Dokument: Nonlinear Dynamical Analysis of Operant Behavior

Titel:	Nonlinear Dynamical Analysis of Operant Behavior
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=2577
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20030723-000577-8
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Li, Jay-Shake [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 1,65 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.02.2007 / geändert 09.02.2007
Beitragende:	Prof. Dr. Huston, Joseph P. [Gutachter] Prof. Dr. Krauth, J. [Gutachter]
Stichwörter:	nicht-lineare Dynamik, extended return map, operantes Verhalten, FI-Verstärkerplan, Ratten, Amphetaminnon-linear dynamics, extended return map, operant behavior, FI-schedule, rat, amphetamine
Dewey Dezimal-Klassifikation:	100 Philosophie und Psychologie » 150 Psychologie
Beschreibungen:	Diese Dissertationsschrift befasst sich mit den dynamischen Eigenschaften des operanten Verhaltens unter Kontrolle von Fixed-Intervall (FI)- Verstärkerplänen. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt in einer vom Autor erfundenen Methode, der ?Extended Return Map? (ERM). Sie stammt ursprünglich von der sogenannten ?Return Map? ab. Mit der neuen Methode kann aus einer eindimensionalen Zeitreihe, wie zum Beispiel Daten der ?Inter-Response Time? (IRT) eines operanten Hebeldruck-Experimentes, eine mehrdimensionale (in der vorliegenden Arbeit, zweidimensionale) Abbildung erstellt werden, so dass die nichtlinearen dynamischen Eigenschaften des Systems in Form eindeutig erkennbarer, gut strukturierter Muster hervortreten, die die sequentielle Abhängigkeit der Datenelementen in einer Zeihreihe und somit auch die dynamischen Informationen des Systems reflektieren. In den experimentellen Studien wurden Ratten 15 oder 26 Tage lang FI- Verstärkerplänen ausgesetzt. Folgende Ergebnisse wurden gefunden: (1) Die ERM- Methode erzeugte eindeutig erkennbare, gut strukturierte Muster aus dem IRT- Datensatz. Dagegen konnte die ursprüngliche ?Return Map? solche Strukturen nicht abbilden. (2) Durch eine sogenannte Ersatzdatenstudie wurde der Zusammenhang zwischen den ERM- Mustern und den sequentiellen Abhängigkeiten der IRT- Daten bestätigt. (3) Die ERM- Muster veränderten sich von Tag zu Tag, und stabilisierten sich kontinuierlich bis zum Ende der experimentellen Periode, die mit FI- Verstärkerplänen kontrolliert wurde. In Computersimulationen wurde die Verhaltensdynamik genauer untersucht. Zuerst wurde festgestellt, dass die ERM- Methode neue Erkenntnisse über die Dynamik des operanten Verhaltens unter Kontrolle von FI- Verstärkungsplänen lieferte, die mit der traditionellen Analyse allein unzugänglich waren. Des weiteren wurde ein umfassendes dynamisches Modell auf dem Konzept der mehrfachen Umschaltung zwischen unterschiedlichen Verhaltensmodi aufgebaut. Mit dem Modell konnten alle vier Hauptklassen geometrischer Formen der ERM- Muster, nämlich die Gitterstruktur, die L- Struktur, sowie die leere und gefüllte Dreieckstruktur, simuliert werden. Im Schlussteil der Arbeit wurde die praktische Anwendung dieser nichtlinearen dynamischen Analysemethode auf verhaltenspharmakologische Studien am Beispiel von Amphetamin getestet. Die Analyse mit der ERM- Methode zeigte, dass die IRT- Datensätze einiger Tiere am Tag der Amphetaminbehandlung tatsächlich andere ERM- Muster lieferten, als an den Tagen vor und nach der Behandlung. Dagegen konnte Kochsalzlösung keine Änderungen in den ERM- Mustern induzieren. Neben dem Befund, dass die Tiere nach Amphetaminbehandlung früher anfingen das operante Verhalten zu zeigen, konnte darüber hinaus mit der ERM- Analyse und Simulationsstudien eine durch Amphetamin induzierte Reduktion der Tendenz, zwischen Verhaltensmodi umzuschalten, nachgewiesen werden; eine neue Erkenntnis in der Forschung zum operanten Verhalten unter Einfluß von Amphetamin. The present work investigated operant behavior of rats under the control of fixed-interval (FI) reinforcement schedules from a dynamical perspective. The central point is a new analyzing tool, the ?extended return map (ERM)?, invented by the author. It is a modification of the original return map (also known as recurrent plot). The ERM is a multi-dimensional diagram reconstructed out of an one-dimensional data set of the inter-response times (IRT) acquired, for example, from an operant lever-pressing experiment. The structure of patterns seen in the diagram reflects the mechanism that governs the dynamics of the system. After an introduction to nonlinear dynamic systems approaches, experimental studies on the operant behavior of rats under the control of FI-schedules, as well as simulation studies for modeling the FI-responding are presented. Furthermore, the possibility of applying ERM-patterns as dependent variables in behavioral pharmacological studies was explored by using amphetamine-treatment as an example. The results indicated that there are certain ?well structured? patterns in the ERM, which do not appear in the original return map. Further studies suggested that these patterns indeed reflect long term dynamics of the IRT-data. Analytical considerations as well as simulation studies indicated that a model based on the ?two-state? conception can describe the dynamics of FI-responding quite well. However, the ?two-state? conception in the original form as proposed by its inventors is not sufficient to describe FI-responding. Additional properties, such as acceleration of rate of responding, or multiple switches during the inter-reinforcement period must be taken into account. The example using amphetamine-treatment demonstrated that the ERM-patterns can serve as dependent variables in behavioral pharmacological studies. Furthermore, the ERM-patterns change in different way that rate of responding and the averaged scallop curve upon the amphetamine-treatment. These findings raised questions about the use of rate of responding and the averaged scallop curve alone to measure the effects of pharmacological treatments. These findings also indicated that animals might react qualitatively differently to the same treatment. The simulation of FI-responding under the influences of amphetamine suggested that, in addition to the timing of the onset of operant responses, the switching rate between behavioral states also plays an important role in accounting for behaviors under amphetamine treatment. This new information can only be acquired using the ERM.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Psychologie
Dokument erstellt am:	23.07.2003
Dateien geändert am:	12.02.2007
Promotionsantrag am:	16.07.2003
Datum der Promotion:	16.07.2003