巴甫洛夫建立条件反射理论时,恐怕没想到后世的这些荒唐
历史上有这样一位科学家,他在55岁时获得了诺贝尔奖。在诺奖颁奖活动的报告中,他用了近三分之一的时间兴致盎然地介绍了自己实验室的最新发现。而这一发现后来被公认为比他的诺奖更伟大、更重要、更家喻户晓。 这位科学家就是俄国著名生理学家伊万·巴甫洛夫(Ivan Pavlov,1849年9月26日-1936年2月27日),他在诺奖报告中介绍的最新发现就是条件反射。 1904年,巴甫洛夫因为在消化系统研究上做出的众多贡献被授予了诺贝尔医学或生理学奖。对绝大多数的诺奖获得者来说,诺奖是人生中的最大成就和科研生涯的巅峰。但对巴甫洛夫来说,诺奖工作只是他科研生涯中的第一章,是他后来取得的更大成就的前奏。历史上获得诺奖但却以其它成就而著称于世的科学家寥寥无几。爱因斯坦是另一位,他因光电效应而获得1921年的诺贝尔物理学奖。但一提起他,人们首先想到的是相对论(这种反应也是一种条件反射)。 条件反射现象并不是巴甫洛夫第一个发现的。中国古人就曾多次描述过条件反射现象:从杯弓蛇影到风声鹤唳,从谈虎色变到惊弓之鸟,从见钱眼开到轻车熟路,从触景生情到睹物思人。尽管没有把这些现象命名为条件反射,古人对其已运用得炉火纯青。从曹操的望梅止渴到曹丕的画饼充饥,条件反射常常被用来操纵心理或解释事情。 成功使用条件反射的最典型的例子莫过于“郭纯哭母”的故事。据《朝野佥载》记载,“东海孝子郭纯丧母,每哭则群乌大集。使检有实,旌表门闾。后讯,乃是孝子每哭,即撒饼于地,群乌争来食之。其后数如此,乌闻哭声以为度,莫不竞凑,非有灵也。” 郭纯为了博得孝子的好名声,用“撒饼于地”的非条件刺激,结合“哭母”的条件刺激,反复训练乌鸦,让其形成“闻哭”而“竞凑”的反射,造成了惊天地之灵的假象,蒙蔽了民众和官府。 与古人不同的是,巴甫洛夫把条件反射当作科学现象用科学方法来研究。他在实验室里以狗为实验对象来探究其机理,并建立出一套完整的理论体系。随着条件反射理论的不断完善,巴 甫 洛夫从一名诺奖级的生理学家晋升为行为心理学的奠基人。 其实,巴 甫 洛夫直到50多岁时才开始转向研究条件反射。在科学史上最常见的描述中,这次转向起源于几次失败的实验。巴 甫 洛夫在研究狗的唾液分泌时,发现数据极不稳定,忽高忽低。他后来发现当狗在还没有接触到食物时,一看到穿着白大褂的实验人员进来时,就开始分泌唾液。他又因此改进实验,每到喂食的时候先打铃。经过几次重复后,他发现,即使不提供食物,只要打铃,狗也会分泌唾液。 然而,这个描述不仅大大简化了历史,还包括着很多错误的信息。真实的历史往往要比课本上的记述或民间的传说更凌乱、更琐碎。巴 甫 洛夫关于条件反射的科研历程包括了许许多多被人们忽略的细节: 1. 条件反射项目是在巴 甫 洛夫掌管实验医学研究所(Institute of Experimental Medicine)之后开展的。他手下有一支强大的科研团队,很多重要突破是由他手下数名科学家完成的。 2. 从消化系统到条件反射的转向也不是在几天内一蹴而就决定的,而是经过几年的时间逐渐完成的。1903年,巴 甫 洛夫只分派了一名科学家研究条件反射。1905年该项目的科研人员增加至两名,1906年增至三名。到了1907年,实验室的所有人员都被投入到这个方向上。 3. 他们对条件反射的探索持续了30多年。在此期间并没有某个“啊哈”时刻或“尤里卡”瞬间。这段漫长的历程绝非一帆风顺。除了无数的挫折、反复和修正,他们的科研还受到了日俄战争(科研人员被迫服军役)、第一次世界大战、沙俄到苏联的政权交替,以及水灾的干扰。 4. 让我们大多数人最为惊讶的是,巴 甫 洛夫团队在正式实验中并没有使用铃。铃在他们眼中并不是一个精准可靠的科学仪器,它发出的声音杂乱、不可控,且重复性差。为了产生条件刺激,他们使用的是更准确的节拍器。 为了阐明条件反射,巴 甫 洛夫团队创立了一系列的专业名词:非条件反射或本能反射(进食时分泌唾液),非条件刺激 (食物),条件刺激(预示或伴随食物的节拍器声音),非条件和条件反应(唾液分泌)。他们发现,如果只给条件刺激而不给非条件刺激,反复几轮之后,狗之前建立的条件反射会逐渐变弱,直至消失。他们称这种现象为“消退”(extinction)。 巴 甫 洛夫团队还发现,形成条件反射离不开中枢神经系统。有的条件反射不需要高层意识的参与,有的则需要高层意识和大脑皮层的参与。条件反射的本质是通过练习把原本不相干的两种信号在中枢神经系统中(简单的条件反射只依赖于小脑和脑干)建立联系。条件反射的建立反映了神经系统的可塑性,也成为动物学习的基础。比如,我们做算数题、踢足球、学骑自行车都离不开条件反射。 巴 甫 洛夫团队还发现,条件反射的建立和维持非常脆弱。在引进条件刺激的同时,应该严格控制环境,减少其它信号的干扰。隔壁两个科研人员的交谈,窗外街上车辆行驶引起的震动,阳光在地板上投射的影子都会影响实验的结果和重复性。为了严格控制实验条件,在1911-1924期间,巴 甫 洛夫扩建、改造了一系列实验室。新的实验室防震隔音,被誉为“寂静之塔”(the Towers of Silence)。科研人员不直接接触到狗,而是通过潜望镜来观察狗的行为。
巴 甫 洛夫于1936年去世。五年之后,苏联红军把条件反射应用在二战中,但却产生了与预期相反的效果。如果巴 甫 洛夫泉下有知,可能会愤怒地从坟墓中跳出来。苏军不但错误地使用了条件反射,而且还牺牲了众多的被他视为人类最好朋友的狗。 1941年,德军用闪电战入侵苏联。在入侵初期,德军节节胜利,而取胜的关键是其坦克部队。为了阻止德军的坦克,苏军开始训练一批反坦克犬。训练的目的是,牺牲一条狗的生命来炸毁或破坏一辆坦克。狗的身上绑上爆破装置,专门往德军坦克下钻,然后引爆自己,与坦克同归于尽。训练的过程就是培养条件反射:把食物放在训练坦克的底下,让饥肠辘辘的狗去那里觅食。在1941-1943两年期间,苏联红军共训练了4万多只反坦克犬。
根据条件反射原理能推出成功的产品,甚至建立成功的企业吗?让我们来看一个具体的案例。 《鲨鱼缸》( Shark Tank )是我比较喜欢的一个电视系列真人秀。在每一集中,几个初创企业的创始人轮流上场向五位经验丰富、个性鲜明的投资人宣传自己的公司或创业点子,希望当场获得融资意向。这五位投资人也被称为“鲨鱼”。在创始人介绍之后,鲨鱼们会提出各种问题,以便深入了解该公司,判断其是否有投资潜力。鲨鱼的问题少数比较温和,大多数比较尖锐。在极少数的情况下,投资人甚至会对创始人破口大骂。名字显然来自巴甫洛夫的巴甫洛克(Pavlok)公司就受到了如此的待遇。 巴甫洛克公司推出的是一款售价为200美元的电子手环。想戒除某种不良习惯的消费者将其戴在手腕上,比如在忍不住想吸一根香烟或想多喝一杯酒时,按一下手环上的按钮,就会给自己来一次340伏的电击(电压可以自己在手机上设置)。经过几次重复后,他/她就建立了条件反射,把吸烟或酗酒和电击的痛苦联系起来,从而杜绝了这个坏习惯。简单来说,作为自控型、现实版的紧箍咒,巴 甫 洛克设备就是在想做坏事时主动给自己上刑,其效果相当于告诉朋友说,“每当你看到我拿出烟来想要吸的时候,就照我脸上来一拳”,那个朋友居然照做了,而且还会形影不离、锲而不舍地跟着你。 2016年5月,巴 甫 洛克创始人马尼什(Maneesh Sethi)亮相鲨鱼缸。他给每位鲨鱼发了一块手环。在现场演示的时候,每位鲨鱼都被电击了一次。(看来,VC不但要承担风险,有时还会遇到危险。)
巴甫洛克公司是否会最终成功,还需要时间来考验。但至少有一个庞大的产业是建立在条件反射上的——广告业。很多传统电视或杂志广告都是反复对消费者进行信息轰炸,让消费者在脑海中将某个产品或品牌和一个光鲜亮丽的形象或品质联系起来。2021年,全球广告业创收近8千亿美元。 在当今社会中,以条件反射为基础的“行为工程学”已渗透到各个角落:儿童教育、广告营销、竞选活动、宠物训练、戒毒治疗……条件反射已经无孔不入,潜移默化地影响着我们的生活。当我们听到“巴黎”两个字,首先想到“浪漫”;当我们看到烹饪的视频时,不由得勾起馋虫;当我们看到别人打哈欠,自己也会陪着打;我们只认准一种品牌的洗发水,或许是因为其广告中塑造的青春美好已在我们心中刻下了烙印。 而我们个人的成长也离不开条件反射。没有条件反射的形成和积累,我们无法真正地驰骋球场、欣赏电影或写作绘画。条件反射甚至悄然走进了我们的情感世界:“青青子衿,悠悠我心”和“每逢佳节倍思亲”都是思念的条件反射。 我们每个人一生中都建立了千万种条件反射。你之所以成为独一无二的你,一个重要原因是你的生活经历赋予了你独特的条件反射组合。 关于条件反射还有很多疑惑我们没有解答。正如巴甫洛夫在他的诺奖报告中提到的:“本质上,生活中只有一件事让我们感兴趣——我们的心理世界。但它的机理在过去和现在一直是包裹在黑暗中。人类的所有资源、艺术、宗教、文学、哲学和历史科学,汇集在一起,给这片黑暗带来了一些光明。但是人类还有另一种强大的手段:自然科学及其严格、客观的研究方法。”
在人类认清自我的征程上,我们才刚刚起步。