自製消化系統實驗創新裝置

① 經典條件反射的巴甫洛夫的經典實驗

巴甫洛夫早先致力於研究狗的消化系統。他發現，當把食物置入狗的胃裡時，胃壁會分泌胃液以促進消化。一系列研究表明，胃液分泌的數量和持續的時間，是隨放入胃裡的食物的種類和數量而變化的。為了清楚地測定胃裡發生的變化，巴甫洛夫以其精湛的外科手術，使狗的胃一部份外露出來。他把狗胃的一部分組織切開，接著在軀體一邊切開一個洞口，外面再連接一個囊袋。這樣，狗實際上就有了兩個胃：一個是原來的胃，其絕大部分組織都仍在起著它的基本功能；另一個是通過手術連接在外面的小胃（或稱為「巴甫洛夫囊袋（Pavlovian Pouch）」），這個囊袋的內部是可以觀察到的。巴甫洛夫發現，囊袋分泌的情況與胃的分泌活動完全一樣。完成了這些准備工作後，巴甫洛夫就能了解消化過程的細節。他也由此獲得了諾貝爾醫學獎。
巴甫洛夫根據實驗研究得出的基本結論是：動物有一種固有的生理反射，它以一種非常精確的方式隨胃裡食物的種類和數最進行胃液分泌。這一結論也適用於唾液分泌，因為狗唾液分泌的情況，是與嘴裡食物的種類和數量完全吻合的。例如，當嘴裡有食物時會分泌一種稠的唾液以開始消化過程，而當在嘴裡滴一點酸液時，就會分泌大量淡的唾液以稀釋酸液。 巴甫洛夫在實驗過程中遇到了一種新的情況。如果把狗的食管切開，從頸部移到外部，這樣，食物可以咀、可以咽，但不會到胃裡去，而是從頸部流了出去。巴甫洛夫發現，狗的胃液分泌幾乎仍然像食物進入胃一樣多。這就使他得出結論：引起反射性分泌的刺激，不僅可以是胃裡的食物（即適當的刺激（appropriate stimulus）），而且還可以是嘴裡的食物（即信號刺激（signaling stimulus））。 巴甫洛夫後來又發現，引起狗胃液分泌活動的，可以是狗原先吃過食物的盤子，甚至只要看到以前喂過食物的人，也會引起胃液分泌活動。這種情況完全不同於屬於生理反射的那種分泌活動。巴甫洛夫由此認為，存在著兩種反射：一種是生理反射（physiological reflex），這是一種內在的、任何動物的所有成員都會表現出來的反射，它們是神經系統固有組織的一部分；另一種是心理反射（psychic reflex），後來他改稱為條件反射（conditioned reflex），這種反射是特定動物作為特定經驗的結果而產生的。例如，所有狗在胃裡有食物時都會分泌胃液，但只有那些具有某種經驗的狗才會在聽到鈴聲時產生胃液分泌活動。
現在我們來看看經典條件作用的實驗，他把狗用一副套具固定住，唾液是用聯結在狗顎外側的管道收集的，管道連結到一個既可以測量以立方厘米計的總量、也可以記錄分泌的滴數的裝置。如前所述，當狗嘴裡有食物時，會產生分泌唾液的反應。這種反應是本能固有的，巴甫洛夫把這種食物稱為無條件刺激，簡稱「UCS」，把反射性唾液分泌稱為無條件反射，簡稱「UCR」。為了使狗對某一種刺激（如鈴聲）形成條件作用，把這種原來只會引起探索性反射的中性刺激（即鈴聲）與無條件刺激（即肉）配對。經過一系列配對嘗試後，單是發出鈴聲，不提供肉，也能引起狗產生唾液分泌。在這種情況下，鈴聲就成了條件刺激，簡稱「CS」，鈴聲引起的唾液分泌就是條件反射，簡名「CR」。由此可見，條件反射僅僅是由於條件刺激與無條件刺激配對呈現的結果。
需要指出的是，在巴甫洛夫看來，重要的是引起反射的刺激，反射之後的結果是沒有任何理論上的意義的。這樣，盡管巴甫洛夫和桑代克都在分析刺激與反應之間的聯系，但他倆對形成這種聯系的程序以及對學習過程的解釋是完全不同的，我們可以用下列程式來比較巴甫洛夫與桑代克的實驗程序：
由於巴甫洛夫的無條件刺激（UCS）與桑代克強化刺激（S』）呈現的時間和所起的作用不同，前者可以說是一種刺激辨別學習，後者則是通過強化刺激加強刺激一反應的聯結，因此，如果我們把巴甫洛夫的無條件刺激稱為強化物，容易引起某種混淆。