第十二章心理学的生理学研究方法
第十二章心理学的生理学研究方法
在实验心理学研究方法中，常用严格控制某个变量的（自变量）办法来测定它对其它变量（因变量）的影响，以此考察这两个变量之间的关系。以记忆问题中识记材料数量与识记效果的实验为例，在这个实验中，识记材料数量为自变量，识记效果为因变量，识记效果是以达到同样识记水平，平均用的朗诵时间或诵读次数为指标。艾宾浩斯的实验结果表明，识记12个无意义音节，达到能背诵，需要念16.5遍，24个音节需要念44遍，36个音节需要念55遍。也即在一般情祝下，不同数量的识记材料要达到同样的识记水平，材料越多，平均诵读次数越多。这意味着两个变量之间存在着一定的相关。
在生理心理学实验研究中，因变量可以是行为（测定肌肉活动或腺体分泌量），或生理反应量（如脑生物电活动，脑内化学物质含量变化，以及植物神经系统的一系列反应：血压、心率、呼吸等等），而自变量则是实验者控制的实验条件，如破坏脑结构，改变脑机能状态和行为等等，以探讨脑损毁或脑机能改变对某种行为反应的影响，或测量某种特定行为时脑生物电活动和脑内化学物质含量的变化，用以说明内外环境传入的信息涉及脑的哪些部位，它们对传入信息又是如何分析、加工和储存的，它们又是如何调节控制行为的。
2022国考职位表究竟我们应该怎样研究脑与行为的关系呢？用什么方法测量行为，用什么方法控制脑的机能状态，以及用什么方法监视脑的生物电活动和测量脑内生物化学物质含量的变化？生理心理学除了发展行为测量技
术外，还借用了神经科学的方法。目前应用于研究行为神经机制的，最重要的技术是脑损毁、刺激、电记录和生物化学分析等方法。
第一节行为测量方法
三百年前，法国科学家笛卡儿根据接触角膜引起眨眼的观察，首先提出了反射概念，他认为动物的活动都是对于外界一定刺激的反应。十九世纪中叶，俄国著名生理学家谢切诺夫，把反射概念扩展到人类的心理现象，他在《大脑反射》一书中，明确提出了“人的思想在实质上也是反射”。这些思想为心理学研究奠定了自然科学基础，使心理现象成为可以被客观地观察和测量的研究对象。现在大多数心理学家接受了这样的观点，一切心理现象按其产生的方式来说，都是反射，是有机体对内外刺激的规律性反应，即由内在和外在刺激作用于感受器，经感受器转换为神经冲动，神经冲动沿着传入神经到达中枢神经系统后，经加工又沿着传出神经到达效应器（肌肉和腺体），引起反应。反射可分为先天性反射和习得性反射两种，通常又称它们为非条件反射和条件反射。
一、非条件反射
非条件反射是先天的，由中枢神经系统低级部位在进化过程中被固定下来的神经联系所决定的，在刺激与反应之间有固定的联系，它们或在出生后立即发挥作用，或随着个体的成长发育而出现。这些反射对同一种属的个体都引起同样的机体应答性反应。例如刺激角膜引起的眨眼，异物进入呼吸道引起
的咳嗽，以及比较复杂的反射如食物纳入口中，引起咀嚼、吞咽和唾液分泌，刺激足掌皮肤引起腿收缩等等。我们把引起机体这些反应的刺激叫做非条件刺激，由它们引起的应答性反应叫做非条件反应。
在临床神经病理学的检查中，利用非条件反射的高度规则性和可重复性，以及其存在与否，作为中枢神经系统各级部位机能状态的诊断指标，如膝跳反射，角膜反射，瞳孔反射等等。在动物实验中观察药物，脑损伤，或特殊环境因素对中枢神经系统的机能影响时，也毫无例外地需要用这样的方法来检查中枢神经系统各级部位的机能状态。
试验先天性行为的优点是方法简便，不需要复杂的设备，但是大多数试验不容易定量，对于观察的正确估计，实验者的经验是非常重要的。
中枢神经系统各个部位机能状态的检查项目和方法：
馄饨1．曲屈反射
拿住大鼠背部的宽松的皮肤轻轻提起，以镊子夹脚趾，或用一根针来戳其脚，这只脚立即收回，并且短暂地维持着屈曲状态。这种反应强度与刺激强度成正比。七夕祝福语送情人简短
2．角膜反射
用一手限制动物，用一根毛发轻触其角膜，大鼠将闭上它的眼睛并保持一段时间。
3．翻正反射
当动物被仰着放在一个平板上时，它立即翻身恢复通常的站立姿势；当使大鼠仰着身从40厘米高处落下时，在降落中它会翻转而以四足着地。
4．惊反应
把大鼠放在一个观察平台上，并且一直等到它停止活动。然后施加一个强的听觉刺激（大声拍掌）。大鼠的反应是突然伸展后肢，屈曲前肢和拱起身体，闭上眼睛和耳朵向后倒。
5．瞳孔反应
在放大镜下，持握住被限制的大鼠头部。使用最弱的照明（红光），以便使人清楚地看到瞳孔。然后突然增强周围的光线可以观察到瞳孔收缩反应。
6．平衡试验
当大鼠头部朝下置于倾斜30度的金属丝网平台上时，它会转过来面向斜坡的上面。其次，当大鼠被放在一根直径2厘米，长30厘米的水平的木杆上，离地面知厘米。它通常能停留在木杆上超过三分钟。
7．握持
拿着大鼠使之处于悬空的位置，用一根硬的金属丝轻轻接触其掌心。大鼠立即抓住金属丝，当主试试图抽回金属丝时，这种反应进一步加强。以上的反射活动分别反映脊髓（曲屈反射），延脑（惊反应，角膜反射），脑桥和中脑（翻正和平衡反射）以及大脑皮层的（握持）机能状态。
8．活动性测量
动物活动和不活动是行为的最重要的参数之一，能反映出脑的一般机能状态。活动量的测定通常是用旋转轮和活动笼测得的。第一种方法测量大鼠的行走力，大鼠进入一个转轮（35厘米直径，10厘米宽），在这里面，它可以奔跑几小时。转轮与记录装置相联接，即可测定在各个时程内大鼠奔跑的速度，第二种方法测量的不仅是行走力，而且还测量其它的活动模式（直立，修饰）。这些活动引起动物和笼子的重心移位或者动物与笼子相对位置的改变。装有动物的活动笼子连接到记录装置，即可测得动物在限定时间内，或昼夜的活动量。
9．旋转行为
利用6-羟多巴胺（6-OHDA）造成大脑黑质纹状体系统的单侧性的损伤，致使实验动物引起同侧性的旋转行为。其旋转行为可以通过特殊的装置，自动监测和记录，这样的行为模式便于研究上行性黑质纹状体多巴胺能神经元的机能活动，并且可用来评价某些药物的特性。
10．旷场反应
十大名茶把动物放进一个明亮而开阔的场地，即引起“僵呆”反应。这样的反应具有明显的适应意义。动物面对新异的或潜在的危险情况持僵呆不动的状态，可减少被天敌用听觉或视觉发现的可能性。由于动物处于不动状态，被认为是害怕的症状，于是旷场反应通常用来作为关于情绪的简单试验。测试时设置总面积为100x100厘米，壁高40厘米的大木箱一个，场地上划出36个面积相等的方格。木箱放在暗室内，上方用一只60瓦灯光照明。将动物放入场
地中心，记录它在10分钟内走过的方格数作为活动量的指标，并观察其活动方式。除此之外，排粪量也可以作为一个指标而记录下来。那些在开阔场地走动较少而排粪较多的动物被认为是比走动多而排粪少的动物更紧张更害怕。
11．皮肤电刺激反应
电刺激皮肤产生厌恶和回避反应，是在实验条件下最广泛地使用的方法之一。虽然电击是一个纯粹的人为刺激，但其优点是电刺激参数（强度，频率，持续时间）易于控制和重复使用，并且它具有十分确定的行为效应。
测试时将大鼠放进一个带有金属栅格底的方箱内。栅格与电刺激器相连接，以便通过栅格电刺激大鼠
脚掌。随着电刺激强度逐级升高，动物对电击的反应也逐级加强己反应可以分为三级：（1）无反应，即觉察不到运动；（2）退缩（突然惊起或弓身运动，爪子不离开栅格）;（3）跳跃（剧烈的反应，四足同时离开栅格），嘶叫。由于皮肤电刺激反应的恒定性，因此皮肤电刺激常作为一个厌恶性的、惩罚性刺激来改变或控制行为的手段。在条件反射的研究中，皮肤电刺激常作为传统的负性强化物。
12．攻击行为
厌恶刺激诱发出动物的攻击行为，是一种普遍存在的现象。疼痛刺激引起动物的攻击或种间的格斗行为是在实验室中常用的方法。在研究刺激参数引起攻击的可能性，强度和持久性的变量时，又可以观察动物的性别、年龄、种类以及环境条件（如隔离或体饲养条件）等这些变量对电疼痛刺激引起的攻击行为的影响。
测试时把两只动物放进箱子里，通过箱子底的金属栅格电刺激大鼠足掌。以每分钟一次施予1毫安持续0.5秒的电击开始，电刺激逐渐增强，直至足以引起相互直立的格斗姿势为止。两只大鼠典型的格斗姿势是，两个动物后肢站立，面对对方，头朝上。它们互相用爪攻击对方，或保持着爪的接触。（图9-8）记录各种格斗行为和姿势的发生率作为电刺激强度、频率和持续时间的效应。
13．摄食和饮水行为
摄食和饮水行为是由机体内部需要而产生的，它可以作为因变量而探讨吃与喝行为的中枢控制和外周调节机制。在操作条件反射研究中，食物和水的摄取常作为阳性强化物。
食物和水的摄取作为一个奖励刺激，相对地来说是比较容易测鼠的。
进食的测量方法：如果采用流体食物，用一个舔食计数电路来测量舔食的次数，用光电器来测定动物接近食盘的持续时间和频率，也能用刻度管来测量摄食量；如果采用颗粒食物，可以训练大鼠按压杠杆取食的操作反应，记录摄食次数和量。
饮水的测量与摄取流体食物的测量方法相似。
上述简略地介绍了一些简单的反射活动和较复杂的先天性行为及其测量方法。人类和动物单凭这些有限的、刻板的先天性行为是不足以在多变的环境中维持生存，抵御天敌和寻食物。假如动物只能把放在面前的食物纳入口中，接触到有害刺激才缩腿或逃跑，那么它们就会常常挨饿，常常受伤，甚至断送生命。动物必须在生活进程中学会根据外界各种信息去获得食物和回避危险。这时，有机体需要有另一类新型的反射动作来加以补充，这类新型的反射动作，就是条件反射。
二、条件反射赵容弼
条件反射是动物在生命过程中，在非条件反射的基础上形成的。它们借助中枢神经系统高级部位形成
暂时联系而得以建立。
条件反射形成的基本条件之一是作用于有机体的任何刺激与引起非条件反应的刺激在时间上相接近，就是说一个中性刺激在非条件刺激之前出现或同时出现，并经过多次重复地作用于机体后，就能形成条件反射。条件反射一旦建立后，原先并不引起非条件反应的中性刺激，单独呈现也能引起与非条件刺激相同的反应，此时，原先中性刺激便具有了特殊的信
号意义，因此称为条件刺激，由它引起的反应称为条件反应。当引起该条件反应的刺激不再伴随非条件刺激，条件刺激逐渐失去了原有的信号意义，条件反应也随之而逐渐消失、这称为条件反射的消退。
在条件反射的研究中，条件刺激与非条件刺激相联合作用的方式可以很不一样，即在条件刺激开始呈现直到非条件刺激呈现的瞬间，两者相隔的时程有时可能很短，不过几秒钟，甚至可以几乎同时呈现，但是也可能很长，达到数分钟之久。这样就形成了各种不同的条件反射，并以不同的名称加以区别。
同时条件反射：条件刺激与非条件刺激几乎同时呈现，或非条件刺激稍落后于条件刺激。这样建立的条件反应，在条件刺激呈现时几乎立即出现。
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延缓条件反射：条件刺激单独呈现几十秒甚至几分钟后才呈现非条件刺激。在这种场合下形成的条件反应，随着条件反射的巩固，在条件刺激呈现时，条件反应逐渐延迟，在接近非条件刺激呈现时才出现，或反应逐渐增强。因此称为延缓条件反射。
痕迹条件反射：条件刺激呈现若干秒后中止若干秒，然后给予非条件刺激。如果两者以这样的顺序先后重复出现，就可以看到下列现象。条件刺激本身并不引起任何反应，但在刺激中止后，出现了条件反应。在这种场合的条件刺激不是现存的刺激物，而是刺激物作用于中枢神经系统而残存的痕迹。因此，称为痕迹条件反应。
本世纪初，巴甫洛夫就条件反射活动的规律进行了系统的探讨。从他的研究中可以看到，条件反射是一种具有普遍意义的神经系统活动方式；其次，条件反射的形成速度、性质和强度是遵循一定规律的（请参阅巴甫洛夫著《大脑两半球机能讲义》）。迄今为止，条件反射作为研究脑的高级功能的客观有效方法仍然被广泛地应用。条件反射活动的研究也是学习记忆神经生物学基础研究的一个重要组成部分。
三、条件反射的种类
在实验室条件下，常用的有下列三类。
1．经典式条件反射
经典式条件反射又称巴甫洛夫条件反射。它的特点是，以具有明确而固定反应的刺激作为非条件刺激，以与这种反应非关的刺激作为中性刺激。当中性刺激与非条件刺激在时间上同时或先后重复出现，则导致条件反应的形成。最终中性刺激成为条件刺激，引起与非条件刺激相似的反应。食物和疼痛刺激是经典式条件反射理想的强化物，在此基础上形成经典式食物条件反射和防御条件反射。
（1）食物条件反射
食物条件反射是以食物（肉或酸汁）为强化物建立起来的。食物作为非条件刺激作用于口腔粘膜所引起的非条件反应（吃食）包括两种成分：一是运动性成分，即拖拉、舔食、咀嚼、吞咽、趋向食物等动作；二是分泌成分，即腺体分泌活动。在建立食物条件反射时，无论是非条件反应的分泌性成分或运动性成分，均可作为条件反应的标志，并分别称为食物性运动条件反射和食物性唾液条件反射。
（2）食物性唾液条件反射
本世纪初，巴甫洛夫在详细地研究了唾液腺之后，建立了经典式的食物性唾液条件反射方法。
为了客观地计量唾液腺分泌量，他创立了制备慢性唾液腺导管屡方法。这种方法是，通过外科手术把实验狗的腮腺或颌下腺的导管口，从口腔内经过颊部或口腔底部穿孔，拉到外面并缝合在皮肤上，使唾液流到体外，人工造成唾液腺导管疹。这样，就便于对唾液腺分泌活动进行观察和计量（图12-1,12-2）。
建立条件反射时，把狗牵人隔音室，固定在实验架上，限制它走动；把颊面上的腮廖管口通过导管与记录装置相连接。一切准备完毕后，待动物单独在隔音室适应5分钟后，才正
式开始实验。实验时中性刺激（灯光或铃声）单独作用30秒（并不引起唾液分泌），然后给予食物（肉或酸液）强化，并与非条件刺激同时作用10-20秒，此时引起大量的唾液分泌。这样多次重复后，中性刺激单独作用时，也引起了唾液腺分泌活动。原中性刺激成了条件刺激，具有与非条件刺激相似的效应。这就是食物性唾液条件反应。
图12-1制备慢性腮腺导管瘘的示意图
（a）制备慢性腮腺导管瘘的第一步：探针插人导管，穿好备用的结扎线。分离的导管部分用点线表示。（b）制备慢性腮腺导管瘘的第二步：被分离出来的粘膜小圆块通过颊部的切口并缝合于外面
图12-2研究条件反射时唾液分泌的记录和实验设备
实验者和狗隔开，实验者不必进入狗所在的地方就可以发动各种刺激动因（节拍器的叩击声，电铃，灯光等）。图表明根据固定在刻度板上的管A中液体的移动来记录唾液分泌的简单设备。当唾液从贴于颊腮腺导管上的唾液囊流到小瓶B内时，由
小瓶B驱出的空气便推动管A中的液体
（3）食物性运动条件反针
食物性运动条件反射法被广泛应用于研究各种动物的条件反射活动。以大鼠为例，实验时将大鼠放入特制的行为模式箱内，如图12-3：箱体分为A,B,C三部分：A为起始箱（也是

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