phase 2 (je 10 Trials) Ton + Licht Schock V(Ton) = V(Licht) = 0.5 ( ) = 0.3 Bei c=.5 und V(max)=1.0 Gedankenexperiment: Phase 3 Ton Anstieg der Furcht mit Beginn der zweiten Phase - Furchtkonditionierung 14

15 Prognosefähigkeit des Modells Gedankenexperiment: Phase 1 (je 25 Trials) Ton Schock Licht Schock Viele Trials (n=25) V(Licht) = 0.9 V (Ton) = 0.9 Gedankenexperiment: Phase 2 (je 10 Trials) Ton + Licht Schock V(Ton) = V(Licht) = 0.5 ( ) = -0.4 Bei c=.5 und v(max)=1.0 Gedankenexperiment: Phase 3 Ton Reduktion der Furcht mit Beginn der zweiten Phase keine Furchkonditionierung 15

16 Prognosefähigkeit des Modells Phase 1 (25 Trials) -> Reaktion auf Licht, bzw. Ton SNIFFY Phase 1 (25 Trials) + Phase 2 (25 Trials) -> Reaktion auf Licht, bzw. Ton Licht Ton Suppression Effekt der Über-Erwartung (overexpectation) Phase 2 16

17 Problemfälle für das Modell Licht - Schock Licht Licht Licht - Schock Licht Latente Inhibition oder CS Preexposure Effect: CS wird schwieriger zu konditionieren, weil man wahrscheinlich lernt, ihn zu ignorieren. Nicht erklärbar mit dem Rescorla-Wagner-Modell! 17

18 Problemfälle für das Modell Licht - Schock Ton - Schock Ton+Licht - V(Licht) = 0.5 V(Ton) = 0.5 V(Ton+Licht) = 1.0 Konfigurales Lernen: Eine Reizzusammensetzung kann schwieriger als CS fungieren. Eine simple Summation der Reize funktioniert nicht, da das Ereignis als Stimulus-Compound verarbeitet wird. Nicht erklärbar mit dem Rescorla-Wagner-Modell! CR Ton Licht Ton+Licht Zeit 18

19 Bewertung Vorteile Das Modell kann eine Reihe komplexer Lernvorgänge erklären, wie z.b. die Extinktion oder das Blocking. Probleme Das Modell fokussiert sich nur auf die Beziehung zwischen CS und US aber nicht auf die Geschichte des Lernens oder seine Umgebung. Diese können aber die CS-US- Assoziationen modulieren. Aber: Alle Modifikationen des Modells implementieren seine Kernannahmen: Das Lernen ist asymptotisch und basiert auf einer Veränderung der Assoziationsstärke zwischen US und CS. 19

20 Was lernt man bei der Konditionierung? Iwan Pawlow Konditionierung führt zu einer Reiz- Substitution. D.h. der CS ersetzt die Wirkung des US. Die Idee: Der US löst normalerweise eine automatische (angeborene) Handlung aus. Der CS bekommt nach einer Reihe von Paarungen mit dem US die gleiche Kompetenz. Reaktionen des Hundes auf einen konditionierten Lichtreiz: Hund wird versuchen, ob die Lampe zu essen ist. CS wird US!!! 20

21 Was lernt man bei der Konditionierung? Evidenz für die Reiz-Substitution: Autoshaping (Jenkins & Moore, 1973) Lichtreiz wird bei Tauben einmal mit Wasser und einmal mit Körnern konditioniert. Effekt: CS (Licht-Wasser) wird mit geschlossenem Schnabel und offenen Augen (=Trinken) beantwortet. CS (Licht-Körner) wird mit offenem Schnabel und geschlossenen Augen (=Nahrung) beantwortet. 21

22 Was lernt man bei der Konditionierung? Edward Tolman Konditionierung bildet Erwartungen aus. CS-US-Paarung führt dazu, dass CS ein Signal für das Auftreten des US wird. Aber: Der CS wird nicht der US!!! 22

23 Was lernt man bei der Konditionierung? Evidenz für die Erwartungs-Idee: Colwill & Motzkin, 1994 Ratten bekamen zwei Arten von Verstärkung aus einer Box: CS1 Zuckerlösung CS2 Futter-Pellets Intervention: Zuckerlösung wird mit Übelkeit gekoppelt Resultat: Annäherungsverhalten an die Box nur noch, wenn CS2 auftritt. Interpretation: Differenzielles Annäherungsverhalten drückt eine differenzielle Erwartung aus. 23

24 Was lernt man bei der Konditionierung? Was stimmt nun? Vielleicht beides Kortikales System für die Bildung von Erwartungen Subkortikales System für die Reizsubstitution Zwei-System-Hypothese 24

25 Was lernt man bei der Konditionierung? Kortikales System: Evolutionsgeschichtlich jung, Primär in den Ablauf bewusster Informationsverarbeitung eingebettet, arbeitet langsam. Subkortikales System: Evolutionsgeschichtlich alt, vermittelt auch unbewusste Prozesse, läuft schnell ab. 25

26 Was lernt man bei der Konditionierung? Beispiel Angst Nach der Theorie von LeDoux vermittelt die Amygdala die schnelle Furchtreaktion, ohne dass eine genaue Inhaltsanalyse vorgenommen wurde. Die Inhaltsanalyse wird durch den Neokortex durchgeführt. 26

27 Was lernt man bei der Konditionierung? Folge einer Läsion der Amygdala Obwohl die Handlungskontingenzen klar erkannt werden, wird keine normale emotionale Reaktion gezeigt. (Damasio, 2003) 27

28 Was lernt man bei der Konditionierung? Folge einer Läsion des Hippokampus Der Patient kann nicht die Kontingenz zwischen zwei Ereignissen angeben (Farbe Stromstoß), zeigt jedoch eine deutliche autonome Reaktion. 28

29 Was lernt man bei der Konditionierung? Ist die konditionierte Reaktion (CR) immer identisch mit der unkonditionierten Reaktion (UR)? Speichelfluss: Chemische Zusammensetzung des Speichels ändert sich. Augenblinzler: Latenz und Dauer des Blinzlers sind nicht identisch. Verhalten: Futter Licht Konditionierung: Wieso gähnt & keucht der Hund? Ton Schock Konditionierung: Wieso springt die Ratte nicht? Ton Futter Konditionierung: Wieso Zucken die Ratten mit den Köpfen? 29

30 Was lernt man bei der Konditionierung? Ist die konditionierte Reaktion (CR) immer identisch mit der unkonditionierten Reaktion (UR)? Behavior System Theorie: Konditionierung hat einen Effekt auf den motivationalen Zustand des Organismus. Der CS löst eher ein Appetenzverhalten aus, d.h. eine Orientierungsreaktion, die vom eigentlichen UR differieren kann. 30

31 Was lernt man bei der Konditionierung? Ist Konditionierung ein bewusster oder ein unbewusster Prozess? Kortikales System: Bewusste Bildung von Assoziationen Subkortikales System: Unbewusste Bildung von Assoziationen 31

32 Was lernt man bei der Konditionierung? Ist Konditionierung ein bewusster oder ein unbewusster Prozess? Befunde von Öhman: Auch wenn durch eine visuelle Maskierung keine bewusste Identifikation des Reizes möglich ist, so findet dennoch eine Reaktion des autonomen Nervensystems statt. 32

33 Was lernt man bei der Konditionierung? Ist Konditionierung ein bewusster oder ein unbewusster Prozess? Effekt von Werbung: Positive CS (Models, Musik) haben einen deutlichen Einfluss auf die Einschätzung eines Produkts auch wenn der Einfluss der CS von den Konsumenten abgestritten wird. 33

34 Was lernt man bei der Konditionierung? Kann Konditionierung scheinbar hohe kognitive Prozesse erklären? CS1 + CS2 US1 CS3 + CS4 US2 Nasenbluten + Kopfschmerz Krankheit 1 Fieber + Übelkeit Krankheit 2 Gluck & Bower (1988) zeigten, dass das Erkennen kausaler Zusammenhänge in der medizinischen Diagnose durch das Rescorla-Wagner-Modell vorhergesagt werden kann. 34