【心理學(xué)與AI】Perruchet effect:內(nèi)隱學(xué)習(xí)系統(tǒng)存在的重要證據(jù)

Perruchet, P. (2015). Dissociating conscious expectancies from automatic link formation in associative learning: A review on the so-called Perruchet effect. Journal of Experimental Psychology: Animal Learning and Cognition, 41(2), 105.

我們都知道條件反射的建立,是在建立條件刺激(CS)和反應(yīng)(R)之間的聯(lián)結(jié)。狗看到肉(US)會(huì)流口水(R),如果有一個(gè)鈴聲(CS)總是和肉(US)一起出現(xiàn),訓(xùn)練一段時(shí)間后胸梆,狗聽到鈴聲(CS)也會(huì)流口水(R)。

有趣的問題是须板,狗能夠形成這種聯(lián)結(jié)碰镜,是有意識(shí)的嗎?當(dāng)然意識(shí)這個(gè)詞比較抽象习瑰,我們先定義一下绪颖,就是說,狗是不是腦子里想”鈴聲和肉總是一起出現(xiàn)甜奄,所以聽到鈴聲就會(huì)有肉吃柠横,所以該流口水了“,所以才流口水的呢课兄?常理來說牍氛,狗應(yīng)該沒有這個(gè)思維能力,就算不太確定狗烟阐,那更加低級(jí)的動(dòng)物也可以建立條件反射的現(xiàn)象搬俊,至少可以說明,條件反射在他們身上的建立蜒茄,應(yīng)該很大程度上是不依賴于對(duì)這種規(guī)律的分析的唉擂。

但是人呢?人有一個(gè)聰明的大腦檀葛,擅長分析和推理的思維體系玩祟,這種情況下,條件反射的建立屿聋,是不是仍然有不依賴于意識(shí)的成分在呢卵凑?這個(gè)答案并不是顯然的,直到現(xiàn)在都存在著爭(zhēng)議胜臊!

  • 有相當(dāng)一部分研究認(rèn)為勺卢,人類所有的學(xué)習(xí)都必須依賴于對(duì)規(guī)律的覺察(“propositional modal”; De Houwer, 2009, 2014; Mitchell, De Houwer, & Lovibond, 2009)。在這個(gè)理論中象对,條件反射之所以能夠建立黑忱,是依賴于意識(shí)對(duì)US的expectancy

  • 另一派理論也承認(rèn)意識(shí)系統(tǒng)的存在,但是有意識(shí)的學(xué)習(xí)并不是全部甫煞,經(jīng)典的條件反射是還包括對(duì)CS-US聯(lián)結(jié)strength的加強(qiáng)(“dual-process modal”; Clark, Manns, & Squire, 2002; McLaren, Forrest, McLaren, Jones, Aitken, & Mackintosh, 2014)菇曲。

為什么這個(gè)問題這么難回答呢?一般的實(shí)驗(yàn)范式很難區(qū)分這兩者抚吠,也就是到底有沒有非意識(shí)成分的學(xué)習(xí)常潮,因?yàn)椴还苡幸庾R(shí)還是沒意識(shí),對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測(cè)往往是一致的——反應(yīng)頻率變高楷力,速度加快喊式。因此,(Perruchet, 1985)創(chuàng)造了一個(gè)范式萧朝,使得這兩種理論推出相反的預(yù)測(cè)岔留,這樣不就能區(qū)分了嗎?

Perruchet 效應(yīng)的核心邏輯 在一個(gè)按鍵任務(wù)中检柬,主試會(huì)告訴受試者献联,只有一半的試次中,CS的出現(xiàn)會(huì)伴隨著US的出現(xiàn)何址。也就是說一半的試次是CS-alone(我們標(biāo)記為情況A)里逆,一半是CS-US(我們標(biāo)記為情況B),并且AB這兩種試次是隨機(jī)打亂的用爪。那么可以想象运悲,如果連續(xù)出現(xiàn)很多個(gè)CS-US,對(duì)下一個(gè)試次US出現(xiàn)的expectancy就會(huì)降低项钮,但是CS-US的聯(lián)結(jié)strength會(huì)提高班眯。也就是說,expectancy理論會(huì)預(yù)測(cè)烁巫,隨著CS-US連續(xù)出現(xiàn)的次數(shù)增多署隘,受試者在下一個(gè)試次做出response的可能性會(huì)降低;但是strength理論的預(yù)測(cè)正好相反亚隙。

AAAAAB,AAAAB,AAAB,AAB,AB,BB,BBB,BBBB,BBBBB
(觀察的序列示例磁餐,從左到右,在做最后一個(gè)B之前阿弃,對(duì)B出現(xiàn)的預(yù)期逐漸降低诊霹,但B的強(qiáng)度逐漸增高)

兩種理論對(duì)行為的預(yù)測(cè)

Perruchet Eyeblink實(shí)驗(yàn)

1985年最早的這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,CS是一個(gè)1000ms的滴聲渣淳,US是沖眼睛噴射氮?dú)馄⒒梗瑀esponse是眨眼。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中入愧,受試者知道只有一半的試次鄙漏,滴聲之后會(huì)有氮?dú)鈬娧劬︵脱琛R虼水?dāng)連續(xù)很多次滴聲之后都有氮?dú)鈬姵觯茉囌邔?duì)下一個(gè)試次依然會(huì)噴氣的期待值就會(huì)降低怔蚌,但是滴聲和眨眼之間的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度會(huì)加強(qiáng)巩步。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,眨眼的頻率還是受到聯(lián)結(jié)強(qiáng)度主導(dǎo)(如下圖)桦踊。

眨眼的頻率隨CS-US連續(xù)出現(xiàn)次數(shù)的變化

為了確認(rèn)受試者的expectancy確實(shí)如理論所預(yù)測(cè)的一樣椅野,主試會(huì)讓受試者在每個(gè)試次之后對(duì)下一個(gè)試次出現(xiàn)US的可能性進(jìn)行7點(diǎn)量表評(píng)分,總體的規(guī)律是符合預(yù)測(cè)的(如下圖)籍胯,并且這個(gè)評(píng)分操作不會(huì)影響主要的實(shí)驗(yàn)結(jié)果竟闪。另外,SOA的變化(CSonset和USonset的時(shí)間差850-1650ms)也不會(huì)影響主要的實(shí)驗(yàn)結(jié)果芒炼。

對(duì)US出現(xiàn)的期待值隨CS-US連續(xù)出現(xiàn)次數(shù)的變化

Trace conditioning

上述的實(shí)驗(yàn)中,CS都先于US出現(xiàn)术徊,但是是同時(shí)結(jié)束的本刽,也就是說CS-US出現(xiàn)的時(shí)間是有重疊的。但是Clark等人發(fā)現(xiàn)赠涮,當(dāng)CS和US之間有一段固定的間隔子寓,眨眼的頻率變化就和expectancy的變化一致了(Clark, Manns, & Squire, 2002)。研究者們認(rèn)為這可能是因?yàn)镃S和US不重疊笋除,導(dǎo)致沒法自動(dòng)啟動(dòng)response斜友,只能通過外顯的方式去建立連接。(好僵硬的解釋垃它,我覺得反而是可以用策略需要準(zhǔn)備時(shí)間來解釋鲜屏,當(dāng)有間隔的時(shí)候,策略準(zhǔn)備好的時(shí)間點(diǎn)可能比response出現(xiàn)的時(shí)間點(diǎn)更早国拇,就可以override這種自動(dòng)反射)

但是Clark這個(gè)實(shí)驗(yàn)被別人揪出有統(tǒng)計(jì)問題洛史,而且難以重復(fù)(?懷疑是參數(shù)選擇的問題)酱吝。不過作者還是認(rèn)為要引起重視也殖。

除了眨眼反射,其他的學(xué)習(xí)呢务热?

同樣的范式還沒有出現(xiàn)其他反射的研究忆嗜,畢竟眨眼是最好記錄的一種反射。但是由其他范式出現(xiàn)崎岂,以反映相似的問題捆毫。

Fear Conditioning 情緒反應(yīng)的建立時(shí)間會(huì)更長一些,主要是通過皮電(galvanic skin response)冲甘,穩(wěn)定性(steady state)等指標(biāo)來測(cè)量冻璃。部分研究的結(jié)果和eyeblink范式觀察到的規(guī)律相同响谓,但是也有一部分沒有∈⊙蓿總的來說是有趨勢(shì)的娘纷,但是統(tǒng)計(jì)不顯著。

簡單反應(yīng)時(shí)任務(wù) 眨眼反射是一個(gè)非條件反射跋炕,而RT任務(wù)中的response是一個(gè)主動(dòng)發(fā)出的行為(voluntary)赖晶,也就是E1出現(xiàn)之后,有一半的可能性會(huì)出現(xiàn)E2辐烂,看到E2就要按鍵反應(yīng)遏插。那么對(duì)E1-E2的成對(duì)出現(xiàn)越多,會(huì)加強(qiáng)E1和反應(yīng)之間的聯(lián)結(jié)纠修,但理性上是會(huì)降低對(duì)E2可能出現(xiàn)的期待的胳嘲。主要的實(shí)驗(yàn)結(jié)果還是重復(fù)了眨眼反射的結(jié)果,不同的是扣草,如果在試次間插入expectancy的報(bào)告任務(wù)了牛,會(huì)使得反應(yīng)時(shí)整體上升,但不一定會(huì)使得整個(gè)反應(yīng)時(shí)變化的趨勢(shì)顛倒(似乎有些矛盾的證據(jù))辰妙。

選擇反應(yīng)時(shí)任務(wù) 在這個(gè)范式中鹰祸,E1后面一半的試次會(huì)接E2-1,一半的試次會(huì)接E2-2密浑,分別要按不同的鍵蛙婴。這個(gè)任務(wù)的結(jié)果還是會(huì)受到是否同時(shí)測(cè)量expectancy的影響。如果不同時(shí)測(cè)量Expectancy尔破,那么還是可以重復(fù)出之前的趨勢(shì)街图,但是如果同時(shí)測(cè)量,RT的變化趨勢(shì)就會(huì)和expectancy一樣懒构。作者在這里也討論了這個(gè)結(jié)果台夺,在簡單反應(yīng)時(shí)中,即使你不期待E2的出現(xiàn)痴脾,你也可以做好做反應(yīng)的準(zhǔn)備颤介,但是在選擇反應(yīng)時(shí)中,期待的程度會(huì)直接影響你準(zhǔn)備的是E2-1對(duì)應(yīng)的動(dòng)作赞赖,還是E2-2對(duì)應(yīng)的動(dòng)作滚朵,從而對(duì)RT造成比較大的影響。

控制感測(cè)量 控制感(the sense of agency)描述的是想用動(dòng)作來影響外部環(huán)境的感覺前域。如果控制感強(qiáng)辕近,一方面是因?yàn)槟阌X得你的動(dòng)作能夠引起某個(gè)外部變化,另一方面可能是你內(nèi)隱地將這個(gè)動(dòng)作與外部變化進(jìn)行了連接匿垄。在Moore等人的系列研究中移宅,E1是被試的一次主動(dòng)按鍵归粉,E2是一聲提示音,在一半的試次中漏峰,E1之后的250ms后會(huì)響起E2糠悼。屏幕上會(huì)有一個(gè)指針勻速旋轉(zhuǎn)的時(shí)鐘,被試的任務(wù)是報(bào)告自己按下按鍵的時(shí)候浅乔,時(shí)鐘指著什么位置倔喂。當(dāng)控制感越強(qiáng)的時(shí)候,動(dòng)作和結(jié)果在時(shí)間上的相近性就會(huì)越強(qiáng)靖苇,也就是說被試報(bào)告的按鍵時(shí)間會(huì)越接近聲音發(fā)出的時(shí)間席噩。同時(shí)他們還需要報(bào)告下一次按鍵后,有多大的可能性會(huì)聽到提示音贤壁。(參考綜述 Moore & Obhi, 2012) 結(jié)果當(dāng)然是重復(fù)了了perruchet效應(yīng)悼枢,不過線性并不強(qiáng),主要還是受到前一個(gè)試次是什么的影響(也就是沒有隨著連續(xù)的E1-E2增多而產(chǎn)生明顯變化)脾拆。

Stroop效應(yīng)中線索的作用機(jī)制 Jimenez and Mendez (2013, 2014) 用這個(gè)范式來測(cè)量stroop效應(yīng)中線索的作用機(jī)制馒索。經(jīng)典的現(xiàn)象表明,如果能在刺激出現(xiàn)之前假丧,給一線索提示接下來的刺激是維度變化一致還是不一致双揪,stroop效應(yīng)就會(huì)明顯下降动羽,但是這個(gè)線索的作用機(jī)制還有待討論包帚。基于之前的范式运吓,讓一半的試次是一致的渴邦,另一半是不一致的,也測(cè)量當(dāng)某一種試次連續(xù)出現(xiàn)時(shí)拘哨,被試對(duì)下一個(gè)試次的期待和反應(yīng)時(shí)谋梭。結(jié)果表明,當(dāng)連續(xù)出現(xiàn)的“一致“次數(shù)最多時(shí)倦青,stroop效應(yīng)是最明顯的瓮床,反之亦然。雖然被試對(duì)下一個(gè)試次是”不一致“的expectancy已經(jīng)是最高了产镐,但反應(yīng)時(shí)仍然很長隘庄。不過這個(gè)結(jié)果也只能在反應(yīng)時(shí)和Expectancy分開測(cè)量的時(shí)候才能觀察到。

問題與挑戰(zhàn)

這個(gè)范式的核心是想說癣亚,聯(lián)結(jié)的建立不一定是通過外顯的策略丑掺,而可以單純地通過重復(fù)暴露來形成。也就是說述雾,在這個(gè)范式中街州,E1-E2配對(duì)的重復(fù)暴露兼丰,使得E1和E2的聯(lián)結(jié)加強(qiáng),從而引起了E2對(duì)應(yīng)的response能夠更快或者更多地做出唆缴。

Perruchet 效應(yīng)是不是單純由repetition造成的呢

Williams and Prokasy (1977)等人猜想鳍征,可能不需要E1,僅僅是E2的重復(fù)暴露就會(huì)使得response變快或增多琐谤。比如說在眨眼反射中蟆技,即使訓(xùn)練時(shí)提示音不出現(xiàn),只要反復(fù)地向眼睛噴氣斗忌,聽到提示音后眨眼的頻率也還是會(huì)比之前高质礼。這個(gè)現(xiàn)象通常被稱為假條件作用(pseudoconditioning)。那么perruchet效應(yīng)是不是一個(gè)假條件作用引起的呢织阳?

針對(duì)這個(gè)問題眶蕉,Perruchet (1985)在這個(gè)范式中增加了一個(gè)控制組,這個(gè)組的被試所有的E1-E2試次都換成E2-alone的試次唧躲。但是控制組就做不出這個(gè)效應(yīng)造挽,說明這個(gè)效應(yīng)并不是單純由于E2的暴露引起的。不過這個(gè)null effect還沒有經(jīng)過貝葉斯分析弄痹,所以還需要更多的實(shí)驗(yàn)證據(jù)來確認(rèn)饭入。

而在反應(yīng)時(shí)任務(wù)中,如果RSI很短(50ms)肛真,重復(fù)本身就會(huì)有明顯的影響谐丢,但是如果RSI很長(500ms),這個(gè)影響就消失了蚓让。所以2006年之后用這個(gè)范式的研究都盡量采用很長的RSI來避免重復(fù)的影響乾忱。

雖然重復(fù)本身不是引起這個(gè)效應(yīng)的主要原因,但是有可能因?yàn)橹貜?fù)而導(dǎo)致對(duì)應(yīng)反應(yīng)變成高激活的狀態(tài)也有可能历极。Perruchet et al. (2006, Experiment 4) 排除了這個(gè)備擇假設(shè)(我沒看懂這里的描述窄瘟,還是要去看一下原文)。Mitchell et al.’s (2010)卻發(fā)現(xiàn)反應(yīng)時(shí)任務(wù)主要還是受重復(fù)的影響趟卸。然后Barrett and Livesey (2010) 又說他們?cè)诳刂平M里也發(fā)現(xiàn)了效應(yīng)蹄葱,可能是說明context代替了E1的作用。
Barrett and Livesey (2010)用選擇反應(yīng)時(shí)的任務(wù)锄列,使得每個(gè)試次警覺性的程度是一樣的图云,又用實(shí)驗(yàn)3和實(shí)驗(yàn)4說明了,重復(fù)本身是有一定作用的右蕊,但是不是導(dǎo)致這個(gè)效應(yīng)的全部原因琼稻。

Expectancy的測(cè)量是可靠的嗎

不同的測(cè)量方法(用七點(diǎn)量表/0-100滑動(dòng)條;用鼠標(biāo)點(diǎn)擊/鍵盤移動(dòng))有沒有區(qū)別尚沒有文章討論饶囚。另外帕翻,因?yàn)楸辉囈矝]有辦法準(zhǔn)確地評(píng)估概率鸠补,所以很短人實(shí)際上的expectancy都一直是50%,要完全解決這個(gè)問題不太可能嘀掸,也許可以嘗試一下把比例改成25%-75%區(qū)間里的其他值紫岩,不要用50%,但目前尚未有實(shí)驗(yàn)探討這個(gè)問題睬塌。

Expectancy隨連續(xù)次數(shù)的變化是線性的嗎

顯然之前的結(jié)果都反映泉蝌,線性在1附近被打破了。作者認(rèn)為1可能是個(gè)很特殊的點(diǎn)揩晴,不論是考慮近因效應(yīng)還是其他的統(tǒng)計(jì)方法問題勋陪,總之,后人采用了一種更好的方法硫兰,也就是把左右兩邊合到一起看诅愚,比如McAndrew et al. (2012)

McAndrew et al. (2012)

其他討論參見原文,太多就不贅述了

總結(jié)

  1. 這個(gè)范式的核心結(jié)論還是靠譜的劫映,有不需要意識(shí)參與的學(xué)習(xí)過程存在违孝。但現(xiàn)有的證據(jù)只能在非常有限的場(chǎng)景中觀察到這種過程;
  2. 為什么不同的條件下效應(yīng)的大小不同泳赋,以及這個(gè)范式可能存在的各種問題雌桑,還有待討論;
  3. 如果能夠結(jié)合腦電的結(jié)果會(huì)有更多啟發(fā)
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