パブロフの犬と条件づけの科学

1901年ごろ、サンクトペテルブルクのある研究室で、一人のロシア人生理学者がきわめて実際的な問題に取り組んでいた。消化器系がどのようにして消化液を分泌するのか、という問題である。唾液の分泌を正確に測定するため、彼のチームは犬に小さな瘻管を取り付け、唾液を採取管へと導いていた。こうすれば、一滴一滴を計量して数えることができたのだ。この仕掛けはみごとに機能したが、ただ一つ、気がかりな不規則性があった。犬たちは、餌が舌に触れる前から唾液を分泌しはじめたのである。いつも餌の器を運んでくる係の姿を見ると、廊下に響くその足音を聞くと、さらには給餌装置を準備するときのがちゃがちゃという音にすら、よだれを垂らした。

たいていの実験者にとって、これは雑音であり、取り除いて制御すべき不都合なデータの汚染にすぎなかった。イワン・パブロフは、もっとまれなことをした。彼は、その汚染こそが面白い部分だと判断したのである。彼が偶然出くわしたのは、消化実験の欠陥ではなく、それまで生理学が問うことを学んでこなかった問いへの入り口だった。すなわち、それ自体としては何の意味もない信号に対して、動物はどのようにして反応するようになるのか、という問いである。注意の向け方をこうして一つ変えただけで、ぽたぽたと漏れる唾液は、心理学の長く生き続ける枠組みの一つを基礎づける実験へと変わった。

消化管から条件反射へ

イワン・パブロフは1849年に生まれ、十九世紀生理学の厳格な伝統のなかで訓練を受けた。それは、心や精神についての曖昧な議論よりも、正確な測定と物理的な説明を重んじる学派だった。彼はもともと、心理学者などではまったくなかった。彼の偉大な初期の業績は、消化腺がどのようにして合図に応じて分泌するのかを綿密に解明したことであり、その仕事は1904年のノーベル生理学・医学賞を受けるに足るほど精密なものだった。賞が届くころには、彼の関心はすでに、餌を予期して出るあの唾液という謎へと移りはじめていた。

パブロフは、消化研究で役立ってきたのと同じ本能をもって、この新しい問いに取り組んだ。彼は、制御でき、定量化でき、繰り返せるものを求めた。そこで、偶然に起こるのを待つのではなく、その状況を意図的に作り出した。彼はある音を鳴らすか、あるいはメトロノームを動かしはじめ、そして少し間をおいて、犬に餌を与える。十分な回数の反復ののち、犬は餌がどこにも見えなくても、音だけで唾液を分泌した。パブロフはいまや、この学習された反応の強さを、滴の数を数え、それがどれほど速く現れるかを計時し、条件を変えるとそれがどう変化するかを観察することで、測定できるようになった。彼は、とらえどころのない心理学的現象を生理学的なものへと変換したのである。この翻訳こそ、彼の仕事がこれほど長く生き残った理由の大半を占めている。

枠組み全体を組み立てる四つの用語

パブロフの枠組みの力は、この種の学習のほとんどあらゆる事例を記述できるようにする、小さく正確な語彙から生まれる。すべては四つの用語にかかっており、それらを厳密に正しくとらえておく価値がある。

口の中の餌は、何の事前訓練もなしに犬に唾液を分泌させる。これは単に、動物がそう作られているということにすぎない。餌は無条件刺激であり、自然かつ自動的に反応を引き起こすものである。そしてそれが生み出す唾液分泌が無条件反応である。どちらも学習される必要がない。これに対して、ある音は、最初は空腹の犬にとって何の意味も持たない。それは中性刺激であり、動物が気づいてはみても、やがて無視してしまう類いのものだ。実験全体は、この中性の音を餌と組み合わせることを、音が中性でなくなるまで何度も何度も繰り返すことから成り立っている。犬が音だけで唾液を分泌するようになると、その音は条件刺激となり、それがいまや引き起こす唾液分泌が条件反応である。ここでの条件づけられたという語は、条件つきという意味合いを帯びている。すなわち、動物の生得的な配線ではなく、組み合わせの歴史に依存する反応である。

このように並べてみると、その論理はほとんど算術的である。無条件刺激は確実に無条件反応を引き起こす。中性刺激をその無条件刺激と十分な回数組み合わせれば、その中性刺激は、それ自体で条件反応を引き起こせる条件刺激となる。条件反応と無条件反応はしばしば似ており、パブロフの場合はどちらも唾液分泌だが、両者は同一ではなく、異なる原因から生じる。このコンパクトな定義の組は、一世紀以上たったいまも学習を研究する者たちが用いている実用的な語彙であり、これ以降に続くものの大半は、実のところ、これらの連合がいったん形成されたのちにどう振る舞うかの研究なのである。

条件反応はどのように築かれ、失われ、そして回復するのか

条件反応は、最初の組み合わせで完全な形をとって現れるわけではない。それは繰り返しの試行を通じて徐々に築き上げられ、条件刺激と無条件刺激がともに到来しつづけるにつれて、より強く、より確実になっていく。この築き上げの段階は獲得と呼ばれ、それが展開していくさまを観察することで、実験者は学習を、突然の切り替えではなく、測定可能な傾きを持つ過程として見ることができる。

組み合わせをやめたときに何が起こるかも、同じくらい多くのことを教えてくれる。パブロフが餌を一度も伴わせずに音を何度も鳴らすと、条件づけられた唾液分泌は薄れ、ついには消えてしまった。この弱まりは消去と呼ばれるが、この名前はいくらか誤解を招く。というのも、元の学習がまっさらに消し去られたかのような印象を与えるからだ。この一連の流れのなかで最も示唆に富む結果が、そうではないことを示している。数時間あるいは数日の休止期間ののち、ふたたび音を鳴らすと、新たな組み合わせなど一つもないのに、唾液分泌がひとりでに戻ってきたのである。この自発的回復は、記憶について重要なことを教えてくれる。消去は元の連合を消去するのではなく、その上に新しい一片の学習、すなわちこの信号はもはや餌を予告しないという学習された抑制を重ねるのだ、と。最初の学習はその下になおも存在している。このことが、いったん克服されたように見える恐怖や習慣がなぜ戻ってくるのかについての、心理学者たちの考え方を形づくってきた。

学習が広がるとき、そして鋭くなるとき

さらに二つの現象がこの全体像を完成させ、パブロフにとって都合のよいことに、犬たちが何を知覚できるのかを探る道具としても役立った。一つめは般化である。ある特定の高さの音に唾液を分泌するよう訓練された犬は、餌と組み合わせて聞いたことのない近い高さの音に対しても、程度は劣るものの唾液を分泌する。条件反応は、元の条件刺激に似た刺激へと広がっていき、似ていれば似ているほど反応は強くなる。これは学習の欠陥ではなく、理にかなった既定の働きである。なぜなら、雑然とした現実の世界では、信号がまったく同じ形で二度繰り返されることはめったにないからだ。

これと反対の過程が分化である。パブロフがある特定の音のあとには一貫して犬に餌を与え、似た別の音のあとには決して餌を与えなかった場合、犬はしだいに、強化された音にだけ反応し、もう一方には反応を控えることを学んだ。これはパブロフに、思いがけず洗練された道具を与えた。二つの音、あるいは二つの形を、しだいに近づけていき、犬がもはやそれらを区別できなくなる地点を観察することで、彼は動物の聴覚や視覚の限界を外側から測定し、唾液腺から感覚の鋭敏さを読み取ることができたのである。学習の研究として生まれた方法が、知覚そのものを問いただす手段となった。

犬の唾液から子どもの恐怖へ

このすべてが人間にも当てはまるのかどうか、とりわけ最も個人的で、最も機械的とは思えない情動にも当てはまるのかどうかは、長いあいだ未解決の問いだった。その答えは、この分野をいまなお悩ませてきたかたちで、1920年にもたらされた。ジョンズ・ホプキンズ大学で、心理学者ジョン・ワトソンと共同研究者のロザリー・レイナーは、リトル・アルバートとして記憶されている生後十一か月の乳児を相手に研究を行った。この子どもは、最初は白い実験用ラットを少しも恐れなかった。そこでワトソンとレイナーは、ラットが現れるたびに、アルバートの頭の後ろで金槌を使って鉄の棒を打ち、突然の恐ろしい音を立てはじめた。やがて、何の音もなくても、ラットだけでその子どもは泣いてあとずさりするようになった。

パブロフの用語への対応は正確である。大きな打撃音は、無条件の恐怖反応を生み出す無条件刺激だった。最初は中性だったラットは、条件づけられた恐怖を引き起こす条件刺激となった。そしてその恐怖は般化さえし、伝えられるところでは、アルバートは訓練を受けていない他の毛皮のあるものにも怯えたという。この実験は、腺反射だけでなく人間の情動反応もまた古典的に条件づけ可能であることを確立した。それはまた、現代のいかなる基準から見ても、深刻な倫理的失敗だった。傷つきやすい乳児がわざと恐怖に陥れられ、その害を取り除く明確な計画もなかったのである。この研究がいまなお引き起こす不快感は、それが教科書に残りつづける理由の一部でもある。なぜなら、それが生んだ憤りが、心理学を、今日この学問を律する公式の研究倫理基準、すなわちインフォームド・コンセントや被験者の保護を含む基準へと押し進める助けとなったからだ。

野生における、そして臨床における条件づけ

ひとたびこの語彙を手にすると、古典的条件づけが日常生活のいたるところに、とりわけ私たちの自動的な情動的・生理的反応のなかに見えはじめる。渇望と結びついた手がかり、ある特定の街角、一日のうちのある時刻、ある匂いは、対象となる物質がなくなってから長い時間がたってもなお、それ自体で渇望を引き起こしうる。不安は、かつて真に脅威となるものと同時に起こった特定の状況に、しがみつくことがある。鮮やかな例が条件づけられた味覚嫌悪であり、たった一度の食中毒が、かつて大好きだった料理を何年ものあいだ吐き気を催すものに変えてしまう。これはわずか一回の試行で形成される強力な連合である。条件づけの及ぶ範囲は免疫系にまで広がっている。というのも、実験動物は、免疫を抑制する薬剤と組み合わされた中性の味が、それ自体で免疫活動を弱めるようになるよう、訓練できるからだ。

二つの臨床療法が、これらの原理を正反対の方向に働かせることで治療へと変える。嫌悪療法は、新しい連合をわざと作り込み、望ましくない行動を不快な無条件刺激と組み合わせることで、行動そのものが嫌悪を感じさせるものになるようにする。曝露療法は、患者の恐怖について消去の論理を逆向きに走らせる。すなわち、恐れられている条件刺激を、安全に、脅威となる結果が一度も到来しないまま繰り返し提示することで、不適応な条件反応をしだいに弱めていくのである。アルバートにラットを恐れることを教えたのと同じ仕組みが、慎重かつ倫理的に扱われれば、誰かが恐怖症を学習し直す手助けにもなりうる。

条件づけは脳のどこに宿り、そしてどこで止まるのか

パブロフの枠組みは、もっぱら行動から組み立てられたものだったが、のちの神経科学は、その多くを特定の脳組織のなかに位置づけてきた。とりわけよく特徴づけられている基盤が二つある。小脳は運動性の条件反応を支えており、最も明快な例が条件づけられたまばたきである。これは、目への空気の吹きつけと組み合わされた音が、それ自体で防御的なまばたきを引き起こすようになるものだ。一方、扁桃体は条件づけられた恐怖の中心であり、これはラットから人間まで、哺乳類のあいだで驚くほど一貫して成り立つ。これらの構造を損傷すると、対応する形の条件づけが定着しなくなる。このことは、パブロフの抽象的な概念が、便利な比喩ではなく現実の仕組みに対応していることの強力な証拠である。

古典的条件づけが説明しないものについて、はっきりさせておくことも同じくらい重要だ。結局のところ、それは心理学の学習パラダイムの一つにすぎず、不随意で反射的な反応、すなわち生き物が選んで行うことではなく、身体が行うことを、特に説明するものである。それは、動物がどのようにして報酬を得るためにまったく新しい随意的な行動を行うことを学ぶのか、どのようにして別の個体を観察することによって学ぶのか、あるいはどのようにして自分が動きまわる空間の内的な地図を作り上げるのかについては、ほとんど何も語らない。それらは、オペラント条件づけ、観察学習、認知地図の領域であり、それぞれに独自の創始者と独自の論理を持つ別個のパラダイムである。パブロフが私たちに与えたのは、四つのうち最初の、そして最も厳密なものであって、学習の全体ではない。

重要なポイント

古典的条件づけは、1901年ごろのイワン・パブロフのサンクトペテルブルクの消化研究室における、犬が餌の到着前に唾液を分泌するという偶然の観察として始まった。そしてそれは、すでに1904年のノーベル賞を受けていた一人の生理学者の仕事として、連合学習の最初の実験的枠組みへと成長した。その核心は四つの用語にかかっている。すなわち、自然に無条件反応を生み出す無条件刺激を、最初は中性であった刺激と繰り返し組み合わせ、ついにその刺激が、それ自体で条件反応を引き起こせる条件刺激となるまで続ける、ということだ。これらの連合は獲得を通じて築かれ、消去を通じて弱まり、自発的回復によって持続することが示される。一方、般化は反応を似た手がかりへと広げ、分化はそれを単一のものへと鋭くする。1920年のワトソンとレイナーによる倫理的に弁護しがたいリトル・アルバート研究は、人間の情動が条件づけ可能であることを証明し、この分野を現代の研究倫理へと押しやる力となった。そして同じ原理は、いまや渇望、不安、条件づけられた味覚嫌悪、さらには条件づけられた免疫反応をも照らし出し、嫌悪療法と曝露療法の基礎をなしている。そこでは、小脳が運動性の条件反応を支え、扁桃体が条件づけられた恐怖を支えている。これほど強力でありながら、古典的条件づけは不随意で反射的な反応のみを説明する、四つのうちの一つのパラダイムにすぎず、随意的な行動、観察による学習、空間的な地図は、他の説明にゆだねられている。