파블로프의 S-S, S-R 이론 정리

🧠 고전적 조건형성에서는 무엇을 배우는가?

Pavlov에서 Rescorla까지 — 연결 이론과 행동실험 이야기

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🔷 1. 들어가며: 침 흘리는 개, 그리고 그 이상의 질문

러시아 생리학자 이반 파블로프(Ivan Pavlov) 님은 개에게 음식(US, 무조건자극)을 줄 때마다 종소리(CS, 조건자극)를 들려주었습니다.

처음에는 개가 음식에만 침을 흘렸습니다.
하지만 종소리와 음식의 반복적 결합 후, 음식이 없는데도 종소리만으로 침을 흘리기(CR, 조건반응)를 보였습니다.

질문:
*개는 단순히 "종소리 → 침 흘리기"를 학습한 걸까요?*
*아니면 "종소리가 들리면 음식이 나온다"는 예측 정보를 학습했을까요?*

이 질문이 20세기 학습심리학의 가장 중요한 논쟁을 이끌었습니다.

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🔷 2. 파블로프의 뇌 연결 가설 — 자극과 반응을 잇는 다리

조건형성 이전 — 선천적(본능적) 연결

파블로프 님은 행동을 넘어서, 뇌에서 자극과 반응이 어떻게 연결되는지 상상하셨습니다.

조건형성 이전, 모든 개는 음식(US)을 보면 자동적으로 침을 흘립니다.
이 반응은 학습이 필요 없는 본능적 연결입니다.

뇌에는 음식을 감지하는 영역(US 센터)와 반응을 조절하는 영역(반응 센터)가 있으며,
음식이 감지되면 US 센터가 반응 센터로 신호를 보내 침 흘리기 반응이 발생한다고 생각하셨습니다.

예시:
고기를 보면 자동으로 침을 흘리는 개.

본능적 연결 도식

[US 센터] ————> [반응 센터]  
    음식                  침 흘리기

설명:
이 연결은 태어날 때부터 존재하며, 학습되지 않아도 발생하는 자연적 반응입니다.

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조건형성 이후 — 학습된 새로운 연결

조건형성 훈련 후, 개는 음식 없이 종소리만 듣고 침을 흘립니다.

파블로프 님은 뇌에 새로운 연결이 형성되었다고 상상하셨습니다.
CS 센터(종소리 담당)와 반응 센터 사이에 학습된 연결이 만들어진 것입니다.

예시:
종소리가 울리면 개는 "이제 곧 음식이 나오겠군" 이라고 예측하게 됩니다.

학습된 연결 도식

[CS 센터] ————> [반응 센터]  
   종소리                 침 흘리기

설명:
훈련을 통해 새롭게 형성된 학습적 연결입니다.

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🔷 3. 학습된 연결의 두 가지 이론 — S-R vs S-S

S-R 연결 이론 (Stimulus-Response)

주장:
조건자극(CS)이 직접 조건반응(CR)을 유발합니다.
음식(US)에 대한 생각이나 예측은 포함되지 않습니다.

설명:
종소리(CS)가 반응 센터를 직접 자극하여 침 흘리기(CR)가 발생합니다.

일상 예시:
전화벨 소리를 듣고 깜짝 놀라 손을 드는 반사적 행동.

S-R 연결 도식

[CS 센터] ————> [반응 센터]  
   종소리                침 흘리기

설명:
CS와 CR 사이에 직접 연결이 형성됩니다. 음식에 대한 인지는 필요하지 않습니다.

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S-S 연결 이론 (Stimulus-Stimulus)

주장:
조건자극(CS)은 무조건자극(US)에 대한 기대(심상)를 떠올리고, 그 기대가 조건반응(CR)을 유발합니다.

설명:
종소리를 들으면 개는 "음식이 곧 나오겠군" 이라는 기대를 형성하고, 이 기대가 침 흘리기로 이어집니다.

일상 예시:
전자레인지 소리를 듣고 음식이 완성될 것을 예상하며 군침이 돌게 되는 행동.

S-S 연결 도식

[CS 센터] ————> [US 심상] ————> [반응 센터]  
   종소리        음식 기대              침 흘리기

설명:
조건자극이 무조건자극에 대한 기대를 활성화하고, 이 인지가 반응을 유발합니다.

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🔷 4. Rescorla(1973) 실험 — 어느 이론이 옳은가?

실험 목적

행동(침 흘리기 빈도)만으로는 S-R 연결과 S-S 연결을 구별할 수 없었습니다.
Rescorla 님은 US(음식)의 가치를 조작했을 때 CR(조건반응)이 변하는지를 확인하여 이론을 검증했습니다.

가설

• S-S 연결 이론: US 가치가 변하면 CR도 변해야 함.
• S-R 연결 이론: US 가치 변화와 관계없이 CR 유지.

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🔷 5. 실험 설계

독립변수

변수	조작적 정의	수준
US(음식)의 가치	조건형성 후 먹이에 대한 선호도	높음(통제군) / 낮음(가치 저하군)

조작 방법:
가치 저하군: 먹이 섭취 직후 쥐에게 복강 주사(염화리튬, LiCl)를 실시.
먹이에 대한 메스꺼움 조건화 → 선호도 감소.
통제군: 먹이 섭취 후 LiCl 주사 없음 → 선호 유지.

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종속변수

변수	조작적 정의	측정 방법
조건반응(CR)	CS(소리) 제시 시 먹이공급기 접근 행동	먹이공급기 접근 빈도, 접근 시간 비율

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🔷 6. 실험 절차

• 조건형성 단계: CS(소리) 제시 → 즉시 US(먹이) 제공 (전방조건형성). 반복 훈련으로 소리와 먹이에 대한 기대 연결 형성.
• US 가치 조작: 가치 저하군 → 먹이 섭취 후 LiCl 주사 → 먹이에 대한 혐오 형성. 통제군 → LiCl 주사 없음 → 선호 유지.
• CR 측정: CS(소리)만 제시 → 먹이공급기 접근 행동 관찰.

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🔷 7. 결과

US 가치가 낮아진 집단은 CS 제시 시 조건반응(CR)이 크게 감소했습니다.
US 가치가 유지된 집단은 CR을 지속적으로 보였습니다.

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🔷 8. 해석

S-S 연결 이론 지지: 조건자극(CS)이 무조건자극(US)에 대한 기대(심상)를 활성화합니다. US의 가치가 감소하자 CR도 감소했습니다.

S-R 연결 이론 반박: 만약 S-R 연결이었다면, US 가치 변화에도 CR은 유지되어야 했습니다.

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🔷 9. 결론

조건형성은 단순한 자극과 반응의 연결이 아니라, 미래 사건을 예측하는 학습 과정입니다.

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🔷 최종 요약 표

구분	연결 방식	실험 결과	해석
S-R 연결	CS → CR 직접 연결	US 가치 변화에도 CR 유지	실험에서 지지되지 않음
S-S 연결	CS → US 기대 → CR	US 가치 감소 시 CR 감소	실험에서 지지됨