파블로프 실험

파블로프의 실험

파블로프식 조건형성

 

  연합학습이라는 아이디어는 오랫동안 철학적 논의를 불러일으켜 왔지만, 20세기 초에 이반 파블로프(Ivan Pavlov)라는 이름은 벨을 울리는 사람으로 기억되고 있다. 그의 어서야 비로소 심리학의 유명한 연구가 이것을 검증하게 되었다. 많은 사람에게 이반 파블로프(Ivan Pavlov, 1849~1936)라는 이름은 벨을 울리는 사람으로 기억되고 있다. 그의 실험들은 고전에 해당하기에, 그가 탐구한 현상을 고전적 조건형성(classical conditioning)이라고 부른다.

 

  파블로프의 연구는 또한 심리학자 존 왓슨(John B. Watson)이 내놓은 많은 아이디어의 •초석을 제공하였다. 왓슨(1913)은 학습에 기저 하는 법칙을 추구하는 과정에서 심리학자들 사고, 감정, 그리고 동기 등의 개념을 폐기해야 한다고 주장하였다. 오히려 심리학이라는 과학은 어떻게 유기체가 환경 속의 자극에 반응하는지를 연구해야 한다는 것이었다. 왓슨은 다음과 같이 말하였다. "심리과학의 이론적 목표는 행동을 예언하고 제어하는 것이다. 내성(內省, introspection)은 핵심적인 연구 방법이 아니다." 다시 말해서 심리학은 관찰할 수 있는 행동(observable behavior)에 근거한 객관적 과학이어야 한다는 것이다. 이러한 견해가 20세기 전반부 미국 심리학에 영향을 미쳤으며, 왓슨은 이 견해를 행동주의(behaviorism)라고 불렀다. 왓슨과 파블로프는 의식과 같은 '심성적' 개념을 평가절하하고 학습의 기본 법칙은 개이든 사람이든 모든 동물에게서 동일하다는 신념을 공유하였다. 오늘날 심리학자들이 심리학은 심적 과정들을 연구해야 한다는 데 대부분 동의하고 있지만, 파블로프식 조건형성이 모든 유기체가 환경에 적응하기 위한 기본적인 학습 형태라는 사실에도 동의하고 있다.

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파블로프의 실험

  파블로프는 연구에 대한 열정에 일생을 바친 사람이다. 아버지를 따라서 러시아 정교의 목사가 되겠다는 젊은 시절의 계획을 포기한 후에 33세에 의학박사 학위를 받았으며, 그 후 20년에 걸쳐 소화기관에 관한 연구를 수행하였다. 그 업적으로 1904년 러시아인으로는 처음으로 노벨상을 받았다. 그러나 이렇게 열정적인 과학자를 역사적 인물로 만들어준 것은 노벨상 수상 후 생애 마지막 30년에 걸쳐 수행한 학습에 대한 그의 독창적 실험들이었다.

 

  파블로프의 새로운 연구 방향은 그의 독창성이 우연한 발견에 사로잡힘으로써 시작되었다. 개의 타액 분비를 연구하면서 입에 먹이를 넣어줄 때마다 개가 항상 침을 흘린다는 사실을 알게 되었다. 또한 동일한 개를 대상으로 반복적으로 연구하면서 음식과 연합된 자극 •에도 침을 흘리기 위해 시작한다는 사실에 주목하였다. 이 자극에는 예컨대, 먹이를 보여 주는 것, 먹이 그릇, 먹이를 정기적으로 가져다주는 사람의 출현, 심지어는 그 사람의 다가오는 발소리 등도 포함되었다. 이러한 '정신적 타액 분비'가 소화에 관한 그의 실험을 방해하였기 때문에 파블로프가 이것이 단순하지만 매우 중요한 학습 형태를 보여 주는 것이라는 사실을 깨닫기 전까지는 그저 성가신 현상으로 간주하였다. 파블로프는 깨달음 이후 학습을 연구하기 위해 시작하였으며, 학습이 두뇌의 작동을 더 잘 이해할 수 있게 해줄 것이라는 희망을 갖게 되었다.

 

  파블로프와 그의 조수들은 우선 개가 먹이를 예상하면서 침을 흘릴 때 어떤 생각을 하고 어떤 느낌이 들 것인가를 상상해 보려고 시도하였다. 그렇지만 이러한 노력은 쓸데없는 논쟁만 불러일으켰다. 따라서 현상을 더욱 객관적으로 탐구하기 위한 실험을 수행하게 됐다. 가외 자극의 영향을 가능한 한 배제하기 위해서 개를 조그만 실험실에 격리해 제멋대로 움직이지 못하도록 마구를 착용시킨 다음, 흘린 침을 측정장치로 이동시키는 도구를 부착하였다. 옆 실험실에서 개에게 먹이를 제공하였는데, 처음에는 미끄럼틀을 이용하여 개의 입 바로 앞에 먹이가 도달하도록 하였으며, 나중에는 정확한 시간에 개의 입에 고깃가루를 집어넣어 주는 방법을 사용하였다. 그런 다음에 다양한 중성 자극을 개가 보고 거나 들을 수 있는 자극- 먹이와 짝지었다. 만일 중성 자극이 먹이의 출현을 규칙적으로 신호해 준다면, 개는 두 자극을 연합할 것인가? 만일 그렇다면 먹이를 예견하여 중성 자극에 침을 흘리기 시작하겠는가?

 

  그 답은 말할 것도 없이 "그렇다"로 판명되었다. 개의 입에 먹이를 넣어주기 직전에 소리를 들려주었다. 몇 차례 소리와 먹이를 짝짓게 되자 개는 고깃가루를 예상하여 소리만 들려도 침을 흘리기 위해 시작하였다. 파블로프는 이 절차를 사용하여 다른 자극들, 예컨대 부 저 소리, 불빛, 다리를 건드리기, 심지어는 원의 제시 등에도 침을 흘리도록 개를 조건형성 시켰다.

 

  입에 넣어주는 먹이에 대한 반응으로 침을 흘리는 것은 학습된 것이 아니기 때문에 파를 로프는 이것을 무조건반응(unconditioned response, UR)이라고 불렀다. 입속의 먹이는 자동적이고 무조건 친분 비 반사를 촉발한다. 따라서 파블로프는 먹이 자극을 무조건자극(unconditioned stimulus, US)이라고 불렀다.

 

  소리에 대한 반응으로 흘린 침은 소리와 먹이 간의 연합을 학습한 것에 조건적(con di- tonal)이었다. 따라서 이러한 침 흘리기를 조건반사(conditional reflex)라고 부르기도 하지만 (Toes, 1997), 오늘날에는 이러한 학습된 반응을 조건반응(conditioned response) 부른다. 이전에는 무관하였지만 이제 조건적으로 침분비를 촉발하게 된 소리 자극을 조건 자극(conditioned stimulus)이라고 부른다. 자극과 반응의 두 유형은 쉽게 구분할 수 있다. '조건'이 붙으면 학습된 것이고, '무조건'이 붙으면 학습된 것이 아니다.

 

  만일 연합학습에 대한 파블로프의 시범이 이렇게 단순한 것이라면, 도대체 30년 동안 무엇을 했단 말인가? 그의 실험실에서 출판한 타액 분비에 관한 532편의 논문에는 어떤 연구 결과들이 들어있을까?(Windholz, 1997) 파블로프와 그의 동료들은 파블로프식 조건형성의 원인과 결과를 탐구했고 이들의 실험은 다섯 가지의 주요 조건형성 과정을 확인해 냈다.

  획득(acquisitin), 소거(extinction), 자발적 회복(spontaneous recovery), 일반화(generaliza- tion), 그리고 변별(discrimination)이 바로 그것이다.

  조건 형성과정 다섯가지는 다음 글에서 차차 알아보기로 하자.