Physiology and Behavior. Vol. 5 lap. 1411-1415. Pergamon Press, 1970. Printed in Great Britain

Exp6rience Pr6alable et Strat6gie dans le Conditionnement Op6rant

B R U N O W I L L

Laboratoire de Psychophysiologie, FaculM des Sciences, 7, rue de 1' Universitd, 67- Strasbourg, France

(Received 1 F e b r u a r y 1970)

WILL, B. Experience prdalable et stratdgie dana le conditionnement opdrant. PHYSIOL. BEHAV. 5 (12) 1411-1415, 1970.-- Huit groupes de 4 rats blancs ont r6ussi/t obtenir un nombre semblable de pastilles calibr6es apr/~s 12 s6ances de condi- tionnement; reals, selon l'fige ou la souche, ils parvinrent/t ce r~sultat de diff6rentes mani6res ou, en d'autres termes, par des strat~gie diff~rentes. Ces strategies, ~tudi~es grfice/t une analyse fine de la r6ponse, ne d~pendent pas des modalit~s pr6alables de renforcement: un traitement prb, alable de six s6ances n'a eu qu'un effet h court terme et ne peut gu~re expliquer la diff6rence effectivement observ~e ~ la douzi~me s6ance.

Conditionnement op6rant Strat6gie dans le conditionnement operant Traitement pr6alable

WILL, B. Expdrience prdalable et stratdgie dana le conditionnement opdrant. PHYSIOL. BEHAV. 5 (12) 1411-1415, 1970.-- Eight groups of 4 albino rats obtain a similar number of precision food pellets after 12 conditioning sessions; but, accord- ing to age or strain, they achieve this result by different means or, in other words, by different strategies. These strategies, studied by means of close analysis of the response, do not depend on previous reinforcement: a previous treatment of six sessions has only had a short-termed effect and cannot account for the effective difference observed at the twelfth session.

Operant conditioning Strategies in operant conditioning Prior experience

DANS un travail ant6rieur [3], nous avons montr6 que des rats blancs de m~me souche mais d'~ge diff6rent, soumis /l un conditionnement ol~rant, adoptaient selon l'~ge une faqon diff6rente de r6soudre un probl6me ou, comme nous l 'avons appel~¢, une strat6gie diff6rente. Certains aspects de cette question ont d6jh 6t6 61ucid6s [2] grace / t u n e 6tude pr6cise de la faqon d 'appuyer sur la p6dale chez les diff6rents animaux [1, 4]. Une question importante reste cependant posse; c'est celle du choix de telle ou telle strat6gie. Pour- quoi, par exemple, des rats fig~s utilisent-ils pr6f6rentiellement une strat6gie h appuis longs et les plus jeunes une strat6gie h appuis brefs et de type sp&:ial, alors que les deux fattens de faire semblent demander un effort semblable pour arriver ~t un r~sultat voisin? L'exI~rience pr6sente se propose de r6pondre, du moins en partie, ~ cette question; elle recherche si ces diff6rences peuvent s'expliquer par l 'histoire com- portementale r&:ente de l'individu, c'est-h-dire, dam notre Gas precis, par des contingences de renforcement diff6rentes en d6but de eonditionnement. Ceci constitue une des hypoth/~ses pr6sent~es dans un autre travail [5].

METHODE

Trente-deux rats blancs m~iles sent soumis ~t un condi- tionnement op6rant ~t renforcement positif (pastilles calibr6es de nourriture s~che) dans une cage d6nomm~¢ dam le com- merce distributeur automatique de nourriture R A C I A 65 et qui d6rive elle-mSme de l 'appareil de skinner. Nous y averts apport6 une modification en plat, an t devant la p6dale un

grillage perc6 d 'un orifice assez grand dans sa partie sup~r- ieure. Ce grillage rend la position assise sur la p6dale tr~s difficile et supprime pratiquement t o u s l e s appuis r~alis~s avec la partie post6rieure du corps de l 'animal. Les 32 rats de cette experience proviennent tous de l 'animalerie de l'institut d'histologie de Strasbourg, mais de deux souches diff6rentes de rats Wistar, h raison de seize rats par souche. Chacun de ces lots est compos~ de 8 animaux f i#s de 2 mois et de 8 autres de 11 mois. I1 faut remarquer que pour un ~ige donn6 les rats de la souche II sent en moyenne plus lourds (p < 0.001) que ceux de la souche I e t il sera probablement int6res- sant d'6tudier l'influence de ce facteur dans un travail ul- t6rieur (Tableau 1).

L'exp6rience comprend deux phases. Chacune dure six jours et comprend une s6ance par jour et par animal.

TABLEAU 1

POIDS MOYEN (EN GRAMMES) 24 HEURES AVANT LE D~BUT DE L'ExPI~RIENCE

2 mois 11 mois

Souche I Souche I1 Souche I Souche II

Moyenne 144,1 265,6 371,6 482,5 Erreur-type 12,80 14,25 12,64 15,88

1411

1412 WILL

(a) Dans la premiere phase la moitid des sujets est r~com- pens6e uniquement pour des appuis longs ( > 3,00 sec) et l 'autre moitid pour des appuis brefs (~<2,00 see). Le nombre de renforcements octroy& est croissant de s~ance en s~ance (5, 10, 15, 20, 30, 40; c'est4t-dire 120 renforcements en tout).

(b) Durant la deuxi~me phase la p ro~dure exl~rimentale, identique pour tous les rats, est pratiquement celle qui a d6ja dtd utilis6e et d~crite ailleurs [4]; elle a seulement dtd ramen6e ~t six jours au lieu de douze (vu que la premiere phase dure d6j~ six jours) et les s~ances ne sont pas limitdes une heure mais ~t un nombre d'appuis donnd (100, 200, 200, 200, 200 et 300) pour permettre une analyse statistique plus aisle. Le programme est un programme multiple particulier avec renforcement de la premi&e rdsponse en S ° (mSme si cette rdponse precede en partie S D) et extinction en S a. L'intervalle S 6, contrairement h S o, est variable. Le stimulus discriminatif positif est sonore (Fig. 1).

J

V

Souche I C L

r - - -4

TABLEAU 2

I i

C = renforcement des appuis courts L = renforcement des appuis longs J = Jeunes (2 mois) V = Vieux (I 1 mois) r =nombre de rgl~titions par case.

Souche I[

C L

Appui renforcd

Appul renforc4

Appul non renforc6

2e appui non renforc~

FIG. 1.

1 I I

I 1

I - t__

sn k~ (durde varlable) (durde flxe)

Representation schdmatique des caractdristiques princi- pales du programme utilis6 durant la phase II.

Les rats sont conditionnds en quatre s~ries de 8 rats. Pour ne pas surcharger le plan d'exl:~rience nous ne tenons pas compte du facteur s6ries jugd insignifiant a priori. Comme nous ne disposons que d'une seule cage exl~rimentale, les 8 rats d 'une s6rie sont done conditionn~s successivement au courant de la journ~e. Pour ~viter l'interf6rence de ce facteur parasite dans les comparaisons jug~es int~ressantes, nous avons proc6d6 ~ une r6partition syst6matique des heures de conditionnement: un jeune passe toujours apr6s un vieux; deux sdries commencent par un jeune, deux par un vieux. Les facteurs intdressants sont l'~ge, la souche et, bien sftr, le programme de renforcement de la premi6re phase. Le plan factoriel employ6 peut done 6tre r6sumd dans le Tableau 2.

L'enregistrement des diff6rentes variables (stimulus, r6ponse et renforcement) a 6t6 effectu6 sous forme graphique et sous forme numdrique. Ces syst6mes d'enregistrement permettent non seulement de compter le hombre d'appuis et d'appr6cier leur concordance avec les signaux, maisencore d'en mesurer l 'amplitude, la durde et d 'avoir une indication assez pr6cise sur les variations d 'amplitude par unit6 de temps grace /t l 'enregistrement graphique. Ce dernier mis au point par nous-mSme, permet l 'dtude de ce que Skinner a appeld la topographic de la r6ponse; il fournit grace/ t un syst6me de transmission m6canique entre p6dale et plume, des trac6s qui correspondent aux ddplacements de la pddale et que nous avons class6s arbitrairement en six cat6gories: A1, A 2 . . . A6 (cf. 4). Chacune de ces catdgories peut &re affect6e du signe +

ou - , scion que l 'appui est effectu6 au moment du stimulus discriminatif ou non.

A c e s syst~mes d'enregistrement graphiques et numdriques est adjoint un syst~me magn&ique doublant le syst~me graphique mais permettant surtout un traitement des donndes par ordinateur apr~s conversion analogique-numdrique.

En dehors des sdances exp6rimentales les rats sont groupds par quatre dans des cages d'dlevage et regoivent une nourriture d 'appoint (environ I g pour 30 g de poids) apr& les sdances de conditionnement. Chacun des quatre rats d 'une cage reqoit en mSme temps une boulette de nourriture et la con- somme en gdndral chacun dans son coin.

R E S U L T A T S

,4. La DurOc de la R~ponse

Comparons la dur6e moyenne des appuis effectu6s par les diff6rentes groupes de rats au ddbut de la premiere et de la deuxi~me phase, ainsi qu'~ la fin de cette deuxi~me phase.

Au stade initial du eonditionnement il ne semble pas qu'il y alt de diff6rence significative ni entre les souches, ni entre les ages, ni enfm entre lea traitements prdalables C et L (renforcement des appuis courts et longs). A cause de la d6fafllance d 'un syst~me d'enregistrement lors des deux premieres s6ances dans une s6rie, nous avons fait ces calculs sur les r6sultats obtenus ~ la troisi~me s6ance.

Si A eat le facteur age, B le facteur traitement pr6alable et C le facteur souche, le tableau d'analyse de la variance est donn6 darts le Tableau 3a.

Au d6but de la deuxi~me phase, par contre, une diff6rence significative (p < 0,025) apparalt entre les rats traitds diff6- remment pendant la phase I, quels que soit leur gtge ou leur souche. L'exp6rience pr6alable semble done induire un com- portement donn6 qui n'est, d'ailleurs, plus justifi6 dans la situation nouvelle. Ceci est vrai si l 'on consid~re la premiere ou bien les deux premieres s6ances de la deuxi~me phase. Consid6rons, par exemple, ce dernier cas; les rdsultats et le tableau d'analyse de la variance sont consignds sur le Tableau 3b.

A la fin de la deuxi~me phase enfm, c'est-/t-dire/t la douzidme s6ance (300 appuis par animal) la situation est pratiquement invers6e. On constate, en effet, que les dur6es moyennes d 'appui diff&ent significativement, (p < 0,01) entre les souches et entre les ages ce qui t end / t confirmer, du moins

STRATEGIE DANS LE CONDITIONNEMENT OPERANT 1413

TABLEAU 3

LA DUR~E DE LA RI~PONSE

JCI JLI VCI VLI JCII JLII VCH VLI[

a Moyenne 84,25 188,00 60,25 81,00 262,25 262,00 161,25 95,50 Erreur-type 22,32 80,35 16,29 3,46 1 4 6 , 2 3 181,70 45,77 9,84

b Moyenne 100,00 1 8 4 , 5 0 1 0 8 , 0 0 1 3 0 , 2 5 1 0 4 , 7 5 142,00 94,75 98,00 Erreur-type 12,60 28,05 21,43 20,19 16,18 32,48 10,49 12,81

c Moyenne 99,25 1 1 1 , 0 0 1 4 5 , 0 0 197,25 85,25 84,00 121,25 91,50 Erreur-type 17,71 13,12 32,54 23,08 6,73 11,51 19,84 11,50

a b c

Origine d.d.I. Sommes des carr~s F Somme des carr6s F Somme des carr~s F

AxBxC I 153,13 < 1 399,04 < 1 2.380,50 1,71 AxB 1 11.026,12 < 1 4.632,03 3,00 72,50 < I AxC 1 9.316,12 < 1 30,03 < 1 3.912,12 2,81 BxC 1 18.145,12 < 1 2.194,53 1,42 4.512,50 3,24 A (hge) 1 79.401,13 2,48 5.025,03 3,26 15.400,13 11,07 B (traitement) 1 1.711,13 < 1 10.841,28 7,03 544,50 < 1 C (souche) 1 67.528,13 2,11 3.465,28 2,24 14.535,13 10,44 R6siduelle 24 765.882,00 36.981,25 33.384,00 Totale 31 953.162,88 63.568,47 74.744,88

a--dur6e moyenne par appui exprim6e en 1/10e de seconde h la 3e s6ance. b--dur6e moyenne par appui exprim6e en 1/10e de seconde au d6but de la phase II (300 premiers appuis). c--durge moyenne par appui exprim6e en 1/10e de seconde & la fin de la phase II (300 derniers appuis).

pour le dernier de ces deux facteurs, les r6sultats obtenus dans l 'exl~rience cit~e ci-dessus [3]; le traitement pr6alable, par contre, n'entraine plus de diff6rence significative ~ ce stade. Le Tableau 3c donne ces r6sultats plus en d6tail.

On doit doric admettre que le traitement pr6alable n 'a eu dans notre cas qu'une action h court terme et ne peut gu~re expliquer les diff6rences effectivement observ6es b. la douzi~me s6ance. Les rats de la souche I produisent des appuis plus longs que ceux de la souche II, quels que soient l'~ge et le traitement pr6alable; de m~me, les appuis des rats de onze mois sont en moyenne plus longs que ceux des rats de deux tools, queis que soient la souche et le traitement pr~alable.

B. La Topographie de la ROponse

Comme nous l 'avons vu ailleurs [1] ces diff6rences de com- portement face/t un probl~me se traduisent non seulement dans la dur6e de la r6ponse, mais 6galement dans sa forme. Con- sid6rons le pourcentage d'appuis A + 1, type particulier d'appui, de dur6e inf6rieure/t la seconde et pr6sentant une variation d 'amplitude brutale et br~ve. Ces appuis sont les seuls ~t augmenter r6guli~rement en nombre au cours du conditionnement [5] et, lorsqu'on introduit un objet 6tranger, sont les seuls ~t ~tre conserv6s par plusieurs rats, t o u s l e s autres types d 'appui disparaissant. Nous constatons que le pourcentage de ces appuis diff~re significativement (p < 0,01)

selon les souches. I_~ encore, point de diff6rence imputable au traitement pr6alable. Apr~s transformation angulaire de la variable (qualitative) le tableau d'analyse de la variance est donn6 dans le Tableau 4a.

Ces r~sultats appellent certaines remarques: D'une part, la forme des appuis est li~e en partie ~ leur dur6e et il est donc injustifi6 de proc6der / l des analyses s6par6es des deux fac- teurs. Mais, la souche qui produit le plus d 'appuis du type A + I (appuis brefs par d6finition) est 6galement celle dont les appuis sont en moyenne les plus longs; la diff6rence ob- serv6e garde donc un sens.

D'autre part, ces r6sultats moyens ne doivent pas faire oublier l'int6r~,t d 'une investigation au niveau de rindividu. Ainsi, parmi les r6sultats que nous venons de consigner, les moyennes ne nous indiquent point que le rat qui produit le plus d 'appuis du type A + 1 se trouve justement dans la souche qui en moyenne en fournit le moins! Ce fait, aussi int6ressant certainement que le r6sultat moyen, ne peut 6tre analys6 correctement que si l 'on dispose de donn~es suffisantes sur l 'histoire comportementale de r individu en question. Ceci n'est malheureusement pas le cas darts cette exp6rience.

Enfin, ces r6sultats ne concordent pas exactement avec ceux de l 'exl~rience d6j/t cit~¢ [3]. Contrairement h ce que nous avions observ6 (dans des conditions certes diff6rentes et sur une autre souche), ce sont les rats les plus calmes qui font le plus d 'appuis A + 1. Nous notons, en effet, une corr6-

141,4 WI I )

TABLEAU 4

LA [:ORME I)E LA REPONSE

a

JCI JLI VCI VLI JCII JLII VCII VLII

Pourcentages 7 2 t 3 6 3 0 0 1 d'appuis "A-~- 1" 14 4 5 7 6 1 0 0

2 4 13 8 0 0 34 1 2 7 5 5 3 0 0 0

Origine Somme des carr6s d.d.1. Variance F

AxBxC 0,001 I - - --~ 1 AxB 0,000 1 - - -< t AxC 0,002 1 - - ~ 1 BxC 0,014 1 - - <z 1 A (fige) 0,009 1 - - <: 1 B (traitement) 0,042 1 - - 2,47 C (souche) 0,179 1 - - 10,52 R6siduelle 0,414 24 0,017 Totale 0,661 31

b

0//o d ' a p p u i s A + l 55 51 5 42 40 78 36 47 0 22 5 5 40 33 50 77

% d ' a p p u i s A - - 5 20 31 68 47 7 27 71 68 80 62 66 66 36 59 90 31 e t A - 6

Suite 10 0 72 0 50 68 60 52 42 0 16 0 45 47 54 31 35 57 6 30 80 20 16 34 31 53 40 67 30 21 13 21

a - - % d'appuis " A + 1". b--correlation entre les pourcentages d'appuis " A ÷ 1" et les appuis "A- -5 et A - 6 " .

lation inverse hautement significative (p < 0,01) entre le pouromtage d 'appuis A -t- 1 (calcul6, cette fois-ci, sur le total des appuis effectu6s en S ° ) et le pourcentage d 'appuis saccad6s ou nerveaux A - 5 et A - 6 (calcul6 sur le total des appuis effectu6s en Sa). Le coefficient de corr61ation r = - 0,50 avec 30 d.d.1. (el. Tableau 4b).

Rappelons [ef. 1] que le pourcentage d 'appuis A q- 1 est probabl©ment, dans not re cas du moins, un eriti~re de con- di t ionnement bien plus p r ~ i s que le d6bit de r~pons¢ bas~ sur le nombre d 'appuis bruts 6mis par unit6 de temps: Ces appuis A -t- 1 sent, en effet, les seuls ~t augmenter tr~s nette- ment et r~gulii~rement en hombre au cours du eondit ionne- ment. II faut admett re par eons&luent que les animaux d 'une souche se sent mieux conditionn6s que ceux de l 'autre. Mais, ces derniers obtiennent-ils pour autant moins de pastilles ?

C. Le Renforcement de la R~ponse

Les rats de la souche I I moins bien conditionn6s obtiennent effectivement moins de pastilles que ceux de la souche I au cours des deux premieres s~ances de la deuxi~me phase (p < 0,03) (el. Tableau 5b).

Ceci semble traduire une difficult6 d 'adapta t ion diff&ente selon les souehes, mais qui ne s'6talt pour tant pas manifest~e au d6but de la premii~r¢ phase. Le nombre d 'erreurs com- raises pour obtenir les quinze premiers renforcements ne diff~re pas signiiieativement d 'une soueh¢ ~t l 'autre, ni d 'un ~tge ~t l 'autre ; il diffi~re soulement entre traitements prb.alables (p < 0,01), les rats commet tan t plus d'caxeurs avec le pro- g ramme de renforcem©nt des appuis longs (ef. Tableau 5a).

Mais, ~t la douzii~me s ~ n e ¢ te nornbr¢ de pastilles obtenues est le m6me (au risque de deuxii,~me esp&:e pros) quels que

STRATEGIE DANS LE COND1TIONNEMENT OPERANT 1415

TABLEAU 5

LE RENFORCEMENT DE LA RgPONSE

JC[ JLI CVI VLI JCII JLII VCII VLII

a Moyenne 73,00 105,50 59,75 I01,00 66,75 98,00 6,25 135,00 Erreur-type 13,02 23,19 6,67 8,57 15,06 23,46 15,56 3 i ,37

b Moyenne 44,75 92,25 73,00 72,00 50,25 61,50 54,75 51,50 Erreur-type 11,55 8,00 8,82 14,46 7,80 3,84 8,67 9,04

c Moyenne 35,25 28,50 46,00 44,50 23,25 18,50 50,75 13,00 Erreur-type 10,25 4,29 15,33 1,65 4,26 3,42 29,58 3,46

a b c

Origine d.d.l. Somme des carr6s F Somme des carr6s F Somme des carr6s F

AxBxC 1 528,12 ( 1 577,99 1,61 1.112,70 1,91 AxB 1 1.250,00 ~. 1 1.984,51 5,52 385,00 ( 1 AxC 1 1.275,13 ~ 1 91,13 < 1 11,25 < 1 BxC 1 450,00 ~ 1 741,13 2,06 586,50 ~ 1 A (fige) 1 112,50 < 1 3,12 ( 1 1.188,31 1,85 B (traitement) 1 15.753,13 11,13 1.485,12 4,13 1.287,81 2,01 C (souche) 1 264,50 < 1 2.048,00 5,70 1.188,31 1,85 R6siduelle 24 33.963,50 8.615,00 15.345,30 Tot.ale 31 53.596,88 15.546,00 20.724,00

a--nombre d'erreurs (R-) commises jusqu'/~ l'obtention des 15 premiers renforcements. b--hombre de pastilles obtenues grftce aux 300 premiers appuis de la phase IL C--hombre de pastilles obtenues gffice aux 300 derniers appuis de la phase II.

soient la souche, l'fige et le traitement pr6alable (cf. Tableau 5c).

Cette derni6re constatation qui confirme les r6sultats ob- tenus clans certains de nos travaux [2, 3] est importante. II est impossible d'expliquer les diff6rences comportementales observ6es en fin de conditionement par un crit6re de renta- bilit6.

CONCLUSION

Tout ceci nous ram~ne une fois de plus a la question que nous nous sommes d~j~ posse en termes analogues: pourquoi deux comportements qui semblent demander un effort sem- blable pour arriver a un but semblable ne sont pas utilis~s

indiff6remment par des rats de souche ou d'fige diff&ents? Nous avons pourtant progress6 d 'un pas en constatant que nous ne pouvions pas expliquer les ditf6rences observ6es en fin de conditionnement par les modalit6s de renforcement diff6rentes appliqu6es aux m~mes sujets au cours d 'une pr6- exp6rience.

Ceci nous foumit 6videmment un argument de plus pour qualifier ces comportements de strat6gies et pour chercher la r6ponse/t notre probl~me/L la fois du c6t6 g6n6tique (differ- ence entre les souches), du c6t6 ontog6n6tique (difference entre les figes) et du c6t6 typologique (corr61ation inverse entre les pourcentages d 'appuis nerveux et les pourcentages d 'appuis A + 1).

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