자극 통제의 상대적 이론의 실험적 증거! (Kohler, 1939. , Hanson, 1959. )

🔷 자극 통제의 상대적 이론의 실험적 증거!

자극 통제의 상대적 이론이란? 🤔

정의

자극 통제의 상대적 이론(Relational Theory of Stimulus Control)은 동물이 학습 과정에서 개별 자극의 절대적 특성 대신, 두 개 이상의 자극 간의 관계나 상대적인 특성을 학습하고 이에 따라 반응한다는 심리학적 관점입니다.

이 이론은 동물이 환경 내 자극들을 '이것은 밝다'와 같은 고유한 속성으로 인식하기보다, '이것은 저것보다 밝다'와 같이 상대적인 비교 관계를 파악한다고 설명합니다.

예시

하나의 상황을 통해 자극 통제의 절대적 이론과 상대적 이론의 차이를 명확히 이해해봅시다.

• 상황: 강아지랑 공놀이를 하는 상황을 생각해 봐요. 🐶 여러분 앞에는 크기가 다른 공 세 개가 있어요: 10cm 공, 5cm 공, 1cm 공.
• 동일한 학습 경험: 여러분은 강아지에게 공을 던져주며, '5cm 공'을 던져주면 강아지가 정말 좋아하고, 다른 공은 별로 안 좋아한다는 걸 알게 됐어요.
• 이 학습 경험에 대한 두 가지 이론적 예측:
  • 절대적 이론의 관점:
    • 행동 예측: 강아지는 '5cm 공' 자체를 좋다고 배웠을 거예요. 나중에 공 세트가 바뀌더라도 (예: 20cm, 15cm, 10cm 공만 있을 때), 강아지는 전에 좋아했던 5cm 공을 찾거나, 제일 비슷한 크기의 공에만 반응할 거예요.
  • 상대적 이론의 관점:
    • 행동 예측: 강아지는 '제시된 공들 중에서 중간 크기 공이 좋네?'라는 규칙을 배웠을 거예요. 그래서 나중에 공 세트가 바뀌더라도 (예: 20cm, 15cm, 10cm 공만 있을 때), 강아지는 그 세트 안에서 '중간 크기인' (15cm) 공을 선택해서 던져달라고 할 거예요.

 

전치 (Transposition)란? 🔄

정의

전치(Transposition)는 자극 통제의 상대적 이론을 뒷받침하는 핵심 현상입니다. 동물이 특정 자극 쌍에서 학습한 관계 규칙을, 이전에 경험하지 못했던 새로운 자극 쌍에도 전이시켜 적용하는 것을 의미합니다.

이는 동물이 특정 자극에 절대적으로 반응하기보다, '더 밝음', '더 큼'과 같은 관계적 속성을 파악하고 이를 일반화하여 다른 상황에도 적용할 수 있음을 보여줍니다. 이러한 관계적 학습이 나타날 것이라고 예측하고 다음 실험들을 기획합니다.

실험 1 (Kohler, 1939) 🐔

자극 통제의 상대적 이론을 강력하게 지지하는 대표적인 실험은 1939년 볼프강 쾰러(Wolfgang Kohler)가 닭을 이용해 수행한 전치 실험입니다.

실험 목적

이 실험은 동물이 판별 학습에서 개별 자극의 절대적 특성을 배우는지, 아니면 자극들 간의 상대적 관계를 배우는지를 규명하는 것이 목적이었습니다.

• 절대적 → 닭은 훈련 중 보상받았던 특정 중간 회색 카드를 기억하고 테스트에서도 그 카드에만 반응할 것입니다.
• 상대적 → 닭은 훈련 중 두 카드 간의 '더 밝은' 관계를 학습하고 테스트에서 새로운 자극 쌍에서도 더 밝은 카드를 선택할 것입니다.

실험 설계

쾰러는 닭을 대상으로 다음과 같이 판별 학습을 진행했습니다.

• 훈련 단계:
  • 자극: 중간 회색 카드(강화 자극)와 어두운 회색 카드(비강화 자극)를 제시했습니다.
  • 강화 조건: 중간 회색 카드(강화 자극)에 접근하면 먹이를 제공했습니다. 어두운 회색 카드(비강화 자극)에 접근 시에는 보상이 없었습니다.
  • 학습 결과: 닭들은 중간 회색 카드를 선택하는 것을 학습했습니다.
• 테스트 단계:
  • 새로운 자극 쌍: 닭들에게 중간 회색 카드와 함께, 더 밝은 회색 카드(새로운 자극)를 제시했습니다.
  • 관찰: 소거(extinction) 시행 동안 닭들이 어떤 카드를 선택하는지 관찰했습니다.

독립변수

• 훈련 단계에서 제시된 두 가지 회색 카드의 상대적 밝기
• 테스트 단계에서 새롭게 제시된 자극 쌍의 구성

종속변수

• 닭이 테스트 단계에서 각 회색 카드를 선택한 횟수

실험결과

쾰러의 실험 결과는 다음과 같았습니다. 📈

독립변수	종속변수 (각 회색 카드 선택 횟수)
중간 회색 카드	낮은 선택 비율 (예: 20회)
더 밝은 회색 카드	높은 선택 비율 (예: 80회)

• 강화 자극이었던 중간 회색 카드에 대한 선택 비율은 낮게 나타났습니다.
• 더 밝은 회색 카드에 대한 닭들의 선호도가 높게 나타났습니다.
• 거의 모든 닭들이 보상이 주어졌던 중간 회색 카드 대신, 더 밝은 회색 카드를 선택했습니다.

실험 해석

이 실험 결과는 자극 통제의 관계적 이론을 강력하게 지지합니다.

• 절대적 이론에 대한 반박: 닭들이 절대적 이론에 따라 '중간 회색 카드' 자체를 학습했다면, 테스트 단계에서도 이를 계속 선택했어야 합니다. 그러나 닭들은 그러지 않았습니다.
• 관계적 이론에 대한 지지: 닭들은 '두 카드 중에서 더 밝은 색상을 선택하라'는 관계적 규칙을 학습한 것으로 해석됩니다. 따라서 새로운 자극 쌍이 제시되었을 때, 중간 회색 카드보다 상대적으로 더 밝은 새로운 회색 카드를 선택하여 이 관계 규칙을 전이시킨 것입니다. 이는 닭이 단순히 특정 자극에 반응하는 것이 아니라, 자극들 사이의 상대적 속성을 이해하고 이에 따라 행동할 수 있음을 보여주었습니다.

이러한 전치 현상은 인간 어린이(Alberts & Ehrenfreund, 1951), 펭귄(Manabe et al., 2009), 심지어 거북이(Leighty et al., 2013)에 이르기까지 다양한 종에서 유사하게 관찰되어 관계적 이론의 보편적인 증거로 인정받고 있습니다.

 

정점 이동 (Peak Shift)이란? 📊

정의

정점 이동(Peak Shift)은 변별 학습 후 나타나는 일반화 기울기에서, 강화 자극에 대한 반응의 정점(peak)이 비강화 자극으로부터 멀어지는 방향으로 이동하는 현상을 의미합니다. 이는 학습된 자극 자체보다, 학습 시 사용된 두 자극 간의 관계적 특성을 극대화하는 방향으로 반응이 변화하는 것을 보여줍니다.

설명

마치 짠 음식을 싫어하게 되면, 보통 짠 음식보다 '아예 소금이 없는' 음식에 더 끌리는 것과 비슷하다고 할 수 있습니다.

정점 이동의 논리

정점 이동 현상은 동물이 단순히 특정 자극 자체를 배우는 것이 아니라, 강화 자극($S^+$)과 비강화 자극($S^-$) 간의 상대적인 관계를 학습하기 때문에 발생합니다.

• 절대적 자극 통제 이론에 따르면, 동물이 강화 자극($S^+$)의 물리적 특성만을 학습하므로, 반응 정점은 $S^+$에 그대로 머물러야 합니다.
• 관계적 자극 통제 이론에서는 동물이 '$S^-$보다 더 좋은(혹은 특정 방향으로 더 극단적인) $S^+$'라는 관계를 배우기 때문에, 일반화 시 $S^-$로부터 최대한 멀리 떨어진, 관계가 극대화된 지점으로 반응 정점이 이동하게 됩니다.

예시

여러분이 카페에서 커피를 주문할 때, '보통 단 라떼(강화 자극)'를 마시면 기분이 좋고, '조금 덜 단 라떼(비강화 자극)'를 마시면 별로라고 느꼈다고 가정해 봅시다. 즉, 보통 단 라떼가 좋고 조금 덜 단 라떼는 안 좋다고 학습한 거예요. → 조금 덜 단 라떼보다 훨씬 단 라떼 쪽으로 선호합니다.

실험 2 (Hanson, 1959) 🕊️

정점 이동 현상을 밝혀낸 대표적인 연구는 1959년 한슨(Hanson)이 수행한 비둘기 실험입니다.

실험 목적

이 실험은 변별 학습 후 동물의 일반화 반응이 절대적 자극 통제 이론과 관계적 자극 통제 이론 중 어느 것을 따르는지 규명하는 것이 목적이었습니다.

• 절대적 자극 통제 이론에 따르면: 비둘기는 훈련 중 강화된 특정 파장(550nm)에만 절대적으로 반응하며, 일반화 테스트에서도 550nm에서 가장 높은 반응 정점을 보일 것입니다.
• 관계적 자극 통제 이론에 따르면 (정점 이동 발생 시): 비둘기는 강화 자극(550nm)과 비강화 자극(555nm) 간의 상대적 관계(예: 555nm보다 더 짧은 파장 선호)를 학습하며, 일반화 테스트에서 비강화 자극으로부터 멀어진 방향(550nm보다 더 짧은 파장)으로 반응 정점이 이동할 것입니다.

실험 설계

한슨은 두 그룹의 비둘기를 대상으로 빛의 파장에 대한 쪼기 반응을 훈련하고, 이후 다양한 파장에 대한 일반화 반응을 측정했습니다.

• 통제 집단:
  • 훈련: 비둘기들은 550nm 파장의 열쇠등(강화 자극)을 쪼면 가끔 먹이를 얻도록 여러 세션 동안 훈련받았습니다. 다른 색상 빛에 대한 훈련은 없었습니다.
  • 목표: 이 집단은 일반화 기울기의 기준선을 제공했습니다.
• 실험 집단:
  • 훈련: 비둘기들은 550nm 파장의 열쇠등(강화 자극)을 쪼면 먹이를 얻고, 555nm 파장의 열쇠등(비강화 자극)을 쪼면 먹이를 얻지 못하도록 '내부 변별 훈련(동일한 종류의 자극 내에서 구별하는 훈련)'을 받았습니다.
• 테스트 단계 (일반화 측정): 훈련 후, 두 집단 모두에게 다양한 파장의 열쇠등을 제시하고, 먹이 없이(소거 조건) 각 파장에 대한 쪼기 반응을 측정하여 일반화 기울기를 얻었습니다.

독립변수

• 비둘기가 받은 훈련 유형
• 통제 집단: 550nm 강화 자극 단독 훈련
• 실험 집단: 550nm 강화 자극과 555nm 비강화 자극 내부 변별 훈련

종속변수

• 테스트 단계에서 다양한 파장의 빛에 대한 비둘기의 쪼기 반응 횟수

실험결과

한슨의 실험 결과는 다음과 같았습니다. 📈

독립변수	종속변수 (쪼기 반응 횟수)
통제 집단 (550nm 강화)	550nm에서 가장 높은 반응 정점 (예: 100회)
실험 집단 (550nm 강화 & 555nm 비강화)	530nm ~ 540nm에서 반응 정점 (예: 120회)

• 통제 집단: 550nm (강화 자극)에서 가장 높은 쪼기 반응 정점을 보였습니다.
• 실험 집단: 550nm에서 반응 정점을 보이지 않고, 530nm에서 540nm 사이에서 반응 정점을 나타냈습니다. 이는 비강화 자극(555nm)으로부터 멀어진 방향으로 정점이 이동한 것입니다.

실험 해석

이 실험 결과는 자극 통제의 관계적 이론을 매우 설득력 있게 지지합니다.

• 절대적 이론에 대한 반박: 만약 비둘기들이 절대적 이론에 따라 '550nm'라는 특정 파장 자체를 학습했다면, 테스트 단계에서도 이를 계속 선택했어야 합니다. 그러나 실험 집단에서는 정점이 이동했습니다.
• 관계적 이론에 대한 지지: 550nm와 555nm는 모두 초록빛을 띠는 노란색 계열입니다. 그러나 550nm는 555nm보다 약간 더 초록색입니다. 실험 집단의 비둘기들은 '두 자극 중에서 더 초록색인 것이 강화된다'는 관계적 규칙을 학습했을 수 있습니다. 따라서 이 규칙을 확장하여, 550nm보다 더 짧은 파장(530~540nm)인, 즉 더 초록색인 자극에 더 강하게 반응한 것입니다. 이는 비둘기들이 자극 간의 상대적인 '초록색 정도'를 판별하고 그 관계에 따라 반응을 조절했음을 시사합니다.

정점 이동 현상은 색깔 외에도 다양한 자극과 인간을 포함한 여러 종에서 관찰되어, 관계적 이론의 보편성과 중요성을 보여줍니다.

 

요약 및 마무리 🧠

• 쾰러의 전치 실험과 한슨의 정점 이동 실험은 동물의 학습이 자극의 절대적 특성보다 상대적 관계에 기반함을 보여줍니다.
• 이는 동물의 유연한 인지 능력을 시사하며, 행동 예측에 대한 이해를 심화시킵니다.
• 관계적 학습의 연구는 현대 심리학에서 계속 중요한 탐구 분야입니다.