互动科普

调控大脑重塑习惯

研究人员正在深入研究那些与习惯相关的大脑回路，以期有一天能够从神经层面找到帮助我们养成好习惯、根除坏习惯的办法。

撰文 安·M·格雷比尔（Ann M. Graybiel）  凯尔·S·史密斯（Kyle S. Smith）

翻译 叶香 程菲   审校 毛利华

尽管习惯与我们的生活形影不离，但很长时间以来，科学家都没有搞清楚，大脑是怎样把一些新的行为变成习惯的，所以医生也无法使用药物或其他疗法，帮助人们根除那些不良习惯。

现在，依靠新技术，神经科学家终于破译了习惯行为的神经机制，发现了负责创建和维持习惯行为的脑区和神经连接，并把它们定义为大脑的“习惯回路”（habit circuits）。新成果可以帮助神经科学家进一步搞清楚，好习惯是如何形成的，以及为什么坏习惯那么难以改掉（也许我们并不特别在意这些坏习惯，但医生与亲人却强烈要求我们改掉）。研究表明，对大脑进行条件化训练，可能会有助于我们掌控行为习惯——无论是好习惯还是坏习惯。神经科学家之所以这么乐观，是因为他们发现：当习惯行为发生时，虽然看上去是我们在自动地做某些事情，但大脑的某些部分仍然在幕后监控着我们。

什么是习惯

表面看来，习惯似乎是一些非常明确的行为，但从神经科学的角度来看，它们其实是一系列行为的组合。

那些自动完成、能够让我们空出大脑做其他事情的行为，只是这个行为组合的“一端”。而这个行为组合中的其他行为，则需要我们花费很多时间和精力。习惯是我们在探索世界、社会以及自身内在感受的过程中自然形成的。我们会在特定情境下尝试不同的行为，那些收益大且代价低的行为，便会逐渐为我们所采用，进而成为习惯。

这个过程从孩童时代便开始了，在让我们受益同时，也会给我们带来一些不利的影响。我们越习惯于一个行为，就越难感觉到它的存在，于是逐渐对这个行为失去了警觉。我出门时确实关掉炉子了吗？我锁门了吗？这些警觉的丧失不仅会干扰到日常生活，也会让坏习惯趁虚而入。很多肥胖人士的体重都是一点一点增加的，当他们体重积累到一定程度，突然意识到自己去零食和甜品店的次数越来越多的时候，才会发现自己先前对此竟然毫无察觉。

这种对行为的内在警觉的丧失，意味着我们的习惯也可能会逐渐变成成瘾行为，例如，玩电脑游戏、网络赌博、不停地发短信和微博，当然还有喝酒、吸毒。重复且成瘾的行为方式，可能会让我们身不由己。神经科学家还无法确定，成瘾行为是否属于正常的习惯行为，尽管成瘾行为的确被认为是习惯行为的“另一端”。另外，强迫症以及某些形式的抑郁症等一些神经疾病也与成瘾行为类似。习惯行为的极端形式还包括自闭症和精神分裂症，此类患者会表现出诸如重复性的、过度关注的行为，并深受困扰。

固化习惯

尽管习惯行为的外在表现各不相同，但它们却拥有共同的核心特征。例如，习惯一旦形成便会根深蒂固，难以戒除。多数情况下，我们立下的“改掉那个坏习惯”的誓言，往往会成为空谈。部分原因可能是，我们总是在事情做完，感受到它带来的后果后，才会开始自责，而那为时已晚。

习惯的这种“顽固性”，为我们研究形成与维持它的大脑回路提供了一条线索。习惯如此根深蒂固，即便我们想改变，却依然身不由己，原因可能源自“强化相倚”（reinforcement contingencies）现象。譬如说，做了A行为，你会获得某种奖赏；而做了B行为则会一无所获，甚至会受到惩罚。这些行为的结果——也就是那些行为的附带事件——会影响我们将来的行为方式。

早在20世纪80年代，当时还在瑞士弗里堡大学的沃尔弗拉姆·苏尔茨（Wolfram Schultz）和拉努尔福·罗莫（Ranulfo Romo）就发现，大脑中的某些信号似乎与这种强化学习有关，而科学家也已经建立了相关的计算机模型。在这些大脑信号中，“奖赏预测错误信号”（reward prediction error signals）尤为重要，这个信号反映了大脑的一个评估过程：事件发生后，大脑会评估此前对强化效应的预测到底有多准。然后，大脑会根据新的评估，重新调整预期，提高或降低某些行为的“价值”。通过监控我们的行为，并对这些行为做出正面或负面的评价，大脑就可以强化某些行为，把某些有意而为之的行为逐渐转化为习惯——即便我们知道赌博或暴饮暴食有害，却仍然会这么做。

大脑是如何将这些坏习惯固定下来的？我们和其他研究者都试图弄清楚，导致这种转变的大脑回路是怎么运作的，以及这些回路是否可以被阻断。在麻省理工学院格雷比尔实验室（Graybiel lab）里，我们希望通过实验确定，到底哪些大脑回路与习惯的形成有关；在习惯形成的过程中，这些回路又发生了什么变化。

首先，我们需要通过实验来确定什么行为算是习惯行为。英国心理学家安东尼·迪金森（Anthony Dickinson）在20世纪80年代设计的一个实验，是目前用得比较多的。在这个实验中，迪金森和同事会教实验箱中的大鼠按压杠杆，得到食物作为奖励。

当大鼠完成这个任务后，会被放回笼中。随后，研究人员让奖赏贬值——要么让大鼠吃撑，要么在它们吃完食物后，喂食让它们轻微恶心的药物。此后，研究人员再把大鼠放回实验箱，让它们重新选择是否按压杠杆。如果奖励已经使大鼠感到恶心，但它仍然按压杠杆，迪金森认为，这就说明大鼠已经习惯了按压杠杆。如果大鼠对此心生警惕，没有按压杠杆，就像它已经明白，现在的这种奖励会让它们感到不爽，这就表明，习惯并没有形成。这个实验给科学家提供了一种方法，来监测有意行为是否转变成了习惯行为。

 “习惯回路”

对迪金森的经典实验做了些许改变后，澳大利亚悉尼大学的伯纳德·巴伦（Bernard Balleine）和新南威尔士大学的西蒙·基尔克洛斯（Simon Killcross）等研究人员发现，许多大脑回路都参与了有意行为到习惯行为的转变过程。科学家在研究大鼠、人类和猴子时发现的新证据，则进一步将目标锁定为连接新皮层（neocortex，被认为是哺乳动物大脑最重要的区域）与纹状体（striatum，位于基底神经节的中心位置，在大脑的核心区域）的多重回路（见图“习惯行为”）。这些回路或多或少都会参与到有意行为或习惯行为中。

在实验室中，我们训练大鼠和小鼠执行简单的任务。其中一个任务是让它们在听到响声后，沿“T”型迷宫快跑，然后根据听到的“提示音”，选择在“T”型迷宫顶端左转或右转，从而获得位于两端的奖励。我们的目标就是了解大脑如何判断某种行为的好坏，然后将一系列行为标记为“保留物”——也就是习惯。经过训练，我们的大鼠终于养成了习惯！尽管这种奖励已经变得让它们很不舒服，但它们听到提示音后，仍然会跑向指示的方向。

为了解大脑如何给一个行为打上“习惯”的印记，我们的实验室开始记录纹状体中一群群神经元的电活动。实验结果让我们大吃一惊。当大鼠首次学会走迷宫后，纹状体中与控制运动相关的区域的神经元，在整个跑动过程中都保持活跃状态。但当这一行为越来越习惯化时，神经元活动模式有了变化：在跑动开始与结束时，神经元会很活跃，而在过程中的大部分时段则趋于平静。这就好像整个行为被“打包”形成一个整体，纹状体中的神经元只需标明每次跑动的起点和终点即可（见图“习惯如何形成”）。这个模式十分特别，内在机制大概是这样的：纹状体中的神经元似乎具有可塑性，可以将一系列动作“打包”为一个整体，而同时又保留了少量“专业细胞”，用以处理行为细节。

这不禁让我们想到了大脑储存记忆的方式。我们都知道，运用整体的方式记忆一串数字，要比逐个记忆单个数字更加有效——例如，记忆电话号码时，“555-1212”这种方式就比“5-5-5-1-2-1-2”速度更快。已故美国心理学家乔治·A·米勒（George A. Miller）提出的“组块”（chunking）概念，指的就是将不同条目打包成一个记忆单位。在大鼠跑动开始和结束时，我们观察到的脑活动，就与这个概念非常相似。纹状体为不同模块的行为（习惯）划分了边线，再由内在评价体系来决定是否保留某一行为模块。如果事实确是如此，该机制意味着，纹状体实际上是帮我们把一连串行为整合为一个行为单元。所以，当你看到糖果盘，会“不假思索”地伸手拿糖，然后放到嘴里吃掉。

研究人员还发现了一个“计划回路”（deliberation circuit），处于纹状体的另一区域，当我们的行为并非自动做出，而是需要一番决策时，这一回路就会激活。

为了了解“计划回路”和“习惯回路”之间的联系，我们团队的凯瑟琳·索恩（Catherine Thorn）同时记录了两种回路的信号。当大鼠刚开始学习走迷宫时， “计划回路”的活跃程度会在跑动过程中增强，尤其是当大鼠根据提示音，在“T”形迷宫顶端决定转向时。这种模式几乎与“习惯回路”的“模块化”模式完全相反。而当行为完全习惯化以后，“计划回路”的活动则会逐渐减弱。这意味着，在我们形成习惯的过程中——至少大鼠是这样的——与习惯相关的回路会得到增强，但其他与此相关的回路也会发生变化。

因为纹状体会与下边缘皮层（infralimbic cortex，位于大脑前部，与习惯行为相关的新皮层）共同作用，我们又对下边缘皮层区域的活动进行了记录。结果又令我们大开眼界。尽管纹状体“习惯回路”在行为开始与结束时都会更加活跃，但在学习的初始阶段，下边缘皮层产生的变化微乎其微。直到大鼠经过长时间训练，习惯已然养成后，下边缘皮层的活动才开始发生变化。令人惊讶的是，当变化出现时，下边缘皮层也出现了一种“模块化”的行为模式。下边缘皮层似乎非常聪明，它会等到纹状体的评价系统决定了是否要保留某一行为后，才让更广泛的脑区参与进来。

打破循环

我们决定通过全新的光遗传学技术（optogenetics），来检验下边缘皮层能否实时监控习惯行为。利用光遗传学技术，我们将对光敏感的分子置入微小的脑区中，然后照射这个区域，就可以激活或抑制其中的神经元。在实验中，我们先让大鼠学会在迷宫中穿梭，当它们已经形成习惯，这种行为也在它们的大脑中形成“行为模块”时，我们用光遗传学技术，阻断了大鼠下边缘皮层的神经元活动。结果，仅仅几秒钟后，在迷宫中奔跑的大鼠便丧失了习惯行为。

这说明，习惯行为能被迅速阻断，有时甚至可以即刻生效，并且在照射停止后仍可持续。不过，大鼠并非在迷宫中停止不前，只不过跑向“贬值奖励”的习惯行为消失了，但跑向迷宫另一端拿取更好奖励的行为并未受到影响。事实上，当我们重复上述实验时，大鼠形成了新的习惯：不管提示音是什么，它们都会跑向奖励更好的一端。

当我们再次抑制下边缘皮层中的相同区域时，大鼠刚刚形成的、寻找更好奖励的新习惯又会被阻断，而跑向“贬值奖励”的旧习惯又会突然出现。而且，旧习惯“回归”后，在每次实验中都会出现，而不需要再次“关闭”下边缘皮层。

很多人都有过这样的经历：千辛万苦改掉坏习惯，可没过多久却又故态复萌。多年前，俄罗斯科学家巴甫洛夫研究了狗之后认为，狗永远不会忘记像习惯这样的、稳定的条件反射行为，最多也只能克制这些行为的发生。在大鼠身上，我们也发现了类似的习惯的不可根除性。不过，当大鼠运动时，我们可以通过操控新皮层上的一小块区域，来控制习惯行为的出现与否。但是，我们还不知道，这种操控究竟能达到什么程度。如果我们连续训练大鼠，让它形成3种不同的习惯，那在阻断第三种后，第二种习惯行为是否会出现？同样地，如果接着再阻断第二种，第一种又会怎样？

因此，关键问题在于，我们能否从源头扼制习惯的形成。于是，我们调整了对大鼠的训练方法，使它们能够准确地跑向“T”型迷宫的某端，但尚未固化为习惯。然后，在后续的训练中，每当小鼠跑动时，我们都采用光遗传学技术抑制它的下边缘皮层的神经活动。在这种情况下，大鼠在迷宫中依然跑得很好，却无法养成习惯行为，即使经过多日的高强度训练，也不能将这样的行为固化下来。而对照组的大鼠没有受到光遗传学技术的干预，经过同样的训练，它们就形成了习惯行为。

重塑习惯

我们的研究得出了一些有趣的结果。首先，改掉习惯的确很难——它们被固化，成为神经活动的标准化模块，多个大脑回路参与了这一过程。

还有，令人惊讶的是，看似自动完成的习惯行为，实际一直处在大脑新皮层的监控之中——新皮层的部分区域会实时监控习惯行为的执行。只要新皮层判定情境合适，“蓄势待发”的习惯行为就会“蠢蠢欲动”。即便我们没有察觉到自己在监控习惯行为（无需关注即可自动完成，这正是习惯行为的价值所在），但有一些大脑回路的确在无时无刻地监控这些习惯行为。我们也许会“不假思索”去拿糖果，但大脑的监控系统仍在运转，好比飞机上的飞行监控系统。

我们的研究离临床应用还有多远呢？要想“一键”根除坏习惯，依然是个遥不可及的梦想。目前，我们和其他研究人员采用的实验方法，还不能直接用于人身上。但神经科学在飞速发展，研究人员正在攻克至关重要的一环——习惯行为的运作原理。如果我们能够完全理解，习惯是如何形成和打破的，就能更好地理解一些乖僻的习惯行为，并找到调整的方法。

对习惯的深入了解，有望帮助一些有着“极端”习惯行为的人，为强迫症、图雷特氏综合征（Tourette's syndrome）、恐惧症或创伤后应激障碍（PtSD）的治疗，提供一些线索。

药物治疗和其他新兴疗法，对于根除有害习惯也许有所帮助。不过，我们对大脑进行的研究显示，要养成健康的习惯并且舍弃不良习惯，最好的办法是行为疗法。如果希望自己能够晨跑，那么在前一晚就拿出跑鞋，放在起床便能看见的醒目位置，是个不错的办法。这种视觉提示就如同我们用来训练大鼠的提示音——如果能在晨跑后再给自己一点奖励，那么效果就会更加显著。

如果你每天都坚持如此，你的大脑就会形成良好习惯的“行为模块”。同样的道理，如果你希望戒掉吃糖的习惯，你就不应该在客厅或者办公室里放置糖果——也就是你要消除提示。

改变习惯并非易事。马克·吐温说过：“习惯就是习惯，谁也不能将其扔出窗外，只能一步一步引它下楼。”这些研究使我们对未来充满乐观。我们希望，通过深入了解大脑形成和维持习惯的运作方式，能够找到让人们摒弃坏习惯，养成好习惯的“灵丹妙药”。

本文译者 叶香是北京大学心理学系硕士研究生。

     程菲是香港城市大学应用社会科学系博士研究生。  

本文审校 毛利华是北京大学心理学系副教授，研究领域为社会认知神经科学。