تجربة تعلم المكان مقابل تعلم الاستجابة – إدوارد تولمان

شهد النصف الأول من القرن العشرين مخاضاً إبستمولوجياً عنيفاً في ميدان علم النفس التجريبي، تمثّل في الصراع المحتدم حول طبيعة الكائن الحي وبنيته السلوكية والذهنية. فبينما كانت التيارات الميكانيكية الراديكالية تسعى جاهدة لاختزال كل نشاط بيولوجي في سلاسل صلبة من ردود الأفعال المنعكسة والروابط العضلية الطرفية، برز تيار فكري مغاير قاده عالم النفس الأمريكي إدوارد تشيس تولمان (Edward Chace Tolman)، يرى في الكائن الحي فاعلاً نشطاً يمتلك غايات ومقاصد، وقادراً على بناء تمثيلات معرفية معقدة لبيئته المحيطة. ولم تكن هذه المواجهة مجرد خلاف فلسفي تجريدي، بل تجسدت في أروقة المختبرات ومسارات المتاهات المصممة بعناية فائقة لاختبار فرضيات دقيقة تتعلق بماهية ما يتعلمه الكائن الحي بالفعل أثناء مواجهته للمواقف الحياتية المتكررة.

تتبوأ دراسة “تعلم المكان مقابل تعلم الاستجابة” (Place vs. Response Learning)، التي أجراها تولمان بالاشتراك مع زملائه ريتشي وكاليش عام 1946 في جامعة كاليفورنيا في بيركلي، موقعاً استثنائياً ومركزياً في تاريخ العلوم المعرفية. لقد صُممت هذه التجربة لتكون بمثابة تجربة حاسمة (Experimentum Crucis) تفصل بين رؤيتين متناقضتين تماماً: هل يتعلم الحيوان سلسلة من الاستجابات الحركية العضلية المجردة مثل الانعطاف يميناً أو يساراً نتيجة لاقترانها بالتعزيز، أم إنه يكتسب معرفة مكانية فضائية تخبره بموقع الهدف داخل الفضاء الفيزيائي المحيط به؟ كان السؤال في ظاهره بسيطاً ومحدداً، بيد أن تبعاته النظرية والمنهجية زعزعت أركان العقيدة السلوكية المهيمنة ومهدت الطريق لما عُرف لاحقاً بـ الثورة المعرفية.

يقدم هذا المرجع البحثي تحليلاً معمقاً وشاملاً لتجربة تولمان التاريخية، متتبعاً جذورها الفلسفية والنظرية، وتشريح تصميمها المنهجي، وتفاصيل بياناتها التجريبية، مروراً بالمناظرات الكبرى التي فجرتها مع المدرسة السلوكية الكلاسيكية، وصولاً إلى التحقق العصبي المعاصر من صحة فرضياتها عبر اكتشاف الخلايا المكانية والشبكية في الدماغ، وانعكاساتها التطبيقية المتقدمة في خوارزميات الذكاء الاصطناعي والملاحة الروبوتية المعاصرة.

1. مقدمة تاريخية ونظرية: نشأة الجدل بين السلوكية الكلاسيكية وعلم النفس المعرفي

1.1 هيمنة النموذج السلوكي الراديكالي في أوائل القرن العشرين

هيمن النموذج السلوكي الراديكالي على علم النفس الأكاديمي الأمريكي خلال العقود الثلاثة الأولى من القرن العشرين، مدفوعاً بالبيان التأسيسي الصارم الذي أطلقه جون واطسون عام 1913. وقد ارتكز هذا النموذج على افتراض وضعي صارم يرفض الاعتراف بأي ظاهرة لا تخضع للملاحظة المباشرة والقياس الكمي الفيزيائي، مما قاد بطبيعة الحال إلى إبعاد المفاهيم الاستبطانية، مثل “الوعي”، و”التفكير”، و”الإرادة”، و”الصور الذهنية”، واعتبارها مجرد بقايا ميتافيزيقية تعيق تحول علم النفس إلى علم طبيعي دقيق.

في ظل هذه الهيمنة، اختُزل النشاط النفسي للإنسان والحيوان على حد سواء في ثنائية ميكانيكية حتمية قوامها “المثير والاستجابة” (Stimulus-Response / S-R). واعتُبر التعلم بمثابة تشكيل آلي للروابط العصبية والعضلية الطرفية؛ حيث تؤدي المثيرات البيئية الفيزيائية الخارجية إلى إطلاق انقباضات عضلية وإفرازات غدية محددة دون حاجة لافتراض أي معالجة مركزية داخل الجهاز العصبي أو العقل. وكانت الكائنات الحية تُعامل بوصفها “صناديق سوداء” تقتصر مهمة الباحث حيالها على ضبط المدخلات البيئية ورصد المخرجات الحركية المحسوسة بدقة متناهية، مع استبعاد مطلق لأي تفسيرات غائية أو قصدية تفترض أن الكائن يتحرك مدفوعاً بهدف ذهني مسبق.

تجلت هذه النظرة الآلية بوضوح فائق في أبحاث التعلم في المتاهات الحيوانية؛ إذ فُسِّر سلوك الحيوان في إيجاد طريقه نحو صندوق الهدف على أنه مجرد اكتساب تدريجي لسلسلة مترابطة من الانعكاسات الحركية، أطلق عليها علماء النفس مصطلح “العادات العضلية” (Motor Habits). واعتُقد جازماً أن نجاح الجرذ في تجاوز مسارات المتاهة الملتوية ينجم عن تكرار حركات بدنية محددة—مثل الجري لمسافة خمسين سنتيمتراً ثم الانعطاف إلى اليمين—بحيث تصبح الإشارات العضلية والحسية الذاتية (Kinesthetic Cues) الناتجة عن حركة معينة بمثابة المثير المشروط الذي يطلق الحركة التالية، في نسق ميكانيكي متسلسل يخلو من أي فهم لطوبوغرافيا المكان المحيط.

1.2 بزوغ التوجهات المعرفية المبكرة وإرهاصات الثورة المعرفية

على الرغم من النجاح الشكلي الذي حققته السلوكية الراديكالية في فرض الانضباط المنهجي، إلا أن نموذجها الآلي الصارم سرعان ما واجه مآزق تفسيرية وتجريبية حادة عجزت أدواته عن تجاوزها. فقد بدت المرونة السلوكية الفائقة التي تظهرها الحيوانات في حل المشكلات المستجدة والتكيف مع التغيرات المفاجئة في بيئاتها عصية على الاختزال ضمن إطار سلاسل الأفعال المنعكسة الطرفية؛ فالحيوان لا يتصرف كآلة ذاتية التشغيل تتكرر استجاباتها بصورة متطابقة دوماً، بل يُبدي سلوكاً قابلاً للتعديل الفوري استجابةً للظروف الطارئة.

في هذا المناخ المشحون بالشكوك العلمية، ظهر تأثر تولمان العميق بمدارس علم النفس الغشتالتي (Gestalt Psychology) التي نشأت وتطورت في ألمانيا على أيدي ماكس فيرتايمر، وكيرت كوفكا، وفولفغانغ كوهلر. ركزت الغشتالتية على فكرة أن الإدراك لا يمكن اختزاله في ذرات حسية بسيطة، وأن الكل يمتلك خصائص بنيوية تتجاوز مجموع أجزائه المكونة. استلهم تولمان هذا المنظور الشامل وبدأ في تطبيقه على دراسة السلوك الموضوعي الخارجي، محتجاً بأن السلوك الحقيقي لا يتألف من انقباضات عضلية جزيئية، بل يمتلك خواصاً تكاملية كلية تتسم بالمعنى والاتجاه والهدف.

نشأت لدى تولمان قناعة راسخة بضرورة إعادة صياغة السلوكية لتشمل مفاهيم ذات طابع وظيفي ومعرفي دون التخلي عن الصرامة المنهجية والتجريبية التي ميزت العلوم الطبيعية. ورأى أن تجنب الوقوع في الاستبطان الذاتي القديم لا يقتضي بالضرورة إنكار العمليات الذهنية والتمثيلية الداخلية، بل يتطلب تعريف هذه العمليات إجرائياً عبر ربطها بالمقدمات البيئية والتجريبية والنتائج السلوكية الملاحظة، وهو ما مهّد بشكل لا لبس فيه لبزوغ البواكير الأولى لما عُرف لاحقاً في منتصف القرن العشرين بـ “الثورة المعرفية”.

1.3 الموقع التاريخي لتجربة تعلم المكان مقابل تعلم الاستجابة

في عام 1946، نشر إدوارد تولمان بالتعاون مع تلميذيه وباحثيه المشاركين بنيامين ريتشي (B. F. Ritchie) ودونالد كاليش (D. Kalish) ورقة بحثية رائدة في مجلة علم النفس التجريبي (Journal of Experimental Psychology) تحت عنوان: “Studies in spatial learning. II. Place learning versus response learning”. كانت هذه الورقة نقطة انعطاف حاسمة وتاريخية، حيث نُفذت التجربة في مختبرات علم النفس بجامعة كاليفورنيا في بيركلي بهدف تفكيك الجدل المستعر بين النظرية السلوكية الميكانيكية للتعلم والنظرية المعرفية الغائية.

مثّلت التجربة تحولاً منهجياً نوعياً؛ إذ تجاوزت مجرد توصيف السلوك الملاحظ إلى تصميم موقف تجريبي استراتيجي يجبر الكائن الحي على الاختيار الحصري بين آليتين متمايزتين للتعلم: فإما أن يعتمد على تكرار استجابة عضلية حركية نمطية أُثيب عليها مسبقاً، وإما أن يستند إلى معرفة طوبوغرافية بالموقع الجغرافي للهدف في الفضاء المحيط بصرف النظر عن الاستجابة الحركية البدنية اللازمة للوصول إليه. لم يكن الهدف مجرد توثيق حركة الحيوان، بل الكشف عن البنية المنطقية والمعرفية الدفينة التي ترتكز عليها عملية توجيه السلوك.

أطلقت هذه التجربة شرارة نقاش علمي واسع النطاق اجتاح المجتمع الأكاديمي الدولي لعقود طويلة. فقد وضعت التجربة فكرة “الغاية” و”التمثيل الداخلي” في صلب المنهجية التجريبية الكمية، مؤكدة أن الأهداف ليست مفاهيم غيبية محرمة، بل هي متغيرات مركزية محددة بوضوح تتحكم في كيفية تفسير الكائن لبيئته واستجابته لتحدياتها المتغيرة.

2. إدوارد تولمان والسلوكية القصدية: مراجعة الإطار المفاهيمي

2.1 تعريف السلوكية القصدية (Purposive Behaviorism)

أسس تولمان مذهبه المعروف بـ السلوكية القصدية (Purposive Behaviorism) كمسار تركيبي يوفق بين الدقة المنهجية الوضعية للسلوكية التقليدية والاعتراف الضروري بوجود سمات القصد والهدف في الفعل الحيوي. وقد فصّل أطروحته هذه في كتابه المرجعي البارز “Purposive Behavior in Animals and Men” الصادر عام 1932. أكد تولمان في هذا العمل أن ملاحظة السلوك المباشرة تكشف دائماً عن أنه يسعى نحو تحقيق غاية معينة—كالاقتراب من شيء مرغوب فيه أو تجنب شيء منفر—وليس مجرد رد فعل عضلي فسيولوجي أصم.

ميّز تولمان في هذا السياق تمييزاً جوهرياً وحاسماً بين مستويين من التحليل السلوكي:

• السلوك الجزيئي (Molecular Behavior): وهو السلوك بمعناه الفسيولوجي الميكانيكي الضيق، الذي يتحدد بحركات العضلات، وإفرازات الغدد، والسيالات العصبية الطرفية المجردة دون أي اعتبار لسياقها التكيفي الإجمالي.
• السلوك الكلي (Molar Behavior): وهو السلوك الذي يُدرس كوحدة وظيفية متكاملة وهادفة، تظهر خصائص وصفية مستقلة تماماً عن الفيزياء الحيوية للعضلات، مثل التوجه نحو الهدف، واستخدام الوسائل البيئية الملائمة لتحقيقه، واختيار الطرق الأقصر والأقل جهداً.

رفض تولمان بقوة اختزال النشاط الإدراكي المعقد في مجرد انعكاسات عضلية طرفية، وألحّ على ضرورة دراسة العمليات المركزية الموجهة التي تنظم السلوك الكلي، مشيراً إلى أن ما يهم الباحث النفسي ليس العضلة التي تحركت، بل الوظيفة والاتجاه والمعنى الذي يحمله هذا التحرك في سياق علاقة الكائن ببيئته الحيوية.

2.2 المتغيرات المتداخلة (Intervening Variables) كبناء نظري

يُعد إدخال مفهوم “المتغيرات المتداخلة” (Intervening Variables) أحد أعظم إسهامات تولمان المنهجية في فلسفة علم النفس التجريبي. انطلق تولمان من فكرة منطقية مفادها أن السلوك النهائي الظاهر (المتغير التابع) لا ينبع مباشرة ودون وسيط من المثيرات البيئية المستقلة (المتغيرات المستقلة)، بل يتوسط بينهما نسق من الحالات والعمليات غير الملحوظة بصورة مباشرة، والتي يمكن استنتاجها منطقياً وتجريبياً بدقة رياضية صارمة.

حرص تولمان على إضفاء طابع إجرائي بحت على هذه المتغيرات الذهنية لتفادي الانزلاق في هاوية الاستبطان الذاتي غير القابل للتحقق؛ فالمتغير المتداخل عنده هو بمثابة بناء نظري وظيفي (Theoretical Construct) يُشتق بدقة من الشروط التجريبية السابقة (مثل ساعات الحرمان من الطعام، وطبيعة البيئة، وعدد المحاولات السابقة) ويُربط بالسلوك النهائي اللاحق (مثل سرعة الجري، ومعدل ارتكاب الأخطاء). تضمنت هذه المتغيرات عند تولمان تكوينات أساسية مثل:

• التوقعات (Expectancies): وهي افتراضات الكائن المسبقة بأن مثيراً معيناً سيتبعه مثير آخر محدد في الزمان والمكان.
• المصفوفات الإدراكية والعلاقات الوظيفية (Beliefs and Sign-Gestalts): المنظومات التي تحدد ما تعنيه المثيرات بالنسبة للكائن وما تؤدي إليه.
• الخرائط المعرفية (Cognitive Maps): التصورات الهيكلية الشاملة للمحيط المكاني التي تسمح بالتنقل الذكي والحر.

2.3 موقف تولمان النقدي من نموذج التعزيز الميكانيكي

وجّه تولمان نقداً لاذعاً وجذرياً لنموذج التعزيز المادي الكلاسيكي الذي صاغه إدوارد ثورندايك في “قانون الأثر” (Law of Effect) وتبناه لاحقاً كلارك هول في نظريته لخفض الحافز؛ حيث كان الافتراض السائد يقضي بأن التعزيز—المتمثل في المكافأة كتقديم الطعام—هو العامل البيولوجي الوحيد المسؤول عن طبع الروابط بين المثير والاستجابة وتثبيتها في الجهاز العصبي، وبأن التعلم يستحيل أن يحدث دون مكافأة فورية تختزل التوتر العضوي.

في مقابل هذا الطرح، قدّم تولمان تمييزاً إبستمولوجياً ومنهجياً بالغ الأهمية بين عمليتين مختلفتين غالباً ما خلطت السلوكية الراديكالية بينهما:

• اكتساب التعلم (Learning/Acquisition): وهي عملية معرفية داخلية تتضمن جمع المعلومات، واستكشاف العلاقات المكانية والبيئية، وبناء التمثيل الذهني، وتحدث هذه العملية بشكل تلقائي ومستمر بدافع الفضول الطبيعي والاستكشاف حتى في غياب أي مكافأة أو تعزيز مادي خارجي.
• الأداء السلوكي الظاهري (Performance): وهو الترجمة الفعلية المحسوسة لتلك المعرفة إلى سلوك حركي ظاهر، وهو الجانب الوحيد الذي يعتمد اعتماداً كلياً على التعزيز وتوفر الحافز والدافع البيولوجي.

أكد تولمان أن الكائن الحي يكتشف بيئته ويتعلم بنيتها وعلاقاتها الطوبوغرافية دونما حاجة لتسجيل انقباضات عضلية معززة آلياً، وأن غياب المكافأة لا يعني غياب التعلم، بل يعني فقط غياب المبرر السلوكي لإظهار ما تم تعلمه وتخزينه معرفياً.

3. الافتراضات النظرية: فرضية تعلم المكان مقابل فرضية تعلم الاستجابة

3.1 فرضية تعلم الاستجابة (Response Learning Hypothesis)

تستند فرضية تعلم الاستجابة (Response Learning Hypothesis) إلى المرتكزات الجوهرية للسلوكية التقليدية، وتفترض أن جوهر ما يكتسبه الحيوان أثناء تدريبه داخل المتاهة ليس إلا سلسلة نمطية محددة من الاستجابات العضلية والحركية الخاصة (Specific Motor Responses). ووفقاً لهذا التفسير، فإن ما يتعلمه الجرذ للوصول إلى الغذاء الموضوع في نهاية الممر الأيمن هو ببساطة عادة حركية طرفية (Motor Habit) قوامها: الجري إلى الأمام ثم تفعيل عضلات معينة للالتفاف نحو اليمين بزاوية تسعين درجة.

يتبنى هذا الطرح نموذج “الرابطة العضلية-الحسية” (Kinesthetic-Motor Chains)؛ حيث يُنظر إلى التغذية الراجعة الحسية الذاتية المتولدة من انقباض العضلات في الخطوة السابقة بوصفها المثير الداخلي المحفز للخطوة التالية مباشرة. ومن ثم، فإن السلوك يُختزل في معادلة ميكانيكية بحتة: إطلاق استجابة حركية (الانعطاف يميناً مثلاً) كلما وجد الكائن نفسه عند نقطة الاختيار المركزية، دون أدنى حاجة لافتراض أن الكائن “يعرف” أين يقع الطعام في الفضاء الخارجي. ويترتب على هذه الفرضية تنبؤ سلوكي محدد: إذا وُضع الكائن في نقطة انطلاق جديدة تعكس اتجاهه الفضائي، فإنه سيكرر نفس الاستجابة الحركية الآلية (الانعطاف لنفس الاتجاه العضلي) بصرف النظر عن موقع الطعام الفعلي.

3.2 فرضية تعلم المكان (Place Learning Hypothesis)

في الطرف المقابل، ترتكز فرضية تعلم المكان (Place Learning Hypothesis) التي صاغها تولمان على مبدأ الارتباط بين المثيرات البيئية وبعضها البعض (Stimulus-Stimulus / S-S Associations)، وتفترض أن الكائن الحي لا يتعلم مجرد حركات، بل يتعلم علاقات فضائية ومكانية مجردة. فالجرذ، بحسب هذا المنظور، لا يتعلم أن “ينعطف يميناً”، بل يتعلم أن “الطعام يقع دائماً في تلك النقطة الجغرافية المحددة من الغرفة التجريبية”.

وفقاً لهذه الرؤية، يبني الحيوان تمثيلاً داخلياً لموقع الهدف بالنسبة لمنظومة المعالم ونقاط الاستدلال البصرية والبيئية المحيطة بالمتاهة ككل (Extra-Maze Cues)، مثل النوافذ، وتوزيع الأضواء، والأبواب. وبالتالي، يمتلك الكائن القدرة على استدعاء هذا التمثيل لتعديل وتغيير استجاباته الحركية بحرية ومرونة كاملة؛ فإذا تطلب الوصول إلى ذلك الموقع الجغرافي المعين الانعطاف يميناً في محاولة ما، وتطلب في محاولة لاحقة الانعطاف يساراً نتيجة تغيير نقطة الانطلاق، فإن الحيوان سيغير مساره الحركي العضلي بمرونة تامة للحفاظ على الاتجاه الصحيح نحو الهدف الجغرافي ذاته، مما يثبت استقلال المعرفة المكانية عن القيود الحركية العضلية.

3.3 نقاط التباين الإبستمولوجي والمنهجي بين الفرضيتين

يجسد التباين بين هاتين الفرضيتين صداماً إبستمولوجياً ومنهجياً عميقاً حول طبيعة التكيف البيولوجي والوظائف المعرفية العليا للكائنات الحية، ويمكن تلخيص جوهر هذا الصدام في ثلاثة أبعاد متداخلة:

• المرونة المعرفية مقابل الصلابة الآلية: تتنبأ فرضية الاستجابة بجمود سلوكي حتمي؛ إذ ينبغي على الكائن تكرار نفس النمط العضلي حتى يثبت خطؤه تدريجياً عبر الإحباط، في حين تؤكد فرضية المكان على وجود مرونة فورية تسمح للكائن بحل المشكلات وتعديل السلوك تلقائياً عبر مواءمة أفعاله الحركية مع تصوره للواقع المكاني.
• طبيعة التمثيل الداخلي: يتمحور الخلاف حول ما إذا كان التعلم مجرد تكديس أعمى لسلاسل الأفعال المنعكسة المشروطة، أم إنه تشكيل لبنية تمثيلية مركزية ذات طابع تخطيطي وهندسي (خريطة معرفية).
• مركز التوجيه والتحكم: هل يعتمد الحيوان بصورة حصرية على محفزات حسية عضلية داخلية مغلقة (Proprioceptive/Kinesthetic Inputs)، أم يتلقى معطيات حسية بصرية وفضائية بعيدة (Distal Cues) تدمج البيئة الخارجية بأسرها في منظومة التوجيه السلوكي؟

4. التصميم التجريبي الكلاسيكي: بنية متاهة الصليب وتكوينها

4.1 الهندسة المكانية لمتاهة الصليب (The Cross-Maze)

لتسوية هذا النزاع النظري المحتدم بأسلوب تجريبي حاسم لا يقبل اللبس، صمم تولمان وريتشي وكاليش جهازاً تجريبياً عُرف في الأدبيات السلوكية باسم “متاهة الصليب” المرفوعة (The Elevated Cross-Maze). كان هذا التصميم بمثابة تحفة هندسية في بساطتها وقوتها المنهجية لعزل المتغيرات المستقلة بدقة متناهية ودون تداخل.

تألفت المتاهة من ممرين خشبيين ضيقين متقاطعين بشكل متعامد تماماً، تم رفعهما عن أرضية المختبر بمسافة كافية لمنع الحيوانات من القفز ولإتاحة رؤية بانورامية واضحة لبيئة الغرفة المحيطة. شكلت هذه الممرات أربعة أطراف متساوية الطول تم تحديدها وفق الاتجاهات الفضائية الأربعة: الشمال (North – N)، والجنوب (South – S)، والشرق (East – E)، والغرب (West – W). وكان الطرفان الشمالي والجنوبي يمثلان نقاط البداية والانطلاق المتقابلة للحيوانات، في حين خُصص الطرفان الشرقي والغربي لتمثيل مسارات الهدف ومواقع وضع الطعام المكافئ.

تميزت المتاهة بعدم احتوائها على جدران جانبية (متاهة مفتوحة/مرفوعة)، وهو قرار تصميمي مقصود ومحوري يهدف إلى تحرير الإدراك البصري للجرذان، وتجريد المسار من أي مؤثرات جدارية لمسية قد تعيق أو تحجب الرؤية الخارجية، وضمان عدم وجود علامات أو دلائل لمسية على أرضية الخشب يمكن للجرذ تتبعها للوصول إلى الطعام ميكانيكياً.

4.2 تجهيز البيئة المحيطة والمعالم البصرية الاستدلالية (Extra-Maze Cues)

أولى الباحثون عناية استثنائية لضبط البيئة الفيزيائية والمكانية المحيطة بالمتاهة، والمعروفة في علم النفس التجريبي بـ “الدلائل الإضافية خارج المتاهة” (Extra-Maze Cues). وقد شملت هذه المعالم البصرية غير المتماثلة في مختبر بيركلي وجود نافذة كبيرة في أحد الجدران ينفذ منها ضوء طبيعي خافت، وباب المختبر بلونه المميز، ومصباح إضاءة معلق في موضع محدد، وطاولة المختبر، إلى جانب ستائر جدارية متباينة الأشكال والألوان تم تثبيتها حول الحجرة.

كانت هذه المؤشرات الخارجية غير المتجانسة ضرورية للغاية؛ لأنها تشكل الإطار المرجعي الفضائي (Spatial Reference System) الذي يمكن للكائن الاعتماد عليه لبناء الإحداثيات الجغرافية لموقعه ولموقع الهدف؛ فبدون وجود معالم بصرية خارجية ثابتة ومتباينة، يستحيل على أي كائن حي تحديد الجهات وتمييز الأماكن بصورة مطلقة داخل الفضاء الثلاثي الأبعاد.

في المقابل، تم تطبيق إجراءات ضبط صارمة لإلغاء أي دلائل حسية موضعية قريبة (Intra-Maze Cues) داخل المتاهة نفسها؛ فقد جرى تنظيف المسارات باستمرار وتغيير أسطحها ومسحها بعناية لإخالة آثار الروائح الكيميائية، كما وضعت حاويات طعام متماثلة ومغطاة بشباك سلكية رقيقة في كلا طرفي الهدف (الشرق والغرب) بحيث تنبعث رائحة الطعام من الطرفين معاً وبنفس الشدة، بينما كان الوصول الفعلي للأكل متاحاً فقط في الطرف المخصص وفق شروط المجموعة التجريبية، مما استبعد نهائياً إمكانية الاعتماد على حاسة الشم كمرشد مكاني مباشر.

4.3 التقسيم التجريبي للمجموعات وطرق المعالجة

قسّم الباحثون عينة الجرذان المختبرية عشوائياً إلى مجموعتين تجريبيتين رئيسيتين، تعرضت كل منهما لشروط تدريبية متناقضة تتطابق بدقة مع الفرضيتين المتنافستين:

• المجموعة الأولى: مجموعة تعلم المكان (Place Learning Group):
  في هذه المجموعة، تم تثبيت موقع الطعام دائماً في نفس النقطة الجغرافية المطلقة في الغرفة (على سبيل المثال، الطرف الشرقي دائماً – E). ولكن، للحصول على الطعام، كان يتم إطلاق الجرذ تارة من نقطة البداية الجنوبية (S)، وتارة أخرى من نقطة البداية الشمالية (N) بنسق شبه عشوائي. وكان يترتب على هذا الشرط ضرورة أن يغير الحيوان استجابته الحركية باستمرار؛ فعندما ينطلق من الجنوب، يلزمه الانعطاف يميناً للوصول إلى الشرق، لكن عندما ينطلق من الشمال، يلزمه الانعطاف يساراً للوصول إلى نفس النقطة الجغرافية (الشرق). وبالتالي، كان تعلم “المكان الجغرافي” هو السبيل الحصري للنجاح.
• المجموعة الثانية: مجموعة تعلم الاستجابة (Response Learning Group):
  في هذه المجموعة، تم تثبيت الاستجابة العضلية الحركية المطلوبة للوصول إلى المكافأة بصرف النظر عن الموقع الجغرافي النهائي؛ فكان يتعين على الجرذ دائماً أن يقوم بالانعطاف لنفس الاتجاه العضلي (الانعطاف يميناً دائماً مثلاً). فإذا أُطلق الحيوان من نقطة البداية الجنوبية، كان عليه الانعطاف يميناً ليجد الطعام في الطرف الغربي؛ أما إذا أُطلق من نقطة البداية الشمالية، فكان عليه الانعطاف يميناً أيضاً ليجد الطعام في الطرف الشرقي. ومن ثم، كان موقع الطعام الجغرافي يتغير باستمرار، بينما ظلت الحركة البدنية العضلية المنعكسة ثابتة ثباتاً مطلقاً.

5. منهجية القياس والمتغيرات التجريبية في أبحاث تولمان وريتشي وكاليش (1946)

5.1 المتغيرات المستقلة والتابعة في التجربة

اتسمت المنهجية التجريبية لدراسة تولمان وزملائه بالدقة والصرامة المعهودة في أبحاث العلوم الفيزيائية الحيوية. تمثل المتغير المستقل الأساسي في: طبيعة الارتباط المعرفي/السلوكي المطلوب تشكيله داخل المتاهة، والذي حُدد في مستويين (شرط تعلم المكان ذو الموقع الثابت والاستجابة المتغيرة مقابل شرط تعلم الاستجابة ذي الحركة العضلية الثابتة والموقع الجغرافي المتغير).

أما المتغيرات التابعة فقد شملت منظومة متكاملة من المقاييس السلوكية الكمية والنوعية، أبرزها:

• العدد الإجمالي للمحاولات التجريبية (Trials) التي يحتاجها كل حيوان للوصول إلى معيار الكفاءة والتعلم التام الخالي من الأخطاء.
• النسبة المئوية للأخطاء والانحرافات المسارية المرتكبة في كل جلسة تدريبية عبر مسار التجربة الزمني.
• زمن الرجع وسرعة الجري داخل الممرات، مع التركيز المكثف على قياس فترة التردد والتباطؤ الحركي عند نقطة الاختيار المركزية (Choice-Point Latency) كدلالة على النشاط الذهني والمقارنة بين الخيارات.

5.2 إجراءات الضبط والتحكم التجريبي

لضمان عدم تأثر النتائج بأي عوامل دخيلة (Confounding Variables) قد تخدش الصدق الداخلي للتجربة، فُرضت منظومة متشددة من إجراءات الضبط والتحكم:

تم إخضاع جميع الجرذان لجدول صارم وموحد من الحرمان الغذائي اليومي؛ بحيث حُفظت أوزانها عند نسبة محددة (85% من وزنها الطبيعي عند التغذية الحرة) طوال فترة الاختبار، لضمان تكافؤ متطابق تماماً لمستويات الدافعية والحافز البيولوجي عبر كافة أفراد المجموعتين، مما استبعد أي أثر لتباين قوة الدافع على سرعة الاكتساب.

كذلك، تم التحكم في ترتيب محاولات الانطلاق من الأطراف المختلفة للمتاهة؛ حيث خضعت مسارات البداية (الشمال والجنوب) لتوزيع متوازن ومعادل إحصائياً (Counterbalanced Order)، يمنع الحيوانات في كلا المجموعتين من تكوين أي توقعات زمنية نمطية تتعلق بنقطة الانطلاق في المحاولة التالية. وعلاوة على ذلك، كان يتم تدوير المتاهة دورياً وتنظيف مساراتها بمحاليل كحولية خفيفة لمحو أي تراكم محتمل للإفرازات الغددية أو الإشارات الشمية التي قد تتركها أقدام الحيوانات المتعاقبة، مؤكدين أن السلوك الملاحظ يعزى حصرياً إلى المتغير المستقل المعالج.

5.3 معايير التعلم ومؤشرات القياس الإحصائي

حدد تولمان وفريقه معياراً صارماً للتعلم الكافي والإتقان السلوكي التام (Criterion of Mastery)، نصّ على وجوب قيام الجرذ بإنجاز عشر محاولات صحيحة متتالية خالية تماماً من أي خطأ أو تردد غير مبرر في الاتجاه. وعند تحقيق هذا المعيار بدقة، يُعتبر الحيوان قد استوعب القاعدة التنظيمية الحاكمة لتلك المتاهة وانتهت مرحلة تدريبه بنجاح.

جُمعت البيانات الفردية وسُجلت منحنيات التعلم التراكمية لكل حيوان، وحُللت الفروق بين المجموعتين باستخدام المعاملات الإحصائية الوصفية والاستدلالية لمقارنة متوسط عدد المحاولات اللازمة للوصول إلى المعيار، ومعدلات تلاشي الأخطاء، ونسب النجاح الإجمالية داخل كل مجموعة، مما أتاح إمكانية التقييم الكمي المقارن لجدارة كل نموذج نظري في التنبؤ بالسلوك الفعلي.

6. النتائج التجريبية والملاحظات السلوكية الدقيقة

6.1 المقارنة الكمية بين سرعة تعلم المكان وسرعة تعلم الاستجابة

أسفرت النتائج التجريبية لدراسة عام 1946 عن تمايز كمي ونوعي هائل وغير متوقع لصالح فرضية تعلم المكان، موجهة ضربة قاصمة للتصور السلوكي الميكانيكي التقليدي. فقد أظهرت البيانات الإحصائية أن جميع الفئران في مجموعة تعلم المكان (Place Learning Group) بلا استثناء قد أتقنت المهمة ووصلت إلى معيار التعلم الصارم (10 محاولات صحيحة متتالية) بسرعة قياسية مذهلة؛ إذ بلغ متوسط عدد المحاولات المطلوبة لديهم حوالي ثماني محاولات تدريبية فقط، بل إن بعض الحيوانات استوعبت الموقع الجغرافي بعد محاولتين أو ثلاث محاولات فقط من بدء الاختبار.

في المقابل، واجهت فئران مجموعة تعلم الاستجابة (Response Learning Group) صعوبات تعلم بالغة وتخلفاً إحصائياً دالاً؛ إذ لم يتمكن سوى عدد ضئيل جداً منها (حوالي ثلاثة فئران فقط من أصل المجموعة) من الوصول إلى معيار التعلم، وذلك بعد بذل عشرات المحاولات التدريبية الشاقة وتكرار مئات الأخطاء الانعطافية. والأدهى من ذلك، أن الغالبية الساحقة من حيوانات مجموعة الاستجابة فشلت فشلاً ذريعاً في ترسيخ هذه العادة الحركية وظلت تتأرجح في أدائها السلوكي عند مستوى المصادفة العشوائية (50% نسبة نجاح)، عاجزة عن تثبيت مجرد حركة انعطاف عضلي يمنة أو يسرة في غياب الثبات المكاني البيئي.

كشفت هذه المقارنة الكمية المباشرة أن التعلم المكاني الفضائي ليس فقط ممكناً، بل هو الاستراتيجية البيولوجية والإدراكية الطبيعية والأولى بالرعاية والأسهل اكتساباً بالنسبة للثدييات، في حين يمثل تعلم الاستجابة الحركية المجردة في فضاء غير متسق عبئاً إدراكياً معقداً ينافي النمط الفطري للملاحة الحيوية.

6.2 ظاهرة التردد والبحث البديل عند نقطة الاختيار (Vicarious Trial and Error)

لم تقتصر ملاحظات تولمان وفريقه على مجرد تسجيل أرقام النجاح والخطأ، بل وثقوا بدقة فائقة نمطاً سلوكياً دقيقاً ومثيراً للاهتمام لُوحظ بوضوح عند مفترق الطرق ونقطة الاختيار المركزية (Choice Point) في المتاهة، وأطلقوا عليه مصطلح “المحاولة والخطأ البديلة” أو التردد الاستكشافي النشط (Vicarious Trial and Error – VTE).

تمثلت هذه الظاهرة في توقف الجرذ تماماً عن الجري عند وصوله إلى نقطة التقاطع، والبدء في توجيه رأسه وجسده بالتناوب السريع والمتكرر نحو الممر الأيمن ثم الممر الأيسر، مستطلعاً المسارين بصرياً ومحركاً شواربه، وكأنه يوازن بين البدائل المتاحة ويقيم عواقب كل قرار حركي قبل الإقدام على التنفيذ الفعلي. رأى تولمان في سلوك VTE دليلاً مادياً وظاهرياً ساطعاً لا يقبل الشك على وجود معالجة معرفية نشطة وعمليات ذهنية داخلية تسبق السلوك الحركي؛ فالكائن لا يندفع بدفع ميكانيكي غريزي، بل يقارن المدخلات البصرية الراهنة بنموذج أو خريطة معرفية مختزنة في جهازه المركزي.

وقد أظهرت السجلات التجريبية أن وتيرة حدوث سلوك VTE كانت تبلغ ذروتها القصوى في المراحل المبكرة من التعلم وعند الاقتراب من اللحظة التي تتشكل فيها المعرفة بالمكان فجأة، ثم تنخفض وتتلاشى تدريجياً وبصورة منتظمة بمجرد أن يرسخ الحيوان توقعه الفضائي التام للهدف، ليصبح الانطلاق بعد ذلك سريعاً وحاسماً وخالياً من التردد.

6.3 دلالة النتائج في دحض التفسير الميكانيكي للسلوك

نسفت هذه النتائج المتماسكة الأساس النظري الذي قامت عليه الفرضية السلوكية الميكانيكية لعدة اعتبارات جوهرية:

1. إذا كان التعلم هو بالفعل مجرد تشكيل أعمى لروابط عضلية حركية طرفية مشروطة كما زعم واطسون وهال، لكان ينبغي على مجموعة الاستجابة أن تكتسب السلوك بيسر وسرعة مساوية على الأقل—إن لم تكن متفوقة—على مجموعة المكان؛ نظراً لثبات التكليف الحركي المطلوب وتكرار نفس الاستجابة العضلية.
2. إن الفشل الذريع لمتعلمي الاستجابة بالمقارنة مع النجاح الكاسح لمتعلمي المكان أثبت بما لا يدع مجالاً للشك أن الجهاز العصبي للحيوان لا يسجل مجرد انقباضات للألياف العضلية، بل يستوعب ويدمج المعالم الهندسية والفضائية للمحيط الخارجي.
3. بيّنت التجربة أن التوجيه الفضائي القائم على بناء تمثيل داخلي للموقع هو الأصل المعرفي الأسبق والأكثر تجذراً في البنية السلوكية، وأن العادات الحركية البسيطة ليست سوى أدوات تنفيذية تابعة تقع تحت السيطرة المرنة لتلك الخريطة المعرفية الموجهة بالهدف.

7. مفهوم الخريطة المعرفية (Cognitive Map) وتطبيقاتها المستخلصة

7.1 طبيعة الخريطة المعرفية وخصائصها الهيكلية

توّج تولمان هذه الاكتشافات التجريبية بصياغة نظريته الثورية حول “الخريطة المعرفية” (Cognitive Map)، والتي بسطها تفصيلاً في مقالته الأيقونية التاريخية عام 1948 بعنوان: “Cognitive maps in rats and men” المنشورة في دورية Psychological Review. عرّف تولمان الخريطة المعرفية بأنها بناء ذهني داخلي وتمثيل فضائي هيكلي مجرد يختزن العلاقات الطوبوغرافية والجغرافية بين عناصر البيئة المحيطة، وتعمل كدليل وموجه داخلي يسمح للكائن بالحركة والتنقل التكيفي نحو أهدافه بكفاءة واقتدار.

ميّز تولمان بعبقرية نافذة بين نوعين متمايزين من الخرائط المعرفية تختلفان في بنيتهما الهيكلية ومرونتهما التكيفية:

• الخرائط المعرفية الشريطية الضيقة (Strip Maps): وهي تمثيلات ذهنية أحادية البعد وشديدة الصلابة والتصلب، تقتصر على تسجيل مسار واحد محدد ومغلق يربط بين نقطة البداية ونقطة الهدف (أشبه بنفق ضيق أو مسار سكة حديدية لا يمكن الانحراف عنه). ويتولد هذا النمط من الخرائط غالباً تحت ظروف التدريب المفرط، أو الرعب، أو الضغط النفسي الحاد، أو انعدام المعالم البيئية الشاملة.
• الخرائط المعرفية العريضة والشاملة (Comprehensive Maps): وهي تمثيلات فضائية واسعة وشبكية تغطي المجال البيئي بأكمله، وتدرك المسارات المتعددة والعلاقات المكانية المتقاطعة بين مختلف المعالم الجغرافية. وتمنح هذه الخريطة الشاملة الكائن مرونة استثنائية تمكنه من اتخاذ مسارات مختصرة فورية (Shortcuts) واجتياز الحواجز الطارئة والتكيف ببراعة إذا أُغلقت المسارات المعتادة.

7.2 آليات بناء الخرائط الذهنية وتعديلها

وفقاً لأطروحة تولمان، لا تتكون الخريطة المعرفية عبر التلقي السلبي للمؤثرات أو عبر التكرار الميكانيكي النمطي للأفعال؛ بل تُشيد بنشاط ديناميكي من خلال الاستكشاف الحر والفعال للبيئة. فأثناء تجوال الكائن واستطلاعه للمحيط، يلتقط جهازه العصبي المعالم البصرية والعلاقات الفضائية ويدمجها تلقائياً في منظومة إحداثيات موحدة.

تخضع هذه الخريطة لعمليات ضبط وتعديل وتحديث مستمرة كلما طرأت مستجدات بيئية في الحقل المكاني. فإذا أُزيل معلم معين أو حُجب مسار معتاد، لا ينهار السلوك ولا يصاب الحيوان بالعمى السلوكي كما تفترض السلوكية الراديكالية، بل يعيد الكائن تنظيم الحقل الإدراكي واستنتاج حلول ومسارات بديلة لم يسبق له التدرب عليها إطلاقاً، انطلاقاً من فهمه للبنية الكلية للبيئة؛ مما يؤكد أن الاستدلال الفضائي يتسم بالطابع الاستنتاجي التوليدي المبدع وليس بالطابع التراكمي الحفظي.

7.3 الامتداد المفاهيمي للخرائط المعرفية في السلوك البشري

لم يقصر تولمان مفهوم الخريطة المعرفية على متاهات القوارض وتجارب الحيوان المخبرية، بل وسّع مجاله بجرأة فكرية نادرة ليشمل النطاق الواسع للسلوك الإنساني والظواهر النفسية والاجتماعية الكبرى. فعلى الصعيد الفضائي الحركي، تعد الخريطة المعرفية هي الأساس العصبي والنفسي الذي يعتمد عليه الإنسان في الملاحة الحضرية اليومية، وتصميم المدن، واستكشاف العوالم المجهولة، والتحرك بكفاءة داخل المساحات المعمارية المعقدة دون أن يضل سبيله.

وعلى الصعيد المفاهيمي والاجتماعي، استخدم تولمان مفهوم الخريطة كاستعارة معرفية (Cognitive Metaphor) للبنى الفكرية والمعتقدات الذهنية التي يشكلها الأفراد عن مجتمعاتهم وعالمهم الثقافي والسياسي. وقد حذّر تولمان في مقالته التاريخية عام 1948 من مخاطر تشكّل “الخرائط الاجتماعية الشريطية الضيقة” (Narrow Social Strip Maps) لدى البشر؛ فالبشر عندما يقعون تحت طائلة القلق، أو الجوع، أو التمييز العنصري، أو الدعاية الإيديولوجية الفاشية المتعصبة، تضيق خرائطهم المعرفية الذهنية وتقتصر على مسارات متعصبة ومنغلقة، مما يعميهم عن رؤية البدائل الإنسانية الشاملة ويولد العداء والنزاعات والكراهية بين الجماعات. وبالمقابل، رأى أن التعليم السليم والبيئة الحرة يساهمان في بناء “خرائط معرفية إنسانية شاملة وعريضة” تتسع لقبول التعددية والتعايش الخلاق.

8. التعلم الكامن (Latent Learning) وعلاقته بالتمييز بين المكان والاستجابة

8.1 تجارب التعلم الكامن كشاهد مساند لتجربة المكان

تترابط نتائج تجربة تعلم المكان ترابطاً وثيقاً مع تجارب التعلم الكامن (Latent Learning) التاريخية التي أنجزها تولمان وتلميذه سي. إتش. هونزيك (C. H. Honzik) عام 1930 في جامعة بيركلي، والتي قدمت الدليل الحاسم الأول على أن التخزين المعرفي مستقل هيكلياً عن التعزيز الخارجي والمكافأة.

في تلك التجارب المشهورة، دُرست ثلاثة أفواج من الفئران داخل متاهة معقدة لعدة أيام متتالية:

• الفوج الأول: قُدمت له مكافأة غذائية بانتظام في صندوق الهدف في كل محاولة يومية؛ فانخفضت أخطاؤه تدريجياً ومنتظماً.
• الفوج الثاني: وُضع في المتاهة دون أي مكافأة غذائية على الإطلاق طوال فترة التجربة؛ فظلت معدلات أخطائه مرتفعة ومتذبذبة عند مستويات شبه ثابتة.
• الفوج الثالث: تُرك يستكشف المتاهة تماماً دون أي مكافأة لمدة عشرة أيام متواصلة، وفي اليوم الحادي عشر، وُضعت له المكافأة الغذائية لأول مرة في صندوق الهدف.

كانت النتيجة المدوية التي صعقت الأوساط السلوكية هي ما حدث للفوج الثالث في اليوم الثاني عشر؛ إذ انحدرت معدلات الأخطاء فجأة وبشكل فوري وعمودي، لتتطابق تماماً بل وتتفوق على أداء الفوج الأول الذي كان يتلقى المكافأة منذ اليوم الأول. أثبت هذا التحول المفاجئ أن الجرذان كانت تتعلم وتبني خريطة معرفية دقيقة للمتاهة طوال الأيام العشرة الأولى أثناء استكشافها “الكامن”، لكن هذا التعلم ظل مستتراً (Latent) لعدم وجود باعث دافعي يُظهره، وبمجرد إدخال المكافأة، استُدعيت تلك المعرفة المسبقة دفعة واحدة لتوجيه السلوك الحركي بكفاءة مطلقة.

8.2 التفاعل بين الاستكشاف الحر وبناء المعرفة المكانية

شكّل التعلم الكامن حجر الزاوية الذي فسر به تولمان الكيفية التي تمكنت بها حيوانات مجموعة “تعلم المكان” من التفوق الخارق في تجربة عام 1946؛ فالاستكشاف الحر الفضولي (Curiosity-Driven Exploration) هو الآلية البيولوجية التلقائية التي تُجمع من خلالها المعلومات المكانية دون إكراه خارجي. فعندما يتحرك الكائن بحرية، ينشط لديه تشكيل ما أسماه تولمان بروابط “مثير-مثير” (Sign-Significate Connections)، حيث يصبح معلم بيئي معين مؤشراً دالاً على وجود معلم آخر في اتجاه فضائي محدد.

هذا الفهم المتكامل للبنية البيئية يسبق بالضرورة تشكيل أي “عادة استجابية حركية”؛ فالجرذ الذي يُسمح له باستكشاف متاهة الصليب يستوعب أولاً هندسة المحاور والمواقع، ومن ثم تصبح محاولات توجيهه إلى مكان بعينه عملية تنشيط بسيطة لبنية معرفية راسخة بالفعل، في حين أن إجباره على تعلم استجابة عضلية مجردة يعزل حركته عن سياقها الفضائي الطبيعي ويجهض استغلاله لتلك الروابط الإدراكية الاستكشافية المسبقة.

8.3 إعادة صياغة نظرية الدافعية في سياق التعلم المكاني

أفضت هذه النتائج المشتركة إلى إعادة صياغة جذرية لنظرية الدافعية في علم النفس الإدراكي؛ إذ لم يعد الدافع مجرد قوة فيزيولوجية عمياء تختزل التوتر العضلي البحت كما زعمت مدرسة التحليل النفسي والنظرية السلوكية الهالية، بل تحول الدافع إلى “محدد وموجّه انتباهي” ينشط المخزون المعرفي ويوجه السلوك الانتقائي نحو غاية محددة.

كذلك، أظهر تولمان أن مستوى الحرمان والدافعية يلعب دوراً مباشراً في تحديد اتساع أو ضيق الخريطة المعرفية التي يشكلها الكائن؛ فالحرمان المعتدل والفضول الطبيعي يشجعان على تشكيل خرائط معرفية عريضة وشاملة تستوعب مختلف تفاصيل البيئة، بينما يؤدي الحرمان المفرط والإنهاك الدافعي الشديد إلى تضييق المجال الانتباهي للكائن ودفعه نحو تبني خرائط شريطية ضيقة واستجابات حركية صلبة غير قادرة على التكيف مع التغيرات المفاجئة في المحيط الفضائي.

9. المناظرة الكبرى بين كلارك هول وإدوارد تولمان (Hull vs. Tolman Debate)

9.1 النموذج الرياضي الاستنباطي لكلارك هول وتفسيره الميكانيكي

مثّلت الفترة الممتدة من الثلاثينيات إلى الخمسينيات من القرن العشرين العصر الذهبي للمناظرات النظرية في علم النفس الأمريكي، وتجسدت أشرس تلك المعارك الفكرية في المناظرة الكبرى بين كلارك ل. هول (Clark L. Hull) من جامعة ييل، وإدوارد تشيس تولمان من جامعة كاليفورنيا في بيركلي. كان هول يقف على رأس المدرسة السلوكية الرياضية الاستنباطية الصارمة (Hypothetico-Deductive Behaviorism)، طامحاً إلى صياغة علم نفس ميكانيكي دقيق يحاكي قوانين نيوتن الرياضية في الفيزياء.

ارتكز نموذج هول على مفاهيم مركزية قاطعة، أهمها:

• خفض الحافز (Drive Reduction): الافتراض بأن التعلم ينشأ حصراً عندما تؤدي الاستجابة إلى تقليص حالة من الحرمان البيولوجي الفسيولوجي (مثل الجوع أو العطش).
• قوة العادة (Habit Strength – _SH_R): دالة رياضية تراكمية تزداد قوتها طردياً مع عدد مرات الاقتران المعزز بين المثير والاستجابة.

فسّر هول سلوك الكائن في المتاهة باعتباره تعاقباً ميكانيكياً لردود أفعال عضلية دقيقة، وطوّر مفهوم “سلسلة الاستجابات الجزئية الاستباقية للهدف” (Fractional Anticipatory Goal Responses – r_G – s_G) لتفسير التوجه الغائي الظاهري؛ حيث اعتبر أن الحركات العضلية المضغية واللعابية الاستباقية التي يفرزها الحيوان قبل وصوله للطعام هي التي تنتج إشارات حسية عضلية داخلية (s_G) توجه الخطوات الحركية اللاحقة، رافضاً رفضا قاطعاً مفهوم “الخريطة المعرفية” واصفاً إياه بأنه بناء صوفي غير علمي وغير منضبط رياضياً.

9.2 الردود التجريبية والنظرية المتبادلة بين المعسكرين

لم يقف معسكر جامعة ييل مكتوف الأيدي أمام نتائج تجارب تولمان لعام 1946، بل رد أتباع هول—وعلى رأسهم باحثون بارزون مثل كينيث سبنس (Kenneth Spence)—بتصميم متاهات تجريبية معدلة تهدف إلى إثبات أن “تعلم الاستجابة” هو الأساس، وأن تفوق “تعلم المكان” في تجربة تولمان لم يكن سوى نتاج خلل في التحكم التجريبي سمح للحيوانات بالاعتماد على دلائل بصرية بصرية مفرطة الوضوح. وصمم أتباع هول تجارب جُردت فيها المتاهة تماماً من أي معالم بصرية خارجية ووُضعت داخل غرف أسطوانية معتمة ومتجانسة، وأظهرت النتائج بالفعل أنه تحت تلك الظروف المعزولة، يتعلم الحيوان الاستجابة الحركية (الالتفاف نحو جهة محددة) بكفاءة تفوق تعلم الموقع الجغرافي.

رد تولمان ورفاقه في بيركلي بسلسلة من التجارب البارعة، مبرهنين على أن إجبار الحيوان على تعلم الاستجابة في بيئة مجردة تماماً من الدلائل المكانية هو بمثابة “تعمية حسية إدراكية” قسرية تجبر الكائن البيولوجي على التراجع نحو بدائل دفاعية متدنية الكفاءة، مؤكدين أن السلوك الطبيعي في البيئات الواقعية يستند في جوهره إلى التمثيل المكاني، ومتحدين معسكر هول في تقديم تفسير متماسك لقدرة الجرذان الفورية على اتخاذ “طرق مختصرة جديدة” لم يتم تدريبها عليها إطلاقاً بمجرد فتح منافذ مغلقة، وهي الظاهرة التي تكسر حتمية سلاسل العادات الاستجابية المتراكمة رياضياً.

9.3 أثر المناظرة في تطور المنهجية العلمية في علم النفس

على الرغم من عدم رضوخ أي من الطرفين بالكامل للآخر في حينه، إلا أن المناظرة بين هول وتولمان تركت أثراً علمياً عميقاً ومستداماً على تطور المنهج التجريبي في العلوم السلوكية والمعرفية برمتها:

فقد أدت هذه المناظرة إلى الارتقاء بمستويات الصرامة والضبط الإحصائي والبيئي في المختبرات النفسية؛ إذ بات من الواجب الإلزامي على أي باحث في سيكولوجيا التعلم ضبط المعالم خارج المتاهة وداخلها، وتوحيد الشروط الفيزيائية، وعزل الروائح والاهتزازات، لتجنب التحيزات التفسيرية.

كما ساهمت في بلورة الفارق الإبستمولوجي بين التفسيرات الوظيفية التكيفية العليا للسلوك والتفسيرات الاختزالية الفسيولوجية، ممهدة الطريق لظهور التوليفات النظرية اللاحقة التي تجاوزت الثنائية الصلبة (إما مكان وإما استجابة) لتتبنى فكرة تكامل النظم وتعدد استراتيجيات التعلم تماشياً مع متطلبات السياق البيئي.

10. الدراسات اللاحقة وإعادة التكرار: متى يتعلم الكائن المكان ومتى يتعلم الاستجابة؟

10.1 دراسات رستله وتأثير وفرة الدلائل الخارجية (Restle’s Cues Approach)

في أواخر الخمسينيات، قدم عالم النفس الرياضي فرانك رستله (Frank Restle) حلاً توفيقياً وتجريبياً حاسماً للنزاع المستفحل بين أنصار تعلم المكان وأنصار تعلم الاستجابة، ونشر دراسته المرجعية الشهيرة عام 1957 في مجلة Psychological Review. أوضح رستله أن السؤال التقليدي: “هل يتعلم الكائن المكان أم يتعلم الاستجابة؟” كان سؤالاً مضللاً في صياغته الإبستمولوجية؛ لأن الكائن الحي قادر من الناحية البيولوجية على تعلم كليهما تبعاً للمعلومات المتاحة في الموقف التجريبي.

أثبت رستله عبر دراسات قياسية دقيقة أن استراتيجية التعلم تتحدد بحسب وفرة وتمايز الدلائل البصرية الخارجية (Availability and Saliency of Extra-Maze Cues)؛ فإذا وُضعت المتاهة في حجرة غنية بالمعالم البصرية المتباينة (أبواب، نوافذ، إضاءة مميزة)، يتبنى الكائن فوراً وتلقائياً استراتيجية “تعلم المكان” ويتفوق بها باكتساح مطلق، لكونها توفر خريطة إحداثيات واضحة وموثوقة. أما إذا نُقلت المتاهة نفسها إلى بيئة متجانسة كلياً أو حُجبت المعالم الخارجية بأسطوانات قماشية معتمة ومتطابقة، يُجبر الكائن اضطرارياً على استخدام المؤشرات الحسية الذاتية وعضلاته الخاصة، فيتحول إلى استراتيجية “تعلم الاستجابة”. ومن ثم، فإن السلوك دالة للتفاعل الحيوي مع ما تتيحه البيئة من مؤشرات.

10.2 أثر التدريب المفرط وتشكيل العادة (Over-training and Habituation)

أزاحت دراسات لاحقة الستار عن متغير زمني وحركي بالغ الأهمية يتحكم في الانتقال بين الاستراتيجيتين، وهو حجم التدريب المفرط (Over-training)؛ حيث بينت التجارب المتقدمة لعلماء مثل هيكس (Hicks, 1964) وتشانغ ورينولدز أن استراتيجية التعلم تتغير بشكل ديناميكي عبر الزمن داخل نفس الكائن ونفس المتاهة:

في المراحل المبكرة من التعلم وأثناء المحاولات الأولى، يعتمد الكائن اعتماداً شبه حصري على الإدراك المكاني وبناء الخرائط المعرفية المرنة (تعلم المكان). ولكن مع تكرار المحاولات لمئات المرات دون أي تغيير في البيئة أو شروط المكافأة، ينتقل التحكم السلوكي تدريجياً وتلقائياً من المعالجة المعرفية المركزية الواعية إلى العادات الحركية التلقائية والروتينية المفرطة (تعلم الاستجابة).

يعد هذا الانتقال استراتيجية تكيفية وتطورية بليغة لتوفير الجهد الحسابي والمعرفي للدماغ؛ فعندما تصبح البيئة مستقرة وقابلة للتنبؤ التام، يقوم الدماغ بـ “أتمتة” السلوك وتحويله إلى عادات استجابية لتفريغ الموارد الذهنية للتعامل مع التحديات البيئية المستجدة. غير أن هذا التثبيت الآلي يصبح نقمة عندما تطرأ تغيرات مفاجئة؛ إذ يُظهر الكائن المدرب تدريباً مفرطاً عجزاً وصعوبة بالغة في التكيف الفضائي السريع مقارنة بالكائن الذي لا يزال يعتمد على خريطته المعرفية النشطة.

10.3 الفروق الفردية والنوعية بين الكائنات في استراتيجيات التعلم

أكدت الأدبيات التجريبية الحديثة وجود تمايزات وفروق فردية ونوعية شاسعة بين الكائنات الحية في استراتيجيات الملاحة الفضائية:

فعلى مستوى الأنواع البيولوجية، تعتمد الكائنات التي تقضي حياتها في بيئات شجرية أو طوبوغرافية معقدة وثلاثية الأبعاد (مثل بعض أنواع القوارض البرية، والطيور المهاجرة، والرئيسيات) بشكل مطلق على تعلم المكان وتوظيف الخرائط المعرفية، بينما تميل الكائنات التي تعيش في مسارات ميكانيكية أو جحور خطية ضيقة إلى الاعتماد بدرجة أكبر على الإشارات العضلية والحسية الذاتية المتسلسلة.

وعلى مستوى الفروق الجنسية والهرمونية، وثقت الدراسات الميدانية والمخبرية تبايناً في كفاءة وطرق استدعاء المعلومات الفضائية؛ إذ يميل الذكور من الثدييات عموماً إلى استخدام الاستراتيجيات الفضائية الطوبوغرافية الكلية (Euclidean/Geometric Cues) المعتمدة على الجهات والمسافات المطلقة، في حين تميل الإناث بدرجة أكبر إلى توظيف الدلائل البصرية الاستدلالية الموضعية البارزة (Landmarks) وسلاسل التتابع، وتلعب الهرمونات الجنسية كالتستوستيرون والإستروجين أدواراً تعديلية واضحة في مرونة التحول العصبي السريع بين هذين النمطين الملاحيين.

11. الأسس العصبية الحيوية لتجربة تولمان في ضوء علم الأعصاب الحديث

11.1 دور الحصين (Hippocampus) والخلايا المكانية في تمثيل المكان

بعد مرور ما يقرب من ثلاثة عقود على أطروحة تولمان النظرية، جاء التحقق الفسيولوجي الملموس والأعظم في تاريخ علم الأعصاب لفرضية الخريطة المعرفية. ففي عام 1971، حقق العالمان جون أوكيف (John O’Keefe) وجوناثان دوستروفسكي اختراقاً علمياً كبيراً باكتشاف ما يُعرف بـ “خلايا المكان” (Place Cells) في منطقة الحصين (Hippocampus) وتحديداً في الحقلين CA1 وCA3 داخل أدمغة القوارض الحرة الحركة.

أظهرت التسجيلات الفيزيولوجية الكهربائية أحادية الخلية أن عصبونات معينة داخل الحصين تطلق سيالاتها الكهربائية بكثافة استثنائية فقط عندما يدخل الحيوان حيزاً جغرافياً محدداً ومفرداً داخل البيئة، أُطلق عليه اسم “حقل المكان” (Place Field)، بصرف النظر عن الاتجاه الجسدي أو الحركات العضلية التي يقوم بها الحيوان في تلك اللحظة. وقد توج أوكيف هذا الاكتشاف عام 1978 بنشر كتابه المرجعي التأسيسي بالاشتراك مع لين نادل: “The Hippocampus as a Cognitive Map”، معلناً صراحة أن الحصين هو الركيزة العصبية التشريحية المباشرة التي تُشيد من خلالها الخريطة المعرفية التي تنبأ بها إدوارد تولمان عام 1948.

تعزز هذا الإنجاز المعرفي التاريخي باكتشافات ماي-بريت موزر وإدوارد موزر عام 2005 لـ “خلايا الشبكة” (Grid Cells) في القشرة الأنفية الداخلية الإنسية (Medial Entorhinal Cortex). تمتاز هذه الخلايا بإطلاق نشاطها العصبي في نقاط متعددة تشكل شبكة هندسية سداسية دورية تغطي كامل الفضاء المتاح، لتوفر بذلك نظام إحداثيات كارتيزي مترياً مدمجاً في الدماغ يحدد المسافات والاتجاهات، ويغذي خلايا المكان الحصينية بالمعلومات اللازمة لبناء وتحديث الخرائط المعرفية المعقدة، وهو ما منح أوكيف وعائلة موزر جائزة نوبل في الطب وعلم وظائف الأعضاء لعام 2014.

11.2 الجسم المخطط (Dorsal Striatum) والركائز العصبية لتعلم الاستجابة

في موازاة الكشف عن الركيزة العصبية لتعلم المكان، نجح علماء الأعصاب السلوكيون في تحديد الأساس البيولوجي المعزول والخاص بـ “تعلم الاستجابة”؛ حيث بينت الدراسات التشريحية والفسيولوجية أن الجسم المخطط الظهري (Dorsal Striatum)—وتحديداً النواة المذنبة واللجام (Caudate-Putamen)—والعقد القاعدية (Basal Ganglia) هي المسؤولة حصرياً عن برمجة العادات وتكوين الارتباطات الحركية الميكانيكية من نوع “مثير-استجابة” (S-R Habits).

تتوسط دوائر المخطط الحركية—المدعومة بتدفقات الدوبامين الإرجاعية الصادرة من المادة السوداء (Substantia Nigra)—عملية الدمج الآلي للحركات العضلية المتكررة؛ فعندما يتعلم الكائن الانعطاف يميناً بشكل آلي، يزداد التآزر المشبكي في الجسم المخطط وتترسخ تلك السلسلة العضلية لتُنفذ لاحقاً بصورة شبه لاإرادية متى ما ظهر المثير الحافز دون أدنى استعانة بالذاكرة الطوبوغرافية الفضائية، مما وفر الدليل الفيزيولوجي الصارم على أن فرضيتي المكان والاستجابة ليستا مجرد مدرستين فلسفيتين متصارعتين، بل هما منظومتان تشريحيتان وعصبيتان مستقلتان تماماً داخل الجهاز العصبي المركزي.

11.3 التفاعل والتنافس بين نظامي الذاكرة المكانية والإجرائية في الدماغ

بلغ التثبت العصبي ذروته التجريبية عبر دراسات التثبيط الدوائي المزدوج التاريخية التي قادها مارك باكارد ونورمان وايت ومايكل مكغو (Packard & McGaugh, 1996) باستخدام متاهة الصليب التولمانية ذاتها؛ حيث تم حقن الفئران بمادة التخدير الموضعي (الليدوكائين – Lidocaine) لتعطيل مناطق دماغية محددة أثناء أداء مهمة المتاهة، وأسفرت النتائج عن كشف مبهر:

• عند تعطيل الحصين مؤقتاً عبر حقن الليدوكائين، عجزت الفئران تماماً عن إظهار “تعلم المكان” ولكنها أظهرت قدرة سليمة وفورية على “تعلم الاستجابة” الحركية العضلية.
• عند تعطيل الجسم المخطط الظهري بالليدوكائين، حُرمت الحيوانات من إمكانية تكوين أو تكرار “تعلم الاستجابة”، لكنها استمرت في إظهار قدرة فائقة وغير معاقة على “تعلم المكان” والتوجه الملاحي للموقع.

كشفت هذه التجارب وغيرها من أبحاث التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) عن وجود تنافس وظيفي ديناميكي وتفاضلي بين هذين النظامين؛ فنظام الحصين (الذاكرة التقريرية المعرفية) يقود السلوك في مراحل الاستكشاف والتعلم المبكرة ويمنح الفرد المرونة المكانية، في حين يمارس الجسم المخطط (الذاكرة الإجرائية والعادات) ضغطاً تدريجياً للاستحواذ على توجيه السلوك كلما تكررت المهمة ورسخت الظروف، مما أكد بصورة قاطعة ومدهشة نبوءة تولمان المبكرة حول وجود أنظمة معرفية متعددة ومتباينة بنيوياً تدير السلوك الحيوي.

12. الإرث العلمي والأثر المعاصر لتجربة تولمان في علم النفس والذكاء الاصطناعي

12.1 التأسيس المعرفي لنموذج معالجة المعلومات والتمثيلات الذهنية

تركت تجارب تولمان، وفي مقدمتها دراسة تعلم المكان لعام 1946، إرثاً إبستمولوجياً خالداً مهد لولادة وتوطيد نموذج “معالجة المعلومات” (Information Processing Paradigm) الذي هيمن على علم النفس والعلوم المعرفية منذ ستينيات القرن الماضي؛ إذ أسقطت هذه التجارب الاحتكار السلوكي الراديكالي الذي حرم دراسة الحالات العقلية، وأعادت الاعتبار للتمثيلات الذهنية الداخلية (Internal Representations) بوصفها موضوعات مشروعة وضرورية للبحث التجريبي الكمي الصارم.

استلهم علماء النفس المعرفي اللاحقون أفكار تولمان لتطوير نظريات الذاكرة العاملة، والاستدلال المكاني، ونماذج اتخاذ القرارات وحل المشكلات التوليدي. كما شكلت مبادئه الأساس المنهجي لأبحاث الإدراك الحيواني المقارن (Comparative Cognition)؛ حيث لم يعد يُنظر إلى الكائنات الحية باعتبارها مستجيبات سالبة للإشراط الميكانيكي، بل بوصفها كائنات تعالج وتخزن نماذج داخلية عن العالم تستخدمها لاستشراف المستقبل وتنظيم الأفعال بطرق تكيفية مذهلة.

12.2 تطبيقات الخرائط المعرفية في الروبوتات والذكاء الاصطناعي

في العصر الرقمي الراهن، تحول مفهوم تولمان حول الخريطة المعرفية إلى ركيزة تطبيقية أساسية تقوم عليها علوم الملاحة الروبوتية المتقدمة وتقنيات الذكاء الاصطناعي الحديثة؛ وتحديداً في خوارزميات “تحديد الموقع وبناء الخريطة في آن واحد” (Simultaneous Localization and Mapping – SLAM)، التي تستخدمها الروبوتات والسيارات الذاتية القيادة لتوليد تمثيلات طوبوغرافية وهندسية للبيئات المجهولة بالاعتماد على أجهزة الاستشعار كالكاميرات والليدار، محاكية الآلية التي يبني بها الكائن الحي خريطته التولمانية أثناء الاستكشاف.

وعلاوة على ذلك، يشهد ميدان التعلم المعزز الحسابي (Reinforcement Learning) استعادة صريحة لمناظرة هول وتولمان من خلال التمييز الرياضي الشهير بين استراتيجيتين للتعلم:

• التعلم المعزز الخالي من النماذج (Model-Free RL): وهو التجسيد الحسابي الحديث لنظرية كلارك هول والسلوكية الميكانيكية؛ حيث يربط الوكيل البرمجي المثيرات بقيم الأفعال الحركية بصورة مباشرة ودون تمثيل بنيوي للبيئة، متسماً بالسرعة الحسابية لكنه يعاني من صلبة مفرطة وعجز عن التكيف الفوري عند تبدل الأهداف.
• التعلم المعزز القائم على النماذج (Model-Based RL): وهو التطبيق الرقمي المباشر لمفهوم الخريطة المعرفية لتولمان؛ إذ يتعلم الوكيل الاصطناعي نموذجاً انتقالياً داخلياً للعالم وقواعده الفضائية والبيئية (Transitions and Reward Functions)، مما يمكنه من محاكاة المسارات ذهنياً والتخطيط الاستراتيجي متعدد الخطوات واتخاذ قرارات مرنة وحلول مختصرة عند مواجهة ظروف غير مسبوقة.

12.3 الخلاصة والتقييم النقدي لمكانة تولمان في تاريخ الفكر النفسي

تتبوأ تجربة “تعلم المكان مقابل تعلم الاستجابة” مكانة رفيعة بوصفها واحدة من أكثر الدراسات التجريبية دقة وإلهاماً وأناقة منهجية في تاريخ علم النفس التجريبي بأكمله. لم تكن مجرد بحث عابر حول فئران في متاهة صليبية، بل كانت صرخة إبستمولوجية مدوية انتشلت علم النفس من مستنقع الاختزال الآلي الأعمى، وأعادت للإدراك البشري والحيواني غائيته، ومعناه، وفاعليته الذاتية الحرة.

إن عبقرية إدوارد تولمان التاريخية تكمن في قدرته الفذة على الجمع بين أشد مستويات الصرامة الموضوعية في التجريب والملاحظة من جهة، والعمق النظري الغائي الذي يحترم تعقيد العمليات المعرفية والتمثيلية من جهة أخرى. وتظل أطروحاته التأسيسية حول استقلال المعرفة عن الأداء، وبناء الخرائط المعرفية، والمرونة السلوكية بمثابة المنارات الفكرية المضيئة التي لا زالت تغذي أحدث ما تتوصل إليه أبحاث علوم الأعصاب الإدراكية وتطبيقات الذكاء الاصطناعي في الألفية الثالثة.

خاتمة واستنتاجات ختامية

في الختام، تجسد تجربة إدوارد تولمان لعام 1946 علامة فارقة بيّنت بجلاء أن محاولات حصر الكائن الحي في إطار الانعكاسات الحركية والآلية المحضة كانت محاولات تبسيطية عاجزة عن استيعاب غنى الواقع البيولوجي. لقد كشفت المتاهة المتعامدة أن الكائنات تمتلك نزعة فطرية متأصلة نحو فهم العالم مكانياً وبنيوياً، وأن التوجيه الهادف يستند إلى معالجة معلومات مركزية تترجم المعالم المحيطة إلى نظام إحداثيات معرفي يتسم بالمرونة المطلقة والقدرة على التجدد المستمر.

إن المسار التاريخي الطويل الذي امتد من أروقة مختبرات جامعة بيركلي في أربعينيات القرن الماضي وصولاً إلى أروقة معاهد علوم الأعصاب الحائزة على جوائز نوبل ومختبرات الروبوتات الذاتية المتقدمة في يومنا هذا، يثبت بلا ريب أن الرؤية المعرفية الغائية للسلوك لم تكن مجرد تخمين نظري، بل كانت حقيقة بيولوجية وعصبية راسخة؛ لتظل الخريطة المعرفية لتولمان بوصلة خالدة توجه فهمنا المتنامي للعقل والكيفية التي يدرك بها فضاءه الفيزيائي والفكري الواسع.

المراجع

• Honzik, C. H., & Tolman, E. C. (1930). Introduction and removal of reward, and maze performance in rats. University of California Publications in Psychology, 4(19), 257–275.
• Hull, C. L. (1943). Principles of behavior: An introduction to behavior theory. Appleton-Century-Crofts.
• Moser, E. I., Kropff, E., & Moser, M. B. (2008). Place cells, grid cells, and the brain’s spatial representation system. Annual Review of Neuroscience, 31, 69–89. https://doi.org/10.1146/annurev.neuro.31.061307.090723
• O’Keefe, J., & Nadel, L. (1978). The hippocampus as a cognitive map. Oxford University Press.
• Packard, M. G., & McGaugh, J. L. (1996). Inactivation of hippocampus or caudate nucleus with lidocaine differentially affects expression of place and response learning. Neurobiology of Learning and Memory, 65(1), 65–72. https://doi.org/10.1006/nlme.1996.0007
• Restle, F. (1957). Discrimination of cues in mazes: A resolution of the “place-vs.-response” question. Psychological Review, 64(4), 217–228. https://doi.org/10.1037/h0040586
• Sutton, R. S., & Barto, A. G. (2018). Reinforcement learning: An introduction (2nd ed.). MIT Press.
• Tolman, E. C. (1932). Purposive behavior in animals and men. The Century Company.
• Tolman, E. C. (1948). Cognitive maps in rats and men. Psychological Review, 55(4), 189–208. https://doi.org/10.1037/h0061626
• Tolman, E. C., Ritchie, B. F., & Kalish, D. (1946). Studies in spatial learning. II. Place learning versus response learning. Journal of Experimental Psychology, 36(3), 221–229. https://doi.org/10.1037/h0060262
• Watson, J. B. (1913). Psychology as the behaviorist views it. Psychological Review, 20(2), 158–177. https://doi.org/10.1037/h0074420