동물에서 자연 개념 학습(Natural Concept Learning)

🐦 동물에서 자연 개념 학습

비둘기도 ‘나무’를 구분할 수 있을까?

❓ 의문점: 동물도 자연 개념을 학습할 수 있을까?

사람은 매우 다양한 형태의 사물이나 장면을 접해도, 그것들이 하나의 범주에 속한다는 사실을 직관적으로 판단할 수 있습니다.
예를 들어, 한 그루의 나무, 나뭇가지, 숲 전체, 또는 잎 하나만 보더라도 우리는 그것이 “나무”에 속한다는 것을 쉽게 인식합니다. 이러한 능력을 심리학에서는 자연 개념 학습(natural concept learning)이라고 부릅니다.

그렇다면 이런 범주화 능력이 인간에게만 존재하는 걸까요?
동물도 '나무'라는 개념을 학습하고, 새로운 장면에서도 이를 일반화할 수 있을까요?

이 질문에 답하고자 한 고전적이고도 영향력 있는 실험이 있습니다.
바로 Richard J. Herrnstein(1979)의 연구입니다. 이 실험은 비둘기가 ‘나무’라는 개념을 학습하고, 그 개념을 처음 보는 사진에도 적용할 수 있는지를 검증하고자 했습니다.

 

2025.06.23 - [심리학/학습심리학(James E. Mazur, Amy L. Odum )] - 동물에서 자연 개념 학습(Natural Concept Learning)

동물에서 자연 개념 학습(Natural Concept Learning)

🧪 실험: 비둘기의 자연 개념 학습 능력 (Herrnstein, 1979)

🎯 실험 목적

• 비둘기가 시각 자극을 통해 ‘나무’라는 개념을 학습할 수 있는지 확인
• 그리고 그 개념이 처음 보는 자극(새로운 사진)에도 일반화되는지 검증

🧩 가설

가설 1

비둘기가 나무 개념을 학습한다면, 나무가 포함된 사진에 더 높은 반응 비율을 보일 것이다.

가설 2

비둘기가 나무 개념을 일반화할 수 있다면, 처음 보는 사진 중 나무가 포함된 자극에도 높은 반응을 보일 것이다.

 

🧱 실험 설계

이 실험은 가설에 따라 다음과 같은 구조로 설계되었습니다.

항목	내용
실험 대상	비둘기 (개별 실험)
훈련 자극 구성	총 80장 (나무 포함: 40장 / 나무 없음: 40장)
테스트 자극 구성	총 80장 (처음 보는 슬라이드, 동일한 비율로 구성됨)
자극 제시 방식	무작위 순서로 슬라이드를 한 장씩 제시, 비둘기는 쪼기 반응 가능
반응 결과 처리	나무 포함 시 쪼면 먹이 제공 / 나무 미포함 시 쪼면 무반응, 2초간 슬라이드 유지

🧭 실험 절차

1. 훈련 단계
   비둘기에게 한 세션당 80장의 사진이 무작위로 제시되었습니다.
   이 중 40장은 나무가 포함된 장면이고, 나머지 40장은 나무가 없는 장면이었습니다.
   나무가 포함된 사진에서는 쪼기 반응 시 먹이가 제공되었으며, 나무가 없는 사진에서는 보상이 주어지지 않았습니다.
2. 학습 강화
   동일한 사진 세트가 여러 세션에 반복 제시되며,
   비둘기는 점차 나무가 있는 사진에서만 쪼기 반응을 하도록 학습되었습니다.
3. 일반화 테스트
   훈련이 충분히 이루어진 이후, 전혀 다른 80장의 새로운 슬라이드가 제시되었습니다.
   이 자극들도 절반은 나무가 포함된 사진이었고, 나머지는 나무가 포함되지 않은 장면이었습니다.
   여기서 비둘기가 어떻게 반응하는지를 통해, 학습이 일반화되었는지를 평가했습니다.

📏 측정

• 측정 대상: 새롭게 제시된 80장의 사진 (훈련에 포함되지 않은 슬라이드)
• 자극 구성: 나무 포함 40장 / 나무 없음 40장
• 측정 항목: 각 자극에 대해 쪼기 반응을 했는지 여부
• 산출값: 자극 유형별 쪼기 반응 비율(%) 계산

📊 실험 결과

자극 유형	쪼기 반응 비율 (%)
나무 포함 (긍정 자극)	85%
나무 없음 (부정 자극)	20%

🔍 실험 해석

비둘기는 훈련에서 보지 않았던 새로운 사진에서도,
‘나무가 포함된 장면’에는 높은 빈도로 반응하고,
‘나무가 없는 장면’에는 반응을 거의 하지 않았습니다.

이는 단순히 개별 사진을 암기한 것이 아니라,
‘나무’라는 시각적 개념의 핵심 특징을 인식하고 이를 일반화했음을 의미합니다.

즉, 비둘기는 나무의 구체적인 모양, 배경, 위치와 무관하게
그 범주의 본질적인 속성을 추출해 판단한 것입니다.
이는 인간의 개념 판단과 유사한 방식의 시각적 범주화 능력이라고 볼 수 있습니다.

 

🌍 동물 개념 학습: 다른 실험에서는 무엇을 구분했을까?

비둘기는 나무 외에도 다양한 개념을 구분하고 일반화할 수 있는 능력을 보였습니다.

실험자(연도)	실험 대상	구분한 개념	평가 방식
Herrnstein & Loveland (1964)	비둘기	사람 포함 vs 없음	새로운 사진에서 사람 유무 구분
Herrnstein et al. (1976)	비둘기	물 포함 vs 없음	파도, 강, 호수 등 다양한 물 장면 구분
Herrnstein & de Villiers (1980)	비둘기	물고기 포함 vs 없음	다양한 물고기 종 이미지 구분
Lubow (1974)	비둘기	인공물 vs 자연물	기계적 구조물과 자연 장면 구분
Blough (1982)	비둘기	알파벳 문자	서로 다른 글자 형태를 구별

이러한 실험들은 모두 다음과 같은 방식으로 구성되었습니다:

1. 다양한 자극을 통해 특정 범주를 학습시킨 뒤
2. 처음 보는 새로운 자극에서 그 개념을 구분하는지를 평가

비둘기는 일관되게, 자극의 구체적 모양이나 색상이 달라도 범주에 따라 반응을 조절할 수 있었습니다.
뿐만 아니라, 원숭이, 오랑우탄, 개, 마이너새 등 다른 동물들 역시 유사한 실험에서 개념 일반화 능력을 보였습니다.

 

✅ 결론

• 비둘기는 단순 자극 암기가 아닌, 시각적 범주(자연 개념)를 학습하고 일반화할 수 있습니다.
• '나무'뿐 아니라 '사람', '물' 등의 개념도 새로운 자극에 적용 가능한 형태로 인식되었습니다.
• 이는 개념 형성이 인간 고유의 능력이 아니라, 다양한 동물 종에서도 관찰되는 인지 능력임을 시사합니다.

📋 요약표

항목	내용
실험 목적	동물이 자연 개념을 학습하고 새로운 자극에 일반화할 수 있는지 검증
주요 개념	자연 개념 학습, 개념 일반화, 시각 자극 범주화
실험 대상	비둘기 (후속 연구에서는 개, 원숭이, 마이너 새 등 포함)
자극 구성	나무 포함/미포함 사진 → 훈련 후 처음 보는 사진으로 일반화 여부 측정
주요 결과	새로운 사진에서도 긍정 자극(나무 포함)에 85% 반응, 부정 자극에는 20% 반응
후속 연구 개념	사람, 물, 물고기, 인공물, 알파벳 문자 등 다양한 시각 범주에 대한 개념 형성 가능성 확인
핵심 시사점	개념 형성은 언어 없이도 가능하며, 동물도 범주적 추상화를 수행할 수 있음