Tipi di apprendimento

L'apprendimento
PROF. ALESSANDRO MALFATTI
Corso di Etologia e
Benessere animale
Tipi di apprendimento
➔ Abituazione e Sensibilizzazione
➔ Associativo
• Condizionamento classico – di tipo I – Pavloviano
• Condizionamento operante – di tipo II – Strumentale – per
prove ed errori
➔ Imprinting
➔ Imitazione
➔ Latente
➔ Intuitivo
L'apprendimento
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Abituazione e Sensibilizzazione
Uno stimolo nuovo provoca la reazione di allarme-attenzione,
sino alla paura
Se lo stesso stimolo si ripete senza determinare vantaggi o
svantaggi - cioè lo stimolo è neutro – la risposta dell'animale
tende a diventare sempre più debole, sino a scomparire
Se invece provoca danno o vantaggio la risposta diviene sempre più
rapida e intensa
È un apprendimento possibile in tutta la vita, ma particolarmente
importante nei giovani
Sono processi attivi e possono essere considerati l'omologo
comportamentale di adattamento e sensibilizzazione recettoriale
L'apprendimento
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Esempi
1) Il cane ha paura dei colpi sonori (tuono, armi da sparo)
ma i cani da caccia no
2) Se spostiamo delle pecore da un pascolo montano a un
recinto accanto alla ferrovia, la prima volta che il treno
passa il gregge scappa terrorizzato.
Dopo una settimana le pecore non alzano la testa
dall'erba
3) Il cavallo giovane non sopporta la capezza o il cavaliere:
salta, scuote, fugge.
Dopo la “doma” può mangiare con il cavaliere in sella o
accoppiarsi tenuto per la capezza
L'apprendimento
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Apprendimento associativo
È il più importante metodo con cui i nostri animali si
adattano all'ambiente
Consiste nell'associare un comportamento ad una
particolare situazione stimolatoria
Ne distinguiamo due tipi:
●
Condizionamento classico (pavloviano, di tipo I)
●
Condizionamento operante (per prove ed errori,
di tipo II)
L'apprendimento
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Condizionamento classico
Si basa sulla preesistenza di una risposta ad uno stimolo:
Lo stimolo incondizionato [SI] è quello in grado di
determinare:
una risposta innata [RI] (materiale in bocca = salivazione)
[SI]
[RI]
Associando allo SI uno stimolo nuovo [SC] (neutro rispetto
alla RI) si può ottenere che l'animale presenti la stessa
risposta [RC] alla presentazione del nuovo stimolo “da solo”
[SI]
[SC]
[SC]
[RI]
[RC]
L'apprendimento
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Esempi
1) Salivazione:
●
●
●
Il cane saliva [RI] se gli inseriamo in bocca del cibo [SI]
(riflesso nervoso)
Quando gli mettiamo il cibo in bocca accendiamo una luce [SC]
Quando accendiamo la luce il cane saliva [RC]
2) Eiezione del latte:
●
●
●
L'increzione di ossitocina [RI] viene stimolata dalla stimolazione
del capezzolo [SI] (riflesso neuroendocrino)
Il rumore della macchina mungitrice [SC] è contemporaneo alla
stimolazione del capezzolo
Il rumore della mungitrice determina la secrezione di ossitocina
[RC]
L'apprendimento
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requisiti
1) Recettività (motivazione):
L'animale deve essere disposto a rispondere allo stimolo
2) Base anatomica (sinapsi):
I due circuiti nervosi, relativi a due sistemi percettivi,
devono in qualche punto attivare lo stesso neurone
3) Contemporaneità:
Lo [SI] e lo [SC] devono essere presentati a breve
intervallo temporale
4) Ripetizione:
Sono necessarie diverse ripetizioni perché l'associazione
si crei e si rafforzi
L'apprendimento
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Base anatomica dell'apprendimento condizionato
Nella figura si vede un circuito nervoso semplificato: il
coniglio risponde in modo innato ad un soffio d'aria
sull'occhio abbassando rapidamente la membrana nittitante.
Questa è una reazione difensiva,
determinata da sinapsi 'forti'.
Per qualche ragione anche il
sistema uditivo ha connessioni con
il circuito, ma solitamente non
funziona (sinapsi deboli) e si
attiva solo se QUELLA stimolazione
è connessa ad altre.
Se le due sinapsi scaricano
insieme, la sinapsi debole si
rinforza e diviene capace di
indurre DA SOLA l'ammiccamento.
L'apprendimento
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L'apprendimento condizionato stimolo-risposta
sembra un processo neurologico semplice...
Questo schema del
circuito nervoso alla base
del comportamento di
apprendimento
condizionato riportato in
precedenza è più
realistico, ma certamente
ancora lontano dalla realtà
L'apprendimento
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Condizionamento operante
Si basa sulla associazione tra AZIONE e suo RISULTATO
L'animale svolge un'azione (“opera”) [AZ]
L'azione avrà effetti sull'interazione animale-ambiente e
potrà rendere l'adattamento dell'animale (“fitness”) migliore
o peggiore [AD+] [AD-] [AD0]
L'animale tenderà:
✗ se [AD+] a ripetere l'azione
✗ se [AD-] a non ripetere l'azione
✗ ...e se [AD0] ?
L'apprendimento
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Esempi
1) Il cane è in una gabbia con tre leve: [1]
[2] [3]
●
se preme la leva [1] suona un gong
●
se preme la leva [2] non succede nulla
●
se preme la leva [3] cade nella gabbia un biscotto
Il cane esplora, casualmente preme una leva:
●
Se [1] si spaventa e dopo alcune volte la frequenza
dell'azione diminuisce
●
Se [2] la frequenza dell'azione resta la stessa (casuale)
●
Se [3] è contento e dopo alcune volte la frequenza
dell'azione aumenta
L'apprendimento
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Esempi
La capra è in un pascolo confinante col bosco, si
avvicina al bosco e trova
●
[1] una cinghialessa che difende la sua nidiata
●
[2] ghiande sotto una quercia
Se [1] la capra si spaventa e se l'esperienza si
ripete tenderà a non avvicinarsi spesso al bosco
Se [2] la capra gode e tenderà a ripetere
l'esperienza
L'apprendimento
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Rinforzo
Il vantaggio [AD+] o lo svantaggio [AD-] ottenuti a seguito
di un'azione sono detti RINFORZO,
RINFORZO rispettivamente
RINFORZO POSITIVO
= premio
RINFORZO NEGATIVO
= punizione
In linea generale
l'associazione
il
[RN]
determina
più
rapidamente
Non sempre il rinforzo è apparente, perché può essere
endogeno come le endorfine [RP] o la nausea [RN]
Nell'ADDESTRAMENTO è preferibile il RP. Perché?
1) Rispetta il benessere dell'animale
2) Non compromette il rapporto con il proprietario
L'apprendimento
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Rinforzo
Il rinforzo può essere applicato con diverse caratteristiche
riguardanti il RAPPORTO e l'INTERVALLO
1)Rapporto
●
●
Fisso [RF]: ogni X volte che l'animale compie l'azione vi è
rinforzo: 1 = sempre; 2 = ogni 2 azioni un rinforzo; e così via
Variabile [RV]: occasionalmente all'azione segue il rinforzo
2)Intervallo
●
●
Fisso [IF]: il rinforzo viene fornito X tempo dopo il rinforzo
precedente
Variabile [IV]: il tempo tra un rinforzo e quello successivo è
indeterminato
L'apprendimento
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Rinforzo
Ogni metodica ha vantaggi e limiti
Inizialmente è indispensabile un [RF] possibilmente 1:1
➢ ciò rende difficile l'attuazione
➢ ma facilita (o rende possibile) l'associazione
Poi è opportuno aumentare gradualmente il [RF]: 2, 3, 10...
Successivamente e si possono utilizzare [RV] e [IV]
➢ che hanno effetti molto maggiori sulla memorizzazione
dell'associazione
➢ sono di più comoda attuazione
➢ ma hanno scarsissima efficacia nell'instaurare l'associazione
L'apprendimento
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Addestramento operante
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Come sfruttare le capacità di apprendimento degli
animali
Il principio è:
attendere che l'animale compia l'azione corretta e
ricompensarlo (rinforzare pos)
attendere l'azione scorretta e punirlo (rinforzare neg)
Attenzione a:
➢ Predisposizione (motivazione; stanchezza)
➢ Tempi (contemporaneità azione-rinforzo)
➢ Rischio di confusione delle azioni
➢ Coerenza
L'apprendimento
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Modellaggio
Come insegnare azioni che difficilmente o raramente
l'animale esegue spontaneamente o che è difficile
rinforzare?
Il modellaggio (shaping) è una tecnica che permette di
superare queste difficoltà
Consiste nel premiare inizialmente una azione che “somiglia”
a quella che vogliamo ottenere, rinforzando poi sempre di
più mano a mano che l'animale produce comportamenti
sempre più adeguati
Il “fading” consiste nello scoraggiare gradualmente un'azione
indesiderata
L'apprendimento
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Azioni concatenate
Come insegnare attività complesse?
Come si insegna al cane da circo a spingere la carrozzella,
“rubare” e nascondere il birillo, attuare un percorso
acrobatico?
L'animale deve apprendere una azione alla volta e quindi a
produrle in modo consequenziale
Attenzione: spesso i proprietari fanno “esibire” il cane in
una serie fissa di semplici esercizi e l'animale sviluppa azioni
concatenate
L'apprendimento
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Rassegnazione appresa
La “punizione” non deve essere inevitabile
Se in un contesto l'animale non può evitare una punizione,
quella stessa punizione non può essere utilizzata per
l'apprendimento in un altro contesto
È uno dei grandi difetti di alcuni metodi “automatizzati” di
addestramento (come i collari elettrici o a ultrasuoni)
L'altro è il rischio di comminare la punizione in un contesto
di “confusione di azioni”
L'apprendimento
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“Masochismo”
Un contesto di grande significato
Si è notato che alcuni animali (cani soprattutto) arrivano a
comportamenti estremi e apparentemente inspiegabili:
➢ Rifiutano di nutrirsi
➢ “Cercano” le percosse dal proprietario
Sono animali che soffrono di carenza sociale:
➢ I proprietari si interessano a loro solo in occasione della
nutrizione: il cane non mangia così il proprietario “sta di
più con lui”
➢ I proprietari hanno contatto con essi solo quando li
puniscono: il cane apprende a cercare la punizione (che
diviene un premio, perché soddisfa la motivazione sociale)
L'apprendimento
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Avversione ai sapori
L'effetto Garcia
Un particolare apprendimento associativo è l'avversione a un
cibo:
stimoli olfattivi o gustativi seguiti da NAUSEA vengono in
seguito rifiutati
Raggi x
Dolore
➢ Topi ed esche
(nausea)
➢ Coyote e agnelli
Suono
Non evita
Evita
➢ Cani e galline
L'effetto è più potente
se i cibi hanno caratteri
di NOVITÀ
Cibo dolce
Evita
Non evita
L'apprendimento
Avversione ai sapori
L'effetto Garcia
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L'apprendimento
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Imprinting [timbratura]
1) Può avvenire solo in un precoce e limitato periodo della
vita
2) Determina attaccamento specifico e “acritico” a un
oggetto durante le prime fasi della vita (seguire)
3) È irreversibile (tendenzialmente)
Imprinting visivo
nell'oca
Imprinting
olfattivo nei
toporagni
L'apprendimento
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Imprinting
1) In molte specie domestiche (e non) si presenta con
caratteristiche più sfumate e si può considerare che i
'periodi sensibili' siano in realtà una forma di imprinting
(o viceversa)
2) È spesso 'meno irreversibile' che nell'accezione classica
di Lorenz
3) Ma in molte specie condiziona comportamenti sociali,
sessuali, parentali in fasi più avanzate, riferibili a una
generalizzazione dell'oggetto primario
Non ha la stessa potenza in tutte le specie, ma va sempre
tenuto presente per i suoi effetti condizionanti
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Imitazione
Apprendimento di grandissima importanza
Consumo di grano
mai visto grano
visto grano senza
madre
visto grano con madre
Consumo (gr/capo/die)
400
350
300
250
200
150
100
50
0
6 mesi
3 anni
Età
L'apprendimento
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Latente
È un apprendimento NON IMMEDIATAMENTE VISIBILE
L'esempio classico è ciò che gli animali apprendono
esplorando un ambiente
Intuitivo
È caratteristico dell'uomo e (limitatamente) degli ominoidei
Consiste nella capacità di concatenare apprendimenti diversi