Mitä tapahtuu aivoissa, kun tapoja muodostuu?
On miljoona asiaa, joita teemme päivittäin ajattelematta. Hampaiden harjaus, hiusten kuivuminen suihkun jälkeen ja puhelimen näytön lukituksen avaaminen, jotta voimme tarkistaa, ovatko viestimme osa rutiiniamme. Mutta mitä tapahtuu aivoissa, kun opimme uuden tapan?
Mitä olet oppinut tekemään ajattelematta? Se saattaa lukita oven takanasi lähtiessäsi, mikä voi johtaa myöhemmin paniikkiin, kun ihmettelet, muistitko todella tehdä sen.
Se saattaa ajaa töihin. Onko sinulla koskaan ollut niin oudon kokemus löytää itsesi määränpäähäsi muistamatta täysin, miten sinne päädyit? Minulla on varmasti, ja kaikki on aivojen luotettavan autopilottitilan ansiosta.
Tavat ajavat elämäämme - niin paljon, että joskus saatamme haluta rikkoa tapamme, kuten sanonta kuuluu, ja kokea jotain uutta.
Mutta tottumukset ovat hyödyllinen työkalu; kun teemme jotain tarpeeksi kertaa, meistä tulee vaivattomasti hyviä siinä, ehkä siksi Aristoteles uskoi uskovansa, että "huippuosaaminen ei ole teko vaan tapa".
Joten miltä tapojen muodostuminen näyttää aivoissa? Kuinka hermoverkostomme käyttäytyvät, kun opimme jotain ja yhdistämme sen vaivattomaan käyttäytymiseen toistamisen avulla?
Nämä ovat kysymykset, joihin Ann Graybiel ja hänen kollegansa - Massachusettsin teknillisestä instituutista Chestnut Hillissä - asettivat vastauksen äskettäisessä tutkimuksessa, jonka havainnot julkaistaan lehdessä Nykyinen biologia.
"Bookending" -hermosignaalit
Vaikka tavanomainen toiminta tuntuu niin yksinkertaiselta ja vaivattomalta, siihen sisältyy tyypillisesti joukko pieniä välttämättömiä liikkeitä - kuten auton lukituksen avaaminen, sinne pääseminen, peilien säätäminen, turvavyön kiinnittäminen ja niin edelleen.
Tätä monimutkaista liikesarjaa, joka muodostaa yhden rutiininomaisen toiminnan, jonka teemme tiedostamatta, kutsutaan "paloiksi", ja vaikka tiedämme sen olevan olemassa, tarkalleen kuinka "palat" muodostuvat ja stabiloituvat, on tähän asti ollut salaperäinen.
Uusi tutkimus ehdottaa nyt, että joillekin aivosoluille annetaan tehtävä "varata" tavanomaisia toimia vastaavat palat.
Toisessa tutkimuksessa Graybiel ja hänen entinen tiiminsä havaitsivat, että striatumilla, aivojen alueella, joka aiemmin liittyi päätöksentekoon, on myös tärkeä rooli tottumusten hankkimisessa.
Hiirien kanssa työskentelevä ryhmä totesi, että striatumin hermosolujen väliset signaalimallit muuttuivat, kun eläimille opetettiin uusi toimintosarja - kääntyminen yhteen suuntaan äänisignaalilla navigoidessaan sokkelossa - josta sitten kehittyi tapa.
Oppimisprosessin alussa hiiren striatan neuronit lähettivät jatkuvaa signaalijonoa, tutkijat näkivät, mutta kun hiirien toiminta alkoi konsolidoitua tavanomaisiksi liikkeiksi, neuronit ampuivat omat signaalinsa vasta alussa ja suoritetun tehtävän loppu.
Kun merkinantokuvio juurtuu, selitä Graybiel ja kollegat, tapa on muotoutunut ja sen rikkomisesta tulee vaikea pyrkimys.
Aivot, jotka osoittavat tottumuksia
Vaikka Graybielin aiemmat ponnistelut eivät vahvistaneet, aivoissa havaitut signaalimallit liittyivät tapojen muodostumiseen. Ne ovat yksinkertaisesti voineet olla moottorikäskyjä, jotka säätelivät hiirien juoksukäyttäytymistä.
Vahvistaakseen ajatuksen siitä, että kuviot vastasivat tapojen muodostumiseen liittyvää lohkeamista, Graybiel ja hänen nykyinen tiiminsä suunnittelivat erilaiset kokeilut. Uudessa tutkimuksessa he pyrkivät opettamaan rotat painamaan kahta vipua toistuvasti tietyssä järjestyksessä.
Tutkijat käyttivät palkitsemisesta eläinten motivoimiseksi. Jos he painivat vipuja oikeassa järjestyksessä, heille tarjottiin suklaamaitoa.
Sen varmistamiseksi, että kokeen tulosten vakavuudesta ei ole epäilyksiä - ja että he kykenevät tunnistamaan aivotoimintamallit, jotka liittyvät tavanmuodostukseen eikä mihinkään muuhun - tutkijat opettivat rotille erilaisia sekvenssejä.
Tosiaan, kun eläimet olivat oppineet painamaan vipuja kouluttajiensa määrittelemässä järjestyksessä, joukkue huomasi saman "kirjanpitokuvion" striatumissa: hermosarjajoukot sytyttivät signaaleja tehtävän alussa ja lopussa, jolloin se rajasi "kimpale".
"Luulen," selittää Graybiel, "tämä enemmän tai vähemmän osoittaa, että haarukointimallien kehitys palvelee käyttäytymistä, jota aivot - ja eläimet - pitävät arvokkaana ja kannattaa pitää ohjelmistossaan."
"Se on todellakin korkean tason signaali, joka auttaa vapauttamaan tottumuksen, ja luulemme loppusignaalin mukaan rutiinin olevan tehty."
Ann Graybiel
Lopuksi työryhmä pani myös merkille toisen - täydentävän - toimintamallin muodostumisen estäviä aivosolujen ryhmässä, jota kutsutaan striatumissa oleviksi interneuroneiksi.
"Interneuronit", kertoo johtava tutkimuksen kirjoittaja Nuné Martiros, Harvardin yliopistosta Cambridgesta, Massachusettsissa, "aktivoitiin aikana, jolloin rotat olivat keskellä suoritettua opittua sekvenssiä."
Hän lisää, että interneuronit "voisivat ehkä estää päähermoja aloittamasta toista rutiinia, kunnes nykyinen on valmis."
"Kun interneuronit löytävät tämän vastakkaisen toiminnan," Martiros päättelee, "myös meidät yhden askeleen lähemmäksi sen ymmärtämistä, kuinka aivopiirit voivat todella tuottaa tämän toimintamallin."
