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オペラント条件付けチャンバー（スキナーボックスとも呼ばれる）は、動物の行動を研究するために使用される実験装置です。オペラント条件付けチャンバーは、BFスキナーがハーバード大学の大学院生だったときに作成されました。このチャンバーは、オペラント条件付けと古典的条件付けの両方を研究するために使用できます。[ 1 ] [ 2 ]
スキナーは、エドワード・ソーンダイクが最初に考案したパズルボックスの変形としてオペラント条件付けチャンバーを考案した。[ 3 ]スキナーの初期の研究はラットを用いて行われたが、後にハトの研究へと移行した。[ 4 ] [ 5 ]オペラント条件付けチャンバーは、行動を観察したり操作したりするために使用できる。動物はボックスに入れられ、報酬を得るためにレバーを作動させたり、光や音の刺激に反応したりすることを学習しなければならない。報酬は、食べ物であったり、大きな警報音などの有害な刺激の除去であったりする。このチャンバーは、制御された環境で特定の仮説を検証するために使用される。
スキナーは、自分の名前が実験の名称として使われることを嫌がっていたことが知られている。[ 6 ]心理学者のクラーク・ハルと彼のイェール大学の学生たちが「スキナーボックス」という表現を作り出したと考えられている。スキナー自身はその用語を使わないと述べており、出版された文書ではハワード・ハントに「スキナーボックス」の代わりに「レバーボックス」を使うように頼んだほどである。[ 7 ]
1898年、アメリカの心理学者エドワード・ソーンダイクは、オペラント条件づけの基礎となる「効果の法則」を提唱した。 [ 8 ]ソーンダイクは、猫が新しい行動をどのように学習するかを解明するために実験を行った。彼の研究は、猫がパズルボックスから脱出しようとする様子を観察することであった。パズルボックスは、猫がレバーを動かすか、解放の引き金となる行動を起こすまで、猫を閉じ込める仕組みになっていた。[ 9 ]ソーンダイクは何度か試行を行い、猫が脱出に必要な行動を起こすのにかかる時間を記録した。彼は、猫は環境を洞察的に観察するのではなく、試行錯誤の過程から学習しているように見えることを発見した。猫は、自分の行動が何らかの結果につながり、その結果の種類によって行動が繰り返されるかどうかが左右されることを学習した。ソーンダイクの「効果の法則」には、オペラント条件づけとして知られるようになるものの核心要素が含まれていた。BFスキナーは、ソーンダイクの既存の研究を発展させた。[ 9 ]スキナーは、行動の後に報酬が続くと、その行動は繰り返される可能性が高くなるが、何らかの罰が続くと、繰り返される可能性が低くなると理論づけた。彼はソーンダイクの効果の法則に強化という言葉を導入した。[ 10 ]スキナーは実験を通して、消去、罰、一般化を含むオペラント学習の法則を発見した。[ 10 ]
スキナーは、特定の仮説検証と行動観察を可能にするためにオペラント条件付けチャンバーを設計した。彼は、自然界での行動観察は予測不可能であるため、より制御された環境で動物を観察する方法を作りたかった。[ 2 ]
オペラント条件付けチャンバーは、研究者が動物の行動や条件付けへの反応を研究することを可能にする。研究者は、特定の刺激に反応して動物に特定の行動（レバーを押すなど）を実行するように教えることによってこれを行う。正しい行動が実行されると、動物は食物やその他の報酬の形で正の強化を受ける。場合によっては、チャンバーは誤った反応を抑制するために正の罰を与えることがある。たとえば、研究者は「ヒートボックス」を使用して特定の無脊椎動物のオペラント条件付けへの反応をテストしたことがある。[ 11 ]このボックスには操作に使用される2つの壁があり、一方の壁は温度変化を起こすことができるが、もう一方の壁は温度変化を起こすことができない。無脊椎動物が温度変化を起こすことができる側に移動するとすぐに、研究者は温度を上げる。最終的に、無脊椎動物は温度変化を起こさない側にとどまるように条件付けられる。条件付け後、温度を最低設定にしても、無脊椎動物はボックスのその側を避けるようになる。[ 11 ]
スキナーのハトを使った実験では、一連のレバーが使われた。レバーを押すと、ハトは餌をもらえる仕組みだった。[ 5 ]動物の学習行動を研究するにつれて、この仕組みはより複雑になった。ハトを条件付け室に入れ、もう1羽をプレキシガラスの壁で仕切られた隣の箱に入れた。条件付け室のハトは、もう1羽のハトが見ている中で、レバーを押して餌をもらうことを学習した。その後、ハトを入れ替えて、研究者は文化的な学習の兆候がないか観察した。
オペラント条件付け実験室の外殻は、被験動物を容易に収容できる大きさの大きな箱である。一般的に用いられる動物には、げっ歯類（通常は実験用ラット）、ハト、霊長類などがある。実験室は、注意をそらす刺激を避けるため、多くの場合、防音・遮光構造になっている。
オペラント条件付けチャンバーには、行動反応や動作（つつく、押す、押すなど） の発生を自動的に検出できる少なくとも 1 つの応答メカニズムがあります。これは、動物が刺激の存在下で反応するレバーまたは一連のライトである可能性があります。霊長類やラットの典型的なメカニズムは応答レバーです。被験体がレバーを押すと、反対側の端がスイッチを閉じ、コンピューターまたはその他のプログラムされたデバイスによって監視されます。[ 12 ]ハトやその他の鳥の典型的なメカニズムは、鳥が十分な力でキーをつつくとスイッチが閉じる応答キーです。[ 5 ]オペラント条件付けチャンバーのもう 1 つの最低限の要件は、食物報酬などの一次強化子を与える手段があることです。
1つの応答機構と1つの給餌器といった単純な構成でも、さまざまな心理現象を調査するために使用できます。現代のオペラント条件付けチャンバーには、複数の応答レバー、2つ以上の給餌器、光、音、音楽、図形、絵などさまざまな刺激を生成できるさまざまな装置など、複数の機構が備わっている場合があります。一部の構成では、さまざまな視覚刺激をコンピュータで生成するためにLCDパネルを使用したり、再現したいパターンを作成するために一連のLEDライトを使用したりします。 [ 13 ]
オペラント条件付けチャンバーの中には、動物に電気ショックを与えるための電気ネットや床を備えたものや、餌がいつ入手できるかを知らせるさまざまな色のライトを備えたものもあり、これらは正の罰として動物に電気ショックを与えることができる。[ 14 ]
オペラント条件付けチャンバーは、特に動物学習をはじめとする様々な研究分野で広く用いられるようになっている。チャンバーの設計により、動物の観察が容易になり、特定の行動を操作するための空間が提供される。このような制御された環境は、野外では実施できない研究や実験を可能にする。
オペラント条件付けにはさまざまな応用例があります。たとえば、子供の行動形成は、褒め言葉、コメント、承認、不承認によって影響を受けます。[ 15 ]オペラント条件付けの重要な要素は、実生活の状況での学習を説明できることです。幼い頃から、親は子供の行動を、達成（ハイハイや最初の一歩）の後に報酬や賞賛を与えることで育て、そのような行動を強化します。子供が行儀が悪かった場合、言葉による制止や特権の剥奪といった罰を用いて、その行動を繰り返さないようにします。
スキナーの動物とその行動に関する研究は、人間を対象とした同様の研究に必要な枠組みを築きました。彼の研究に基づいて、発達心理学者は正の強化と負の強化の効果を研究することができました。スキナーは、環境が行動に影響を与え、その環境を操作すると行動が変化することを発見しました。このことから、発達心理学者は子供のオペラント学習に関する理論を提唱しました。その研究は、幼児の教育と病気の治療に応用されました。[ 10 ]スキナーのオペラント条件付け理論は、心理学者が行動がどのように学習されるかを理解する上で重要な役割を果たしました。この理論は、学習プロセスで強化が非常に効果的に使用できる理由と、強化スケジュールが条件付けの結果にどのように影響するかを説明します。
スロットマシン、オンラインゲーム、出会い系アプリは、特定の行動を強化するために洗練されたオペラント強化スケジュールが使用されている例です。[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]
ゲームデザイン要素をゲーム以外の文脈で使用する手法であるゲーミフィケーションは、オペラント条件付けやその他の行動主義的手法を用いて望ましいユーザー行動を促すものとしても説明されている。[ 20 ]