COMPLETE Psychology of Learning STUDY GUIDE: got a 90% on the final exam

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Psychological & Brain Sciences
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CAS PS 234
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Spring

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Origins of Learning and Introduction  Aristotle (384BC) • Memory (procedural, passive) vs. reminiscence (episodic, active)  • Familiarity vs. recollection • Passive vs. active • Animal (no active memory) vs. human (have active and passive) Maine de Biran (1800)  • Representative memory (conscious reliving ▯ episodic/reminiscence) • Mechanical memory (learning movements through repetition, unconscious habits ▯ procedural)  • Sensitive memory (emotional responses though we don’t consciously recall original event,  unconscious) ▯ ptsd  Wilhelm Wundt (1879, structuralism)  • Introspection • First ‘psychology laboratory’  William James (1890, Functionalism) • “Principles of Psychology”  • Based on Darwin­ our behavior’s function is to adapt to the environment  • Habits develop when reflexes and nerve impulses are repeated  • Access to what was learned depend upon the number of pathways used to make an  association  Ivan Pavlov (classical conditioning)  • Conditioned reflex  • Behavior modification  Behaviorism vs. Cognitivism Behaviorism Edward Thorndike  •  The law of effe : learning is strengthened by reward­ consequences of behavior is  determined by whether the behavior will be repeated or not o The apparent cleverness was improved by trial and error  o If action brings reward, becomes stamped into the mind  • Cat in puzzle boxes o When the cat knew that the food was outside the box, it could get out of the box faster  Cognitivism Edward Chace Tolman (1932) • Rats allowed three routes to food, took the shortest path most despite this habit, they could  choose the path least taken if the others were blocked  Packard & McGaugh • Rats in a t­maze always rewarded with food in left arm • After 1 week of training, T maze was turned 180 degrees. Rats recognized the switch and  turned right, not habit but cognitive, based on spatial cues  • After 2 weeks of training, same test yielded a left turn, indicating habit  • Both habit and cognitive learning occur, habit especially with ‘overtraining’  • Habit depends on the striatum and spatial cues depend upon hippocampus (spatial mapping) Tompson:  • Condition eye blink with rabbits  • Paired a tone with a puff of air in the eye  • Tone (CS) ▯ Blink (CR) ▯Air Puff (UCS) ▯ Blink (UCR)  • Lesion a section of the cerebellum and found that the conditioned response could be taken  away • Contradicts Lashley’s study that concluded that there isn’t a specific place in the brain where  the memory was located.  Traditional learning theories  1. Stimulus­response (S­R): learning occurs through the association of environmental stimuli  a. Thorndike­ law of effect  b. Watson 2. Cognitive theories: learning involves recognizing when important events are likely to occur  and understanding how to obtain these events  a. Tolman  b. Packard & McGaugh  John B. Watson • Little albert o White rat and loud noise  o After repeated simultaneous showing of white rat and loud noise, little albert became  scared of the white rat even when there was no accompanying loud noise  o Brings up questions of ethics   IRB: human subjects  IACUC: animal subjects  • “Behaviorist Manifesto” (1913) o psychology should be the study of the relationship between environment stimuli and  behavior of the organism  Mary Cover Jones  • Peter and the Rabbit  o Conditioned fear can be unlearned (counterconditioning) o Peter has a fear of rabbits  o She presented the rabbit with a pleasant stimulus (food) o As the rabbit was gradually brought closer to him, he grew more tolerant and was able  to touch it without fear  • Counterconditioning: the elimination of a conditioned response when the conditioned  stimulus is paired with an opponent or antagonistic unconditioned stimulus  • Desensitization in behavior modification  • Systematic desensitization same as counter conditioning  Types of Stimulus ▯ Response theories  1. Reward is necessary for learning (Crespi, Spence, Skinner) 2. The only necessity for learning is that the response and stimulus occur in the same context  (Tolman, Guthrie)  a. Tolman: rewards help in speeding up behavior but not to help learning  b. Guthrie: no reward matters at all, contiguity: the only thing right is that stimulus and  response must be really close together  i. Ie. $20 given now vs. given a month later  Hulls Drive Theory  • You have certain drives to achieve homeostasis (drive reduction)  • Deprivation in terms of biological homeostasis produces ‘drive’  • Stimuli that reduce drive produce ‘drive reduction’ • Drive reduction leads to S▯R associative learning  • According to hull, if one knows the value of each factor of the mathematical equation, an  accurate prediction of behavior is possible  D x K x H – I = E • D= drive (produced by deprivation, hormones, homeostasis) • K= incentive motivation/cues (the internal arousal produced by reward or the stimuli  associated with reward)  • H= habit strength produced by the extent of drive reduction, it can be innate or conditioned)  • I= the inhibition caused by a reward that does not produce drive reduction; temporary  inhibition is called reactive inhibition and permanent is called conditioned inhibition • E= excitatory potential: the likelihood that a specific event (S) will cause the occurrence of a  specific response (R) –  Challenges to Hulls Theory • Reward from intracranial self­stimulation (ICSS), saccharin, cocaine, is inconsistent with  ‘drive reduction’  o ICSS turned out not to be due to the cells of the lateral hypothalamus (grey matter)  but the fibers (axons, with myelin) called the MFB (median forebrain bundle) that  carries nerve impulses from primitive midbrain to evolutionary forebrain o This releases dopamine, norepinephrine and serotonin in the forebrain  o Dopamine is the most critical for ICSS & cocaine reward  • Hull did not specify a mechanism for drive reduction (alluded to hormones and homeostasis)  • The three things doesn’t restore homeostasis but they still do it.  Spence used Hull’s concept of K to explain behavior  • Rewards obtained in a goal environment elicit an unconditioned goal response (R G ▯ aka  UCS  o Caine thinks this is a stimulus not a response • Environmental cues paired with the goal condition an anticipatory goal response (RG)  ▯ aka UCS • This produces a stimulus state that motivates a person to act GS ) ▯ similar to Hull’s drive  state in that they represent an internal arousal that motivates behavior  ▯aka CS?  • The reward value determines the intensity of the goal response­ the greater the reward  magnitude, the stronger the goal response  Evaluation of Spence’s theory  • Caine is troubled by SG, the stimulus state that motivates a person to act because it is an  ‘internal stimulus’  • Internal stimulus is also not observable or quantifiable (whereas real responses, such as  salivation, are whether they are UCRs or CRs)  Rescorla and Solomon  • Suggested that R G(anticipatory goal response) should be thought of as a central, not  peripheral, nervous system response  • The CNS response is classically conditioned, its strength determined by reward magnitude  • Proven by Pavlov when he disconnected the digestive system from the gustatory system  o By obtaining salivation (CR) to a bell (CS) in the absence of the digestive system  (PNS) when the latter was disconnected from the smell o Salivate= CNS because stomach and salivary glands disconnected  Guthrie • Proposed that contiguity, not reward was sufficient to establish an S­R connection o Contiguity between a response and reward is critical to prevent acquisition of  competing associations  • Learning is a simple process governed entirely by contiguity  • Didn’t believe that reward strengthened the S­R bond  • Guthrie believed that punishment eliminates unwanted behavior only if the response elicited  by the punishment is incompatible with the unwanted behavior ▯ wrong  • Guthrie proposed that learning is not gradual but is done in a single trial  • Believed that old habits could not be forgotten but only replaced  Lorenz & Tinbergen Energy System • Fixed action patterns: graylag goose rolling ball  o Accumulation of action­specific energy (R) o Sign stimulus (SP) o Innate releasing mechanism (V)  • Energy release occurs when: o Internal pressure builds up o The sign stimulus is strong  • Ex1: energy build up is high in a recently released x­convict, and sign stimulus is weak so  can be anything in a skirt   • Ex2: energy build up is low in a content spouse that engages in physical contact many times a  day but sign stimulus may be strong if they meet a charming, attractive available individual  • Ex 3: energy build up is high and sign stimulus is strong­ broke up from a long term loving  relationship and meet someone extremely attractive  • FAPs that Lorenz used to study were mostly behaviors related to success in generation &  establishment of offspring, ‘reproductive instinct’ fighting, nesting, mating, caring of  offspring   ▯Klein disagrees with the energy system stating that there is no energy that flows through our system   Habituation: response to a stimulus decreases with repeated presentation of that stimulus  • Ex1: food neophobia (innate avoidance of any new food)– rats avoided 2% saccharin at first  30 min presentation but by the 10  day of 30 min sessions, they drank as much as a control  group of animals drank water.  o Understandable from evolutionary perspective ▯ natural selection, survival of the fittest   • Ex2: startle habituation—rats were startled by a 60dB stimulus but the amthnt that they  ‘jumped’ in response to the sound decreased and leveled off after the 30  presentation  Sensitization: response to a stimulus increases with repeated presentation of that stimulus  • Ex2: when a high background noise was used, rats did not show a large jump in response to a  60dB noise but with repeated presentations they jumped more  o There was not a big enough difference in the dcb level for them to distinguish  o Like horror film, its already so loud it doesn’t allow you to relax so your always tense  Garcia called habituation and sensitization adaptiveness  Learning in Aplysia Californica and Long term potentiation/depression (LTP/LTD)  Eric Kandel • Demonstrated behavioral habituation and dishabituation in aplysia  • Habituation: repeated touch in the same spot (lasts over an hour) • Dishabituation: spot was changed or w/ a long time interval (occurs at 2 hours)  • Long term potentiation (LTP) o The repeated use of neuro­connections use their connectivity and communication  o Once a neuron communicates with another neuron, the next signal from that neuron to  the other will be stronger  o Neighboring neurons are affected by ‘volume transmission’ or the ‘spread’ of  retrograde messengers to neighboring cells   Presynaptic Ca++ (for transmitter release)   Retrograde messengers (nitric oxide for back propagation)  Postsynaptic Calcium (positively charged)  dendritic morphology (shape of spines)  Behavioral Sensitization (stimulant drugs paired with environmental cues) Robinson • You get more sensitized to the environmental stimuli not the drug  • Administering amphetamine to the rats  • Through repeated use, initially there is more response to the drug itself, but over time, rats  become sensitized to the CS or the environmental cues  • Increase to the CS (environmental cues) overtime  Opponent Process theory  • Place conditioning (IV cocaine)  o White box vs. black box  o Conditioned white box with cocaine and black box with saline  o Right after giving them cocaine  ▯rat chooses white box.  o If you wait a little and then put them in the middle ▯ rat chooses black box  o Initially the experience the positive feelings of cocaine, but after 15 mins, you  experience the negative withdrawal, associated with the black box  • If you have an initial effect, you’ll have an opposing effect (withdrawal symptom) down the  road  Principles of Classical Conditioning • Unconditioned stimulus: Steak • Unconditioned response: salivation to the steak • Conditioned stimulus: bell • Conditioned response: salivation to the bell  o Acquisition is the increase in CR that occurs until asymptote  o Extinction is the decrease in CR that occurs with repeated presentations of the CS  alone  o Recovery/reinstatement of the CR can be provoked by a number of factors  Delay in training (Spontaneous recovery) ­> ATM   New pairings of the CS –UCS after extinction  • Second­order conditioning: Pavlov found that after training a CR using a CS (bell), repeated  pairings of the CS1 (bell) with a new CS2 (light) led to a CR to the CS2 (light) even if the  light was never presented with the steak.   o Steak ▯ Bell  o Steak ▯ Bell o Steak ▯ Bell  Bell ▯ Salivation  • Bell ▯ light (no steak involved) • Bell ▯ light • Bell ▯ light o Light ▯ salivation  o The steak was the unconditioned stimulus, the bell was the conditioned stimulus 1 and  the light the conditioned stimulus 2. Salivation in the absence of the steak is the  conditioned response  • Habituation: a new CS can also cause a CR without second­order conditioning or new  learning, new CS is similar to the old CS (Ie. Doorbell rings, dog salivates because bell and  doorbell sound similar)  Kamin’s Blocking • First pair CS1 with UCS  • Then after you’ve conditioned the two together (tone and steak), you introduce a second CS  (light). You pair the light and steak and tone, all three together.  • First CS has blocked the learning of the second CS  • Limited conditioning taking place  Punishment and Taste Aversion Learning  • Getting sick after consuming something with a novel taste can ‘punish’ future consumption of  food with that taste, taste aversion conditioning  • Saccharin and lithium chloride vs. saline  • Measured by a decrease in behavior  o Suppression ratio = A/ (A+B)   Measures punisher not reinforcers   A= conditioned response: some saccharin water consumed the 2  time after  the rats had a chance to feel the LiCl   B= naïve: some saccharin water consumed the 1  time before they were  injected with LiCl   0.5 = no aversion/punishment conditioned   Lower numbers means more learning  0= drank zero saccharin flavored water after they learned  Fear conditioning, fear potentiated startle and the amygdala  • To test for fear conditioning  • Paired up the tone and the shock and then the light and the shock.  • If you gave them the light and then instead of the shock theres a loud noise, they startle more  because they were primed to think that there is a shock but you get a loud noise instead  • Use a difference score= B­ A = (UCS+ CS)­ UCS  o B; CS+ UCS  o A; UCS  o The larger the difference score the learning/fear conditioning  • Path of fear in amygdala  o Thalamus gets the sensory input ▯ goes to the lateral nucleus in the amygdala ▯ passes  through intercollated cells ▯ central nuclei of amygdala ▯ then to brain stem  (autonomous system)  o To stop fear potentiated startle, either block thalamus or the central nucleus of the  amygdala  4 principles of classical conditioning  • Predictiveness­ rescorla  o The more predictive the CS is, then the faster extinction can occur.  o Just because the bell sometimes does not predict the steak doesn’t mean it wont  predict the steak some of the time  o Presenting the UCS+CS together all the time vs. some of the time  When testing extinction the one presented all the time will stop salivating  completely whereas the one where UCS+CS is only presented together half  the time, the dog will still salivate half as much.  Extinction is less when the predictiveness is less  • Contiguity­ hull and Guthrie o There is an optimal time interval between the CS and the UCS  • Intensity­ myres  o The stronger the UCS the stronger the conditioning  • Blocking – kamin  o If one CS1 is already conditioned, simultaneous presentation of tha
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