與記憶有關的H.M.與「她」

07-09

與記憶有關的H.M.與「她」

來自專欄行為與認知神經科學

與記憶有關的H.M.與「她」

神鵰不會飛（@dbadove）

她曾說，「我希望自己不論多少歲都能是世界的一部分，我不想百無聊賴的躺在某處的沙灘上曬著太陽吹著海風---那會使我感覺到全世界從我身邊路過。我渴望擲地有聲，在我走過的路上留下我來過的痕迹。「

圖一. Brenda Milner(米納爾)

她叫Brenda Milner，一個生於1918年，至今仍思維敏捷，醉心科研的神經心理學家，今年恰逢她來到這神奇世界第100年，謹以此文向她致敬。

圖二. Brenda Milner個人簡歷

故事要從1926年講起：

H．M．是誰？

1926年，美國費城舉辦了歷史上第一次世界博覽會，它向世界展示了一個新興工業國家的崛起，證明它已走出歐洲工業強國的陰影，宣布了一個美國時代的到來。同年，在美國康涅狄格州哈特福德市出生了一個被稱作H.M.的小男孩兒，也許他並不知道，自己82年漫長且瞬時的人生，拉開了另一個時代的巨幕，也成為了「她」生命中極為重要的精彩篇章。

圖三. 年輕時的H.M.，他記憶中自己不老的摸樣

1935年，9歲的H.M在騎自行車時被旁人撞倒，頭部受傷，最終導致患上了癲癇。時光如梭，小H.M的病況每況愈下，隨時可能癲癇發作痙攣，喪失意識。直到27歲那年，他徹底擺脫了這一切。神經外科醫生William Scoville認為，H.M的癲癇病症與其大腦的顳葉區域有關，尤其是內側顳葉。（Tips：內側顳葉media temporal cortex,包括海馬和海馬附近的三個重要皮層區-內嗅皮層，位於嗅溝的內側壁；嗅周皮層，位於嗅溝外側壁；旁海馬皮層，位於嗅溝外側。內側顳葉接收來自大腦聯合皮層的輸入，但初級感覺皮層並不直接投射到內側顳葉，這就意味著海馬接受的信息包含複雜的表徵。）因此，Scoville醫生決定切除H.M.的雙側內側顳葉，包括內側顳葉、杏仁體及海馬前部的三分之二。手術成功的緩解了H.M.的癲癇發作，且對其認知理解能力、幽默善良的秉性、運動能力並未造成影響，但同時卻永久顛覆了他的「記憶宮殿」，他將在餘生永遠不能形成新的記憶。

圖四. H.M.腦區示意圖

Milner與H.M.的記憶之旅

1955年，英裔加拿大神經心理學家Brenda Milner開啟了她與H.M.長達50年的陪伴與探究之旅。在神經科學這片浩瀚無垠的大海中，Milner幾十年的不懈探索，為近代神經科學史樹立了一座豐碑，其具有不可忽略的劃時代意義。

在一系列的研究中，Milner詳細評估了H.M.因為內側顳葉的切除手術，喪失了多少記憶，仍保有多少記憶，以及究竟是大腦的哪一部分區域在其中發揮著具體作用。在最初的研究中，Milner發現，H.M.所保留的記憶十分具體而特別。1968年2月，當H.M.偶然間看到美元上印有Kennedy總統的頭像時，他準確無誤的說出了這個人是肯尼迪總統。Milner和她的同事們問H.M.總統是否還活著時，他毫不猶豫地說，肯尼迪總統被暗殺了；但他沒有告訴他們暗殺事件的更多細節，包括嫌疑犯，或者肯尼迪總統的下一任是由誰來繼任；僅僅說總統的繼任者肯定是副總統，因為是法律規定如此。與此類似，H.M.還回憶起了許多公共事件，包括教皇約翰之死，想起某位宇航員的名字等等，他在這方面的表現確實與當下現實中的記憶有天壤之別。此外，他還有能持續幾分鐘的短時程記憶。他能輕鬆的記住組合數字或者某個圖像；只要談話內容不持續很長時間，也沒有過多的話題遷移，他也總能參與到正常對話中來。這種短時程的記憶功能，在後來被稱為工作記憶（短時記憶是指腦內暫時保存信息的過程，分為即時記憶與工作記憶兩種形式。即時記憶的作用是構成當前注意力的焦點，佔據當前意識流，但幾秒內就會從意識狀態中消失，但為了完成某種任務操作，大腦必須主動地保留或重複部分有用信息，使得即時記憶的內容在時間上得到延續，即為工作記憶。），該記憶涉及到的腦區正是H.M.在手術中未被切除保留下來的前額葉皮層prefrontal cortex。

在Milner的探究中發現，從深遠意義上來講，H.M.真正缺乏的是將新形成的短時程記憶轉化為新長時程記憶的能力。沒有這種能力的H.M.才會轉瞬忘記將將才發生的事情，即便他只要他集中注意力，便能記住新的信息，但只要一兩分鐘後，他的注意力被其他事物分散，他便會忘記剛才他所思所想的一切。H.M.做了Milner將近50年的被試，但每次她走進房間與H.M.問好，都彷彿人生若只如初見！即便H.M.的記憶永遠凝固在了他的27歲，可機體的衰老並未隨之一併停止。因而，匆匆那些年之後，H.M.甚至不認識鏡子中的自己，他的腦海中正是保留了他風華正茂不可顛覆的樣子。Milner說，H.M.不能獲取一點新的信息，他活在今天鏈接的過去，活在某種孩童的境地，可以說，他的人生從此停止。

從Milner對H.M.系統的研究中，她提出了三個關於複雜記憶的生物基礎理論：首先，記憶是一種不同於感知、運動和認知理的特殊心智功能；其次，短時程記憶與長時程記憶可以被分開儲存。損失了內側顳葉，尤其是海馬部分，將不能使得新形成的短時程記憶轉存為長時程記憶；最後，Milner證明了至少一種記憶的生物機制可以追溯到大腦的某一個具體腦區。損失了內側顳葉與海馬的腦結構基礎，將不能再形成新的長時程記憶，而損壞大腦中其他的某個確切腦區則對記憶並無影響。

Milner因此推翻了美國著名的神經生理學家Karl Lashley關於記憶的理論。

圖五. Karl Lashley卡爾·斯賓塞·拉什利

（Karl Lashley卡爾·斯賓塞·拉什利：是行為主義代表人物、生理心理學的先驅，也是最早嘗試從大腦區域化的觀點探究學習神經生理基礎的人。1929年提出了大腦功能的等勢原理和總體活動原理。在研究中，他對大鼠進行迷宮訓練，然後使用系統病變和去除部分皮質組織的方法，看看老鼠忘了什麼了。通過該研究，他認為，遺忘是依賴於腦組織的去除量，而不在於是去除了大腦的哪一部分才產生了遺忘）

Milner指出，正是海馬將千絲萬縷的感覺傳入信息整合在了一起形成了新的長時程記憶。同時，Milner還發現，H.M.仍能清晰地記得其手術前發生的事情，說明內側顳葉和海馬並不是永久儲存記憶的區域。現在我們有理由相信，長時程記憶被儲存在我們的大腦皮層中，且正是最初用於處理信息的皮層部位。正如可視化的圖像記憶被儲存在視覺皮層的不同區域中；觸覺記憶被儲存在軀體感覺皮層。這就可以解釋為什麼Lashley不能完全抹去其對大鼠通過不同的感覺形式建立的複雜任務的記憶，因為，他只是選擇了除去部分皮層，而這些皮層可能並非真正儲存記憶的目標區域。

儘管Milner對H.M.的研究表明他不能形成新的長時程記憶，但在1962年，她發現了另一類記憶的生物基礎理論，即有意識的記憶是以海馬為生物基礎，而無意識的記憶則存在於海馬和內側顳葉以外的部分。因此，她證明了兩種不同類型的記憶需要不同的解剖學系統作為其生物基礎。在Milner對H.M.的探索中發現，H.M.通過長時間的訓練，能夠習得並記住一些事，擁有長時程記憶卻不以海馬和內側顳葉基礎。他能夠日復一日的通過看著鏡子描畫五角星，並且隨著時間越長，畫得越好，就像一個沒有做過腦部內側顳葉切除手術的正常人，但儘管如此，在訓練的每一天開始，H.M.都不記得自己曾在之前做過一樣的事情。

圖六. 左圖：H.M.只能看到自已的手和五角星形狀的鏡像，右圖：他反覆聯繫第一天與第三天所畫五角星

Milner的工作以此得出，我們處理和儲存信息是兩條不同的路徑，參與陳述性記憶和程序性記憶的腦結構是不同的---外顯記憶與做內隱記憶的區分，就始於H.M.的繪畫練習。諾貝爾獎得主Eric Kandel 說：「這是腦神經科學研究的偉大里程碑。它為研究外顯/內隱這兩套記憶系統鋪平了道路，為今後研究人類記憶打下了基礎。證明了一個人的大腦在沒有海馬（即沒有能力儲存有意識的記憶）的情況下，人能夠記得某個操作性行為，她證實了弗洛伊德的理論---大多數我們的行為動作是無意識的」。（外顯記憶，也稱作陳述性記憶，是對事實、事件、情景以及它們間相互關係的記憶能夠用語言來描述；而內隱記憶，又稱為非陳述性記憶，是在無意識參與的情況下建立的。比如，回憶起第一次學自騎自行車時的情景---記憶的陳述性部分；跨上自行車就立刻可以騎起來，並且隔多久都不會忘記---記憶的非陳述性部分）

追憶往昔

Milner自傳的後序中，她寫道：「當我回溯過去的50年，似乎自己十分幸運的在對的時間裡，正處在正確的為位置做了些正確的事情，並且當研究變得艱難時，我仍然緊盯目標不屈不撓不沮喪。我也很感激我的好奇心，正是因為這份永不消失的好奇心才促使我不斷地深入讓我著迷的『現象』，支持著我一直走到了現在。當然，這些工作如果沒有我神經外科同事的積極密切合作，尤其是Theodore Rasmussen和 Andre Olivier, 或者如果沒有一代又一代學生和博士後研究員的熱情支持，就不可能完成這些工作。到現在這個階段，我最大的滿足和成就感都來自行為神經科學被如此堅實的建立了起來，而這片領域曾在四十年前被Hebb認為是無望的土壤。」

如果你要問究竟是什麼成就了Milner非凡的一生？答案就在上面這段話中，正是好奇心的驅動力，不拋棄不放棄的信念，平凡生活中踏實的耕耘努力，把科學事業注入血液，成為生命的信仰。在文章的一開始，我便不想用「女性科學家」這個詞將Milner分門別類。性別是狹隘的，它只是弱化了女性對於世界的平等貢獻。她的精神世界是遼闊而堅實的，她的生命樂章仍在唱響。我不知道楊絳先生的《百歲感言》用在這裡是否恰當，但總覺得她們二人之間雖然膚色不同，學術領域不同，人生經歷不同，但在經歷過命運的波瀾之後，內心深處感受到的人生最曼妙的風景，可能正是這一生不懈追求著的真知、對於生命高度的理解以及對於世界和自我的認知。

在Milner百歲生日到來之際，謹以此文祝她生日快樂，感謝她如明燈，照亮了無數科學探究之夢！

參考文獻

Kandel E R. In search of memory: the emergence of a new science of mind [M]. New York: W. W. Norton & Company, 2006.
https://en.wikipedia.org/wiki/Brenda_Milner
Milner B., Furture analysis of the hippocampal amnesic syndrome: 14-year follow-up study of H.M., Neuropsychologia, 1968, 6: 215-234
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Scoville W.B., Milner B. Loss of recent memory after bilateral hippocampal lesions, J Neurol Neurosurg Psychiat, 1957, 20:11-26.
Kailee W., Brenda Milner leaves a legacy in the field of Neuroscience, Sound Neuroscience: An Undergraduate Neuroscience Journal, 2015, 2, Article 14.
Milner B., Brenda Milner, The History of Neuroscience in Autobiography, 1998, 2.
顧凡及，米爾納--探索記憶之謎的先行者，自然雜誌， 2014， 36（6）：458-466。
壽天德，神經生物學（第3版），高等教育出版社，2013。

感謝東華君對本文提出的寶貴意見！

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