巴甫洛夫建立条件反射理论时，恐怕没想到后世的这些荒唐
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2023年2月27日是俄国著名生理学家伊万·巴甫洛夫（Ivan Pavlov，1849年9月26日－1936年2月27日）去世87周年。巴甫洛夫为第四届诺贝尔生理学或医学奖得主，但他最著名的研究，还是关于条件反射理论的研究。
朱勇 ｜ 撰文
SAIXIANSHENG巴甫洛夫和条件反射
这位科学家就是俄国著名生理学家伊万·巴甫洛夫（Ivan Pavlov，1849年9月26日－1936年2月27日），他在诺奖报告中介绍的最新发现就是条件反射。
1904年，巴甫洛夫因为在消化系统研究上做出的众多贡献被授予了诺贝尔医学或生理学奖。对绝大多数的诺奖获得者来说，诺奖是人生中的最大成就和科研生涯的巅峰。但对巴甫洛夫来说，诺奖工作只是他科研生涯中的第一章，是他后来取得的更大成就的前奏。历史上获得诺奖但却以其它成就而著称于世的科学家寥寥无几。爱因斯坦是另一位，他因光电效应而获得1921年的诺贝尔物理学奖。但一提起他，人们首先想到的是相对论（这种反应也是一种条件反射）。
条件反射现象并不是巴甫洛夫第一个发现的。中国古人就曾多次描述过条件反射现象：从杯弓蛇影到风声鹤唳，从谈虎色变到惊弓之鸟，从见钱眼开到轻车熟路，从触景生情到睹物思人。尽管没有把这些现象命名为条件反射，古人对其已运用得炉火纯青。从曹操的望梅止渴到曹丕的画饼充饥，条件反射常常被用来操纵心理或解释事情。
成功使用条件反射的最典型的例子莫过于“郭纯哭母”的故事。据《朝野佥载》记载，“东海孝子郭纯丧母，每哭则群乌大集。使检有实，旌表门闾。后讯，乃是孝子每哭，即撒饼于地，群乌争来食之。其后数如此，乌闻哭声以为度，莫不竞凑，非有灵也。” 郭纯为了博得孝子的好名声，用“撒饼于地”的非条件刺激，结合“哭母”的条件刺激，反复训练乌鸦，让其形成“闻哭”而“竞凑”的反射，造成了惊天地之灵的假象，蒙蔽了民众和官府。
与古人不同的是，巴甫洛夫把条件反射当作科学现象用科学方法来研究。他在实验室里以狗为实验对象来探究其机理，并建立出一套完整的理论体系。随着条件反射理论的不断完善，巴甫洛夫从一名诺奖级的生理学家晋升为行为心理学的奠基人。
其实，巴甫洛夫直到50多岁时才开始转向研究条件反射。在科学史上最常见的描述中，这次转向起源于几次失败的实验。巴甫洛夫在研究狗的唾液分泌时，发现数据极不稳定，忽高忽低。他后来发现当狗在还没有接触到食物时，一看到穿着白大褂的实验人员进来时，就开始分泌唾液。他又因此改进实验，每到喂食的时候先打铃。经过几次重复后，他发现，即使不提供食物，只要打铃，狗也会分泌唾液。
然而，这个描述不仅大大简化了历史，还包括着很多错误的信息。真实的历史往往要比课本上的记述或民间的传说更凌乱、更琐碎。巴甫洛夫关于条件反射的科研历程包括了许许多多被人们忽略的细节：
1. 条件反射项目是在巴甫洛夫掌管实验医学研究所（Institute of Experimental Medicine）之后开展的。他手下有一支强大的科研团队，很多重要突破是由他手下数名科学家完成的。
2. 从消化系统到条件反射的转向也不是在几天内一蹴而就决定的，而是经过几年的时间逐渐完成的。1903年，巴甫洛夫只分派了一名科学家研究条件反射。1905年该项目的科研人员增加至两名，1906年增至三名。到了1907年，实验室的所有人员都被投入到这个方向上。
3. 他们对条件反射的探索持续了30多年。在此期间并没有某个“啊哈”时刻或“尤里卡”瞬间。这段漫长的历程绝非一帆风顺。除了无数的挫折、反复和修正，他们的科研还受到了日俄战争（科研人员被迫服军役）、第一次世界大战、沙俄到苏联的政权交替，以及水灾的干扰。
4. 让我们大多数人最为惊讶的是，巴甫洛夫团队在正式实验中并没有使用铃。铃在他们眼中并不是一个精准可靠的科学仪器，它发出的声音杂乱、不可控，且重复性差。为了产生条件刺激，他们使用的是更准确的节拍器。
为了阐明条件反射，巴甫洛夫团队创立了一系列的专业名词：非条件反射或本能反射（进食时分泌唾液），非条件刺激 （食物），条件刺激（预示或伴随食物的节拍器声音），非条件和条件反应（唾液分泌）。他们发现，如果只给条件刺激而不给非条件刺激，反复几轮之后，狗之前建立的条件反射会逐渐变弱，直至消失。他们称这种现象为“消退”（extinction）。
巴甫洛夫团队还发现，形成条件反射离不开中枢神经系统。有的条件反射不需要高层意识的参与，有的则需要高层意识和大脑皮层的参与。条件反射的本质是通过练习把原本不相干的两种信号在中枢神经系统中（简单的条件反射只依赖于小脑和脑干）建立联系。条件反射的建立反映了神经系统的可塑性，也成为动物学习的基础。比如，我们做算数题、踢足球、学骑自行车都离不开条件反射。
巴甫洛夫团队还发现，条件反射的建立和维持非常脆弱。在引进条件刺激的同时，应该严格控制环境，减少其它信号的干扰。隔壁两个科研人员的交谈，窗外街上车辆行驶引起的震动，阳光在地板上投射的影子都会影响实验的结果和重复性。为了严格控制实验条件，在1911-1924期间，巴甫洛夫扩建、改造了一系列实验室。新的实验室防震隔音，被誉为“寂静之塔”（the Towers of Silence）。科研人员不直接接触到狗，而是通过潜望镜来观察狗的行为。
图2. 一只狗站在“寂静之塔”的一个孤立的房间里。照片左侧的各种开关使实验者能够在不进入房间的情况下给动物施予各种刺激。图源：参考文献6
如果后人能认真了解一下条件反射的脆弱性，也许会避免对条件反射的滥用，甚至能少犯一些致命的错误。
1941年，德军用闪电战入侵苏联。在入侵初期，德军节节胜利，而取胜的关键是其坦克部队。为了阻止德军的坦克，苏军开始训练一批反坦克犬。训练的目的是，牺牲一条狗的生命来炸毁或破坏一辆坦克。狗的身上绑上爆破装置，专门往德军坦克下钻，然后引爆自己，与坦克同归于尽。训练的过程就是培养条件反射：把食物放在训练坦克的底下，让饥肠辘辘的狗去那里觅食。在1941-1943两年期间，苏联红军共训练了4万多只反坦克犬。
图3. 反坦克犬及其身上携带的爆破装置。图源：参考文献11
但训练好的反坦克犬被派上战场后，效果却不尽人意。首先，真正战场的噪音远大于平时模拟训练时的户外噪音。面对轰鸣而来的坦克群，狗往往会被震慑住，掉头跑回自己的阵地。其实，巴甫洛夫早已预料过这种情况。在1904年的诺奖报告中，他指出“......我们的这种反应可能会受到某些干扰的抑制。比如，通过狗的眼睛或耳朵给他们以强烈的感官刺激，以至于引起他们全身颤抖（从而会阻止条件反应的再现。）”
其次，反坦克犬在平时训练时使用的是苏军的坦克。苏军的坦克烧的是柴油，而德军坦克烧的是汽油。在战场上，嗅觉敏锐的反坦克犬专门寻找有熟悉味道的坦克……其结果可想而知。
尽管如此，苏军宣称，反坦克犬共摧毁了300辆德军坦克。但很多人都怀疑这一数据的真实性。
不论其真实的成功率到底有多高，反坦克犬自问世以来就在伦理道德等方面争议不断，直至1996年这种训练才彻底绝迹。但与条件反射用在治疗患者方面相比，反坦克犬引起的争议则是小巫见大巫了。
一种常见的厌恶疗法是电击疗法。比如让儿童戴上一个有传感器的头盔。当儿童用头撞墙时，他们头盔中的传感器被激活，发送信号到绑在他们胳膊或腿上的电极，以启动电击疗法。
厌恶疗法一直争议不断。很多人反对这种“把孩子训练成机器人”的疗法，因为孩子们并不是“巴甫洛夫的狗”。他们认为，任何厌恶疗法都会给孩子们造成或多或少的心理创伤。支持者则认为对情况比较严重、有自残行为的自闭症儿童，厌恶疗法是目前能找到的最有效的方法。美国心理学家里姆兰（Bernie Rimland）曾评论说：“虽然对自闭症患者使用电击也令我反感，但它并不像自残者对自己做的一些事情更令我反感：用手戳自己的眼睛导致失明、用头撞墙造成颅骨骨折、咬断自己的拇指……”
这些争议一直持续到今天。2020年3月，美国FDA发布禁令，禁止在对有自残或攻击行为的儿童或成人进行厌恶疗法时使用电击设备。但在2021年7月，一个美国联邦上诉法院推翻了该禁令。在帮助自闭症患者上最具影响力的公益组织Autism Speaks随即发表声明，反对法院的这一决定：“在自闭症或任何发育障碍的治疗中，施加痛苦的厌恶条件反射疗法绝不应该占一席之地。”
每一个自闭症儿童都是一个谜。也许等我们真正了解了他们的内心世界后，才会找到更有效的交流方式。
《鲨鱼缸》（Shark Tank）是我比较喜欢的一个电视系列真人秀。在每一集中，几个初创企业的创始人轮流上场向五位经验丰富、个性鲜明的投资人宣传自己的公司或创业点子，希望当场获得融资意向。这五位投资人也被称为“鲨鱼”。在创始人介绍之后，鲨鱼们会提出各种问题，以便深入了解该公司，判断其是否有投资潜力。鲨鱼的问题少数比较温和，大多数比较尖锐。在极少数的情况下，投资人甚至会对创始人破口大骂。名字显然来自巴甫洛夫的巴甫洛克（Pavlok）公司就受到了如此的待遇。
巴甫洛克公司推出的是一款售价为200美元的电子手环。想戒除某种不良习惯的消费者将其戴在手腕上，比如在忍不住想吸一根香烟或想多喝一杯酒时，按一下手环上的按钮，就会给自己来一次340伏的电击（电压可以自己在手机上设置）。经过几次重复后，他/她就建立了条件反射，把吸烟或酗酒和电击的痛苦联系起来，从而杜绝了这个坏习惯。简单来说，作为自控型、现实版的紧箍咒，巴甫洛克设备就是在想做坏事时主动给自己上刑，其效果相当于告诉朋友说，“每当你看到我拿出烟来想要吸的时候，就照我脸上来一拳”，那个朋友居然照做了，而且还会形影不离、锲而不舍地跟着你。
2016年5月，巴甫洛克创始人马尼什（Maneesh Sethi）亮相鲨鱼缸。他给每位鲨鱼发了一块手环。在现场演示的时候，每位鲨鱼都被电击了一次。（看来，VC不但要承担风险，有时还会遇到危险。）
图4.创始人马尼什（Maneesh Sethi）向“鲨鱼”们推销巴甫洛克公司。图源：参考文献14
鲨鱼罗伯特（Robert Herjavec）提出了一个很尖锐的问题：“如果我有足够强的自律力来电击或惩罚自己，那我难道没有自律力去停止坏习惯吗？”马尼什并没有直接回答，只是继续讲述这个方法效果有多好，并有大量的临床数据支持。鲨鱼马克（Mark Cuban）扫了一眼巴甫洛克汇集成册的临床数据后，变得非常愤怒，说这些临床数据都是别人做的用来评估厌恶疗法的，而不是巴甫洛克公司自己的数据。他直接当场宣布马尼什是骗子。
鲨鱼中唯一对巴甫洛克感兴趣的是凯文（Kevin O’Leary）。但创始人马尼什宣称希望和除了凯文之外的任何鲨鱼合作。这下惹火了凯文。他当场爆粗口，将马尼什驱逐出场。
没有从鲨鱼缸中得到任何投资的巴甫洛克继续运作。马尼什于2018年10月宣布，公司已经开始盈利。
在当今社会中，以条件反射为基础的“行为工程学”已渗透到各个角落：儿童教育、广告营销、竞选活动、宠物训练、戒毒治疗……条件反射已经无孔不入，潜移默化地影响着我们的生活。当我们听到“巴黎”两个字，首先想到“浪漫”；当我们看到烹饪的视频时，不由得勾起馋虫；当我们看到别人打哈欠，自己也会陪着打；我们只认准一种品牌的洗发水，或许是因为其广告中塑造的青春美好已在我们心中刻下了烙印。
而我们个人的成长也离不开条件反射。没有条件反射的形成和积累，我们无法真正地驰骋球场、欣赏电影或写作绘画。条件反射甚至悄然走进了我们的情感世界：“青青子衿，悠悠我心”和“每逢佳节倍思亲”都是思念的条件反射。
我们每个人一生中都建立了千万种条件反射。你之所以成为独一无二的你，一个重要原因是你的生活经历赋予了你独特的条件反射组合。
关于条件反射还有很多疑惑我们没有解答。正如巴甫洛夫在他的诺奖报告中提到的：“本质上，生活中只有一件事让我们感兴趣——我们的心理世界。但它的机理在过去和现在一直是包裹在黑暗中。人类的所有资源、艺术、宗教、文学、哲学和历史科学，汇集在一起，给这片黑暗带来了一些光明。但是人类还有另一种强大的手段：自然科学及其严格、客观的研究方法。”
在人类认清自我的征程上，我们才刚刚起步。