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巴甫洛夫——我不是心理学家

 

大家都知道巴甫洛夫是伟大的生理学家,但却少有人知道他也是伟大的心理学家。巴甫洛夫本人否认自己是心理学家,甚至说过,如果有谁胆敢在他的实验室里使用心理学的术语,他将毫不留情的开枪将其击毙。然而,他提出的经典条件反射理论却实实在在地奠定了行为主义心理学的基础,为所有心理学专业学生所知。

                             

               

伊凡·彼得罗维奇·巴甫洛夫

Ivan Petrovich Pavlov1849-1936

巴甫洛夫的早年生活:从神学到生物学

1849914日,巴甫洛夫出生在俄国中部小城梁赞的一个牧师家庭。他的母亲是俄国一名东正教牧师的女儿。巴甫洛夫的祖父是乡村的教堂司事,父亲是梁赞一个较为贫穷地区的教区牧师。在19世纪的俄国,神职人员形成了一个独立的“纯粹的俄国人”阶层。巴甫洛夫终生都自豪于他的家庭传统并具有强烈的爱国热忱。他家一共有十一个孩子,其中六个夭折了,巴甫洛夫是家里的长子。作为男孩,巴甫洛夫在当地的学校读书,然后就读于一所教会神学院。

在那儿,他读到两本导致他放弃进入神学界的著作:查尔斯·达尔文的《物种起源》和伊凡·米哈伊洛维奇·谢切诺夫的《脑的反射》(后来受到谢切诺夫的书的影响更大)。巴甫洛夫始终承认达尔文的影响,并且以一种入迷的、近乎神秘的态度看待达尔文。在生命的最后几年,巴甫洛夫在列宁格勒郊外的科尔多什成立了一个研究所,称为“苏维埃高地”以纪念达尔文的乡间住宅。

1870年,巴甫洛夫未取得牧师资格就离开了神学院。随后他进入圣彼得堡大学自然科学系学习。19世纪的俄国是一个大型农耕社会,大多数人都是不识字的农民。大部分受过教育的文明的俄国人都住在圣彼得堡,这座城市是一个文化、社交和艺术生活的中心。俄国沙皇尼古拉斯二世在那儿建立宫廷,该城的埃尔米塔什艺术博物馆更是举世闻名。歌剧《伊戈尔王子》的作曲者亚历山大·鲍罗丁也住在圣彼得堡。他不仅是一位杰出的作曲家,还是大学的生物化学教授。制定化学元素周期表的季米特里·门捷列夫是圣彼得堡大学的化学教授。巴甫洛夫的兄弟迪米特里就在门捷列夫的实验室工作。

谢切诺夫是生理学教授。他曾与法国19世纪最重要的生理学家克劳德·伯纳德一起从事研究。在伯纳德位于巴黎的实验室里,谢切诺夫通过实验证明用氯化钠晶体或电流切断青蛙的脊髓末梢可以抑制脊髓反射。谢切诺夫的实验是高级中枢抑制低级中枢活动的一个经典论证。这种神经活动的等级模式也是巴甫洛夫理论的中心。在他发表于1866年的《脑的反射》一书中,谢切诺夫宣称所有身体动作都产生自兴奋与抑制联合作用的反射。理解人类心灵的关键就是理解脑的反射:

新心理学将以能在任何时候通过实验证实的明确的事实或观点作为其基础,从而代替所谓意识等模糊概念的哲学推理。而这只有生理学能够做到,因为只有它掌握着对心灵现象作真正的科学分析的钥匙。

巴甫洛夫吸取这种观点为己所用。

巴甫洛夫的早期研究

巴甫洛夫于1875年毕业并获得自然科学学位。他在研究生阶段的成绩十分优异,因对胰腺神经的研究获得一枚金质奖章。他被委派至圣彼得堡军事学院和兽医研究所工作。1878年,圣彼得堡的另一位名人、内科医学教授博特金邀请巴甫洛夫掌管一个新开设的实验医学实验室。博特金以其神经论理论而知名,这种理论认为神经系统控制调节大部分身体机能。博特金认为,大多数的疾病都是中枢神经系统无法使有机体适应生命需求的结果;他论证说,这种失败通常是由于对压力和威胁的过度反应造成的。博特金还认为,所有的生命都拥有共同的元素——例如,碱性蛋白——而不同的生命形式由这些元素的特殊构造区分开来。博特金传授一种研究医学和生物学的科学方法,那就是从最低级的构造入手,向更复杂的构造前进。这也是巴甫洛夫在其研究中遵循的方法。

博特金提供的实验室仅仅是医疗诊所花园中的一座小屋。实验室空间很小且设备简陋,但是巴甫洛夫在这里对心脏神经进行了重要研究。他证明,心脏神经不仅能够增加和减少心率,还能增强或减弱每一次心跳的力量。1883年,巴甫洛夫获得医学博士学位,他的第二枚金质奖章表明他对心脏神经的研究得到认可。此后,他在德国工作了三年。回到俄国之后的四年是一段艰苦岁月。他申请若干学术职位,均遭拒绝,被迫过着勉强糊口的生活。家里经常缺粮,居住的公寓在俄罗斯的冬天里有时还没有供暖。然而他依然尽力继续他的研究,常常在公寓里饲养实验用的动物。一次,巴甫洛夫正在研究蛹向蝴蝶的蜕变时,这些蛹全被冻死了。正逢他的妻子抱怨他们的贫困,巴甫洛夫回答说:“噢,求你了,让我一个人待一会儿。真正的不幸发生了。我所有的蝴蝶都死了,而你还在担忧一些无聊的琐事”。

巴甫洛夫被委任为圣彼得堡军事学院药理学系主任后,这段艰难岁月结束了。1891年,他在圣彼得堡组建了实验医学研究所,此后四十年他都在这里从事其实验研究。就1901年对巴甫洛夫实验室的参观,巴布金回忆说,它看上去不是一个给人深刻印象的地方。然而这一外表具有欺骗性,因为巴甫洛夫在这个实验室进行的关于消化过程的研究为他赢得了1904年的诺贝尔奖。1895年,巴甫洛夫被任命为圣彼得堡大学生理学教授;1901年,他当选俄罗斯科学院的通讯会员,1907年时成为该学院正式会员,即院士。巴甫洛夫达到俄国学术和其科学生活的巅峰,这一切来之不易。

巴甫洛夫的条件反射实验

在其研究中,巴甫洛夫始终如一地寻求生理系统——心脏、消化和大脑皮层——运作的“窗口”。精确的活体解剖方法有其可取性,但可惜,这些方法经常破坏了身体的固有机能,阻挠了巴甫洛夫观察活的系统的目标。他模仿人的外科手术,设计了严格的外科手术方法;他的狗在做手术前要经过四个外科手术准备室。在那个还没有抗生素的年代,他的实验室里从未发生过一例败血症。巴甫洛夫是一个手艺精湛的外科医生,从未让他的实验动物在外科手术中死去。1888年,他迎来了首次重要的成功,当时他隔离了一颗仍在活动着的哺乳动物心脏。这是人们第一次直接观察到心脏的活动。

在寻找消化系统上的窗口时,巴甫洛夫设计了一个手术。这个手术把一个“微型胃”从器官中分离出来,放在一个囊袋中,以便他能够观察狗的胃中发生的腺体活动而不会被正在消化着的食物所污染。在巴甫洛夫之前,许多实验者都曾试图开发这样一个囊袋。在德国时,巴甫洛夫曾在布雷斯劳学习过海登海因的手术方法,但是海登海因的尝试并未成功。

巴甫洛夫最初也遭遇到许多困难。他的前十九次手术都以失败告终,但是在第二十只动物身上,他成功地将一个微型胃分离进一个囊袋中。到最后,巴甫洛夫在做这个“巴甫洛夫囊袋”时如此娴熟,以至于在旁观者意识到手术已经开始之前,手术通常已经结束。随着一小部分胃的外现,巴甫洛夫拥有了一个消化系统上的窗口。他研究了狗吃不同食物时,以及被切断食道以使食物不能到达胃中时的胃液成分。在这些假饲条件下,狗吃的是巴甫洛夫所谓的“虚拟食物”,但是在进食后一段时间胃液开始流出。这种胃的反射在胃中没有食物的情况下发生;它由神经系统中一种更高级的中枢引起。巴甫洛夫称之为“心理反射”。

巴甫洛夫通过植入囊袋壁上的用塞子塞住的瘘管收集胃液。他的狗每天产生20升纯净的胃液;巴甫洛夫把他的实验室称作一个“胃液工厂”。机灵的巴甫洛夫将这些胃液出售给那些消化不良的人们,作为辅助消化之用;而出售这些胃液可以挣得他实验室一年研究经费的一半。鉴于这些胃液尝起来糟糕透顶且疗效可疑,巴甫洛夫必定是个厉害的销售者。

巴甫洛夫在发表于1897年的《消化腺机能讲义》以及1903428日在西班牙马德里召开的国际医学大会上的一篇论文中报告了这些研究成果。这些报告取得巨大成功,为巴甫洛夫赢得了国际声誉和1904年的诺贝尔医学奖。当他作为诺贝尔奖获得者发表获奖演说时,听众们毫无疑问希望巴甫洛夫讲述他关于消化的实验。但是他反而讲述了他通过最近发现的窗口“心理反射”所观察到的内容。从1891年起,巴甫洛夫和他的学生们开始关注狗在平时偶尔而非在喂食时分泌的胃液和唾液。最初,这些反应只是干扰研究消化的“讨厌的东西”,但是此后巴甫洛夫开始对其进行更为系统的研究。

1891年,格奥尔基·奥弗叁尼斯基在其博士论文中探讨了唾液腺对多种刺激的反应。奥弗叁尼斯基的研究方法包括向唾液腺内注射血清并观察唾液管内的流出物。为简化实验,瘘管植入狗的唾液腺内以收集唾液。通常,在狗看到食物但没有吃到食物时,看到经常盛食物的盘子时,甚至在听到给它们喂食的实验室工作人员的脚步声时,都会流口水。因为这些都不是唾液的适宜生理刺激,巴甫洛夫称之为“心理刺激”。

巴甫洛夫相信研究这些刺激及其引起的反应将会揭示大脑半球的秘密。然而,其他人并不相信,一些生理学家同行认为他的实验研究至多是准科学。伟大的英国生理学家查尔斯·谢灵顿就曾建议巴甫洛夫回到真正的生理学上来,虽然他后来也承认巴甫洛夫研究的重要性。

在实验中,巴甫洛夫运用了多种可引起条件反射的刺激,或称条件刺激:节拍声、蜂鸣声以及触觉和热感刺激。他尽力把他的动物与研究以外的其他刺激隔离开来。巴甫洛夫设计了一个特殊的实验室——“寂静之塔”,用两英尺厚的泥灰墙来隔音。在实验者与狗相隔离的双重房间里,他对狗进行测试。在喂食物之前,给狗呈现一个条件刺激。若干次这样的匹配之后,巴甫洛夫发现仅仅呈现这个刺激就可以引起唾液分泌。这个现象他称为条件反射,巴甫洛夫建立了一个程序,这一程序让各种刺激获得引起反射反应的能力。蜂鸣声、节拍声以及触觉和热感刺激在一般情况下是不会引起唾液分泌的,只有在条件反射作用之后,它们才有能力做到这一点。

1906年,娜杰日达·卡舍尔尼诺娃·巴甫洛夫观察到,一旦对某种条件刺激的条件反射形成,没有匹配过喂食的其他类似刺激也可引起这种反应。一只狗对每分钟90下的节拍(b.p.m)产生条件反射动作,也会对100 b.p.m80 b.p.m的节拍声音做条件反射。一只狗对腿的中部受到触碰刺激而做出条件反射动作,也会对腿的其他部位受到触碰刺激而产生反应。条件反射从原始条件刺激泛化到类似刺激。反应的强度随着与原始条件刺激相距增大而减小。对不同等级刺激产生的泛化反应就是泛化梯度。

巴甫洛夫的研究表明次级条件反射也可以建立。一旦一个条件反射形成,将一种新的刺激与原始条件刺激匹配若干次后就可引起相同的条件反射。这一点特别有趣,因为次级条件刺激无需与适宜生理刺激——食物——相配对。

1902年,巴甫洛夫的同事伊凡·托洛奇诺夫发现,如果一个条件刺激在没有食物的情况下反复呈现,条件反射(CR)将会减弱,这一过程他称为消退。他发现这种方法与强化相结合,可用于训练狗辨别不同刺激。如果总是在100b.p.mCS+)节拍之后给予食物,而从不在60b.p.mCS-)节拍之后给予食物,那么狗将会对CS-分泌极少的唾液,对CS+分泌大量唾液。巴甫洛夫认为这两种刺激会引起狗的大脑皮层中的兴奋和抑制。这种抑制效应有时候十分明显。CS-呈现许多次后,一些狗变得昏昏欲睡最后陷入“深度的鼾睡状态”。当CS+再次呈现时,必须要先“弄醒这条狗”,它才能对CS+产生反应。在形成条件反射过程中,若条件刺激与食物的时间间隔很长时,也可以观察到睡眠状态。

在巴甫洛夫实验室工作的一个美国学生霍华德·利德尔对这个分辨方法作了一次有趣的变化。利德尔利用条件反射训练一条狗分辨加速节拍(CS+)和减速节拍(CS-)。一旦狗学会了辨别,利德尔就将其放离条件反射挽具。当CS+呈现时,这条狗就冲着节拍器跑过来,吠叫,发出呜呜声,向节拍器讨要着;当CS-呈现时,狗就将它的爪子放在节拍器的摆针上,看上去像要加快摆针的前后运动。

巴甫洛夫也测试了他的狗分辨刺激的能力范围。他发现它们无法分辨不同颜色,从而推断狗是色盲。一只狗经过训练,可以辨别不同频率的节拍,它可以在出现82b.p.m的节拍时流口水,而不在出现78b.p.m的节拍时流口水——一种敏锐的辨别。经过条件反射训练,狗还可以对不同的热感刺激和触觉刺激以及顺时针与逆时针旋转的轮子作出同样精细的辨别。然而,有一些辨别对于狗来说过于困难而无法做到。狗在这些情况下出现的行为上的显著变化,使得巴甫洛夫对“实验性神经症”产生了兴趣。

巴甫洛夫对神经症的研究

1921年,巴甫洛夫的一名学生,娜塔利亚·申格-克列斯托夫尼科娃训练一条狗分辨圆形和椭圆形。起初,图片的差异很大,这只狗轻易就学会了分辨。此后椭圆形越来越接近圆形。这条狗最终能分辨圆形与8:7轴长比例的椭圆形,这是一种非常敏锐的辨别。然而当申格-克列斯托夫尼科娃将比例调整到9:8时,她看到狗的行为发生了戏剧性的变化:

这个动物的整个行为经历了一次突然的变化。这只一直很安静的狗开始站在原地尖叫起来,一直扭动着,用它的牙齿扯下对皮肤施加机械刺激的器械,并且咬穿了连接观察者与动物房之间的管道,这种行为以前从未发生过。这条狗一被带进实验室就立刻凶猛地狂吠,这也与它一贯的表现大相径庭;简言之,它表现出急性神经症的所有症状。

另一个意外事件确定了巴甫洛夫对于神经症行为的兴趣。19249月,一场大洪水袭击了列宁格勒(圣彼得堡在苏维埃时代的新称谓)。不断上涨的洪水将巴甫洛夫的狗困在狗屋里,许多狗不得不一直在水里游泳以让头保持在水面之上。获救之后,这些狗一小群地蜷缩在一起,没有了平时的撕咬、吠叫和玩耍。几乎溺死的心理创伤很明显地抑制了平日的行为。当回到条件反射装置上时,一些狗表现出很大的行为变化。它们的条件反射变得不规律并且容易受干扰,对特定刺激非常敏感,尤其是看到水或听到水声。当只有几滴水漏入实验房间时,一只狗变得烦躁不安并奋力想从条件反射挽具上逃脱。水已经成为不可抗拒的强大的兴奋刺激。

玛丽亚·彼得罗娃于1925年开始进行一系列相关研究。彼得罗娃使用两只狗,一只狗极易兴奋,另一只则异常驯服。同时呈现食物和电击,以造成实验性神经症。对电击的防御性反应与对食物的接近性反应相对抗,从而产生冲突。这两只狗已建立的条件辨别完全丧失。彼得罗娃尝试用溴化钠来治疗这种神经症。那只易兴奋的狗有所好转,而那只驯服的狗则没有。这种溴化物被认为加强了易兴奋狗的抑制过程,从而恢复了兴奋与抑制之间的平衡。而在那只驯服的狗身上,溴化物明显增强了抑制作用,导致兴奋与抑制更加不平衡。

这些由压力和冲突引起的神经质行为给巴甫洛夫留下了深刻印象,使得他在75岁那年决定开始研究人类的临床障碍。在生命的最后十年中,他花费大量时间,试图用他从对狗的条件反射实验中得出的结论去理解人类心理障碍的原因。最后的几次主要陈述中,巴甫洛夫于1935年在伦敦国际神经病学大会上的致辞,就是关于神经症与精神病的。

巴甫洛夫关于个体差异的观点

早在他的条件反射实验中,巴甫洛夫就发现动物在条件反射的速度与强度上表现出大量的个体差异。有些狗迅速形成条件反射,有些则很慢;有些狗消退得很快,有些则很慢。类似地,有些狗容易泛化,有些则很少泛化;有些狗很容易就学会辨别,有些则很困难。有些狗能够对抗实验性神经症,有些则不能。巴甫洛夫断定,这些狗在其神经系统的兴奋与抑制过程的强度、平衡性及稳定性方面存在差异。在陈述他的研究成果时,巴甫洛夫密切关注个体差异。他从不将几只狗的结果平均化,而是一直报告来自单只狗的不同结果。

巴甫洛夫采用希波克拉底的古代类型学描述了狗的四种基本“类型”:

多血质的狗强壮、有生气、活泼。它们迅速形成条件作用,很容易学会辨别,泛化范围广大。它们对条件作用实验拥有一种“冷静的、有效率的方式”,是优秀的实验动物。巴甫洛夫认为它们神经系统中的兴奋与抑制过程处于平衡状态。

抑郁质的狗缓慢而消沉。它们形成条件作用较慢,并且表现出较差的泛化和辨别。在这些狗身上,抑制过程看上去占主导地位。

胆汁质的狗不稳定且易冲动。它们迅速形成条件作用,泛化范围较广,但是难以学会辨别,而且表现出无法对抗实验性神经症。巴甫洛夫认为它们神经系统中的兴奋度过高。

粘液质的狗迟钝且懒散。它们形成条件作用较慢,表现出较差的泛化和辨别,但是能够对抗实验性神经症。巴甫洛夫认为,在这些狗身上,抑制过程占主导地位。

虽然巴甫洛夫发现多血质的狗和抑郁质的狗最为普遍,但所有的狗都是有差异的。他认为这些差异主要由遗传决定,但是他并不忽视环境的影响,或者说狗在早期获得的所谓“教育”的影响。巴甫洛夫将两只同窝出生的小狗放在不同环境中饲养:(1)几乎完全是自由的,与其他狗和人有着多样的接触;(2)隔绝在单独的笼子里,尽可能不与外界接触。三个月大时,与那只在第一种条件下饲养的狗相比,“囚徒”(巴甫洛夫称呼那只被隔绝的狗)害怕所有的事物并且具有一种非常强烈的难以消除的定向反射。然而,“囚徒”更容易适应一个无声实验室的孤寂。这一研究显然是唐纳德·赫布、罗伯特·梅尔扎克和马克·罗森茨维格关于环境的剥夺与给予对行为与脑化学影响的研究之先驱。

巴甫洛夫的多样化研究

巴甫洛夫的条件反射实验为所有心理学专业学生所知,对于普通民众来说至少也是略知一二。然而,让巴甫洛夫获得诺贝尔奖的并不是这些实验,而且他的一生拥有多种多样的研究兴趣。从1897年至1936年间,至少有146位助手和学生在他的实验室工作过,其中有20位是女性。

纪录片《巴甫洛夫实验室的场景》(巴甫洛夫执导的这部著名影片于1923年在罗马召开的第十四届国际心理学大会上首映。位于阿克伦大学的美国心理学史档案馆保存有时长90分钟的原版复制品以及供课堂教学所用的45分钟剪辑版。)表明,巴甫洛夫和他的学生除了对狗进行条件反射的实验之外,还从事广泛的研究活动:鱼、鸟和乌龟行为的比较研究;动物和人类行为的现场研究;还有设计巧妙的有关黑猩猩问题解决的研究。

巴甫洛夫对黑猩猩的研究虽然不出名,但却令人着迷。1933年,巴甫洛夫收到一份来自巴黎的礼物,是两只黑猩猩。随后三年,这两只黑猩猩被圈养在科尔多什研究所。它们在那儿拥有相当大的自由,可以随意在旷野、牧场和树林里漫步。对它们进行的实验由杰尼索夫执行,由巴甫洛夫指导。研究人员交给两只黑猩猩各种任务,要求它们克服各种各样的困难取到食物:打开一个锁着的盒子,扑灭挡道的火,搭建一座盒子金字塔来够到悬挂在天花板上的食物,还有执行其他需要综合这些行为才能完成的任务。

巴甫洛夫知道沃尔夫冈·苛勒进行的黑猩猩问题解决实验,而且造访过他的实验室。他的实验在某种程度上是相似的,但是他反对苛勒顿悟学习的解释。巴甫洛夫更赞同爱德华·桑代克试误学习的描述。巴甫洛夫认为他的动物们正在积累用于解决问题的“实践经验”。除了动物研究之外,正如我们所见,巴甫洛夫在生命的最后十年致力于临床研究。

来源|新曲线心理

责任编辑|杨世泽

责任审核|华玲