十字迷宫中的小鼠
让我们再回到阿拉巴马州亨茨维尔的那个灾难十字路口去看看。假设你在上班途中只会经过这两条公路:先在重临大道上直行,然后在韦恩路口左转。那么在这条路线上开了几次之后,你大概已经能够比较轻松地驾驶了。驾车成了一种习惯。这个转变如何在你的脑中发生?练习怎么让开车上班这个行为变得自动呢?为了研究这个问题,神经科学家用一个实验模拟了这个导航过程,但实验的对象是小鼠。实验中的地图没有变化,依然是两条道路彼此垂直,形成一个加号。研究者把小鼠放到加号的下方,把奖赏(食物之类)放到加号的左侧,如下图所示:
第一次进入迷宫之后,小鼠小心而缓慢地移动到十字路口。接着它左顾右盼,想决定走哪条路。前几次它往往会走错方向,但最终还是会发现迷宫左侧的奖赏。第二、第三次放进迷宫时,小鼠仍会在十字路口停顿,但它已经能更容易地左转找到奖赏了。神经科学家将这个实验重复了一遍又一遍,每次都将小鼠放在迷宫下方,奖赏放在迷宫左侧。最后,小鼠的行为终于发生了质的变化:它不再在十字路口停顿,而是毫不犹豫地前行左转。这个行为变成了习惯,就像是某个好几年上班都走同样路线的人。
在对交通灯做了更改之后,亨茨维尔的官员满以为司机们会注意到这个不同,并立即调整开车的习惯,然而事实并非所愿。许多司机没有注意到交通灯的变化,因为他们在这个路口左转了一年又一年,早已养成了习惯。如果一个司机忽然要走新的路线上班,也会发生同样的状况。那么,如果让小鼠一下子适应新的环境,比如走一条不同的路线取食,结果又会如何呢?
在训练小鼠从十字迷宫的下方移动到左侧之后,研究者改变了实验条件:他们把小鼠放到了十字迷宫的上方。食团的位置不变,依然位于十字的左侧。但是从小鼠的角度看,现在要再找到食团就必须走一条新的路线了:到了十字路口不能再左转,而是要右转。面对新的局面,小鼠可能有两种做法。如果它已经完全靠习惯导航,就依然会在路口左转,最后走进死胡同,什么都吃不到。这样的它就像是那个心不在焉的司机,只走习惯路线。反过来说,如果它并不依习惯行动,就会在路口停顿片刻,权衡不同的选择,然后右转得到奖赏。
在被放到迷宫的上方之后,习惯了从下方出发的小鼠在十字路口依然左转,走进了死路。它犯了那个心不在焉的司机所犯的错误,因为它的行走完全是受习惯支配的。到了路口,它就不假思索地左转,结果就是什么也吃不到。
接着研究者又换了一只小鼠投入实验,这一只没有训练过从迷宫下方出发觅食。照理说,它应该不会有左转的习惯。这只小鼠从迷宫上方跑到十字路口,停下来左看右看,然后正确地转到了右边,找到了位于迷宫左侧(读者视角)的食团。
显然,实验中的这些小鼠在受习惯支配时会表现出一种行为,在不受习惯支配时又会表现出另外一种。那么,我们又如何确定这只小鼠的行为是不是出于习惯呢?
神经科学家已经将习惯系统追溯到了脑内最深处的一个称为“纹状体”(striatum)的区域。小鼠练习的次数越多,它的外侧纹状体(outer striatum)的活动就越强烈。与此同时,在它持续训练的时候,内侧纹状体(inner striatum)和海马体(负责形成记忆)的活动水平都有所下降,而科学家认为,非习惯行为要有这两个区域参与。既然我们已经知道了在脑中产生习惯的部位,那么理论上说,我们就能关闭这个部位,以避免自己形成习惯。
神经科学里有一种称为“虚拟性损毁”(lesioning)的技术,它可以通过注入一种消除活性的化学物质,或者对目标区域做精确电击,将脑的某个区域暂时关闭。如果先将小鼠的外侧纹状体虚拟性损毁,从而关闭它的习惯系统,然后再将它放进十字迷宫的上方,结果将会如何呢?结果是小鼠转到了右边!当习惯系统失去了作用,小鼠就无法再用自动导航的方式游走迷宫,也不会再径直左转走进死胡同了。这时的它每一次都要在路口停顿,左顾右盼一番,然后转到迷宫左侧去赢取一餐小吃。
习惯系统的运行速度比非习惯系统快。养成了习惯的小鼠不在路口停顿,而是自动左转。你在开车上班时如果不用费心认路,速度也会快些。但这个系统很容易出错。当小鼠改从迷宫上方出发,当你要去另一个地点做演讲,这种错误就会发生。相比之下,非习惯系统使小鼠能够思索新的环境,并由此调整行为。
这两套平行的系统控制着我们的行为,但各有分工。根据自身行为的不同,我们可以看出是哪个系统在起作用。理论上说,这两个系统也可以同时运行。当习惯系统自动引导我们在车流中开到工作单位时,非习惯系统则负责在手机上通话。