some data on behavior reversibility in a steady state experiment

8/12/2019 Some Data on Behavior Reversibility in a Steady State Experiment

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SOME DATA ON BEHAVIOR REVERSIBILITYIN A STEADY STATE EXPERIMENT'

W. W. CUMMING a n d W. N . SCHOENFELDCOLUMBIA UNIVERSITY

I n c o n d i t i o n i n g e x p e r i m e n t s , s t e a d y s t a t e m e t h o d o l o g y p r e s u m e s t h a t b e h a v i o rc a n b e b r o u g h t t o e q u i l i b r i u m ( d e f i n e d a s a s t a t e w h e r e a n y s p e c i f i e d m e a s u r e o f t h eb e h a v i o r n o l o n g e r s h o w s s y s t e m a t i c c h a n g e ) u n d e r a g i v e n s e t o f c o n t r o l l i n g v a r i -a b l e s , a n d t h a t p a s s i n g t o a n e w s e t o f v a l u e s o f t h e c o n t r o l l i n g v a r i a b l e s w i l l b r i n gt h e b e h a v i o r t o a n o t h e r a n d d i f f e r e n t e q u i l i b r i u m p o i n t . A q u e s t i o n o f g e n e r a l i n -t e r e s t i n w h a t e v e r s c i e n c e s u c h a m e t h o d o l o g y may b e u s e d i s w h e t h e r d a t a a r e r e -c o v e r a b l e , t h a t i s t o s a y , w h e t h e r o r n o t r e t u r n t o a n e a r l i e r s e t o f c o n t r o l l i n g v a r i -a b l e v a l u e s ( a f t e r a n i n t e r l u d e w i t h a d i f f e r e n t s e t ) w i l l y i e l d t h e s a m e m e a s u r e o f t h ed e p e n d e n t v a r i a b l e a s w a s o b s e r v e d t h e f i r s t t i m e . O u t s i d e b e h a v i o r s c i e n c e , e x -a m p l e s o f r e v e r s i b i l i t y a n d i r r e v e r s i b i l i t y o f p r o c e s s a r e b o t h t o b e f o u n d , a n d t h e r ei s a s y e t n o r e a s o n t o t h i n k t h a t t h e s a m e i s n o t t r u e o f b e h a v i o r p r o c e s s e s . N e v e r -t h e l e s s , i f o n e may j u d g e f r o m t h e c o m m e n t s o f b e h a v i o r r e s e a r c h e r s who h a v et o u c h e d o n t h e p r o b l e m i n t h e i r w r i t i n g a n d p e r s o n a l d i s c u s s i o n , i t i s p r o b a b l y f a i rt o s a y t h e t h e s u s p i c i o n i s w i d e s p r e a d t h a t b e h a v i o r a l d a t a , c h a r a c t e r i s t i c a l l y i f n o tu n i v e r s a l l y , c a n n o t b e r e c o v e r e d . A r e c e n t s t u d y ( C l a r k , 1 9 5 8 ) c o n t a i n s i n c i d e n t a ld a t a w h i c h may o p e n t h e q u e s t i o n s o m e w h a t , s i n c e i t a p p e a r s t h a t , w h e n e x t i n c t i o ni s i n t e r p o l a t e d b e f o r e r e t u r n t o a n e a r l i e r s t a t e , t h e e a r l i e r b e h a v i o r m e a s u r e i s r e -c o v e r e d . T h e p r e s e n t p a p e r , h o w e v e r , i s a i m e d a t a d e t a i l w i t h i n t h e b r o a d e r i s s u e ,o n e t h a t w a s s u g g e s t e d b y a c as e o f b e h a v i o r a l i n e l a s t i c i t y p r e v i o u s l y r e p o r t e d b yt h e w r i t e r s ( S c h o e n f e l d C u m m i n g , 1 9 5 7 ) .T h e l a t t e r s t u d y i n v o l v e d r e i n f o r c e m e n t s c h e d u l e s d e f i n e d i n t e r m s o f c e r t a i nt e m p o r a l i n d e p e n d e n t v a r i a b l e s , m o r e s p e c i f i c a l l y , t h e c a s e w h e r e c y c l e l e n g t h ,t D + t A w a s s y s t e m a t i c a l l y v a r i e d w h i l e t D / ( t D + t A o r T , r e m a i n e d c o n s t a n t . I nt h e p a r t i c u l a r s t u d y , t D + t A t o o k v a l u e s o f 3 0 , 1 5 , 7 . 5 , 3 . 7 5 , 1 . 8 8 , a n d 0 . 9 4 s e c -o n d s , i n t h a t o r d e r , w i t h T c o n s t a n t a t 0 . 0 5 ; i n s u m m a r y , i t w a s f o u n d t h a t r e s p o n s er a t e s o f k e y p e c k i n g b y p i g e o n s i n c r e a s e d ( b y a f a c t o r o f 6 . 7 5 , o n t h e a v e r a g e f o rt h r e e b i r d s ) a s c y c l e l e n g t h d e c r e a s e d o v e r t h e i n d i c a t e d r a n g e . A f t e r t h e f u n c t i o nw a s d e t e r m i n e d , o n e b i r d w a s t e s t e d f o r b e h a v i o r r e v e r s i b i l i t y b y r e t u r n i n g t o t w oe a r l i e r t D + t A v a l u e s , b u t t h e e a r l i e r ( a n d l o w e r ) r e s p o n s e r a t e s w e r e n o t r e c o v e r -a b l e b y a w i d e m a r g i n . A f o l l o w - u p e x p e r i m e n t , m o d e l e d a f t e r t h e f i r s t b u t c e n t e r -i n g o n d a t a r e c o v e r a b i l i t y a l o n e , s u g g e s t e d i t s e l f ; i t i s t h i s e x p e r i m e n t w h i c h i s r e -p o r t e d h e r e .

METHODT h e s u b j e c t s w e r e t h r e e w h i t e C a r n e a u x h e n p i g e o n s . F o l l o w i n g a r r i v a l i n t h el a b o r a t o r y , t h e b i r d s w e r e m a i n t a i n e d o n a f r e e - f e e d i n g r e g i m e n ( d i e t : g r a i n m i x o f5 0 k a f f i r c o r n , 4 0 v e t c h , a n d 1 0 h e m p s e e d , w i t h f r e s h w a t e r a n d g r i t a l w a y sa v a i l a b l e ) f o r s e v e r a l w e e k s t o d e t e r m i n e t h e i r w e i g h t n o r m s ; t h e r e a f t e r , e a c h b i r d T h i s w o r k w a s p a r t o f a r e s e a r c h p r o g r a m s u p p o r t e d b y t h e N a t i o n a l S c i e n c e F o u n d a t i o n , u n d e rR e s e a r c h G r a n t s G - 3 4 0 8 a n d G - 5 5 1 7 .

8 7


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W . W . CUMMING a n d W . N . SCHOENFELDw a s r e d u c e d t o 8 0 o f i t s n o r m a n d h e l d a t t h a t l e v e l t h r o u g h o u t t h e e x p e r i m e n t .S o o n a f t e r w e i g h t r e d u c t i o n w a s b e g u n , t h e k e y - p e c k i n g r e s p o n s e w a s s h a p e d f o re a c h b i r d a n d t h e n g i v e n f i f t y r e g u l a r r e i n f o r c e m e n t s p e r d a y f o r f i v e d a y s b e f o r e t h ee x p e r i m e n t p r o p e r s t a r t e d . A s i n t h e r e l a t e d p r e v i o u s s t u d y ( S c h o e n f e l d Cum-m i n g , 1 9 5 7 ) , e a c h e x p e r i m e n t a l s e s s i o n l a s t e d 2 0 m i n u t e s , w i t h t h e d a t a o f t h e l a s t1 5 m i n u t e s t a k e n f o r t r e a t m e n t . T h e e x p e r i m e n t a l r o o m , a p p a r a t u s , r e i n f o r c e m e n t s( f o r e g o i n g g r a i n m i x ) , r e i n f o r c e m e n t d u r a t i o n s ( 3 s e c o n d s ' a c c e s s t o g r a i n m i x ) , a n do t h e r a r r a n g e m e n t s , w e r e i d e n t i c a l t o t h o s e o f t h e p r e v i o u s s t u d y . On a n y d a y , t h ee x p e r i m e n t a l s e s s i o n w a s g i v e n t h e b i r d s a t t h e s a m e h o u r , b u t o n l y i f e a c h o n e sw e i g h t w a s w i t h i n i 1 5 g r a m s o f i t s f r e e - f e e d i n g s t a n d a r d ; o n l y o c c a s i o n a l l y w a s i tn e c e s s a r y t o o m i t a d a y w i t h a n y b i r d b e c a u s e t h e w e i g h t w a s o u t s i d e o f t h e s e l i m i t s .A f t e r e a c h e x p e r i m e n t a l s e s s i o n , i f r e q u i r e d , a r a t i o n ( o f m a p l e p e a s ) w a s g i v e n e a c hb i r d t o i n s u r e t h e b i r d s p r o p e r w e i g h t t h e n e x t d a y . R e s p o n s e d a t a w e r e t a k e n i nt h e f o r m o f c u m u l a t i v e r e s p o n s e c u r v e s , a n d o f r e s p o n s e r a t e s c o m p u t e d f o r t h e l a s t1 5 m i n u t e s o f t h e s e s s i o n s ; t h e l a t t e r r a t e s w e r e c o r r e c t e d b y s u b t r a c t i n g 3 s e c -o n d s f o r e a c h r e i n f o r c e m e n t o b t a i n e d b y t h e b i r d d u r i n g t h e l a s t 1 5 m i n u t e s a n dd i v i d i n g t h e t o t a l r e s p o n s e s d u r i n g t h o s e m i n u t e s b y t h e d i m i n i s h e d t i m e .

T h e d a y a f t e r t h e l a s t f i f t y r e g u l a r r e i n f o r c e m e n t s h a d b e e n g i v e n , e a c h b i r d w a sp u t o n t h e r e i nf o r c e m e n t s c h e d ul e d e f i n e d b y t D + t A = 3 0 s e c o n d s , a n d T = 0 . 0 5 ;i t w a s k e p t t h e r e o n u n t i l t h e p r e - s t a t e d c r i t e r i o n o f r e s p o n s e s t a b i l i t y w a s r e a c h e d .T h i s c r i t e r i o n w a s t h e s a m e a s t h a t u s e d i n t h e p r e v i o u s s t u d y . T h e f i r s t s e v e n d a y so n a n y s c h e d u l e w e r e n o t c o n s i d e r e d i n c o m p u t i n g s t a b i l i t y . F o r t h e n e x t s i x d a y s ,t h e mean o f t h e f i r s t t h r e e d a y s o f t h e s i x w a s c o m p a r e d w i t h t h a t o f t h e l a s t t h r e ed a y s ; i f t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e s e m e a n s w a s l e s s t h a n 5 o f t h e s i x d a y s m e a n ,t h e b i r d w a s c o n s i d e r e d t o h a v e s t a b i l i z e d a n d w a s s h i f t e d t o t h e n e x t s c h e d u l e . I ft h e d i f f e r e n c e b e t w e e n s u b m e a n s w a s g r e a t e r t h a n 5 o f t h e g r a n d m e a n , a n o t h e r .e x p e r i m e n t a l d a y w a s a d d e d a n d s i m i l a r c a l c u l a t i o n s w e r e m a d e f o r t h a t d a y a n dt h e f i v e i m m e d i a t e l y p r e c e d i n g i t . S u c h e x t e n s i o n s o f t h e e x p e r i m e n t a n d c a l c u l a -t i o n s o f s t a b i l i t y w e r e c o n t i n u e d d a i l y u n t i l t h e b i r d r e a c h e d t h e a f o r e m e n t i o n e d5 c r i t e r i o n . W i t h t h a t c r i t e r i o n r e a c h e d , t h e b i r d w a s m o v e d , o n t h e i m m e d i a t e l yf o l l o w i n g e x p e r i m e n t a l d a y , t o t h e r e i nf o r c e m e n t s c h e d u l e d e f i n e d b y t D + t A =0 . 9 4 s e c o n d , T = 0 . 0 5 , a n d k e p t t h e r e o n u n t i l t h e s a m e s t a b i l i t y c r i t e r i o n w a sr e a c h e d , w h e r e u p o n i t w a s m o v e d b a c k t o t h e f i r s t r e i n f o r c e m e n t s c h e d u l e . I n t h i sw ay , e a c h b i r d w a s r e p e a t e d l y a l t e r n a t e d b e t w e e n t h e t w o r e i n f o r c e m e n t s c h e d u l e s ,u n t i l s o m e f i v e a l t e r n a t i o n s h a d b e e n a c c o m p l i s h e d i n a l l . T h e e a r l i e r s t u d y h a dt e s t e d r e c o v e r a b i l i t y o f l o w e r r a t e s u p o n r e t u r n f r o m t h e 0 . 9 4 - s e c o n d c y c l e l e n g t h( w i t h i t s h i g h r e s p o n s e r a t e ) t o l o n g e r c y c l e s a t w h i c h l o w e r r a t e s h a d p r e v i o u s l yb e e n r e c o r d e d . T h e p r e s e n t e x p e r i m e n t , u s i n g o n l y t h e t w o e x t r e m e c y c l e l e n g t h so f 3 0 a n d 0 . 9 4 s e c o n d s , a n d a f f o r d i n g r e p e a t e d a l t e r n a t i o n s , g a v e o p p o r t u n i t y t oo b s e r v e t h e c u m u l a t i n g i n t e r a c t i o n s o f t h e t w o s c h e d u l e s .

RESULTST a b l e 1 c o n t a i n s t h e e x p e r i m e n t a l d a t a a v e r a g e d f o r t h e t h r e e b i r d s . C o l u m n s 1

a n d 2 i n d i c a t e t h e o r d e r o f o c c u r r e n c e , h e n c e a l t e r n a t i o n s , o f t h e two c y c l e l e n g t h s ;Column 3 g i v e s t h e mean c o r r e c t e d r e s p o n s e r a t e s p e r m i n u t e c o m p u t e d f o r t h e s i xs t a b i l i t y c r i t e r i o n d a y s o f t h e t h r e e b i r d s u n d e r e a c h s u c c e s s i v e u s e o f t h e c y c l e

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BEHAVIOR REVERSIBILITY IN A STEADY STATE EXPERIMENTTABLE

R e c o v e r a b i l i t y o f R e s p o n s e R a t e s u n d e r A l t e r n a t i n g R e i n f o r c e m e n t S c h e d u l e sA l t e r - C y c l e L e n g t h C o r r e c t e d Mean R a t e Mean D a y s t on a t i o n s ( s e c . ) ( r e s p . p e r m i n . ) R a t e R a t i o C r i t e r i o n

3 0 . 0 8 3 9 9 2 0 . 70 . 9 4 1 2 9 . 5 6 0 . 6 5 1 7 . 02 3 0 . 0 1 1 2 . 7 3 0 . 8 4 1 6 . 70 . 9 4 1 3 4 . 0 9 417 73 3 0 . 0 8 4 . 2 5 0 . 6 6 1 4 . 3

0 . 1 9 4 l 5 } 0 . 6 6 1 5 . 03 0 . 0 1 0 4 . 3 2 59 1 7 . 30 . 9 4 1 7 6 . 7 1 l14 7

6 3 0 . 0 1 2 0 . 0 1 1 3 . 3l e n g t h s , a s d e t a i l e d i n t h e t e x t ; C o l u m n 4 g i v e s t h e r a t i o o f r e s p o n s e r a t e s u n d e re a c h 3 0 - s e c o n d c y c l e t o t h a t u n d e r t h e i m m e d i a t e l y f o l l o w i n g 0 . 9 4 - s e c o n d c y c l e ;l a s t l y , C o l u m n 5 g i v e s t h e a v e r a g e n u m b e r o f d a y s ( i n c l u d i n g t h e s i x c r i t e r i o n d a y s )r e q u i r e d b y t h e t h r e e b i r d s t o a c h i e v e t h e r e s p o n s e s t a b i l i t y c r i t e r i o n u n d e r e a c hc y c l e o c c u r r e n c e . T h e T a b l e s h o w s f i v e c o m p l e t e a l t e r n a t i o n s b e t w e e n c y c l e p a i r s ,a n d t h e s t a r t o f a s i x t h b e f o r e t h e e x p e r i m e n t e n d e d .

T h e f o l l o w i n g p o i n t s s e e m w o r t h n o t i n g a b o u t t h e d a t a i n t h e T a b l e :1 ) A f t e r o n c e r e a c h i n g t h e r e s p o n s e - s t a b i l i t y c r i t e r i o n o n t h e f i r s t c y c l e l e n g t ht o w h i c h t h e y w e r e e x p o s e d , t h e b i r d s t a k e l e s s b u t n o t s y s t e m a t i c a l l y d i m i n i s h i n g ,t i m e t o r e a c h t h e c r i t e r i o n u n d e r s u b s e q u e n t s c h e d u l e s . T h e s a m e o b s e r v a t i o n w a sm a d e i n t h e p r e v i o u s s t u d y , a n d h a s b e e n r e m a r k e d b y o t h e r r e s e a r c h e r s i n a v a r i e t yo f s i t u a t i o n s ; some f o r m o f t h i s b e h a v i o r a l e f f e c t h a s p r o b a b l y u n d e r l a i n s u c h t e r m sa s a d j u s t m e n t t o l e a r n i n g s i t u a t i o n s , l e a r n i n g t o l e a r n , a n d s o o n .2 ) T h e f i r s t move f r o m t h e 3 0 - t o t h e 0 . 9 4 - s e c o n d c y c l e p r o d u c e d , i n t h i s e x p e r -i m e n t , a r i s e i n r e s p o n s e r a t e b y a f a c t o r o f o n l y a b o u t 1 . 5 w h e r e a s i n t h e p r e v i o u ss t u d y t h e f a c t o r w a s 6 . 7 5 ; t h e d i s c r e p a n c y may b e o w i n g t o t h e d i f f e r e n c e i n p r o -c e d u r e s , s i n c e t h e p r e v i o u s s t u d y m o v e d t h e b i r d s t h r o u g h a s u c c e s s i o n o f c y c l el e n g t h s l y i n g b e t w e e n 3 0 a n d 0 . 9 4 s e c o n d s .3 ) I n t h e f i r s t a l t e r n a t i o n , t h e r e s p o n s e r a t e o n t h e 3 0 - s e c o n d c y c l e i s 6 5 o ft h e r a t e o n t h e 0 . 9 4 - s e c o n d c y c l e ; d u r i n g t h e s e c o n d , h o w e v e r , t h i s c h a n g e s t o 8 4 ,l a r g e l y b e c a u s e t h e r a t e o n t h e 3 0 - s e c o n d c y c l e d i d n o t r e t u r n t o i t s o r i g i n a l v a l u e .I n s u c c e e d i n g a l t e r n a t i o n s , t h e r e l a t i v e d i f f e r e n c e b e t w e e n r a t e s i s r e s t o r e d , s h o w i n gt h a t t h e f a i l u r e t o r e c o v e r t h i s v a l u e i s a t r a n s i e n t p h e n o m e n o n d u r i n g t h e f i r s t r e -t u r n t o t h e l o w e r v a l u e . T h a t t h e l o w r a t e r a t i o ( 0 . 5 9 ) i n t h e f i f t h a l t e r n a t i o n p r o b -a b l y d o e s n o t r e p r e s e n t t h e s t a r t o f a r e a l d r i f t i s s u g g e s t e d b y t h e r a t i o ( 0 . 6 8 ) o f t h er e s p o n s e r a t e u n d e r t h e s i x t h o c c u r r e n c e o f t h e 3 0 - s e c o n d c y c l e t o t h a t u n d e r t h ep r e c e d i n g o c c u r r e n c e o f t h e 0 . 9 4 - s e c o n d c y c l e .

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9 0 W . W. CUMMING and W. N . SCHOENFELD4 ) A l t h o u g h t h e t w o r a t e s u n d e r t h e a l t e r n a t i n g s c h e d u l e s m a i n t a i n e d e f f e c -t i v e l y t h e s a m e r a t i o ( e x c e p t f o r t h e r e m a r k e d d i s t u r b a n c e o n t h e f i r s t r e t u r n t o t h e

l o n g e r c y c l e ) , t h e r e s p o n s e r a t e s u n d e r e a c h c y c l e l e n g t h t e n d e d t o r i s e a s t h e c y c l ea l t e r n a t i o n s a c c u m u l a t e d , s h o w i n g t h a t a t l e a s t u n d e r s o m e e x p e r i m e n t a l c o n d i -t i o n s a b s o l u t e r a t e v a l u e s a r e n o t r e c o v e r a b l e .

REFERENCESC l a r k , R . B e h a v i o r a l e f f e c t s o f s o m e t i m e - c o r r e l a t e d r e i n f o r c e m e n t s c h e d u l e s , D o c t o r ' s d i s s e r t a -t i o n , C o l u m b i a U n i v e r s i t y , 1 9 5 8 . A s h o r t e n e d f o r m o f t h i s s t u d y i s p u b l i s h e d i n t h i s J o u r n a l ,1 9 5 9 , 2 , 1 - 2 2 .S c h o e n f e l d , W. N . , a n d C u m m i n g , W. W. Some e f f e c t s o f a l t e r n a t i o n r a t e i n a t i m e - c o r r e l a t e d r e i n -

f o r c e m e n t c o n t i n g e n c y . P r o c . N a t . A c a d . S c i . , 1 9 5 7 , 4 3 , 3 4 9 3 5 4R e c e i v e d May 4 , 1 9 S 9

some data on behavior reversibility in a steady state experiment

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