每一天，我们都会进行数量惊人的习惯性行为。 它们中的许多，从刷牙到驾驶熟悉的路线，只是让我们能够自动执行某些事情，这样我们的大脑就不会因为专注于每一次刷牙和无数次微小的方向盘调整而负担过重。 其他习惯，例如慢跑，可能有助于我们保持健康。 经常从糖果盘中取出零食可能就不是这样了。 而那些徘徊在强迫症或成瘾症领域的习惯，例如暴饮暴食或吸烟，可能会威胁到我们的生存。
尽管习惯是我们生活的重要组成部分，但科学家们一直难以确定大脑如何将新行为转化为日常习惯。 如果没有这些知识，专家们就很难帮助人们戒除坏习惯，无论是通过药物还是其他疗法。
新的技术最终使神经科学家能够破译我们仪式背后的神经机制，包括定义我们所谓的习惯回路——负责创建和维持我们日常习惯的大脑区域和连接。 这项工作的见解正在帮助神经科学家弄清楚大脑如何养成好习惯，以及为什么我们所有人似乎都在努力戒除我们并不特别喜欢的习惯，以及医生或亲人告诉我们停止的习惯。 研究表明，通过有意识地调节我们的大脑，我们或许能够控制好习惯和坏习惯。 这种希望源于几个令人惊讶的发现之一：即使当我们似乎在自动行动时，我们大脑的一部分也在尽职尽责地监控我们的行为。
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习惯到底是什么？
习惯似乎是清晰明确的行动，但在神经学上，它们属于人类行为的连续统一体。
在这个连续统一体的一端是那些可以自动完成的行为，足以让我们腾出大脑空间来追求不同的目标。 另一些则会占用我们大量的时间和精力。 当我们探索我们的身体和社交环境以及我们内心的感受时，我们的习惯自然而然地出现。 我们在特定的情境中尝试行为，找出哪些行为看起来有益且成本不高，然后致力于这些行为，形成我们的日常习惯。
我们所有人都在很小的时候就开始了这个过程。 然而，它也带来了一种可能会对我们不利的权衡。 行为变得越日常化，我们就越少意识到它。 我们失去了对该行为的完全警觉的监视。 我离开家之前真的关掉炉子了吗？ 我锁门了吗？ 这种监视的缺失不仅会干扰我们的日常功能，还会让坏习惯悄悄地蔓延到我们身上。 许多体重增加的人，一次只增加几磅，突然意识到他们去零食区或甜甜圈店的次数越来越多，但在这样做时几乎没有思考过。
这种对我们行为的阴险的未能检查也意味着习惯可能会变得类似于成瘾。 见证电脑游戏、网络赌博以及持续不断的短信和推文——当然还有酒精和药物滥用。 重复性的、成瘾驱动的行为模式可能会取代部分原本是经过深思熟虑的选择。 神经科学家仍在努力解决成瘾是否像正常习惯一样，只是更严重，尽管它们当然可以被认为是连续统一体另一端的极端例子。 某些神经精神疾病，例如强迫症（在这种疾病中，想法或行为变得全神贯注）和某些形式的抑郁症（在这种疾病中，消极想法可能会持续循环），也是如此。 极端形式的习惯可能与自闭症和精神分裂症有关，在这些疾病中，重复性的、过度专注的行为是一个问题。
刻意的行为变成日常习惯
尽管习惯属于行为谱的不同部分，但它们具有某些核心特征。 例如，一旦形成，它们就会变得顽固。 告诉自己“停止做那件事”，但大多数时候，说教都失败了！ 部分原因可能是这种批评通常发生得太晚，在行为发生并感受到其后果之后。
特别是这种顽固性，一直是揭示负责习惯形成和维持的大脑回路的关键线索。 习惯变得如此根深蒂固，以至于我们即使不想做也去做，部分原因是所谓的“强化偶然性”。 假设你做了 A，然后你以某种方式得到了奖励。 但是，如果你做了 B，那么你就不会得到奖励，甚至会受到惩罚。 这些我们行为的后果——偶然性——会以某种方式推动我们未来的行为。
在大脑中发现的信号似乎与这种与强化相关的学习相对应，正如沃尔夫拉姆·舒尔茨和拉努尔福·罗莫（当时都在瑞士弗里堡大学）最初进行的研究中显示的那样，并且今天由计算科学家建模。 特别重要的是“奖励预测误差信号”，它在事后表明大脑对未来强化预测的准确程度的评估结果。 大脑以某种方式计算这些评估，这些评估塑造了我们的期望，并为特定的行动方案增加或减少价值。 通过内部监控我们的行为并为它们添加正面或负面权重，大脑会强化特定行为，将行为从刻意转变为习惯性——即使我们知道我们不应该赌博或暴饮暴食。
我们和其他人想知道大脑布线中发生了什么导致这种转变，以及我们是否可以中断它。 在麻省理工学院格雷比尔实验室，我们小组开始进行实验，以破译哪些大脑通路参与其中，以及它们的活动如何在习惯形成时发生变化。
首先，我们需要一个实验测试来确定一种行为是否是习惯。 英国心理学家安东尼·狄金森在 20 世纪 80 年代设计了一种至今仍被广泛使用的方法。 他和他的同事教会实验鼠在一个测试箱中按下杠杆以获得食物奖励。
当动物们很好地学会了这项任务并回到笼子里后，实验人员通过让老鼠吃奖励品直到吃饱，或者给它们服用一种在吃下奖励品后会产生轻微恶心的药物，来“贬低”奖励品的价值。 稍后，他们将老鼠带回实验箱，让它们选择是否按下杠杆。 如果一只老鼠即使奖励品现在令人作呕，仍然按下杠杆，狄金森认为这种行为是一种习惯。 但是，如果一只老鼠是“正念的”——如果我们可以在老鼠身上谈论正念的话——那么它就不会按下杠杆，就好像它意识到奖励品现在令人不快一样； 它没有形成习惯。 该测试为科学家提供了一种方法来监测是否有从有目的的行为到习惯性行为的转变发生。
将习惯印刻在大脑中
通过使用这种基本测试的变体，包括悉尼大学的伯纳德·巴莱因和澳大利亚新南威尔士大学的西蒙·基尔克罗斯在内的研究人员，已经发现了线索，表明当刻意行为变成习惯性行为时，不同的大脑回路会起主导作用。 来自对老鼠以及人类和猴子的实验的新证据现在指向连接新皮层（被认为是哺乳动物大脑的至高荣耀）和纹状体（位于更原始的基底神经节的中心，基底神经节位于我们大脑的核心 [见下页方框]）的多个回路。 当我们刻意或习惯性地行动时，这些回路或多或少会被激活。
我们教会老鼠和小鼠执行简单的行为。 在一项任务中，它们学会了在听到咔哒声后跑下 T 形迷宫。 根据随后在它们跑步时发出的音频“指令”提示，它们会向左或向右转到 T 形迷宫的顶部，然后跑到那一端以获得一种或另一种奖励。 我们的目标是了解大脑如何判断以特定方式行为的利弊，然后将一系列行为标记为“保留”——一种习惯。 我们的老鼠肯定形成了习惯！ 即使奖励品变得令人厌恶，当指令音响起时，老鼠也会跑向它。
为了弄清楚大脑如何将一种行为标记为养成习惯的行为，麻省理工学院实验室开始记录纹状体中小簇神经元（脑细胞）的电活动。 我们小组的发现让我们感到惊讶。 当老鼠最初学习迷宫时，纹状体运动控制部分的神经元在老鼠跑步的整个过程中都很活跃。 但是，随着它们的行为变得更加习惯性，神经元活动开始在跑步的开始和结束时堆积起来，并在中间的大部分时间里安静下来。 似乎整个行为都被打包了，纹状体细胞记录了每次跑步的开始和结束 [见上方方框]。 这是一种不寻常的模式； 似乎正在发生的事情是纹状体细胞是可塑的，可以帮助将运动打包在一起，同时留下相对较少的“专家细胞”来处理行为的细节。
这种模式让我们想起了大脑记忆的方式。 我们都知道，将一连串数字作为一个更大的单元而不是一个一个地记住是多么有帮助——例如将电话号码想成“555-1212”而不是“5-5-5-1-2-1-2”。 已故的美国心理学家乔治·A·米勒创造了“组块”一词来指代将项目打包成一个记忆单元。 我们在跑步的开始和结束时观察到的神经活动似乎与之相似。 这就像纹状体为行为组块——习惯——设置了边界标记，内部评估过程已决定应该存储这些组块。 如果是真的，这种策略将意味着纹状体基本上帮助我们将一系列动作组合成一个单元。 你看到糖果盘，然后你自动伸手去拿，拿一块零食吃掉，“想都没想”。
研究人员还确定了一个“深思熟虑回路”，该回路涉及纹状体的另一部分，并且在并非自动驾驶而是需要进行一些决策时处于活动状态。
为了理解这些深思熟虑回路和习惯回路之间的相互作用，我们小组的凯瑟琳·索恩同时记录了两个回路中的信号。 随着动物们学习一项任务，纹状体深思熟虑部分的活动在跑步的中间变得强烈，尤其是在老鼠必须根据指令音决定在 T 形迷宫顶部向哪个方向转弯时。 这种模式几乎与我们在习惯纹状体中看到的组块模式完全相反。 然而，当行为变得完全习惯性时，活动确实会消退。 这种模式意味着，当我们学习习惯时——至少老鼠是这样——与习惯相关的回路会增强，但相关回路也会发生变化。
由于纹状体与大脑前部被称为下边缘皮层的一个与习惯相关的部分协同工作，因此我们随后记录了该区域的活动。 这也是一个令人大开眼界的发现。 即使我们在习惯纹状体中看到了活动在开始和结束时的堆积，但在最初的学习阶段，我们在下边缘皮层中几乎没有看到任何变化。 直到动物们接受了长时间的训练，习惯变得固定下来，下边缘皮层的活动才发生变化。 引人注目的是，当它确实发生变化时，组块模式也开始在那里发展。 这就像下边缘皮层是明智的，它会等到纹状体评估系统完全确定该行为是值得保留的，然后才将更大的大脑投入其中。
停止！
我们决定测试下边缘皮层是否对习惯的表达具有在线控制，方法是使用一种称为光遗传学的新技术。 使用这种技术，我们可以将光敏分子放置在大脑的一个微小区域，然后，通过将光照射到该区域，我们可以打开或关闭该区域的神经元。 我们实验性地关闭了完全获得迷宫习惯并形成组块模式的老鼠的下边缘皮层。 当我们在老鼠跑步时仅关闭新皮层几秒钟时，我们完全阻止了习惯。
习惯可以被迅速阻止，有时是立即阻止，并且即使在光线关闭后，习惯的阻断仍然持续存在。 然而，老鼠并没有停止在迷宫中奔跑。 只是习惯性地跑到贬值奖励品的行为消失了。 动物们仍然可以很好地跑到迷宫另一端获得好的奖励品。 事实上，当我们重复测试时，老鼠养成了一个新习惯：无论给出什么提示，都跑到迷宫中奖励品好的那一侧。
当我们随后抑制相同的一小块下边缘皮层时，我们阻止了新习惯——旧习惯立即重新出现。 旧习惯的这种回归在几秒钟内发生，并持续了我们测试的尽可能多的跑步次数，而无需我们再次关闭下边缘皮层。
许多人都知道努力戒除一个习惯后，却发现它在压力过大或一次复发后又完全恢复的感觉。 当俄罗斯科学家伊万·巴甫洛夫多年前研究狗的这种现象时，他得出结论，动物永远不会忘记像习惯这样根深蒂固的行为。 它们最多只能抑制它们。 我们在老鼠身上也发现了习惯的这种顽固性。 然而，值得注意的是，我们可以通过在实际行为期间操纵新皮层的一小部分来切换习惯的开启和关闭。 我们不知道这种控制可以达到什么程度。 例如，如果我们连续教会老鼠三个不同的习惯，然后阻止第三个习惯，第二个习惯会出现吗？ 如果我们随后阻止第二个习惯，第一个习惯会出现吗？
一个关键问题是我们是否可以从一开始就阻止习惯的形成。 我们对老鼠进行了足够的训练，使它们能够到达 T 形迷宫的正确末端，但训练量不足以使该行为成为习惯。 然后我们继续训练，但在每次跑步期间，我们使用光遗传学来抑制下边缘皮层。 老鼠在迷宫中继续跑得很好，但它们从未养成习惯，尽管经过了通常会使习惯永久化的许多天的过度训练。 一组在没有光遗传学中断的情况下接受相同训练的对照组老鼠正常形成了习惯。
戒除坏习惯
我们的实验提供了一些有趣的教训。 首先，难怪习惯如此难以戒除——它们变得根深蒂固，并被标记为看似标准化的神经活动组块，这个过程涉及多个大脑回路的工作。
然而，令人惊讶的是，即使习惯看起来几乎是自动的，但它们实际上至少受到新皮层一部分的持续控制，并且这个区域必须在线才能执行习惯。 这就像习惯在那里，准备好被释放出来，如果新皮层确定情况合适的话。 即使我们没有意识到自己在监控我们的习惯性行为——毕竟，这在很大程度上是它们对我们的价值所在——我们也有回路在每时每刻积极地跟踪它们。 我们可能会在“不思考”的情况下伸手去拿糖果盘，但大脑中的监视系统正在工作，就像飞机上的飞行监控系统一样。
那么，我们离临床帮助人们有多近了呢？ 可能还需要很长时间才能有人能够拨动开关来消除我们那些恼人的习惯。 我们和其他人正在使用的实验方法还不能直接应用于人。 但是神经科学正在以闪电般的速度变化，我们这些在该领域的人正在接近一些真正重要的东西：习惯起作用的规则。 如果我们能够完全理解习惯是如何形成和打破的，我们就能更好地理解我们特有的行为以及如何训练它们。
我们的知识的扩展甚至有可能帮助处于习惯谱严重端的人们，为如何治疗强迫症、图雷特综合征、恐惧症或创伤后应激障碍提供线索。
药物治疗和其他新兴疗法可能会帮助解决这些有害习惯。 但我们也对我们从这项大脑研究中学到的经验教训印象深刻，这些经验教训支持行为疗法策略，这些策略通常被建议用于帮助我们养成健康习惯并消除不健康习惯。 如果你想让自己养成早上慢跑的习惯，那么你也许应该在前一天晚上把跑鞋放在外面，放在你第二天早上醒来时不会错过的地方。 这种视觉提示模仿了我们用来训练老鼠的音频提示——如果你在慢跑后奖励自己，它可能会特别有效。 在足够多的早晨这样做，你的大脑可能会形成你想要的组块模式。 或者，如果你想放弃糖果盘，你可以将它从客厅或办公室中移除——消除提示。
改变习惯可能永远不会容易。 正如马克·吐温所说，“习惯就是习惯，任何人都无法把它从窗户扔出去，只能一步一步地哄下楼。” 然而，我们的实验使我们得出了一个乐观的观点：通过更多地了解我们的大脑如何建立和维持日常习惯，我们希望我们能够弄清楚人们如何才能哄骗自己摆脱不良习惯，养成他们想要的习惯。