Vad händer i hjärnan när vanor bildas?
Det finns en miljon saker som vi gör varje dag utan att tänka. Att borsta tänderna, torka håret efter en dusch och låsa upp vår telefonskärm så att vi kan kontrollera våra meddelanden är alla en del av vår rutin. Men vad händer i hjärnan när vi lär oss en ny vana?
Vad har du lärt dig att göra utan att tänka? Det kan vara att låsa dörren bakom dig när du går, vilket kan leda till panik senare när du undrar om du faktiskt kom ihåg att göra det.
Det kan köra till jobbet. Har du någonsin haft den där otroliga upplevelsen att hitta dig själv på din destination utan att helt komma ihåg hur du kom dit? Jag har verkligen gjort det, och allt tack vare hjärnans pålitliga autopilot-läge.
Vanor driver våra liv - så mycket att vi ibland vill bryta vanan, som man säger, och uppleva något nytt.
Men vanor är ett användbart verktyg; när vi gör något tillräckligt många gånger blir vi utan ansträngning bra på det, vilket kanske är anledningen till att Aristoteles enligt uppfattningen trodde att "excellens [...] inte är en handling utan en vana."
Så hur ser vanebildning ut i hjärnan? Hur beter sig våra neurala nätverk när vi lär oss något och konsoliderar det till ett enkelt beteende genom upprepning?
Det här är frågorna som Ann Graybiel och hennes kollegor - från Massachusetts Institute of Technology i Chestnut Hill - skulle svara på i en nyligen genomförd studie, vars resultat publiceras i tidskriften Aktuell biologi.
Neurala signaler från bokning
Även om en vanlig handling verkar så enkel och enkel, involverar den faktiskt en rad små nödvändiga rörelser - som att låsa upp bilen, gå in i den, justera speglarna, säkra säkerhetsbältet och så vidare.
Denna komplexa uppsättning rörelser som motsvarar en rutinåtgärd som vi utför omedvetet kallas "chunking", och även om vi vet att den existerar har exakt hur "bitar" bildas och stabiliserats varit mystiskt hittills.
Den nya studien föreslår nu att vissa hjärnceller har till uppgift att "boka" de bitar som motsvarar vanliga handlingar.
I en annan studie fann Graybiel och hennes tidigare team att striatum, en hjärnregion som tidigare var associerad med beslutsfattande, också spelar en viktig roll för att förvärva vanor.
I arbetet med möss noterade teamet att mönstren för signaler som överfördes mellan nervceller i striatum skiftades när djuren lärde sig en ny sekvens av åtgärder - vända i en riktning vid en ljudsignal medan de navigerade i en labyrint - som sedan utvecklades till en vana.
I början av inlärningsprocessen avgav neuronerna i mössens striata en kontinuerlig signalsträng, såg forskarna, men när mössens handlingar började konsolideras till vanliga rörelser avfyrade neuronerna sina distinkta signaler först i början och vid slut på den utförda uppgiften.
När ett signalmönster tar rot, förklarar Graybiel och kollegor, har en vana tagit form och att bryta det blir en svår strävan.
Hjärnmönster som indikerar vanor
Även om det var uppbyggande, fastställde Graybiel's tidigare ansträngningar inte med säkerhet att signalmönstren som observerades i hjärnan var relaterade till vanebildning. De kunde helt enkelt ha varit motorkommandon som reglerade mössens körbeteende.
För att bekräfta tanken att mönstren motsvarade den klump som är förknippad med vana-bildandet, utformade Graybiel och hennes nuvarande team en annan uppsättning experiment. I den nya studien bestämde de sig för att lära råttor att trycka två spakar upprepade gånger i en specifik ordning.
Forskarna använde belöningskonditionering för att motivera djuren. Om de pressade spakarna i rätt ordning erbjöds chokladmjölk.
För att säkerställa att det inte råder någon tvekan om soliditeten i experimentets resultat - och att de skulle kunna identifiera hjärnaktivitetsmönster relaterade till vanedannande snarare än något annat - lärde forskarna råttorna olika sekvenser.
Visst nog, när djuren hade lärt sig att trycka på spakarna i den sekvens som deras tränare fastställt, såg teamet samma "bookending" -mönster i striatum: uppsättningar neuroner skulle avfyra signaler i början och slutet av en uppgift och därmed avgränsa en "bit".
"Jag tror," förklarar Graybiel, "detta bevisar mer eller mindre att utvecklingen av parentesmönster tjänar till att packa upp ett beteende som hjärnan - och djuren - anser vara värdefulla och värda att hålla i sin repertoar."
"Det är verkligen en högnivåsignal som hjälper till att släppa den vanan, och vi tror att slutsignalen säger att rutinen har gjorts."
Ann Graybiel
Slutligen noterade laget också bildandet av ett annat - kompletterande - aktivitetsmönster i en grupp hämmande hjärnceller som kallas "interneuroner" i striatum.
"Internuronerna", förklarar huvudstudieförfattaren Nuné Martiros, vid Harvard University i Cambridge, MA, "aktiverades under den tid då råttorna var mitt i att utföra den inlärda sekvensen."
Hon tillägger att de internauronerna "möjligen kunde hindra huvudneuronerna från att starta en annan rutin tills den nuvarande var klar."
"Upptäckten av denna motsatta aktivitet av internuronerna", avslutar Martiros, "får oss också ett steg närmare att förstå hur hjärnkretsar faktiskt kan producera detta aktivitetsmönster."
