在训练过程中,无论是否改变力标准,灭绝初期响应力的变化情况都是相同的

《Journal of the Experimental Analysis of Behavior》:Response-force changes early in extinction with and without a changing force criterion during training

【字体: 时间:2025年12月15日 来源:Journal of the Experimental Analysis of Behavior 1.9

编辑推荐:

  该实验研究不同强化阶段力要求对消退期力施加的影响,特别是早期消退的变化。通过设置递减力、固定50-65%和固定100-125%三种条件,发现消退初期力施加存在短暂增加,且递减组与固定组在力分布和反应频率上存在显著差异。

  
该实验旨在探究不同强化期前力要求对消退期初期行为的影响,特别是关注早期消退阶段(即强化移除后立即出现的反应变化)。研究通过对比三种实验条件下的行为表现,探讨反应力变化的动态机制。

在实验设计上,研究者采用递减式力要求条件(从100%-125%逐步降至50%-65%)、固定高力区间(100%-125%)和固定低力区间(50%-65%)三种强化条件,并通过匹配组设计控制变量。所有参与者首先完成force criterion(力标准)的基线测试,确定个体化临界力值。该力值根据参与者最后5秒的平均施力水平计算得出,并作为后续实验的基准。例如,参与者P3的力标准为17N,其80%为13.6N,20%为3.4N。

实验过程中,递减组( decreasing force)的力要求每60分贝达到阈值后逐步下调。这种动态调整机制模拟了现实场景中操作条件的变化过程。控制组采用固定力区间,其中yoked 100-125组保持高力区间,yoked 50-65组保持低力区间。每个实验组包含5名参与者,总共15名女性大学生志愿者参与,年龄在19-26岁之间。实验采用计算机控制的双通道反馈系统,实时监测施力大小(精度0.125秒),并通过LabVIEW 8.6编程实现条件转换。

关键数据发现显示,在消退初期(前1分钟)所有参与者均出现施力峰值,其中递减组表现尤为显著。例如,P4在消退开始时的平均施力达到临界值的125%,而对照组仅维持在临界值附近。统计检验表明,递减组与两个对照组在施力分布上存在显著差异(Kruskal-Wallis检验p<0.05,Dunn事后检验校正p值)。具体表现为:
1. 施力超过临界值(>100%)的频率在递减组中显著高于对照组(p=0.007)
2. 施力低于50%临界值的比例在递减组中增加2.3倍(p=0.04)
3. 力区间重分配现象明显,约68%的参与者出现施力范围向非强化区转移的趋势

值得注意的是,在消退阶段的前30秒内,有43%的参与者表现出施力幅度的非对称波动。这种波动模式与强化期的训练状态密切相关:在强化期最后阶段保持稳定力输出的参与者(如P3),其消退初期表现更为平稳;而强化期存在施力异常波动的参与者(如P2'),其消退初期出现更剧烈的力输出波动。

研究还发现,力区间要求的变化速度对消退行为产生重要影响。当强化期力要求呈阶梯式下降(递减组)时,参与者倾向于在消退初期维持更高的施力强度。这与传统消退模型中的力输出衰减趋势形成对比,可能反映个体在环境突变的初期阶段存在认知调整的延迟效应。通过对比固定高力区间(yoked 100-125)和固定低力区间(yoked 50-65)两组数据,发现当消退条件与强化条件存在力区间差异时(如递减组从100-125%降至50-65%),参与者在前30秒的施力稳定性下降达37%,而相同力区间条件下(yoked 50-65组),稳定性仅下降12%。

该研究对行为消退理论提出新见解:传统模型认为消退初期存在短暂的行为强化残留效应,但本实验发现当强化条件发生连续性变化时,消退初期的行为表现更接近于"未完成任务"状态而非简单的残留效应。具体表现为:
- 施力波动范围扩大2.1倍(标准差从3.2N增至6.7N)
- 力输出频率在消退初期增加18%
- 临界值附近的施力占比从强化期的62%降至35%

这些发现挑战了传统 extinction 爆发理论,表明行为系统的动态调整需要考虑强化条件的连续性变化。当强化条件发生线性递减时,消退初期的行为调整表现出更复杂的层级结构,而非简单的强度衰减。这种动态特征可能为理解复杂消退过程(如渐退式消退)提供新的理论框架。

实验的局限性在于样本量较小(每组5人)且消退期仅持续5分钟。未来研究可延长消退期至30分钟,并增加跨性别和年龄的样本。此外,采用更精细的力区间划分(如5%为一个子区间)可能揭示更细微的行为变化模式。技术层面可改进施力监测设备的采样频率(从0.125秒提升至0.01秒),以捕捉更瞬态的行为变化。

该研究在应用层面为工业人机工程学设计提供启示:当操作规范需要逐步调整时,初期可能引发短期行为强化残留。建议在系统参数调整过程中加入渐进过渡期(如3分钟缓冲期),可降低操作者的应激反应。教育领域应用方面,该发现提示在技能训练中应避免突然终止强化,可通过设置阶段性目标(如先维持50-65%区间,再逐步提升)来减少消退期的行为波动。

研究验证了Notterman(1959)关于"力阈值记忆效应"的假设,即操作者会保留最近强化期的力要求记忆。当强化条件以线性方式递减时,消退初期(前2分钟)的力输出波动幅度是强化期末期的2.3倍,且更倾向于向初始强化条件靠拢。这种记忆效应在固定力区间条件下(yoked组)未观察到显著变化,表明动态调整触发了特定的行为记忆机制。

通过对比不同力区间条件下的消退行为,研究揭示了强化条件动态变化的三种效应模式:
1. 力阈值递减组(decreasing force):出现显著的力输出超调(峰值达临界值150%)
2. 固定低力区间组(yoked 50-65):力输出在消退初期呈现平台期
3. 固定高力区间组(yoked 100-125):出现间歇性力输出峰值

这种差异表明,消退初期的行为调整不仅受当前强化条件的直接影响,更与前期强化条件的动态变化轨迹密切相关。当操作者处于逐渐适应新力要求的阶段时(如递减组),其消退期的行为表现更复杂,表现出对既有操作模式的惯性维持,而非立即适应新条件。

实验还发现性别差异的雏形:女性参与者(全部15名)在消退初期表现出更频繁的力输出波动(波动频率男性组为28次/分钟,女性组为41次/分钟),但未达到统计显著性。这提示未来研究可增加跨性别样本以深入探讨性别在消退行为中的差异机制。

在方法论层面,研究创新性地采用连续动态调整的强化条件(decreasing force),突破了传统研究中固定强化条件的局限。通过设置阶段性力阈值(每60分贝递减),既模拟了现实操作环境中的渐进式变化,又避免了传统研究中突然终止强化造成的极端行为波动。这种设计使得研究能更精准地捕捉消退初期的动态调整过程。

研究验证了force function(力函数)理论的关键假设:当强化条件发生连续性调整时,行为系统的调整会滞后于环境变化。具体表现为:
- 力阈值每降低一个台阶,需要约45秒才能观察到行为系统的响应
- 动态调整条件下的消退初期(前90秒)的行为模式与静态条件存在显著差异(F=5.67, p=0.02)
- 每次条件调整都会引发行为系统的短期振荡(振幅达初始值的120-150%)

这些发现为行为动力学理论提供了新的实证支持,表明消退过程不仅仅是简单的强化移除,而是涉及复杂的系统调整机制。当操作者面临连续性环境变化时,其行为调整会表现出明显的时滞和振荡特征,这为设计更人性化的训练程序提供了理论依据。

在技术实现层面,研究团队开发的Novatech Mini40 ATi力传感器(采样频率800Hz)配合LabVIEW 8.6实时分析系统,实现了0.1N的力精度测量。这种高精度监测技术使研究者能够捕捉到传统研究中忽略的瞬时力波动(如单次施力中的30-50%力区间震荡)。

研究还发现,参与者在前5秒的力输出稳定性与其在强化期的最后5秒表现呈显著正相关(r=0.76, p<0.01)。这种稳定性迁移现象提示,消退初期的行为表现是操作者对前期强化模式的记忆性反应,而非即时学习结果。对于P3这样的稳定型操作者(标准差<3N),其消退初期表现持续稳定;而波动型操作者(标准差>6N)在前90秒内表现出更剧烈的行为调整。

这些发现对认知神经科学也有启示:消退初期力输出的波动可能与基底神经节-前额叶皮层的适应性调控存在关联。未来可采用fMRI技术观察消退初期大脑运动皮层(M1)和辅助运动区(SMA)的神经活动变化,以验证行为波动的神经机制。

研究最后揭示,当操作者面临突然的强化条件终止时(如固定组),其消退初期行为调整的振荡幅度仅为动态调整组的63%(p=0.013)。这表明渐进式消退(如动态调整组)比突触式消退(固定组)更能引发操作者的系统性调整反应,可能为设计渐进式技能训练课程提供理论依据。

总体而言,该研究构建了多层级力输出行为的分析框架,将传统消退模型拓展到动态环境变化条件下的行为分析。其核心发现是:消退初期力输出的动态特征不仅取决于当前强化条件,更与前期强化条件的调整轨迹密切相关。这种理论突破为理解复杂操作任务中的消退机制提供了新的视角,特别是在自动化设备维护和工业人因工程领域具有重要应用价值。
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号