고전적 조건화:Comparator Theory 란?

✅ 1. 이 이론이 주장하는 바는 무엇인가?

Comparator Theory는 고전적 조건형성(classical conditioning)에서 조건자극(CS)과 무조건자극(US) 간의 연합이 형성되었더라도, 행동(조건반응, CR)이 나타날지는 CS–US 연합의 절대 강도가 아니라, 다른 자극과의 상대적 비교에 달려 있다고 주장합니다.

📌 핵심 주장:
조건자극이 무조건자극을 예측하는 정도는 다른 자극들과 비교하여 평가되며,
그 비교 결과에 따라 행동 반응이 표현될 수도 있고 억제될 수도 있다.

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🔬 이론적 설명: 조건자극 간 비교 평가 메커니즘

Comparator Theory는 기존 조건형성이론들과 달리, 자극–자극 간 연합의 강도가 행동 반응의 유일한 결정 요인이 아니라고 봅니다.
이 이론은 학습(learning)과 표현(performance)을 명확히 구분하며, 다음과 같은 평가 구조를 전제합니다:

• 다수의 자극들이 각각 US와 연합을 형성합니다.
  예: 조건자극(CS), 배경자극(Context), 동시 제시된 다른 CS 등
• 행동이 발생하는 시점에는, 각 자극이 US를 예측하는 정도가 비교 평가(comparative evaluation)됩니다.
• 가장 강력한 예측자만이 조건반응을 유도합니다.
  → 다른 자극은 학습은 되어 있지만, 표현에서는 억제됩니다.

이러한 구조는 조건형성에서 관찰되는 차단(blocking), 조건 억제, 배경 자극 효과 등의 현상을 설명하는 데 유용하며,
조건반응이 단순한 자극-반응 연결이 아니라 인지적 선택의 결과임을 강조합니다.

🎓 예시: 조건자극은 “경쟁자 중 하나”일 뿐이다

발표 수업을 준비한 두 명의 학생이 있다고 가정해 보겠습니다.
두 사람 모두 충분한 시간을 투자하여 발표를 준비했고, 절대적 기준에서 보면 모두 발표 자격이 있습니다.
하지만 교수는 단 한 명을 발표자로 선택해야 하며, 두 학생을 상대적으로 비교한 후 더 뛰어난 사람을 선택합니다.

이와 유사하게, 조건자극 A가 무조건자극(US)과의 연합을 통해 학습되었더라도,
실험 상황에서 다른 자극 B가 US를 더 강력하게 예측한다면, A는 조건반응을 유도하지 않습니다.
이때 A는 학습이 되지 않은 것이 아니라, 다른 자극과의 비교 평가에서 밀렸기 때문에 억제된 것입니다.

📊 도식 및 수치 비교: 조건반응은 상대 평가의 결과

🧪 학습 단계 (Learning Phase)

CS        →     조건반응
Context   →     조건반응

설명:
CS와 Context는 모두 US와의 연합을 통해 조건반응을 유발할 수 있는 능력을 학습합니다.
즉, 둘 다 학습되었으며, CR을 유도할 잠재력을 가집니다.

🎯 표현 단계 (Performance Phase)

CS (6)       →     조건반응 유발 (CR 발생)
Context (4)  →     조건반응 유발되지 않음 (CR 억제)

설명:
CS의 예측력은 6, Context의 예측력은 4로 가정됩니다.
Comparator Theory는 이 두 자극 간의 상대적 예측력을 평가하여,
가장 강한 예측자인 CS만이 CR을 유발하도록 결정합니다.
Context는 학습은 되었지만, 비교에서 밀려 조건반응을 표현하지 못합니다.

📌 종합 정리

Comparator Theory는 조건형성에서 행동 반응의 발생이
단순한 자극–US 연합의 산물이 아니라, 다수의 자극 간 예측력의 비교 평가를 거친 선택적 결과임을 강조합니다.
이 이론은 조건자극이 조건반응을 유발하지 않았다는 이유만으로
그 자극이 학습되지 않았다고 단정지을 수 없으며, 다른 자극의 상대적 우위에 의해 표현이 억제되었을 가능성을 고려해야 함을 이론적으로 뒷받침합니다.

 

✅ 2. 이 이론이 등장하게 된 배경은 무엇인가?

Comparator Theory는 기존 연합 이론이 설명하지 못한 조건반응의 부재 현상을 해석하기 위해 제안된 이론입니다.
기존 모델들은 조건자극(CS)이 무조건자극(US)과의 연합을 형성하지 못했기 때문에 조건반응(CR)이 발생하지 않는다고 해석하였습니다.
그러나 실험적으로는 명확한 연합 경험이 있었음에도 불구하고 조건반응이 나타나지 않는 경우가 반복적으로 관찰되었습니다.
이러한 현상은 단순한 학습 실패로는 설명되기 어려우며, Comparator Theory는 이 문제를 해결하기 위해 등장하게 되었습니다.

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🔬 이론적 배경 설명: 기존 모델의 해석 오류

대표적인 기존 모델인 Rescorla-Wagner 이론은 조건자극이 예측하지 못한 US(즉, 예측 오차)에 직면할 때만 학습이 발생한다고 가정합니다.
이에 따르면, 이미 한 자극(CS1)이 US를 완전히 예측하고 있는 상황에서 새로운 자극(CS2)을 함께 제시하면,
CS2는 US를 예측하는 데에 기여하지 않았기 때문에 학습이 일어나지 않는다고 해석됩니다.
이것이 바로 차단 효과(blocking)입니다.

하지만 이후의 실험들에서는 다음과 같은 결과가 반복적으로 발견되었습니다:

• CS2는 초기에는 조건반응을 유도하지 않지만,
• CS1의 효과를 제거하거나 약화시키면 CS2가 조건반응을 유도하게 되는 현상

이는 CS2가 학습되지 않았다는 기존 해석과 충돌하며, 실제로는 학습은 있었으나 표현되지 않았던 것으로 해석해야 함을 시사합니다.

🎓 예시: “아예 학습되지 않았다”는 해석의 실패

한 동물이 조건자극 A와 무조건자극(US)을 여러 차례 함께 경험하였습니다.
이후, 조건자극 A와 새로운 자극 B가 함께 제시되고, 그 후 US가 따라오는 조건화 절차가 반복되었습니다.

Rescorla-Wagner 모델의 해석은 다음과 같습니다:

“자극 A가 이미 US를 완전히 예측하고 있었기 때문에,
자극 B는 새로운 예측 정보를 제공하지 못하여 학습이 이루어지지 않았다.”

하지만 나중에 자극 A를 제거한 후 자극 B를 단독으로 제시해 보았을 때,
동물은 자극 B에 대해 분명한 조건반응을 나타냈습니다.

이 결과는 기존 모델이 “학습되지 않았다”고 간주한 자극이 실제로는 연합을 형성하고 있었음을 입증하는 결정적 사례입니다.
즉, 자극 B는 학습은 되어 있었으나, 보다 강력한 자극 A와의 상대적 비교에서 밀려 반응 표현이 억제되어 있었던 것입니다.
Comparator Theory는 바로 이러한 해석에서 출발합니다.
문제는 학습의 부재가 아니라, 표현(performance)의 억제였던 것입니다.

📊 비교 도식: Rescorla-Wagner vs. Comparator Theory

🔴 Rescorla-Wagner 이론의 해석

📘 학습 단계

CS1 + US         →   CS1–US 연합 강도: 10   
CS2 + CS1 + US   →   CS2–US 연합 강도: 0   ← 차단(blocking)

CS1이 이미 US를 완전히 예측하고 있으므로,
CS2는 예측에 기여하지 못하고 학습되지 않음.

🧪 표현 단계

CS1 (10)  →  조건반응 유발   
CS2 (0)   →  조건반응 없음

CS2는 학습되지 않았기 때문에, 단독 제시 시 조건반응을 유도하지 못함.

🟢 Comparator Theory의 해석

📘 학습 단계

CS1 + US         →   CS1–US 연합 강도: 10   
CS2 + CS1 + US   →   CS2–US 연합 강도: 4   ← 병렬적 연합 형성

모든 자극은 US와 연합을 형성할 수 있으며,
CS2도 일정 수준의 예측 신호로 학습됨.

🧪 표현 단계 (비교 평가)

CS1 (10)  →  조건반응 유발   
CS2 (4)   →  조건반응 없음 (비교 평가에서 밀림)

CS2는 학습되었지만, 더 강한 예측자인 CS1과 비교되며 반응 표현이 억제됨.

🔄 CS1 제거 후

CS1 (제거됨)   
CS2 (4)   →  조건반응 유발

비교 대상이 사라지자, CS2의 학습이 행동으로 표현됨.
이는 숨겨진 학습(latent learning)의 존재를 시사함.

📌 해석 차이 요약 비교

항목	Rescorla-Wagner 모델	Comparator Theory
학습 발생 조건	예측 오차가 있을 때만 학습	모든 자극이 일정 수준의 연합을 형성함
CS2의 연합 강도	0	4
CS2의 조건반응	없음 (학습되지 않음)	없음 (비교 평가에서 밀림)
CS1 제거 시 CS2 반응	없음	있음 (학습 표현됨)
학습과 표현의 구분	없음	명확하게 구분함

📌 결론

Comparator Theory는 조건반응의 부재를 학습 실패로 단정짓는 기존 모델의 해석을 비판적으로 재구성하며,
행동은 학습된 자극들 간의 상대적 예측력 평가에 따라 선택적으로 표현된다는 새로운 관점을 제시합니다.
이로써 차단 효과, 조건 억제, 배경 자극 효과 등 다양한 조건화 현상에 대한 보다 정밀하고 유연한 해석이 가능해집니다.

 

✅ 3. 이 이론은 어떻게 실험적으로 논증되었는가?

Comparator Theory는 단순한 이론적 가설을 넘어서, 실험적으로 관찰된 행동 양상들을 기존 모델보다 정교하게 설명할 수 있음을 다양한 연구를 통해 입증하였습니다.
특히 이 이론은 “조건자극이 학습되었음에도 조건반응이 나타나지 않는 경우”를 학습 실패가 아니라 표현 억제로 해석하는 입장을 실험적으로 지지하는 증거들을 제공합니다.

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🔬 실험 설계 개요: 비교 자극의 조작

Comparator Theory를 검증하기 위한 실험들은 대체로 다음과 같은 구조를 따릅니다:

• 조건자극(CS)와 무조건자극(US) 간의 연합을 형성하게 함
• Context(배경 자극) 또는 동시 제시된 다른 CS 역시 US와 연합될 수 있도록 구성
• 이후 특정 자극의 예측력을 의도적으로 약화(소거)시킴
• 비교 평가 대상이 사라지거나 약화될 때 조건반응이 변화하는가를 측정

만약 Comparator Theory가 옳다면,
→ 이전에 반응을 유도하지 않던 자극이 새로운 조건(비교 대상의 제거)에서 조건반응을 유도해야 합니다.

🧪 실험 사례 1: 배경 자극(context) 비교 조작

Matzel, Brown, & Miller (1987)

📘 실험 개요

• 조건자극 1 (CS1): Light (전등 불빛)
• 조건자극 2 (CS2): 실험실의 환경(context)
• 무조건자극 (US): 전기 충격 또는 음식 보상

> 실험에 참여한 동물(예: 쥐)은 자극이 제시된 전체 환경(context)을 하나의 통합된 자극으로 받아들이기 때문에,
> Comparator Theory에서는 context도 CS로 간주되며 light와 함께 조건반응을 예측하는 자극으로 기능합니다.

🧪 실험 절차 및 단계별 도식

① 조건화 단계 (Learning Phase)

[조건: Light + Context → US]

┌──────────────┐
│ Light (CS1)  │
│ Context (CS2)│  ──▶  US
└──────────────┘

② 소거 단계 (Extinction Phase – Context만 노출)

[조건: Context 단독 제시 (Light 없음), US 없음]

┌──────────────┐
│   Context    │  ──▶  No US
└──────────────┘

③ 테스트 단계 (Test Phase – Light 단독 제시)

[조건: Light 단독 제시]

┌──────────────┐
│   Light      │  ──▶  조건반응 측정
└──────────────┘

📈 결과

• Context를 소거하기 전에는 Light에 대한 조건반응이 약하거나 거의 없음
• Context를 소거한 이후에는 Light에 대한 조건반응이 유의미하게 증가

📌 해석: Comparator Theory의 예측과 일치

항목	해석
Light	US와 연합되어 학습됨 (예측력 있음)
Context	더 강한 예측자 → Light의 효과를 억제
Context 소거 후	비교 대상이 사라짐 → Light의 효과가 표현됨

이 실험은 Light와 Context가 모두 조건자극으로 작용함을 명확히 보여주며,
조건반응의 유무가 단순한 자극-반응의 결과가 아니라 비교 평가의 결과임을 실증적으로 입증합니다.

🧪 실험 사례 2: 두 조건자극 간 비교 평가

Cole, Barnet, & Miller (1995)

📘 실험 개요

• CS1: 항상 US와 함께 제시 (100%)
• CS2: 50%의 경우에만 US와 함께 제시
• US: 전기 충격 또는 음식 보상
• 실험 대상: 설치류 (rats)

> 두 개의 조건자극이 서로 다른 예측 강도를 가질 때,
> 예측력이 낮은 자극(CS2)은 실제로 학습되었지만 표현되지 않고 있는 것인지,
> 아니면 학습 자체가 일어나지 않았는지를 구별하고자 하였습니다.

🔬 실험 절차 및 단계별 도식

① 조건화 단계

[조건: CS1 (100%) vs CS2 (50%) + US]

┌────────────┐        ┌────────────┐
│  CS1       │ 100% → │    US      │
└────────────┘        └────────────┘

┌────────────┐        ┌────────────┐
│  CS2       │ 50%  → │    US      │
└────────────┘        └────────────┘

② 초기 테스트 단계

CS1 (연합 강도 10)  →   조건반응 유발  
CS2 (연합 강도 5)   →   조건반응 미약 또는 없음

③ 소거 단계: CS1만 반복 제시

[조건: CS1 단독 제시, US 없음 → 소거]

┌────────────┐       ┌────────────┐
│   CS1       │  →   │   No US    │
└────────────┘       └────────────┘

④ 재시험 단계: CS2 단독 제시

CS2 (여전히 연합 강도 5)   →   조건반응 유도

📈 실험 결과 요약

• CS2는 학습되었음에도 불구하고, 초기에는 CS1에 의해 억제
• CS1 소거 이후, CS2는 조건반응을 유도하게 됨

📌 해석: Comparator Theory의 핵심 논리와 일치

항목	설명
CS2의 초기 반응 없음	학습은 되었으나, CS1과의 비교 평가에서 밀려 억제됨
CS1 소거 후 반응	비교 대상 제거 → CS2의 예측력 상승 → 조건반응 표현
기존 모델 해석과의 차이	Rescorla-Wagner는 CS2가 학습되지 않았다고 해석할 가능성이 큼

📊 핵심 도식 요약

[학습 단계]
CS1 (100%) → US  → 연합 강도 10  
CS2 (50%)  → US  → 연합 강도 5  

[표현 단계 (초기)]
CS1 (10) → CR 발생  
CS2 (5)  → CR 억제  

[CS1 소거 후]
CS1 (0)  → 비교 대상 제거  
CS2 (5)  → CR 발생

 

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✅ 4. 이 이론의 장점과 한계는 무엇인가?

Comparator Theory는 고전적 조건형성 이론의 핵심 구조를 유지하면서도, 기존 모델들이 설명하지 못하던 현상들을 해석할 수 있는 이론적 유연성과 설명력을 확보한 이론입니다.
그러나 동시에 일부 실험 결과와의 불일치 및 적용상의 제약도 존재합니다.

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✅ 장점

항목	내용
행동 표현과 학습의 구분	학습은 되었지만 반응이 없을 수 있다는 점을 명확히 구분하여, 반응 부재를 곧바로 학습 실패로 오해하지 않도록 설명함
차단 효과 재해석	기존 이론이 ‘학습되지 않음’으로 간주한 현상들을 ‘학습은 되었지만 비교에서 밀림’이라는 방식으로 재해석 가능
숨겨진 학습의 실험적 근거	비교 대상 자극을 제거하거나 약화하면, 기존에 반응하지 않던 자극에서 조건반응이 나타나는 현상을 설명할 수 있음
복잡한 자극 환경에 대한 적용	단일 자극이 아닌, 여러 자극이 동시에 존재하는 환경에서 반응이 선택적으로 나타나는 이유를 설명할 수 있음

⚠️ 한계

항목	내용
학습 과정 자체에 대한 설명 부재	이론은 주로 ‘표현(performance)’의 조건을 설명하며, 연합이 어떻게 형성되는가에 대한 ‘학습 과정’ 자체는 상세히 다루지 않음
예측력이 정량화되지 않음	자극 간 비교 평가가 어떻게 수치적으로 이루어지는지에 대한 명확한 수학적 모델이 제시되지 않음
모든 실험 결과를 설명하지 못함	일부 조건에서는 Comparator Theory의 예측과 다른 결과가 보고되며, 이는 추가 조정이 필요함
설정이 복잡한 실험에 의존	비교 자극을 조작하거나 제거하는 실험 설계가 복잡하며, 해석에도 세심한 주의가 요구됨

✅ 5. 이론 비교 및 요약 정리

다음은 Rescorla-Wagner 모델과 Comparator Theory를 비교한 요약 표입니다.

항목	Rescorla-Wagner 이론	Comparator Theory
학습 조건	예측 오차가 있을 때만 학습	모든 자극은 일정 정도 학습됨
학습되지 않은 자극(CS2)	차단되어 학습이 일어나지 않음	학습은 되었지만 비교에서 억제됨
조건반응 없음의 해석	학습 실패로 간주	표현 억제로 해석 (숨겨진 학습 가능)
예측력 계산 방식	수학적 연합 강도 변화로 설명	상대적 비교에 기반한 평가 과정
차단 효과(blocking)	새로운 자극은 아예 학습되지 않음	학습은 됨, 표현만 억제됨
장점	학습량 조절 예측 정확	표현의 선택적 발생을 설명 가능
단점	조건반응 부재 = 학습 부재라는 해석의 한계	학습 과정 자체의 수학적 모델 부족

✅ 맺음말

Comparator Theory는 조건형성 연구에서 중요한 전환점을 제공한 이론으로 평가받고 있습니다.
이 이론은 단지 자극과 자극 사이의 연합 강도를 계산하는 데 그치지 않고, 행동의 표현 여부가 비교 평가의 결과일 수 있음을 이론적으로 구조화하였습니다.

특히 조건자극이 학습되었음에도 불구하고 조건반응이 나타나지 않는 다양한 사례들—예를 들어 차단 효과나 배경 자극의 억제 효과 등—을
보다 타당하게 설명할 수 있는 이론적 기반을 제공하였으며,
학습과 행동 표현의 분리라는 새로운 분석 틀을 도입함으로써 고전적 조건형성에 대한 인지적 접근을 확장시켰습니다.

물론 학습 과정의 수학적 구조화 부족, 실험 조건에 대한 민감성 등의 한계도 존재하지만,
Comparator Theory는 여전히 조건반응 발생의 복잡한 결정 조건을 해석하는 데에 매우 유용한 분석 도구로 자리하고 있습니다.