行為檢測發(fā)展史系列：條件操作性行為發(fā)展簡介

你能夠觀察到什么取決于你使用了何種理論，正是理論決定了你能觀察到的東西。

——艾爾伯特·愛因斯坦

操作性條件反射箱也被稱之為斯金納箱，是指運用操作性條件反射原理、利用獎賞懲罰機制，讓動物學會非本能動作（如按壓杠桿，作揖等），形成刺激信號——操作行為反應——結果之間的操作條件反射的行為學儀器。

這一過程可以測試動物的學習記憶能力、注意力、自制力等，隨著需要動物進行的動作的難度增加，也可以對不同腦區(qū)、不同疾病進行更深入的研究。

20世紀初期，約翰·布羅德斯·華生（英語：John B. Watson，1878年1月9日－1958年9月25日）出版了《一個行為主義者心目中的心理學》一書，主張心理學應該研究可以被觀察和直接測量的行為，反對研究沒有科學根據(jù)的意識。這根本性的推翻了當時將內(nèi)省作為主要研究方法并輕視行為研究的構造論心理學界。
 

^{▲約翰·布羅德斯·華生}

華生研究人體之于環(huán)境的變化，更明確的說：研究特定的刺激會引導人體作出何種反應，屬于比較心理學；并且深受俄國生理學家伊萬·彼得羅維奇·巴甫洛夫（1849年9月26日－1936年2月27日）的影響。華生的理論強調(diào)生理學，認為以刺激能得到條件反射的反應—對比其他所有器官也會有類似的反射作用。
 

^{▲伊萬·彼得羅維奇·巴甫洛夫}

^{▲伯爾赫斯·弗雷德里克·斯金納}

斯金納把行為分成兩類：一類是應答性行為，這是由已知的刺激引起的反應；另一類是操作性行為，是有機體自身發(fā)出的反應，與任何已知刺激物無關。與這兩類行為相應，斯金納把條件反射也分為兩類。與應答性行為相應的是應答性反射，稱為S （刺激）型S型名稱來自英文Stimulation；與操作性行為相應的是操作性反射，稱為R（反應）型R型名稱來自英文Reaction。S型條件反射是強化與刺激直接關聯(lián)，R型條件反射是強化與反應直接關聯(lián)。

斯金納認為，人類行為主要是由操作性反射構成的操作性行為，操作性行為是作用于環(huán)境而產(chǎn)生結果的行為。在學習情境中，操作性行為更有代表性。斯金納很重視R型條件反射，因為這種反射可以塑造新行為，在學習過程中尤為重要。（01 斯金納 Skinner, B. F. - 心理學空間）

斯金納出于對現(xiàn)有教學方法的不滿，根據(jù)操作條件反射和積極強化的原理，為學生設計和制造有效學習的教學機器，在他的倡導下，不到一年，機器教學便在美國風行起來并波及了全世界。

關于機器教學的理論，也是貫穿著他的行為主義觀點：學習就是行為，任何學習，甚至最復雜的學習都可以分解和編制成為詳細的行為目錄。正是由于這一點，在他的機器教學中，忽視了社會語言刺激對人的影響的復雜性，機器教學主張由于這種局限性而受到了批評。

至此，斯金納箱演化成各種不同的形式進入了日常生活與疾病診斷中。

20世紀70年代以來，由于計算機和有關信息加工技術的發(fā)展，原先應用在教學機器中的程序設計，已以計算機輔助教學技術中被廣泛地應用了。

目前，模塊化的斯金納箱已經(jīng)完全商業(yè)化并成為斯金納箱實驗的主要選擇。它具有易拆卸，方便擴展，更換配件等特點。觸屏斯金納箱的出現(xiàn)使得許多曾經(jīng)只能用于人認知程度測試的任務范例也可以在動物身上開展模擬實驗，如5反應序列，配對連接式學習，連續(xù)表現(xiàn)等。

下面我們會介紹由劍橋大學Bussey-Saksida實驗室開發(fā)并已經(jīng)實現(xiàn)商用的10種常見斯金納箱觸屏程序范例，以及相關實驗的實驗方法。

01.視覺辨別逆轉(zhuǎn)（PD）

首先，動物需要學習辨別在屏幕上同時顯示的兩個形狀哪個是正確的。觸摸正確的刺激(S+)將得到食物的獎勵。觸摸不正確的內(nèi)容刺激物（S-）將受到懲罰。其次，當動物學會了這個任務操作后，刺激就會發(fā)生相反，S+刺激現(xiàn)在變成了S-刺激，反之亦然。這個逆轉(zhuǎn)學習需要前抑制反應，已知依賴于前額葉皮層。

02.配對連接式學習（PAL）

在本任務中，動物需要學習并記住三個形狀以及各自所在的位置。在實驗中，系統(tǒng)會同時給出兩個不同的形狀，一個在正確的位置，另一個在錯誤的位置。動物需要選出哪個形狀是在正確的位置，從而獲得獎勵。該任務已被證明對膽堿能傳遞和海馬功能障礙敏感，并能區(qū)分谷氨酸與海馬乙酰膽堿受體功能。

03.視覺運動條件學習（VMCL）
 

這是一種習慣或刺激反應任務，在這個任務中，嚙齒動物學習一種規(guī)則：“如果形狀A出現(xiàn)，則對左邊的位置作出反應，如果形狀B出現(xiàn)，則響應右邊的位置”。這種測試對背側(cè)紋狀體的損傷很敏感，因此與亨廷頓舞蹈癥和帕金森病有關。

04.位置辨別學習（LDL）

本任務中，屏幕上會同時出現(xiàn)2個方塊圖像。嚙齒動物要求區(qū)別這兩個方塊的位置，觸碰左邊的方塊則會獲得獎勵，而觸碰右邊的方塊則會收到懲罰。不同試驗中，方塊之間的距離不同。背側(cè)海馬體損傷的動物的辨別能力受損，當兩個方塊的位置很近甚至挨著時，動物無法分辨兩個物體的位置，而離得很遠時則不會。

05.非匹配位置學習（TUNL）
 

本任務中，首先向動物呈現(xiàn)1個圖像的位置，在延遲之后，屏幕會出現(xiàn)2個圖像，一個在原來圖像的位置（不正確，S-），一個不在原來的位置（正確的，S +）。觸碰S+即可獲得獎勵。當兩個圖像位置靠近時，背側(cè)海馬區(qū)有損傷或海馬神經(jīng)發(fā)生減少的動物這種辨別功能受損，但當兩個圖像相距很遠時則不然。該特征還使該任務對海馬功能障礙非常敏感，同時利用海馬在記憶和模式分離中的作用。

06.5反應序列時（5CSRT）

本任務要求嚙齒動物對5個位置中隨機1位置出現(xiàn)的短暫視覺刺激做出響應，隨著短暫刺激時間的縮短，對動物注意力的要求越來越高。此任務對皮質(zhì)層處理能力敏感，特別是那些涉及到前額皮質(zhì)和高度依賴膽堿能傳遞的功能方面。

07.5反應序列持續(xù)時（5C-CPT）
 

5選擇反應序列時的進階版本。動物進行5選擇反應時的任務的同時，還需要對隨機出現(xiàn)的5個位置全部提示的視覺刺激做出抑制反應，否則就會收到懲罰。此任務不僅對皮質(zhì)層處理能力敏感，還需要依賴前額葉皮層的能力。

08.消退（EXT）
 

這是一個最簡單的經(jīng)典斯金納箱任務，它也是一種行為抑制的測試。動物首先需要學會觸碰中心窗口中出現(xiàn)的白色方塊，以此獲得獎勵。當動物達到標準，則進行測試階段。在本階段，動物不會因為觸碰白色方塊而獲得獎勵，觸碰反應則會消退。

09.連續(xù)表現(xiàn)（ICPT）

本任務為臨床中ICPT任務的動物版，使用了5幅不同的黑白圖像。它們會以隨機的順序在觸摸屏上短暫的顯示，而其中只有一張圖片被指定為目標刺激。為了獲得獎勵，動物必須接觸目標刺激，并克制自己不接觸非目標刺激。這個任務是所有任務中最接近臨床試驗的任務范例。

10.4選擇賭博（4C-GT）
 

在本任務中，動物需要在四個提示位置中做出選擇。觸碰任意一個位置都可能發(fā)生獲得獎勵或受到懲罰（更長一段時間沒有獎勵）。觸碰每個位置獲得的獎勵數(shù)額是不一樣的。相關獎勵越大，獲得獎勵的概率就越低，且試驗失敗受到的超時周期也就越長。動物必須學會避免高風險、高回報的選擇，以使收益最大化。該測試對血清素能和多巴胺能藥物敏感。

任務范式應用



斯金納箱的每個任務程序都蘊含著較為復雜的程序邏輯設定，在接下來的文章中，我們會逐一介紹上述每個任務程序的程序設計方法。

看完10 種任務范式，你對那些程序的設計更為感興趣呢？歡迎在留言告訴我們你的想法，我們可以更據(jù)你的需求優(yōu)先介紹相關程序噢！