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关于刺激替代的实验研究，在动物领域比人类领域获得了更为深远的发展。我们有必要先回顾一下关于狗的一些研究。条件反射研究是从狗的身上开始的，也最能体现这种方法的准确性。俄国生理学家巴甫洛夫（Pavlov）和他的学生们主要从事这项研究工作。
请先稍稍回忆一下我们可以作出反应的两组不同的组织：（1）腺体；（2）肌肉（实际上有两种类型的肌肉，横纹肌和脏腑肌）。
通常被用于实验的腺体是唾液腺。安雷普（G.V.Anrep）博士（巴甫洛夫的一位学生）认为唾液腺相对简单，不像身体肌肉系统那样是混合器官。与肌肉系统相比，唾液腺是身体中更为独立的器官，它的活动比肌肉活动更易进行分级。
我们在前面介绍过，能够引起唾液腺反应的原始刺激或无条件刺激是向口中放入某种食物或酸性物质：
问题现在变成了如何用一些不能引起分泌唾液反应的刺激物——也不能在狗的身上引起其他明显反应——使得它能够引起分泌唾液的反应。实验显示，视觉刺激例如彩色圆盘和几何图形、简单的声音、单纯的音调和身体接触等，最初都不会引起唾液反应。可是经过条件反射的训练后，这些刺激中的任何一种都可以引起分泌唾液的反应。在训练最初，研究者首先对狗进行一项简单的手术，在狗的腮腺管上做一个永久性的瘘管——开一个小口将腺体通过导管连接到脸颊外以便于观察。手术后，唾液腺分泌的唾液就会通过导管流到外面而不再流向口腔内。这根管子和一台仪器相连，仪器自动记录唾液腺分泌的唾液的滴数。实验中，狗和实验者相互隔离，与其他不受实验者控制的视觉、嗅觉和听觉刺激也相隔离。对于无条件刺激和条件刺激的运用，都是在狗所待的房间外自动进行的。研究者通过一台潜望镜对狗进行观察。
研究发现，只要将条件刺激和食物或酸等无条件刺激同时呈现在狗的面前，我们就可以用任何刺激来替代食物或酸。而且，实际上甚至可以将条件刺激应用于无条件刺激之前。但是，如果无条件刺激应用在替代刺激之前，就不会形成条件反射。例如，克列斯托夫尼考夫（Krestovnikov）花了一年的时间进行研究，先呈现无条件刺激物，几秒后呈现条件刺激物，结果发现这种做法并不能建立所期望的反应。当条件刺激出现在无条件刺激之前，经过大约20~30次的结合运用以后，就会形成条件反射。至于在应用无条件刺激之前运用条件刺激，就两者的时间间隔而言，其变化幅度从几秒钟到5分钟以上不等。
【31】假设在一个特定情形中，我们试图用触觉刺激引起唾液分泌的反应。我们会在狗的左大腿上施加4秒触觉刺激，然后间隔4秒或5秒以后施加无条件刺激——肉末和饼干。连续应用该程序大约两个月，每天对狗进行4~10次触觉刺激，每次刺激后停顿7~45分钟。两个月结束时，刺激的替代就会形成，触觉刺激（条件刺激）将会像肉末和饼干（无条件刺激）一样导致分泌同样多的唾液。
通过这种简单的程序，我们扩大了狗的反应范围。这个过程与前面的公式不一样，可以书写如下：
在此我们展示了一个完整的刺激替代的例子，条件刺激引起的反应强度和由无条件刺激引起的反应强度是一样的——在实验误差（experimental error）允许的范围内。
通过这种简单的程序，我们可以测量出一个动物能够作出反应的刺激的整体范围。例如，假设我们拥有一只形成条件反射的动物，任何波长的光线都可以引起该动物分泌唾液的反应。在促使动物形成条件反射以后，我们接下来设法研究它对于比人眼可视波长更短的光线是否敏感。我们可以根据光谱从绿光开始实验，并逐渐增加刺激光线的波长，直到它不再发生反应为止。从而，我们可以提供动物在较长波长中的反应范围。然后，我们再次建立其对绿光的反应，并逐渐缩短波长，直到它不再发生反应为止。如此，我们就可以提供动物在较短波长中的反应范围。我们【32】可以用同样的方式在听觉刺激领域进行研究。有些研究者已经发现，狗对于音调的反应灵敏度远远超过人类，它们能够对人类可听声音更高的（振动频率）声音作出反应。但是尽管如此，人类和狗还没有在一致的条件下共同进行过相关测试。