刺激反応モデル

刺激反応モデルは、個人が外部刺激にどう反応するかを説明する心理学の概念的枠組みです。このモデルによれば、外部刺激は、多くの場合、意識的な思考を必要とせずに、生物の反応を引き起こします。このモデルは、行動の機械的な側面を強調し、反応を引き起こす刺激を理解して操作することで、行動を予測および制御できることが多いことを示唆しています。

応用分野

刺激反応モデルは、国際関係、^[1] 心理学、^[2] リスク評価、^[3] 神経科学、^[4] 神経に着想を得たシステム設計、^[5] など多くの分野で応用されています。

薬理学的用量反応関係は、刺激反応モデルの応用です。

このモデルが適用できるもう一つの分野は、トゥレット症候群などの心理的問題/障害です。研究によると、ジル・ド・ラ・トゥレット症候群（GTS）^[6]は、刺激と反応（S‐Rリンク）のつながりの作成、修正、維持に関連する認知機能の強化によって特徴付けられる可能性があります。具体的には、手続き的シーケンス学習と、新しい発見としてイベントファイルバインディングの2つの領域が、GTSにおける機能亢進の収束証拠を示しています。^[7]

これまでのEラーニングの研究では、オンライン学習は、突然教室での学習パターンからバーチャルな学習パターンへと変わる講師や学生にとって、さらに困難になることが証明されています。これは主に、この変化の突然性により、講師がバーチャル学習環境での講義に十分な準備をすることが困難になるためです。上記の事実を踏まえ、本研究では、刺激-生物-反応（SOR）理論に基づいて、フロー理論を技術受容モデル（TAM）理論に統合した新しいモデルを提案します。SORモデルは、オンライン顧客行動のこれまでの研究で広く使用されており、モデル理論には、刺激、生物、反応の3つの要素が含まれています。外部環境に含まれる刺激が人々に変化を引き起こし、それが行動に影響を与えると仮定します。^[8]

数学的定式化

刺激反応モデルの目的は、刺激xと反応Yの期待値（またはその他の位置の尺度）との関係fを記述する数学的関数を確立することです。^[9]

\mathrm {E} (Y)=f(x)

このような関数に対して一般的に想定される単純化は線形であり、次のような関係が見られることが予想される。

\mathrm {E} (Y)=\alpha +\beta x.

線形モデルの統計理論は50 年以上にわたって十分に開発されており、線形回帰と呼ばれる標準的な分析形式が開発されています。

制限応答関数

多くの種類の反応には固有の物理的限界（例えば、最小最大筋収縮）があるため、反応をモデル化するために有界関数（ロジスティック関数など）を使用することがしばしば適用可能である。同様に、線形応答関数は、任意に大きな応答を意味するため非現実的である可能性がある。バイナリ従属変数の場合、プロビットモデルやロジットモデルなどの回帰法、またはスピアマン・カーバー法などの他の方法による統計分析。^[10]非線形回帰に基づく経験的モデルは、刺激と反応の関係を線形化するデータの変換を使用するよりも通常は好まれる。^[11]

実際の入力（刺激）に対する反応の確率のロジットモデルの一例（）は、 $x$ $x\in \mathbb {R}$

p(x)={\frac {1}{1+e^{-(\beta _{0}+\beta _{1}x)}}}

関数のパラメータはここにあります。 $\beta _{0},\beta _{1}$

逆に、プロビットモデルは次のようになります。

p(x)=\ファイ (\beta _{0}+\beta _{1}x)

ここで、正規分布の累積分布関数です。 $\Phi (x)$

ヒル方程式

生化学と薬理学において、ヒルの式は2つの密接に関連した式を指します。そのうちの1つは、薬物または毒素に対する反応（筋収縮などのシステムの生理学的出力）を薬物の濃度の関数として表します。^{[12]ヒルの式は、}用量反応曲線の構築に重要です。ヒルの式は次の式です。ここで、は反応の大きさ、は薬物濃度（または同等の刺激強度）、は最大反応の半分を生み出す薬物濃度、はヒル係数です。 $E$ ${\ce {[A]}}$ $\mathrm {EC} _{50}$ $n$

{\frac {E}{E_{\mathrm {max} }}}={\frac {1}{1+\left({\frac {\mathrm {EC} _{50}}{[A ]}}\右)^{n}}}

^[12]

ヒル方程式は、投与量の対数に関するロジスティック関数（ロジットモデルに類似）に再構成されます。

モデルの創始者

イワン・パブロフ

パブロフは、胃に瘻孔を慢性的に埋め込むことで犬の消化器系の研究を開始し、消化プロセスの調節において神経系が主要な役割を果たしていることを極めて明確に示すことができました。消化に関する実験は、中立的な刺激が、反応を引き起こす別の刺激と繰り返し組み合わせることで、特定の反応を引き起こす能力を獲得するという、最初の学習実験モデルの開発につながりました。^[13]

エドワード・ソーンダイク

このモデルを提唱したソーンダイクは、学習は刺激と反応から生じると信じていました。^[14]パブロフは犬を使った実験によってこの理論を広め、革命を起こしました。

参考文献

^ グレッグ・キャッシュマン (2000)。「国際的相互作用: 刺激反応理論と軍拡競争」。戦争の原因は何か?: 国際紛争理論入門。レキシントン・ブックス。160～192 ページ。ISBN 978-0-7391-0112-4。
^ Stephen P. Kachmar および Kimberly Blair (2007)。「生涯にわたるカウンセリング」。Jocelyn Gregoire および Christin Jungers (編)。カウンセラーの手引き: 初心者カウンセラーが知っておくべきこと。Routledge。143 ページ。ISBN 978-0-8058-5684-2。
^ Walter W. Piegorsch および A. John Bailer (2005)。「刺激反応データによる定量的リスク評価」。環境データの分析。John Wiley and Sons。pp. 171–214。ISBN 978-0-470-84836-4。
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さらに読む

Holland, Peter C. (2008). 「学習における認知理論と刺激反応理論」.学習と行動. 36 (3): 227–241. doi :10.3758/lb.36.3.227. PMC 3065938. PMID 18683467 .

[1] グレッグ・キャッシュマン (2000)。「国際的相互作用: 刺激反応理論と軍拡競争」。戦争の原因は何か?: 国際紛争理論入門。レキシントン・ブックス。160～192 ページ。ISBN 978-0-7391-0112-4。

[2] Stephen P. Kachmar および Kimberly Blair (2007)。「生涯にわたるカウンセリング」。Jocelyn Gregoire および Christin Jungers (編)。カウンセラーの手引き: 初心者カウンセラーが知っておくべきこと。Routledge。143 ページ。ISBN 978-0-8058-5684-2。

[3] Walter W. Piegorsch および A. John Bailer (2005)。「刺激反応データによる定量的リスク評価」。環境データの分析。John Wiley and Sons。pp. 171–214。ISBN 978-0-470-84836-4。

[4] Geoffrey W. Hoffmann (1988)。「ヒステリシスを持つニューロン?」Rodney Cotterill (編) 著『脳科学におけるコンピュータシミュレーション』ケンブリッジ大学出版局、pp. 74–87。ISBN 978-0-521-34179-0。

[5] Teodor Rus (1993). ソフトウェアのためのシステム方法論. World Scientific. p. 12. ISBN 978-981-02-1254-4。

[6] 「トゥレット症候群 - 症状と原因」メイヨークリニック。 2023年4月22日閲覧。

[7] Wang, Sujie; Berbekova, Adiyukh; Uysal, Muzaffer; Wang, Jiahui (2022-12-26). 「環境的に責任ある行動の決定要因としての感情的連帯と経験の共創：刺激-生物-反応理論の観点」。Journal of Travel Research。63：115–135。doi ：10.1177 /00472875221146786。ISSN 0047-2875。S2CID 255223259 。

[8] Chang, Chen-Cheng (2022-08-25). 「モバイルラーニングの継続に影響を与える要因 - フロー理論と刺激-生物-反応理論の観点から」.欧州知識管理会議. 23 (2): 1396–1402. doi : 10.34190/eckm.23.2.710 . ISSN 2048-8971.

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[Terms-12] Neubig, Richard R. (2003). 「国際薬理学連合受容体命名法および薬物分類委員会。XXXVIII. 定量薬理学における用語と記号の最新情報」( PDF) .薬理学レビュー。55 (4): 597–606. doi :10.1124/pr.55.4.4. PMID 14657418. S2CID 1729572.

[13] カンビアギ、マルコ;サケッティ、ベネデット (2015-06-01)。「イワン・ペトロヴィチ・パブロフ（1849-1936）」。神経学ジャーナル。262 (6): 1599–1600。土井：10.1007/s00415-015-7743-2。hdl : 2318/1526427。ISSN 1432-1459。PMID 25893257。S2CID 22347968 。

[14] 「ソーンダイクの学習刺激反応理論（定義＋例）」。実践心理学。2020年11月24日。 2023年4月22日閲覧。