Lazareva, Wasserman & Young (2005)의 관계적이론 증명 실험

🧠 관계적 이론의 증명

― Lazareva, Wasserman & Young (2005)의 비둘기 실험

1️⃣ 이론적 배경

비둘기 실험을 이해하기 위해 먼저, 자극에 대한 동물의 반응 방식을 설명하는 두 가지 주요 이론을 살펴보아야 합니다. 이들은 ‘자극 제어’라는 현상을 각기 다른 방식으로 설명합니다.

🔴 1-1. 절대 자극 제어 이론

정의: 동물은 자극의 절대적인 물리적 속성(예: 크기, 밝기, 색상 등)에 반응한다고 보는 이론입니다.

• 예를 들면: 비둘기가 지름 2cm의 원을 보고 보상을 받았다면, 이후에 동일하거나 유사한 크기의 원이 제시되었을 때 그 자극 자체에 반응할 것으로 봅니다.

 

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🟢 1-2. 관계 자극 제어 이론

정의: 동물은 자극 자체보다 자극 간의 상대적인 관계(예: 더 크다, 더 밝다 등)에 따라 반응한다는 이론입니다.

• 예를 들면: 비둘기가 두 자극 중 항상 더 큰 자극을 선택했을 때 보상을 받았다면, 새로운 자극쌍이 주어졌을 때에도 상대적으로 더 큰 자극을 선택할 것이라고 봅니다.

❓ 1-3. 기존 이론의 한계

과거 연구들은 상황에 따라 절대 이론과 관계 이론 중 각각을 지지하는 결과를 보이며 명확한 결론을 제시하지 못했습니다. 동일한 종류의 훈련을 받은 동물이 어떤 조건에서는 과거의 절대 자극에 반응하고, 어떤 조건에서는 상대적으로 더 큰 자극을 선택하는 등, 일관성 없는 결과가 반복되어 이론 간 우열을 판단하기 어려운 상황이었습니다.

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2️⃣ 실험 (Lazareva, Wasserman & Young, 2005)

🎯 실험 목적

이 실험의 목적은 다음과 같습니다:

• 비둘기가 자극의 절대적 속성에 반응하는가,
• 아니면 자극 간의 관계적 규칙에 따라 반응하는가?

두 이론이 동일한 테스트 조건에서 서로 다른 선택을 예측하도록 구성하여 동물의 자극 인식 메커니즘을 판별하고자 했습니다.

⚙️ 실험 설계

이 실험은 두 단계로 구성됩니다. 먼저 비둘기에게 특정한 자극쌍에서 일관된 보상 규칙을 학습시키는 훈련 단계가 있고, 그 후 전혀 새로운 자극쌍을 통해 학습된 규칙이 어떻게 일반화되는지를 확인하는 테스트 단계가 이어집니다.

🔹 훈련 단계

목적: 비둘기가 자극의 절대적인 크기를 외우는 것이 아니라, 항상 “두 자극 중 더 큰 자극을 선택하면 보상이 주어진다”는 관계적 규칙 자체를 학습하도록 설계되었습니다.

훈련 자극쌍	S− (보상 없음)	S+ (보상 있음)	자극 간 관계 설명
Pair A	Circle 1	Circle 2	Circle 2는 Circle 1보다 더 큼
Pair B	Circle 5	Circle 6	Circle 6는 Circle 5보다 더 큼

• 두 쌍 모두에서 더 큰 자극이 항상 S+로 설정되어 있음
• 다양한 자극쌍을 통해 특정 자극이 아닌, 자극 간 ‘관계’를 일반화하도록 훈련됨

 

🔹 테스트 단계

목적: 비둘기가 단순히 과거에 보상받았던 자극과 유사한 자극을 선택하는 것인지, 혹은 학습된 관계적 규칙을 새로운 자극쌍에도 적용할 수 있는지를 평가하는 단계입니다.

테스트 자극	설명
Circle 3 (테스트 자극)	훈련 중 S+였던 Circle 2와 크기가 유사함
Circle 4 (테스트 자극)	Circle 3보다 물리적으로 더 큼

• Circle 3은 과거 보상 자극인 Circle 2 (S+)와 유사
• Circle 4는 크기 기준으로 가장 크지는 않지만, 현재 자극쌍 중에서는 더 큼
• 어느 자극을 선택하는지가 각 이론의 예측과 대응됨

🔍 실험 예측

🔴 절대 자극 제어 이론의 예측

“과거 보상 자극과 유사한 자극을 선택한다.”

• 비둘기는 훈련 중 보상을 받은 Circle 2 (S+)의 크기를 기억하고 있을 것입니다.
• Circle 3 (테스트 자극)은 Circle 2 (S+)와 크기가 유사합니다.
• Circle 4 (테스트 자극)는 과거 자극과 유사하지 않음 → 비둘기는 Circle 3을 선택할 것으로 예측됩니다.

🟢 관계 자극 제어 이론의 예측

“현재 자극쌍 중 더 큰 자극을 선택한다.”

• 훈련 중 비둘기는 항상 더 큰 자극(S+)을 선택했을 때 보상을 받았습니다.
• 테스트 자극쌍 중에서는 Circle 4가 더 큽니다.
• → 비둘기는 Circle 4를 선택할 것으로 예측됩니다.

 

📊 실험 결과

테스트 자극	선택 빈도	해석
Circle 3 (테스트 자극)	낮음	과거의 S+와 유사하지만 선택되지 않음
Circle 4 (테스트 자극)	높음	현재 자극쌍 중 더 큰 자극으로 선택됨

비둘기들은 Circle 3 (테스트 자극)보다 관계적으로 더 큰 자극인 Circle 4를 유의하게 더 많이 선택했습니다.

🧠 실험 해석

이 결과는 절대 자극 제어 이론의 예측과 부합하지 않고, 관계 자극 제어 이론의 예측과 정확히 일치합니다.

• 비둘기는 과거에 보상받았던 자극(Circle 2, S+)과 유사한 자극(Circle 3)을 선택하지 않았고
• 대신 현재 자극쌍 중 상대적으로 더 큰 자극인 Circle 4를 선택했습니다.

이는 비둘기가 자극 간의 관계(더 큼)를 학습하고 이를 새로운 자극쌍에 일반화했음을 시사합니다.

🧾 실험의 의의

• 동물도 단순한 절대 자극 기억이 아닌, 자극 간의 관계적 규칙을 학습하고 적용할 수 있는 인지 능력을 갖고 있음을 입증
• 자극 제어 이론에서 관계적 접근 방식이 더 타당함을 실험적으로 보여줌
• 이러한 결과는 동물 학습, 인간 인지, 교육, 인공지능 모델 설계 등 다양한 분야에 적용 가능한 인지 원리에 대한 근거를 제공합니다.

 

3️⃣ 마무리 요약

• 비둘기는 절대 자극의 유사성보다 자극 간의 관계(크기 비교)에 근거해 선택함
• 결과는 관계 자극 제어 이론의 예측과 정확히 일치
• 단순 자극 반응을 넘어서는 규칙 기반 학습과 일반화 가능성 입증

📋 이론 비교 요약표

이론	주요 설명 원리	실험 결과와의 일치 여부
절대 자극 제어 이론	과거 S+ 자극과 유사한 자극을 선택함	❌ 부합하지 않음
관계 자극 제어 이론	현재 자극쌍 중 더 큰 자극을 선택함	✅ 정확히 부합함