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迷宫与动物行为研究(一)

2020.7.27

在动物心理学的实验研究中,迷宫是很常用的一种仪器。文章介绍了迷宫的发展历史、类型以及应用的研究领域,并讨论了未来迷宫方法的进一步改进及其广泛的应用前景。

迷宫在实验动物心理学形成及发展中的作用至关重要:从19世纪末20世纪初开始,迷宫已经成为心理学家测试动物能力时常用的仪器(啮齿类,猫,狗,以及灵长类)。迷宫任务对实验室测试特别适用,因为仪器本身可以告知动物需要它们做的是什么(类似于人类实验的指示语)。

1 发展历史及迷宫类型

19世纪末,Lubbock首先在昆虫的开创性实验研究中发明迷宫方法。从那时候开始,研究者发明了大量迷宫模式,用于各种研究。20世纪30-40年代,研究中所用不同类型的迷宫包括:Small的汉甫敦场迷宫(HamptonCourtmaze,1900),Yerks的T模式蚯蚓迷宫(T-patternearthwormmaze,1912),Watson的环形迷宫(circularmaze,1914),Carr-Watson的运动觉迷宫(kinestheticmaze,1914),Carr的广场迷宫(squaremaze,1923),Warden的多重U迷宫(multipleU-maze,1925),Stone的多重T迷宫(multipleT-maze,1927),Hunter的时间迷宫(temporalmaze,1928)和三维迷宫(tri-dimensionalmaze,1929),Warden-Warner的单元迷宫(unitmaze,1929)和线型迷宫(linearpatternmaze,1929),达希尔的棋盘式或敞开式通路迷宫(1930),Tolman等人的射线型(sunburst)迷宫(1946)、十字形或双T式迷宫等等。70-80年代,许多研究还使用Bttig的封闭过道迷宫(enclosedalleymaze,1976),Barnett的居住迷宫(residentialmaze,1975),Olton的高架放射臂迷宫(elevatedradialarmmaze,1976),Maier的三桌迷宫(three-tablemaze),Morris水迷宫,等等。目前在各类研究中最常用的有T迷宫及其变式、以及4臂以上的放射臂迷宫和水迷宫。        

多年以来,人们利用各种迷宫进行动物学习、记忆、觅食策略、空间认知等多方面的研究。涉及的动物被试有鸟、鱼、蛙、海龟、豚鼠、羊、猫、狗、猴子、蚯蚓、蜗牛等等,而最常用的是大白鼠。

在迷宫实验中通常采用的指标为:被试达到某一指定标准前所需要的学习次数;每轮实验的错误次数和产生的位置;每轮实验所需时间以及实验中的行为表现;等等。

2 研究现状

自从迷宫成为一种实验方法以来,心理学家利用它进行了大量研究,其中主要的是对动物的学习和记忆过程,特别是动物空间能力的研究。

2.1 学习过程研究 

关于动物在迷宫中学到的是什么,曾经有两种推测。一种认为动物在解决迷宫这样的空间问题时,是通过回避或趋向一个特定的地点,也就是位置学习;另有学者认为动物形成了特定的反应模式。Tolman利用十字迷宫对大鼠进行实验,结果表明它们是位置学习;但后来的研究也发现,当没有其它可利用的线索时,动物也可以进行动作反应学习。Tolman等人认为位置学习和反应学习都在大鼠的能力范围之内,而位置学习比较容易,也可能是比较自然。但是后来的实验说明位置学习的优越性还是与实验的具体条件有关的,如所用的程序是改正还是非改正;集中的还是间断的学习尝试;事先的训练以及有关位置的信号等都可能会影响动物的学习。Restle作了“位置学习”和“反应模式学习”组的对照实验,结果两组学习得一样快。他总结说,没有一个特性说明大鼠就是一个“位置”学习者或者就是一个“反应模式”学习者,在迷宫中大鼠将利用各种有关线索,而这些线索的重要性等级依赖于给予的有关刺激量和动物的感觉能力。           

2.2 记忆研究

记忆研究中比较常用的是放射迷宫,它由若干臂组成,这些臂从一个中央平台放射出来。在一个试次开始时,将大鼠放入迷宫的中央区域,每个臂尽头的小洞放一小块食物,然后允许大鼠探究迷宫,直到它收集到所有食物。经过一些试次的训练,大鼠收集食物变得很有效率,在每个试次中很少重复进入同一个臂。在这种任务中,大鼠必须要么记住已经去过的臂,要么记住还未去过的臂。完成此任务大鼠首先需要的是参照记忆(reference memory):大鼠必须学会任务的规则——迷宫的样子和它不应该返回已经去过的臂,等等。第二,大鼠还必须依靠工作记忆(working memory):每个试次它必须跟踪记载它已经去过的地方,以做到不重复进入。一旦成功地进入所有臂结束一个试次,它能够擦掉这次特定的工作记忆,但保持参照记忆不变以准备下一试次。对动物记忆的考察主要集中于两个方面,即记忆保持时间和记忆容量。       

2.2.1 保持时间

为考察解决放射迷宫问题所需的信息能保持多长时间,Beatty和Shavalia(1980)使用8臂放射迷宫,在大鼠选择了四个臂之后,将它们放回它们住的笼子;一段时间后,允许大鼠完成整轮实验。当这段离开的时间为四个小时或更短时,大鼠仍能准确地选择原来没去过的臂。但是,当延迟达到8、12和24小时时,准确性有明显下降。 


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