Il condizionamento classico o pavloviano

Il condizionamento operante

Tutti abbiamo avuto occasione di osservare animali comportarsi in un modo che ci è sembrato intelligente. Nelle situazioni quotidiane è possibile vedere il cane che porge la zampa o porta il giornale ripiegato in bocca o il gatto che riesce con un balzo a piegare la maniglia di una porta e quindi ad uscire dalla stanza. Al circo è inoltre possibile osservare scimmie che guidano mini/automobili o suonano il pianoforte, colombi che si posano sul terreno o su tralicci formando figure geometriche, ecc. Come hanno appreso questi animali a comportarsi in tal modo? Almeno a prima vista il condizionamento classico non sembra in grado di portare a tali risultati. Esso, infatti, evidenzia bene come può avvenire una sostituzione dello stimolo, ma (essendo la R.I. e la R.C. uguali) non giunge a spiegarci come avviene l'apprendimento di risposte completamente nuove. Il condizionamento operante, viceversa, è finalizzato proprio alla produzione di comportamenti nuovi e, proprio per questo motivo, è di gran lunga il più usato per l'ammaestramento degli animali e in particolare per quelli da circo. Nell'esperimento più classico condotto da B.F.Skinner, il padre del condizionamento operante, un ratto, tenuto a digiuno per un periodo di tempo sufficientemente lungo, viene posto in una gabbia. Nella gabbia vi è solo una leva sporgente e un contenitore di cibo. Il ratto, affamato, si muove continuamente, finché, ad un ceto punto, per caso, abbassa la leva. Immediatamente arriva del cibo nel contenitore. Questa situazione continua fino a quando il ratto non ha imparato a premere la leva quando ha fame. Il cibo ha sempre più rinforzato positivamente l'atto di premere la leva. Anche in questo condizionamento, come nel caso di quello classico, sono state apportate numerose varianti e complicazioni all'esperimento di base, per analizzare l'influenza delle variabili implicate. Sembra utile soffermare l'attenzione su alcuni aspetti relativi al rinforzo parziale, al rinforzo secondario, alla modellazione del comportamento e alla punizione o rinforzo negativo. Il rinforzo parziale si ha, nel nostro esperimento base, quando il cibo non viene dato ad ogni pressione della leva, ma solo alcune volte (ad esempio: una volta ogni quattro; con un intervallo fisso; dieci volte ogni cento; con un intervallo variabile; dopo un certo periodo di tempo; con un intervallo fisso o variabile). In un esperimento con un piccione, ad esempio, vi era un rinforzo in media ogni cinque minuti, anche se il piccione beccava un disco illuminato, che aveva la stessa funzione della leva per il ratto, circa seimila volte all'ora. Importante è sottolineare che in situazioni diverse il rinforzo parziale porta all'estinzione del comportamento meno spesso del rinforzo continuo. L'animale non si scoraggia di fronte alla mancanza di cibo, fiducioso, sulla base dell'esperienza precedente nella quale prima o dopo esso arriverà. Il rinforzo secondario si ha, ad esempio, quando al premere della levetta da parte del ratto, viene dapprima prodotto un certo suono a cui subito dopo segue il cibo. Dopo un sufficiente numero di prove, atto a stabilire l'associazione suono/cibo, all'abbassamento della leva non segue né il suono né il cibo. In un terzo momento, infine, alla pressione della leva segue solo il suono. In questo caso, il ratto abbasserà la leva sempre più frequentemente. Il suono è diventato un rinforzo secondario ed ha una efficacia almeno in parte simile a quella che precedentemente aveva il cibo. Il rinforzo secondario amplia notevolmente la possibilità di condizionamento, consentendo di usare altri rinforzi oltre al cibo e l'acqua. La modellazione del comportamento avviene in modo progressivo. I comportamenti degli animali del circo, a cui accennavamo precedentemente, sono spesso dovuti ad un processo di condizionamento basato su approssimazioni successive. Ad esempio un piccione è stato rinforzato con del grano, prima quando teneva la testa ad altezza normale, poi quando la alzava un poco più alta della media e infine quando teneva il collo teso verso l'alto. Con questo metodo si possono ottenere risultati notevoli: ad esempio due coniugi americani avevano addestrato un maialino, Priscilla, ad accendere la televisione, a fare colazione a tavola, a mettere dei panni sudici in un paniere, ad usare un aspirapolvere, ecc. Priscilla non era particolarmente dotata, prova né è il fatto che le Priscille erano molte. Infatti, poiché i maiali crescono rapidamente, era necessaria una sostituzione e quindi un nuovo addestramento ogni 3/5 mesi. La punizione o rinforzo negativo che effetto ha sul processo di apprendimento? Attualmente non è facile fornire una risposta univoca. Esperimenti diversi sembrano fornire dati contradditori: in alcuni casi la punizione (ad esempio una lieve scossa elettrica somministrata al ratto dopo che questi, in una fase in cui è già avvenuto il condizionamento, ha abbassato la leva) sembra accelerare il processo di estinzione (per cui il ratto preme sempre meno la leva); in altri casi si è però osservato che non appena la punizione non viene più somministrata, il ratto ritorna a premere la leva con la stessa frequenza con cui la premeva prima di ricevere le punizioni. In questi casi l'effetto della punizione è stato del tutto temporaneo. In altri casi ancora, infine, è stato notato un effetto particolarmente interessante: la punizione portava ad una risposta rigida, persistente. Se dopo la punizione si innestava il normale processo di estinzione (cioè, non si dava più cibo anche se veniva abbassata la leva), l'animale si dimostrava più rigido e meno pronto ad estinguer il proprio comportamento. In sintesi, sembra che il ricorso alla punizione comporti il rischio sia di un risultato del tutto effimero e temporaneo sia di portare l'animale ad un comportamento particolarmente rigido e perciò meno disponibile all'apprendimento.

L'apprendimento attraverso mappe cognitive

Uno strumento molto usato per studiare il comportamento degli animali è il labirinto. Fin dagli inizi del 1900 si poté constatare che i ratti erano in grado di imparare qual era la via giusta anche in un labirinto di notevole complessità. Come avveniva questo apprendimento? Quali erano gli indici utilizzati? Olfattivi, tattili, visivi, cinestesici? Anche questo tipo di apprendimento è spiegabile in termini di stimolo/risposta? Sono stati proposti almeno due diversi modelli interpretativi. Il primo, coerente con quanto già esposto sul condizionamento operante, sostiene che l'apprendimento è dovuto ad una serie di stimoli/risposte, in cui gli stimoli sensoriali (di qualsiasi natura essi siano, ad esempio olfattiva o cinestesica) hanno la funzione di provocare le risposte condizionate a cui essi sono stati precedentemente associati. Un secondo modello interpretativo, proposto soprattutto da Edward Tolman, sostiene che l'apprendimento è dovuto ad una "rappresentazione schematica mentale" o "mappa cognitiva" della situazione. Un esperimento condotto da Tolman e Honzig depone a favore di questo secondo modello interpretativo. Alcuni topi affamati e suddivisi per gruppi vennero posti in un labirinto complesso. Un primo gruppo venne sempre ricompensato per tutta la durata dell'esperimento (ventidue giorni) con del cibo posto alla fine del labirinto. Un secondo gruppo venne ricompensato solo a partire dall'undicesimo giorno di prove. Un terzo gruppo non venne mai ricompensato. L'ipotesi fondamentale dell'esperimento era la seguente: gli animali del secondo gruppo al momento della ricompensa (undicesimo giorno) si troveranno già in possesso di tutta una serie di conoscenze e di informazioni (acquisite senza rinforzo) da utilizzare subito. Dovrebbero perciò giungere ad un apprendimento assai più rapidamente dei ratti del primo gruppo. I dati dell'esperimento sembrano confermare questa ipotesi. Si parla in questo proposito di apprendimento latente, cioè di un apprendimento non espresso, ma in qualche modo presente ed utilizzato solo al momento opportuno. La ricompensa, secondo questa teoria, ha funzione di indicare sia che è giunto il momento di utilizzare alcune informazioni o conoscenze precedentemente apprese, sia quali sono le conoscenze da utilizzare.

L'apprendimento mediato dell'intelligenza

Gli studi relativi al condizionamento classico e a quello operante sono stati condotti, come sappiamo, nell'ottica associazionista/comportamentista. Attualmente la grande maggioranza degli studiosi ritiene che i risultati a cui si è approdati con tali ricerche siano interessanti, ma non esaustive. In ogni caso c'è una diffusa convinzione che essi non siano in grado di spiegare i comportamenti umani più complessi, cioè quelli che coinvolgono gli aspetti cognitivi. Si tende perciò a contrapporre agli apprendimenti per condizionamento quelli  che avvengono su base cognitiva. Si considerino i problemi che seguono. 1.Come si possono formare, con sei segmenti uguali, quattro triangoli equilateri aventi i lati della stessa misura dei segmenti? 2. Date dieci pile di dieci monete ciascuna, sapendo che nove di queste pile sono formate da monete da dieci grammi, come si può individuare la pila contenente le monete da nove grammi basandosi su una sola pesata effettuata con una bilancia ad un piatto? 3.Vi sono ventiquattro palline, identiche per forma, colore e dimensione. Una di esse pesa, però, più delle altre. Come si può pervenire a riconoscerla attraverso tre sole pesate effettuate su una bilancia a due piatti, utilizzando le stesse palline come pesi? 4.Due locomotive distanti fra loro cento miglia si vengono incontro. La locomotiva diretta a est viaggia alla velocità di sessanta miglia orarie, quella diretta ad ovest alla velocità di quaranta miglia orarie. Un uccello partito da una locomotiva, vola vanti e indietro da una locomotiva all'altra, senza fermarsi o perdere velocità al momento di invertire rotta. L'uccello vola alla velocità costante di ottanta miglia orarie. Problema: che distanza percorrerà l'uccello dal momento in cui è partito fino al momento in cui i due treni si incontrano? Supponiamo ora che qualcuno abbia risolto almeno uno di questi problemi. Grazie a quali processi di apprendimento ciò è avvenuto? Questi fenomeni sono spiegabili nei termini del condizionamento classico o di quello operante? Allo stato attuale delle nostre conoscenze, l'affermazione che anche questi tipi complessi di apprendimento sono riconducibili a modalità di apprendimento per condizionamento sembra più un atto di fede che il risultato di verifiche sperimentali. I casi presentati possono sembrare esempi limitati, ma in realtà testimoniano una modalità di conoscere tipica dell'uomo: la risoluzione di problemi attraverso ristrutturazione intellettuale.

Imparare ad imparare e metacognizione

Quello che noi percepiamo non è condizionato solamente dalle possibilità offerte dai nostri organi di senso, ma anche da altri fattori cognitivi. Memoria, attenzione, intelligenza condizionano i nostri apprendimenti su base percettiva. Gli esempi potrebbero essere innumerevoli. Limitiamoci a farne uno. Consideriamo due persone, di cui una sola è maestro di musica, la loro percezione di uno spartito è molto diversa. Quanto detto sopra risulta ancor più chiaro se abbiamo presente che la conoscenza da noi ottenuta a livello percettivo è spesso dovuta ad una vera e propria attività di analisi a che l'analisi è guidata non tanto dagli organi di senso quanto dalla mente, che formula ipotesi, ricerca, verifica, ecc. Con il passare del tempo si tende a diventare più abili (sia in generale, sia nello specifico) nel percepire le caratteristiche delle realtà. In questo modo non solo apprendiamo sempre utilizzando la percezione, ma apprendiamo anche ad effettuare in modo sempre più adeguato l'analisi percettiva. Nel primo caso è opportuno parlare di "apprendimento su basi percettive", nel secondo possiamo parlare di "apprendimento percettivo" (nel senso che è migliorata la capacità percettiva). In altre parole abbiamo imparato a conoscere meglio. Analogamente si può parlare di apprendimento attentivo, mnemonico ed intellettuale nei casi in cui l'individuo ha imparato ad usare meglio la propria attenzione, la propria memoria e la propria intelligenza. Per riferirsi alle capacità dell'individuo di utilizzare nel modo più adeguato le proprie funzioni cognitive da una ventina d'anni si utilizza anche il termine "metacognizione". Supponiamo di dover moltiplicare a mente diciassette per quindici. Quale strategia utilizziamo? Diciassette per dieci, poi diciassette per cinque e poi sommiamo i due risultati? Oppure facciamo quindici per quindici, poi quindici per due e sommiamo i risultati? Oppure diciassette per diciassette, poi diciassette per due e sottraiamo il secondo risultato dal primo? Quale è la strategia più adeguata? L'ultima strategia sembra decisamente la meno economica. Vi possono tuttavia essere dei casi in cui essa può essere utile. Supponiamo, ad esempio, di dover moltiplicare venti per diciannove. Può essere utile fare venti per venti meno venti. Si può tuttavia obiettare che ancor meglio è fare diciannove per due per dieci. Il problema, comunque, in questo contesto non è stabilire come si fanno le moltiplicazioni a mente. Si trattava solo di esempi per evidenziare che la nostra mente non si limita ad usare strategie di soluzione di problemi, ma ha anche il compito di regolare i processi di conoscenza (processi metacognitivi), cioè di scegliere le strategie più adatte, di pianificare il ragionamento, di controllare che le strategie vengano utilizzate nel modo adeguato, di verificare i risultati, eventualmente di riformulare un altro piano di intervento, ecc. Nel bambino piccolo i processi metacognitivi sono solo agli inizi. Anch'essi grazie ai processi maturazionali ed all'esperienza si sviluppano. Si apprende anche a controllare l'apprendimento.

L'apprendimento di abitudini

Abbiamo fino ad ora considerato vari tipi di apprendimento seguendo il criterio primitivo/evolutivo. In altre parole abbiamo considerato dapprima gli apprendimenti possibili anche nelle forme biologiche più primitive per passare poi a quelli più evoluti, resi possibili dall'uso dell'intelligenza. In questa parte è opportuno analizzare altri tipi di apprendimento non facilmente classificabili secondo il criterio primitivo/evolutivo. Ad esempio è possibile apprendere abitudini particolarmente semplici o notevolmente raffinate, imitare come i pappagalli o riprodurre in modo eccezionale la voce di un'altra persona, apprendere per prove ed errori la strada di un labirinto oppure le leggi fisiche relative ad un esperimento che comprende molte variabili, apprendere, a livello motorio, a chiudere la mano oppure a guidare l'automobile. Vi sono delle situazioni che ci ricordano facilmente quanto l'apprendimento di abitudini possa essere tenace. Basta pensare alla nostra attività quotidiana. Alla mattina, appena alzati, forse ancora mezzi addormentati, quante cose facciamo per abitudine. Possiamo ricordarne alcune: lavarsi, vestirsi, fare colazione, preparare ciò che ci servirà per la scuola o per il lavoro, ecc. Come abbiamo anticipato vi sono, tuttavia, abitudini presenti anche in attività molto sofisticate: nella programmazione di una ricerca, nella conduzione di una automobile in una gara di formula 1, in un esercizio sul trapezio effettuato in un circo, nel giocare una partita di calcio, ecc. Caratteristico dell'abitudine è il fatto che l'apprendimento si basi non su un apprendimento singolo, ma su una vera e propria classe di comportamenti (cioè su tanti comportamenti fra loro simili). Ogni nuovo comportamento rinforza l'abitudine precedente. L'abitudine, inoltre, tende a cristallizzarsi, nel senso che non è facile da modificare. Essa si impone senza bisogno di atti di decisione da parte del soggetto. In altre parole tende ad essere automatica. L'abitudine ha un verso, nel senso che l'ordine con cui vengono compiute le varie azioni tende ad essere sempre lo stesso. Ogni azione è preceduta da una azione che tende ad essere sempre la stessa ed è seguita da un'altra sempre uguale. La sequenza invariante definisce un'abitudine. Date queste premesse è ovvio che non è facile cambiare una abitudine. Le abitudini possono essere sia particolarmente primitive, sia molto evolute. Quando sono primitive esse sono spiegabili con le leggi del condizionamento. Negli altri casi, cioè quando l'influenza dell'intelligenza è significativa, tali leggi non sono più sufficienti.

L'apprendimento per imitazione

Una visita allo zoo ed in particolare ai pappagalli, alle gracule religiose ed alle scimmie non lascia dubbi sulle capacità imitative degli animali. L'attività imitativa è fondamentale anche nell'uomo. Il neonato ha a disposizione possibilità imitative che non devono essere sottovalutate. Si tratta di capacità innate, che si manifestano fin dai primi mesi/giorni/ore di vita. Con il progredire dell'intelligenza le sue capacità imitative si sviluppano ulteriormente. A partire dai diciotto mesi di vita circa, inoltre, egli diventa capace di imitare anche situazioni percettivamente non presenti. I primi studi dell'apprendimento avevano decisamente trascurato il ruolo dell'imitazione nell'apprendimento, cercando di ridurre tutto l'apprendimento alle leggi presenti nel condizionamento classico ed in quello operante. Come per altri casi, gli studiosi al di fuori dell'ottica comportamentista avevano criticato questa posizione, ma le loro osservazioni furono poco considerate fino a quando all'interno della stessa ottica comportamentista alcuni studiosi, tra cui Bandura, sottolinearono l'importanza anche di questo tipo di apprendimento. A quel punto la teoria comportamentista, comunque, era ormai in declino e sempre più importanza stavano acquisendo le posizioni cognitiviste.

L'apprendimento per prove ed errori

Consideriamo l'apprendimento del percorso di un labirinto da parte di un ratto. E gli apprendimenti presenti in uno scienziato che formula ipotesi, poi verifica, modifica le proprie ipotesi, costruisce un'altra situazione sperimentale, verifica ulteriormente, ecc. In tutte e due i casi si può parlare di apprendimento per "prove ed errori" o più precisamente di "apprendimento per prove e valutazione dei risultati". Evidentemente con questa espressione ci si riferisce ad un modo generale di apprendere, che risulta più o meno evoluto a seconda del fatto che esso si realizzi con o senza l'intervento dell'intelligenza. Nella sua forma più elementare il comportamento per prove ed errori segue molte delle leggi del condizionamento operante. Ai livelli più raffinati, viceversa, esso è un vero e proprio apprendimento basato sulla utilizzazione del pensiero formale.

L'apprendimento motorio

Vi sono degli apprendimenti motori elementari, come quelli degli animali, che è possibile spiegare ai principi evidenziati dal condizionamento classico e da quello operante. Vi sono tuttavia degli apprendimenti motori anche molto complessi, che richiedono ulteriori approfondimenti e per i quali è evidente l'influenza dei processi cognitivi superiori. Guidare una automobile, sciare, giocare a tennis o a calcio, danzare, scrivere con una tastiera, ecc. La ricerca ha evidenziato che l'apprendimento delle abilità motorie complesse segue dei principi specifici su cui è opportuno soffermare la nostra attenzione. Nel caso di azioni motorie molto complesse ci troviamo di fronte a strutture ritmiche unitarie, composte da sequenze di movimenti preordinati e troppo rapidi per poter essere spiegati sulla base della relazione temporale fra lo stimolo condizionato e la risposta condizionata. Per esempio, la successione delle pressioni sui tasti, nel caso di un bravo pianista, costituisce una sequenza preordinata e troppo rapida per poter essere spiegata affermando che ciascuna pressione del singolo tasto produce una nota che costituisce lo stimolo condizionato della successiva pressione condizionata di un altro tasto. In parole semplici, il bravo pianista, al contrario di un principiante, non aspetta certo di udire una nota per produrre la nota successiva. Al termine dell'apprendimento delle abilità motorie complesse è possibile raggiungere un livello di automazione assai elevato, com'è facile rilevare qualora si osservi una dattilografa esperta, capace di scrivere a macchina alla velocità del linguaggio parlato e senza mai guardare la tastiera. Al contrario di quanto avviene nel caso del condizionamento, la consapevolezza è presente e persino necessaria nelle fasi iniziali dell'apprendimento di un'abilità motoria complessa. Per esempio, la persona che sta imparando a guidare è acutamente consapevole di tutti i propri movimenti, come lo sterzare, l'ingranare la marcia, il frenare, ecc. Nelle fasi ulteriori dell'apprendimento la consapevolezza invece si ritrae, avendo esaurito la propria funzione di avviamento, e viene sostituita da automatismi sempre più perfezionati. Non solo, ma la sua accidentale ricomparsa in queste fasi ulteriori dell'apprendimento può seriamente danneggiare il risultato. Il modo migliore per far sbagliare una brava dattilografa consiste nel chiederle di concentrarsi sui singoli tasti o sulle singole battute. L'apprendimento delle abilità motorie complesse si articola in tre tappe di carattere generale: inizialmente il soggetto differenzia le componenti principali dell'abilità motoria; successivamente egli apprende ad eseguire con efficienza crescente i movimenti minori appartenenti a ciascuna delle suddette componenti; infine, egli apprende a coordinare con efficienza crescente le componenti principali. Generalmente l'apprendimento delle abilità motorie complesse segue un andamento caratteristico: le componenti principali vengono differenziate e apprese in modo rapido; le difficoltà cominciano invece quando si tratta di coordinare fra loro le componenti principali, ed è infatti  questo punto che l'apprendimento segna una vistosa battuta d'arresto, detta "plateau", durante la quale l'esercizio, per quanto intenso e tenace, non riesce a migliorare la prestazione individuale; l'organismo ha bisogno di una sorta di "pausa di recupero", e si rende insensibile, finché essa sussiste, a qualsiasi sollecitazione esterna. Successivamente la situazione di stallo si sblocca in modo improvviso, cioè scatta o si perfeziona la coordinazione fra le componenti principali. Il processo continua nel medesimo modo discontinuo, fino a un limite massimo di rendimento, che varia da individuo a individuo. Le sensazioni visive e uditive, con il progredire dell'apprendimento dell'abilità motoria complessa, tendono ad essere sempre più sostituite dalle sensazioni propriocettive, che ci vengono trasmesse dai muscoli e dalle articolazioni del corpo.