Классические условные рефлексы были впервые подробно исследованы И.П.Павловым в начале нашего столетия, хотя известны они были даже раньше под названием "сочетательные рефлексы" (В.М.Бехтерев). Изучая пищеварительную систему у собак, И.П.Павлов обнаружил, что животные выделяли слюну задолго до получения пищи - при одном только виде одетого в белый халат служителя, который обычно приносил пищу. Затем И.П.Павлов открыл, что звонок или вспышка света, предшествующие появлению пищи, при повторном предъявлении также вызывают слюноотделение.
Таким образом, выработка условного рефлекса происходит тогда, когда стимул, вызывающий в естественных условиях реакцию (безусловный раздражитель), несколько раз сочетается с другим, нейтральным раздражителем (условным раздражителем - звонком, светом). Оба раздражителя, безусловный и условный, должны быть близки по времени, причем условный раздражитель (свет, звонок, белый халат) должен быть предъявлен несколько раньше безусловного (пища). В данном случае безусловный раздражитель вызывает безусловный рефлекс, а условный раздражитель, ранее нейтральный, - условный рефлекс. В результате у животного появляется способность распознавать, что один стимул предшествует другому стимулу. Получается так, что условный раздражитель может в конечном счете заменить безусловный. Процесс выработки условного рефлекса можно выразить последовательностью:
Условный рефлекс вырабатывается в две стадии: 1) стадия генерализации, во время которой все близкие по физическим параметрам условные раздражители вызывают одинаковую условную реакцию и 2) стадия специализации, во время которой все раздражители, кроме условного, становятся неэффективными и не вызывают условного рефлекса.
Для выработки условного рефлекса необходимо соблюдение следующих условий:
1. Условный раздражитель должен предшествовать по времени безусловному раздражителю. Например, при выработке пищевого условного рефлекса на звук необходимо, чтобы звук включался раньше предъявления пищи.
2. Необходимо, чтобы условный раздражитель сам не вызывал значительной безусловной реакции, т.е. физическая сила (биологическая значимость) условного раздражителя не должна превышать силу (значимость) безусловного.
3. Сила как условного, так и безусловного раздражителей должна быть определенной величины (закон силы); слишком сильные и слишком слабые раздражители не позволяют выработать стабильный условный рефлекс.
4. Периодическое подкрепление условного рефлекса безусловным раздражителем, поскольку они угасают без подкрепления.
5. Условный стимул должен быть постоянным по модальности, силе и длительности.
У человека классические условные рефлексы имеют значение для нормального протекания некоторых физиологических функций - например, для регуляции секреции пищеварительных соков, для регуляции половой функции. Условные рефлексы применяются в медицинской практике для научения человека регулировать некоторые функции, например, снимать излишнее волнение или мышечное напряжение.
Обуславливанию подвергаются как позитивные (пищевые) реакции, так и негативные реакции (оборонительные на болевой стимул). Например, у ребенка в больнице может сформироваться негативное отношение к медицинскому персоналу, обусловленное сочетанием белого цвета одежды с неприятными процедурами.
Классические условные рефлексы являются достаточно пассивной формой обучения, так как формируются без осознавания и активного участия человека. Это подтверждается тем, что классические рефлексы могут вырабатываться даже у низших животных, например, у моллюсков.
Механизму замыкания условнорефлекторной связи было посвящено огромное число публикаций, особенно в 1920-1950 годы. Сам И.П.Павлов полагал, что условный рефлекс формируется в результате образования временной связи между очагами возбуждения, вызванными безусловным и условным раздражителем. Например, такая связь возникает между центром слюноотделения и зрительной или слуховой корой.
В настоящее время для нейрофизиологического обоснования условного рефлекса используется явление конвергенции возбуждения. Морфологически конвергенция представлена несколькими возбуждающими или тормозящими нервными входами на одном нейроне. При образовании условного рефлекса на исполнительном нейроне коры происходит конвергенция входов как от безусловного, так и от условного (нейтрального) раздражителей. В результате исполнительный нейрон после нескольких совместных предъявлений безусловного и условного раздражителя приучается реагировать на условный раздражитель как на безусловный.
Сложным остается вопрос о том, каким образом возбуждение от условного (нейтрального) раздражителя достигает исполнительного нейрона, чтобы конвергировать на нем. В период работы И.П.Павлова популярным объяснением связи между очагами безусловного и условного возбуждения считался так называемый баннунг-рефлекс (от нем. Bannung -проторение пути). Считалось, что несколько предъявлений условного и безусловного раздражителя могут "проторить" дорогу через синаптические контакты и установить связь между очагами условного и безусловного возбуждения. В настоящее время принято считать, что установление связи между этими очагами возможно на нескольких уровнях. Во-первых, как условное, так и безусловное возбуждение конвергируют в ретикулярной формации, во-вторых, - в ассоциативных ядрах таламуса и, в-третьих, - в ассоциативных областях коры за счет мощных внутрикорковых связей.
Важным механизмом образования условного рефлекса можно также считать такое явление как доминанта, впервые описанное А.А.Ухтомским. Доминанта представляет собой очаг господствующего возбуждения и обладает несколькими свойствами, в том числе свойством подавлять активность других нервных центров, подчинять их работу своей активности. Доминанта возникает как временное явление на основе наиболее насущной потребности. Поэтому доминанта может влиять на формирование условного рефлекса. Например, при доминировании центра голода (у голодной собаки) рефлекс на выработку условного рефлекса при предъявлении пищи и звонка вырабатывается быстрее, чем у сытой собаки. Важная роль доминанты заключается в том, что иррадиация возбуждения способствует установлению связей между ней и центрами, вовлеченными в условный рефлекс.
И.П.Павлов придавал большое значение вопросу о биологической ценности безусловного и условного стимулов. Он считал, что тип реакции заложен уже в самом стимуле. Однако позже И.П.Павловым был описан феномен динамического стереотипа. Этот феномен заключается в том, что если выработать условный рефлекс слюноотделения в ответ на звонок, а затем сменить условный стимул (звонок) на вспышку света, то слюноотделение может возникнуть и на свет. Аналогично, если выработать оборонительный рефлекс на звонок в определенном положении конечности, а затем изменить это положение (из положения пронации в супинацию), то отдергивание конечности будет происходить в ту же сторону, как и в первом положении. Это свидетельствует о том, что условный рефлекс практически не зависит от природы стимула. Стимул в данном случае служит лишь в качестве сигнала для запуска биологически оправданного рефлекса.
В послепавловский период теория условных рефлексов продолжала активно развиваться в отечественной физиологии. В частности, учение И.П.Павлова было дополнено понятием ситуационных рефлексов (П.С.Купалов), цепных рефлексов и локальных рефлексов (Э.А.Асратян). Ситуационные условные рефлексы возникают только при определенной обстановке (расположение предметов в экспериментальной комнате, время начала эксперимента и т.д.). Цепные условные рефлексы формируются на определенную последовательность условных стимулов (например свет-звонок-свет) или только на один из них (только на свет).
Условные рефлексы могут быть первого порядка (обычный условный рефлекс), второго порядка (условный рефлекс на основе предыдущего условного рефлекса) и вплоть до шестого порядка.
В теории условных рефлексов большое значение придавалось процессу торможения. Условные рефлексы имеют свойство угасать, причем угасание может быть вызвано как внешними, так и внутренними причинами в виде внешнего и внутреннего торможения.
Внутреннее торможение возникает при нескольких условиях:
- при неподкреплении условного рефлекса безусловным стимулом (угасателъное торможение);
- при постепенном запаздывании подкрепления (запаздывателъное торможение);
- при предъявлении раздражения, близкого по параметрам к условному, например тон 1000 Гц вместо тона 1200 Гц (дифференцированное торможение);
- при неподкреплении безусловного раздражителя условным, причем перед неподкреплением следует давать другой добавочный стимул (условное торможение}. Фактически условное торможение представляет собой аналог условного рефлекса с торможением вместо возбуждения.
Внешнее торможение вызывается посторонним внешним стимулом и начинается обычно с ориентировочной реакции. Внешнее торможение, таким образом, представляет собой отвлекающий фактор, который запускает новый безусловный рефлекс и тормозит выработанный ранее условный рефлекс.