每一天，我們都會進行數量驚人的習慣性行為。 它們中的許多，從刷牙到駕駛熟悉的路線，只是讓我們能夠自動執行某些事情，這樣我們的大腦就不會因為專注於每一次刷牙和無數次微小的方向盤調整而負擔過重。 其他習慣，例如慢跑，可能有助於我們保持健康。 經常從糖果盤中取出零食可能就不是這樣了。 而那些徘徊在強迫症或成癮症領域的習慣，例如暴飲暴食或吸菸，可能會威脅到我們的生存。
儘管習慣是我們生活的重要組成部分，但科學家們一直難以確定大腦如何將新行為轉化為日常習慣。 如果沒有這些知識，專家們就很難幫助人們戒除壞習慣，無論是透過藥物還是其他療法。
新的技術最終使神經科學家能夠破譯我們儀式背後的神經機制，包括定義我們所謂的習慣迴路——負責建立和維持我們日常習慣的大腦區域和連線。 這項工作的見解正在幫助神經科學家弄清楚大腦如何養成好習慣，以及為什麼我們所有人似乎都在努力戒除我們並不特別喜歡的習慣，以及醫生或親人告訴我們停止的習慣。 研究表明，透過有意識地調節我們的大腦，我們或許能夠控制好習慣和壞習慣。 這種希望源於幾個令人驚訝的發現之一：即使當我們似乎在自動行動時，我們大腦的一部分也在盡職盡責地監控我們的行為。
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習慣到底是什麼？
習慣似乎是清晰明確的行動，但在神經學上，它們屬於人類行為的連續統一體。
在這個連續統一體的一端是那些可以自動完成的行為，足以讓我們騰出大腦空間來追求不同的目標。 另一些則會佔用我們大量的時間和精力。 當我們探索我們的身體和社交環境以及我們內心的感受時，我們的習慣自然而然地出現。 我們在特定的情境中嘗試行為，找出哪些行為看起來有益且成本不高，然後致力於這些行為，形成我們的日常習慣。
我們所有人都在很小的時候就開始了這個過程。 然而，它也帶來了一種可能會對我們不利的權衡。 行為變得越日常化，我們就越少意識到它。 我們失去了對該行為的完全警覺的監視。 我離開家之前真的關掉爐子了嗎？ 我鎖門了嗎？ 這種監視的缺失不僅會干擾我們的日常功能，還會讓壞習慣悄悄地蔓延到我們身上。 許多體重增加的人，一次只增加幾磅，突然意識到他們去零食區或甜甜圈店的次數越來越多，但在這樣做時幾乎沒有思考過。
這種對我們行為的陰險的未能檢查也意味著習慣可能會變得類似於成癮。 見證電腦遊戲、網路賭博以及持續不斷的簡訊和推文——當然還有酒精和藥物濫用。 重複性的、成癮驅動的行為模式可能會取代部分原本是經過深思熟慮的選擇。 神經科學家仍在努力解決成癮是否像正常習慣一樣，只是更嚴重，儘管它們當然可以被認為是連續統一體另一端的極端例子。 某些神經精神疾病，例如強迫症（在這種疾病中，想法或行為變得全神貫注）和某些形式的抑鬱症（在這種疾病中，消極想法可能會持續迴圈），也是如此。 極端形式的習慣可能與自閉症和精神分裂症有關，在這些疾病中，重複性的、過度專注的行為是一個問題。
刻意的行為變成日常習慣
儘管習慣屬於行為譜的不同部分，但它們具有某些核心特徵。 例如，一旦形成，它們就會變得頑固。 告訴自己“停止做那件事”，但大多數時候，說教都失敗了！ 部分原因可能是這種批評通常發生得太晚，在行為發生並感受到其後果之後。
特別是這種頑固性，一直是揭示負責習慣形成和維持的大腦回路的關鍵線索。 習慣變得如此根深蒂固，以至於我們即使不想做也去做，部分原因是所謂的“強化偶然性”。 假設你做了 A，然後你以某種方式得到了獎勵。 但是，如果你做了 B，那麼你就不會得到獎勵，甚至會受到懲罰。 這些我們行為的後果——偶然性——會以某種方式推動我們未來的行為。
在大腦中發現的訊號似乎與這種與強化相關的學習相對應，正如沃爾夫拉姆·舒爾茨和拉努爾福·羅莫（當時都在瑞士弗裡堡大學）最初進行的研究中顯示的那樣，並且今天由計算科學家建模。 特別重要的是“獎勵預測誤差訊號”，它在事後表明大腦對未來強化預測的準確程度的評估結果。 大腦以某種方式計算這些評估，這些評估塑造了我們的期望，併為特定的行動方案增加或減少價值。 透過內部監控我們的行為併為它們新增正面或負面權重，大腦會強化特定行為，將行為從刻意轉變為習慣性——即使我們知道我們不應該賭博或暴飲暴食。
我們和其他人想知道大腦佈線中發生了什麼導致這種轉變，以及我們是否可以中斷它。 在麻省理工學院格雷比爾實驗室，我們小組開始進行實驗，以破譯哪些大腦通路參與其中，以及它們的活動如何在習慣形成時發生變化。
首先，我們需要一個實驗測試來確定一種行為是否是習慣。 英國心理學家安東尼·狄金森在 20 世紀 80 年代設計了一種至今仍被廣泛使用的方法。 他和他的同事教會實驗鼠在一個測試箱中按下槓桿以獲得食物獎勵。
當動物們很好地學會了這項任務並回到籠子裡後，實驗人員透過讓老鼠吃獎勵品直到吃飽，或者給它們服用一種在吃下獎勵品後會產生輕微噁心的藥物，來“貶低”獎勵品的價值。 稍後，他們將老鼠帶回實驗箱，讓它們選擇是否按下槓桿。 如果一隻老鼠即使獎勵品現在令人作嘔，仍然按下槓桿，狄金森認為這種行為是一種習慣。 但是，如果一隻老鼠是“正念的”——如果我們可以在老鼠身上談論正念的話——那麼它就不會按下槓桿，就好像它意識到獎勵品現在令人不快一樣； 它沒有形成習慣。 該測試為科學家提供了一種方法來監測是否有從有目的的行為到習慣性行為的轉變發生。
將習慣印刻在大腦中
透過使用這種基本測試的變體，包括悉尼大學的伯納德·巴萊因和澳大利亞新南威爾士大學的西蒙·基爾克羅斯在內的研究人員，已經發現了線索，表明當刻意行為變成習慣性行為時，不同的大腦回路會起主導作用。 來自對老鼠以及人類和猴子的實驗的新證據現在指向連線新皮層（被認為是哺乳動物大腦的至高榮耀）和紋狀體（位於更原始的基底神經節的中心，基底神經節位於我們大腦的核心 [見下頁方框]）的多個迴路。 當我們刻意或習慣性地行動時，這些迴路或多或少會被啟用。
我們教會老鼠和小鼠執行簡單的行為。 在一項任務中，它們學會了在聽到咔噠聲後跑下 T 形迷宮。 根據隨後在它們跑步時發出的音訊“指令”提示，它們會向左或向右轉到 T 形迷宮的頂部，然後跑到那一端以獲得一種或另一種獎勵。 我們的目標是瞭解大腦如何判斷以特定方式行為的利弊，然後將一系列行為標記為“保留”——一種習慣。 我們的老鼠肯定形成了習慣！ 即使獎勵品變得令人厭惡，當指令音響起時，老鼠也會跑向它。
為了弄清楚大腦如何將一種行為標記為養成習慣的行為，麻省理工學院實驗室開始記錄紋狀體中小簇神經元（腦細胞）的電活動。 我們小組的發現讓我們感到驚訝。 當老鼠最初學習迷宮時，紋狀體運動控制部分的神經元在老鼠跑步的整個過程中都很活躍。 但是，隨著它們的行為變得更加習慣性，神經元活動開始在跑步的開始和結束時堆積起來，並在中間的大部分時間裡安靜下來。 似乎整個行為都被打包了，紋狀體細胞記錄了每次跑步的開始和結束 [見上方方框]。 這是一種不尋常的模式； 似乎正在發生的事情是紋狀體細胞是可塑的，可以幫助將運動打包在一起，同時留下相對較少的“專家細胞”來處理行為的細節。
這種模式讓我們想起了大腦記憶的方式。 我們都知道，將一連串數字作為一個更大的單元而不是一個一個地記住是多麼有幫助——例如將電話號碼想成“555-1212”而不是“5-5-5-1-2-1-2”。 已故的美國心理學家喬治·A·米勒創造了“組塊”一詞來指代將專案打包成一個記憶單元。 我們在跑步的開始和結束時觀察到的神經活動似乎與之相似。 這就像紋狀體為行為組塊——習慣——設定了邊界標記，內部評估過程已決定應該儲存這些組塊。 如果是真的，這種策略將意味著紋狀體基本上幫助我們將一系列動作組合成一個單元。 你看到糖果盤，然後你自動伸手去拿，拿一塊零食吃掉，“想都沒想”。
研究人員還確定了一個“深思熟慮迴路”，該回路涉及紋狀體的另一部分，並且在並非自動駕駛而是需要進行一些決策時處於活動狀態。
為了理解這些深思熟慮迴路和習慣迴路之間的相互作用，我們小組的凱瑟琳·索恩同時記錄了兩個迴路中的訊號。 隨著動物們學習一項任務，紋狀體深思熟慮部分的活動在跑步的中間變得強烈，尤其是在老鼠必須根據指令音決定在 T 形迷宮頂部向哪個方向轉彎時。 這種模式幾乎與我們在習慣紋狀體中看到的組塊模式完全相反。 然而，當行為變得完全習慣性時，活動確實會消退。 這種模式意味著，當我們學習習慣時——至少老鼠是這樣——與習慣相關的迴路會增強，但相關回路也會發生變化。
由於紋狀體與大腦前部被稱為下邊緣皮層的一個與習慣相關的部分協同工作，因此我們隨後記錄了該區域的活動。 這也是一個令人大開眼界的發現。 即使我們在習慣紋狀體中看到了活動在開始和結束時的堆積，但在最初的學習階段，我們在下邊緣皮層中幾乎沒有看到任何變化。 直到動物們接受了長時間的訓練，習慣變得固定下來，下邊緣皮層的活動才發生變化。 引人注目的是，當它確實發生變化時，組塊模式也開始在那裡發展。 這就像下邊緣皮層是明智的，它會等到紋狀體評估系統完全確定該行為是值得保留的，然後才將更大的大腦投入其中。
停止！
我們決定測試下邊緣皮層是否對習慣的表達具有線上控制，方法是使用一種稱為光遺傳學的新技術。 使用這種技術，我們可以將光敏分子放置在大腦的一個微小區域，然後，透過將光照射到該區域，我們可以開啟或關閉該區域的神經元。 我們實驗性地關閉了完全獲得迷宮習慣並形成組塊模式的老鼠的下邊緣皮層。 當我們在老鼠跑步時僅關閉新皮層幾秒鐘時，我們完全阻止了習慣。
習慣可以被迅速阻止，有時是立即阻止，並且即使在光線關閉後，習慣的阻斷仍然持續存在。 然而，老鼠並沒有停止在迷宮中奔跑。 只是習慣性地跑到貶值獎勵品的行為消失了。 動物們仍然可以很好地跑到迷宮另一端獲得好的獎勵品。 事實上，當我們重複測試時，老鼠養成了一個新習慣：無論給出什麼提示，都跑到迷宮中獎勵品好的那一側。
當我們隨後抑制相同的一小塊下邊緣皮層時，我們阻止了新習慣——舊習慣立即重新出現。 舊習慣的這種迴歸在幾秒鐘內發生，並持續了我們測試的儘可能多的跑步次數，而無需我們再次關閉下邊緣皮層。
許多人都知道努力戒除一個習慣後，卻發現它在壓力過大或一次復發後又完全恢復的感覺。 當俄羅斯科學家伊萬·巴甫洛夫多年前研究狗的這種現象時，他得出結論，動物永遠不會忘記像習慣這樣根深蒂固的行為。 它們最多隻能抑制它們。 我們在老鼠身上也發現了習慣的這種頑固性。 然而，值得注意的是，我們可以透過在實際行為期間操縱新皮層的一小部分來切換習慣的開啟和關閉。 我們不知道這種控制可以達到什麼程度。 例如，如果我們連續教會老鼠三個不同的習慣，然後阻止第三個習慣，第二個習慣會出現嗎？ 如果我們隨後阻止第二個習慣，第一個習慣會出現嗎？
一個關鍵問題是我們是否可以從一開始就阻止習慣的形成。 我們對老鼠進行了足夠的訓練，使它們能夠到達 T 形迷宮的正確末端，但訓練量不足以使該行為成為習慣。 然後我們繼續訓練，但在每次跑步期間，我們使用光遺傳學來抑制下邊緣皮層。 老鼠在迷宮中繼續跑得很好，但它們從未養成習慣，儘管經過了通常會使習慣永久化的許多天的過度訓練。 一組在沒有光遺傳學中斷的情況下接受相同訓練的對照組老鼠正常形成了習慣。
戒除壞習慣
我們的實驗提供了一些有趣的教訓。 首先，難怪習慣如此難以戒除——它們變得根深蒂固，並被標記為看似標準化的神經活動組塊，這個過程涉及多個大腦回路的工作。
然而，令人驚訝的是，即使習慣看起來幾乎是自動的，但它們實際上至少受到新皮層一部分的持續控制，並且這個區域必須線上才能執行習慣。 這就像習慣在那裡，準備好被釋放出來，如果新皮層確定情況合適的話。 即使我們沒有意識到自己在監控我們的習慣性行為——畢竟，這在很大程度上是它們對我們的價值所在——我們也有迴路在每時每刻積極地跟蹤它們。 我們可能會在“不思考”的情況下伸手去拿糖果盤，但大腦中的監視系統正在工作，就像飛機上的飛行監控系統一樣。
那麼，我們離臨床幫助人們有多近了呢？ 可能還需要很長時間才能有人能夠撥動開關來消除我們那些惱人的習慣。 我們和其他人正在使用的實驗方法還不能直接應用於人。 但是神經科學正在以閃電般的速度變化，我們這些在該領域的人正在接近一些真正重要的東西：習慣起作用的規則。 如果我們能夠完全理解習慣是如何形成和打破的，我們就能更好地理解我們特有的行為以及如何訓練它們。
我們的知識的擴充套件甚至有可能幫助處於習慣譜嚴重端的人們，為如何治療強迫症、圖雷特綜合徵、恐懼症或創傷後應激障礙提供線索。
藥物治療和其他新興療法可能會幫助解決這些有害習慣。 但我們也對我們從這項大腦研究中學到的經驗教訓印象深刻，這些經驗教訓支援行為療法策略，這些策略通常被建議用於幫助我們養成健康習慣並消除不健康習慣。 如果你想讓自己養成早上慢跑的習慣，那麼你也許應該在前一天晚上把跑鞋放在外面，放在你第二天早上醒來時不會錯過的地方。 這種視覺提示模仿了我們用來訓練老鼠的音訊提示——如果你在慢跑後獎勵自己，它可能會特別有效。 在足夠多的早晨這樣做，你的大腦可能會形成你想要的組塊模式。 或者，如果你想放棄糖果盤，你可以將它從客廳或辦公室中移除——消除提示。
改變習慣可能永遠不會容易。 正如馬克·吐溫所說，“習慣就是習慣，任何人都無法把它從窗戶扔出去，只能一步一步地哄下樓。” 然而，我們的實驗使我們得出了一個樂觀的觀點：透過更多地瞭解我們的大腦如何建立和維持日常習慣，我們希望我們能夠弄清楚人們如何才能哄騙自己擺脫不良習慣，養成他們想要的習慣。