一项针对小鼠的新研究显示,大脑深处的一类神经元充当习惯的“主控制器”。
有些习惯很有帮助,比如饭前自动洗手,或每天开车走同一条路线去上班。它们在完成重要任务的同时,也为大脑腾出宝贵空间。但另一些习惯——比如每天下班后吃一块饼干——即使结果不太理想,似乎也会持续下去。
研究人员发现,习惯的形成会增强这种影响力显著的神经细胞的活动;在追逐糖分的小鼠身上,用药物抑制这种细胞就足以打破习惯。尽管这种细胞数量稀少,却通过错综复杂的连接网络控制着数量更多、已知会驱动习惯行为的细胞。
“这种细胞相对少见,但与负责传递该脑区输出信号的主要神经元有大量连接,”杜克大学医学中心神经病学与神经生物学副教授妮可·卡拉科斯说。
她说:“我们发现,这种细胞是习惯行为的主控制器,而且它似乎通过重新编排输出神经元发送的信息来发挥作用。”
这项研究结果发表于期刊eLife,可能为治疗人类成瘾或强迫行为带来新方法。
研究团队在2016年的一项研究中首次窥见了习惯的神经学基础。该研究探讨了习惯如何在大脑中留下持久印记。
研究团队训练原本健康的小鼠,让它们每次按下杠杆时都能得到美味奖励。许多小鼠养成了按杠杆的习惯:即使杠杆不再提供奖励,它们仍会继续按;尽管此前已经有机会吃掉想吃的所有奖励,它们还是如此。
随后,研究团队比较了养成按杠杆习惯的小鼠与未养成这种习惯的小鼠的大脑活动。他们聚焦于大脑深处一个称为纹状体的区域,其中有两组神经通路:“启动”通路会促使行动发生,“停止”通路则会抑制行动。
他们发现,习惯驱动的小鼠中,“启动”和“停止”通路都更强。习惯形成还改变了两条通路的相对时序,使“启动”通路先于“停止”通路激活。
在当前研究中,团队希望了解协调大脑中这些不同长期变化的神经回路。他们猜测,纹状体中一种称为快速放电中间神经元(FSI)的稀有细胞,可能是广泛改变输出神经元活动的总指挥。
FSI属于一类神经元,负责在特定脑区内的其他类型神经元之间传递局部信息。尽管FSI仅占纹状体细胞的约1%,却长出细长的分支状突起,与触发“停止”和“启动”通路的95%神经元相连。
卡拉科斯说:“我们试图把这些拼图碎片整合成一种作用机制。我们认为,鉴于快速放电中间神经元与其他细胞的连接方式,它可能是驱动所有这些细胞发生变化的那一个细胞。这就是我们着手检验的想法。”
为了检验在习惯形成过程中,FSI是否真的是这场细胞交响乐的指挥者,卡拉科斯实验室的研究生贾斯汀·奥哈雷牵头,深入观察按杠杆小鼠的大脑活动。他发现,习惯形成似乎会让FSI更容易兴奋。随后,他给小鼠使用了一种能降低FSI放电的药物,并发现“停止”和“启动”通路恢复了“习惯形成前”的大脑活动模式,习惯行为也随之消失。
卡拉科斯说:“人类的一些有害行为,如强迫行为和成瘾,可能涉及正常适应性习惯学习机制受到破坏。了解习惯背后的神经学机制,或许能启发治疗这些状况的新方法。”
卡拉科斯说:“我坚信,要开发帮助人们的新疗法,我们需要了解大脑正常运作的方式,再将其与‘受损’大脑的状态进行比较。”
这项研究由美国国立卫生研究院、麦克奈特基金会、脑与行为研究基金会、美国妥瑞氏症协会和露丝·K·布罗德基金会资助。


