В 1990-х, когда ученые Массачусетского технологического института начинали изучать привычки — примерно в то же время, когда Юджин свалился с температурой, — их интересовало уплотнение нервной ткани, так называемые базальные ядра (базальные ганглии). Если представить человеческий мозг в виде луковицы, состоящей из многих слоев клеток, то внешние слои — те, что ближе к коже головы, — с эволюционной точки зрения более новые. Мечтая о новом изобретении или смеясь над шуткой приятеля, вы задействуете внешние части своего мозга. В них-то и происходят самые сложные мыслительные процессы.

В более глубоких участках мозга, которые располагаются ближе к стволу, где головной мозг переходит в позвоночный столб, находятся более примитивные структуры. Они контролируют автоматическое поведение: например, дыхание и глотание, а также старт-рефлекс (реакцию вздрагивания), который срабатывает у нас, например, когда кто-нибудь неожиданно выскакивает из-за куста. Ближе к центру черепа находится участок ткани размером с шар для гольфа, похожий на образование, встречающееся в голове у рыб, рептилий или млекопитающих. Это базальное ядро — овальный участок клеток, функции которого ученые долгие годы не могли в точности понять (если не считать предположений, что он играет роль в таких заболеваниях, как болезнь Паркинсона).

В начале 1990-х ученые из Массачусетского технологического института задумались, не связано ли базальное ядро в том числе и с привычками. Они заметили, что животные с поврежденным базальным ядром внезапно начинают испытывать сложности с такими заданиями, как пробежать по лабиринту или запомнить, как открываются контейнеры с едой. Ученые решили провести эксперимент с помощью новых микротехнологий, которые позволяют с точностью до минуты наблюдать за происходящим в головах крыс, выполняющих десятки привычных действий. В операционной в череп каждой крысы имплантировали прибор, похожий на маленькую палочку, и десятки крохотных проводков. Затем животных поместили к Т-образный лабиринт, в один из концов которого положили кусочек шоколада.

Лабиринт был устроен таким образом, что крыса находилась за перегородкой, которая открывалась после громкого щелчка. Поначалу крыса, услышав щелчок и увидев, как исчезает перегородка, начинала бродить туда-сюда по центру прохода, обнюхивать углы и скрестись в стены. Судя по всему, она чувствовала запах шоколада, но не могла сообразить, как найти его. Добравшись до верхней части буквы «Т», она часто поворачивала направо, удаляясь от шоколада, а затем шла налево, время от времени останавливаясь без видимой причины. В конце концов большинство животных находило шоколад-награду. Отчетливая схема в перемещениях крыс отсутствовала. Казалось, будто каждая крыса лениво и бездумно прогуливается взад-вперед.

Однако датчики в головах крыс говорили другое. Когда животное бродило по лабиринту, его мозг, и особенно базальное ядро, неустанно работал. Каждый раз, когда крыса обнюхивала воздух или скреблась в стену, ее мозг яростно действовал, будто анализировал каждый новый запах, изображение и звук. Крыса обрабатывала информацию в течение всей прогулки.

Ученые неоднократно повторяли эксперимент и наблюдали, как меняется мозговая активность каждой крысы по мере ее движения по одному и тому же маршруту сотни раз. Постепенно появился ряд изменений. Крысы перестали обнюхивать углы и поворачивать в ненужную сторону. Вместо этого они все быстрее и быстрее мчались по лабиринту. В то же время в их мозге происходило нечто неожиданное: как только крыса узнавала, как передвигаться по лабиринту, ее умственная активность снижалась. Чем выше становился уровень автоматизма при передвижении, тем меньше думали крысы.

Казалось, будто в первые несколько экспериментов крысы изучали лабиринт и потому их мозг работал в полную силу, усваивал новую информацию. Однако, побегав несколько дней по одному и тому же маршруту, крыса уже не нуждалась в том, чтобы царапать стены или принюхиваться, поэтому мозговая активность, связанная с обнюхиванием и царапаньем, снизилась. Крысе не нужно было больше выбирать направление, поэтому центры мозга, ответственные за принятие решений, бездействовали. Теперь крысе требовалось только вспомнить кратчайший путь к шоколаду. Через неделю утихла активность даже мозговых центров, связанных с памятью. Крысы так хорошо освоили бег по лабиринту, что думать об этом им больше не требовалось.

Однако, как показывали датчики в мозгу, усвоение элементов — бежать прямо, повернуть налево, съесть шоколад — опиралось на базальное ядро. Эта крохотная, древняя нервная структура руководила действиями крысы, бежавшей все быстрее и быстрее, а ее мозг в это время работал все меньше. Базальное ядро играет основную роль в запоминании моделей поведения и их выполнении. Другими словами, базальное ядро хранит привычки даже тогда, когда все остальные зоны мозга спят.

Чтобы понять принцип действия этой способности, рассмотрим диаграмму⁴. На ней изображена активность, зарегистрированная в черепе крысы, впервые попавшей в лабиринт. Поначалу во время нахождения в лабиринте мозг работал очень интенсивно:

Через неделю крыса уже знала дорогу. Бег начал становиться привычным, и при движении по лабиринту мозг крысы уже работал менее интенсивно.