与记忆有关的H.M.与“她

神雕不会飞(@dbadove)

她曾说,“我希望自己不论多少岁都能是世界的一部分,我不想百无聊赖的躺在某处的沙滩上晒着太阳吹着海风—那会使我感觉到全世界从我身边路过。我渴望掷地有声,在我走过的路上留下我来过的痕迹。“

图一. Brenda Milner(米纳尔)

她叫Brenda Milner,一个生于1918年,至今仍思维敏捷,醉心科研的神经心理学家,今年恰逢她来到这神奇世界第100年,谨以此文向她致敬。

图二. Brenda Milner个人简历

故事要从1926年讲起:

H.M.是谁?

1926年,美国费城举办了历史上第一次世界博览会,它向世界展示了一个新兴工业国家的崛起,证明它已走出欧洲工业强国的阴影,宣布了一个美国时代的到来。同年,在美国康涅狄格州哈特福德市出生了一个被称作H.M.的小男孩儿,也许他并不知道,自己82年漫长且瞬时的人生,拉开了另一个时代的巨幕,也成为了“她”生命中极为重要的精彩篇章。

图三. 年轻时的H.M.,他记忆中自己不老的摸样

1935年,9岁的H.M在骑自行车时被旁人撞倒,头部受伤,最终导致患上了癫痫。时光如梭,小H.M的病况每况愈下,随时可能癫痫发作痉挛,丧失意识。直到27岁那年,他彻底摆脱了这一切。神经外科医生William Scoville认为,H.M的癫痫病症与其大脑的颞叶区域有关,尤其是内侧颞叶。(Tips:内侧颞叶media temporal cortex,包括海马和海马附近的三个重要皮层区-内嗅皮层,位于嗅沟的内侧壁;嗅周皮层,位于嗅沟外侧壁;旁海马皮层,位于嗅沟外侧。内侧颞叶接收来自大脑联合皮层的输入,但初级感觉皮层并不直接投射到内侧颞叶,这就意味着海马接受的信息包含复杂的表征。)因此,Scoville医生决定切除H.M.的双侧内侧颞叶,包括内侧颞叶、杏仁体及海马前部的三分之二。手术成功的缓解了H.M.的癫痫发作,且对其认知理解能力、幽默善良的秉性、运动能力并未造成影响,但同时却永久颠覆了他的“记忆宫殿”,他将在余生永远不能形成新的记忆。

图四. H.M.脑区示意图

Milner与H.M.的记忆之旅

1955年,英裔加拿大神经心理学家Brenda Milner开启了她与H.M.长达50年的陪伴与探究之旅。在神经科学这片浩瀚无垠的大海中,Milner几十年的不懈探索,为近代神经科学史树立了一座丰碑,其具有不可忽略的划时代意义。

在一系列的研究中,Milner详细评估了H.M.因为内侧颞叶的切除手术,丧失了多少记忆,仍保有多少记忆,以及究竟是大脑的哪一部分区域在其中发挥着具体作用。在最初的研究中,Milner发现,H.M.所保留的记忆十分具体而特别。1968年2月,当H.M.偶然间看到美元上印有Kennedy总统的头像时,他准确无误的说出了这个人是肯尼迪总统。Milner和她的同事们问H.M.总统是否还活着时,他毫不犹豫地说,肯尼迪总统被暗杀了;但他没有告诉他们暗杀事件的更多细节,包括嫌疑犯,或者肯尼迪总统的下一任是由谁来继任;仅仅说总统的继任者肯定是副总统,因为是法律规定如此。与此类似,H.M.还回忆起了许多公共事件,包括教皇约翰之死,想起某位宇航员的名字等等,他在这方面的表现确实与当下现实中的记忆有天壤之别。此外,他还有能持续几分钟的短时程记忆。他能轻松的记住组合数字或者某个图像;只要谈话内容不持续很长时间,也没有过多的话题迁移,他也总能参与到正常对话中来。这种短时程的记忆功能,在后来被称为工作记忆(短时记忆是指脑内暂时保存信息的过程,分为即时记忆与工作记忆两种形式。即时记忆的作用是构成当前注意力的焦点,占据当前意识流,但几秒内就会从意识状态中消失,但为了完成某种任务操作,大脑必须主动地保留或重复部分有用信息,使得即时记忆的内容在时间上得到延续,即为工作记忆。),该记忆涉及到的脑区正是H.M.在手术中未被切除保留下来的前额叶皮层prefrontal cortex。

在Milner的探究中发现,从深远意义上来讲,H.M.真正缺乏的是将新形成的短时程记忆转化为新长时程记忆的能力。没有这种能力的H.M.才会转瞬忘记将将才发生的事情,即便他只要他集中注意力,便能记住新的信息,但只要一两分钟后,他的注意力被其他事物分散,他便会忘记刚才他所思所想的一切。H.M.做了Milner将近50年的被试,但每次她走进房间与H.M.问好,都仿佛人生若只如初见!即便H.M.的记忆永远凝固在了他的27岁,可机体的衰老并未随之一并停止。因而,匆匆那些年之后,H.M.甚至不认识镜子中的自己,他的脑海中正是保留了他风华正茂不可颠覆的样子。Milner说,H.M.不能获取一点新的信息,他活在今天链接的过去,活在某种孩童的境地,可以说,他的人生从此停止。

从Milner对H.M.系统的研究中,她提出了三个关于复杂记忆的生物基础理论:首先,记忆是一种不同于感知、运动和认知理的特殊心智功能;其次,短时程记忆与长时程记忆可以被分开储存。损失了内侧颞叶,尤其是海马部分,将不能使得新形成的短时程记忆转存为长时程记忆;最后,Milner证明了至少一种记忆的生物机制可以追溯到大脑的某一个具体脑区。损失了内侧颞叶与海马的脑结构基础,将不能再形成新的长时程记忆,而损坏大脑中其他的某个确切脑区则对记忆并无影响

Milner因此推翻了美国著名的神经生理学家Karl Lashley关于记忆的理论。

图五. Karl Lashley卡尔·斯宾塞·拉什利

(Karl Lashley卡尔·斯宾塞·拉什利:是行为主义代表人物、生理心理学的先驱,也是最早尝试从大脑区域化的观点探究学习神经生理基础的人。1929年提出了大脑功能的等势原理和总体活动原理。在研究中,他对大鼠进行迷宫训练,然后使用系统病变和去除部分皮质组织的方法,看看老鼠忘了什么了。通过该研究,他认为,遗忘是依赖于脑组织的去除量,而不在于是去除了大脑的哪一部分才产生了遗忘)

Milner指出,正是海马将千丝万缕的感觉传入信息整合在了一起形成了新的长时程记忆。同时,Milner还发现,H.M.仍能清晰地记得其手术前发生的事情,说明内侧颞叶和海马并不是永久储存记忆的区域。现在我们有理由相信,长时程记忆被储存在我们的大脑皮层中,且正是最初用于处理信息的皮层部位。正如可视化的图像记忆被储存在视觉皮层的不同区域中;触觉记忆被储存在躯体感觉皮层。这就可以解释为什么Lashley不能完全抹去其对大鼠通过不同的感觉形式建立的复杂任务的记忆,因为,他只是选择了除去部分皮层,而这些皮层可能并非真正储存记忆的目标区域。

尽管Milner对H.M.的研究表明他不能形成新的长时程记忆,但在1962年,她发现了另一类记忆的生物基础理论,即有意识的记忆是以海马为生物基础,而无意识的记忆则存在于海马和内侧颞叶以外的部分。因此,她证明了两种不同类型的记忆需要不同的解剖学系统作为其生物基础。在Milner对H.M.的探索中发现,H.M.通过长时间的训练,能够习得并记住一些事,拥有长时程记忆却不以海马和内侧颞叶基础。他能够日复一日的通过看着镜子描画五角星,并且随着时间越长,画得越好,就像一个没有做过脑部内侧颞叶切除手术的正常人,但尽管如此,在训练的每一天开始,H.M.都不记得自己曾在之前做过一样的事情。

图六. 左图:H.M.只能看到自已的手和五角星形状的镜像,右图:他反复联系第一天与第三天所画五角星

Milner的工作以此得出,我们处理和储存信息是两条不同的路径,参与陈述性记忆和程序性记忆的脑结构是不同的—外显记忆与做内隐记忆的区分,就始于H.M.的绘画练习。诺贝尔奖得主Eric Kandel 说:“这是脑神经科学研究的伟大里程碑。它为研究外显/内隐这两套记忆系统铺平了道路,为今后研究人类记忆打下了基础。证明了一个人的大脑在没有海马(即没有能力储存有意识的记忆)的情况下,人能够记得某个操作性行为,她证实了弗洛伊德的理论—大多数我们的行为动作是无意识的”。 (外显记忆,也称作陈述性记忆,是对事实、事件、情景以及它们间相互关系的记忆能够用语言来描述;而内隐记忆,又称为非陈述性记忆,是在无意识参与的情况下建立的。比如,回忆起第一次学自骑自行车时的情景—记忆的陈述性部分;跨上自行车就立刻可以骑起来,并且隔多久都不会忘记—记忆的非陈述性部分)

追忆往昔

Milner自传的后序中,她写道:“当我回溯过去的50年,似乎自己十分幸运的在对的时间里,正处在正确的为位置做了些正确的事情,并且当研究变得艰难时,我仍然紧盯目标不屈不挠不沮丧。我也很感激我的好奇心,正是因为这份永不消失的好奇心才促使我不断地深入让我着迷的‘现象’,支持着我一直走到了现在。 当然,这些工作如果没有我神经外科同事的积极密切合作,尤其是Theodore Rasmussen和 Andre Olivier, 或者如果没有一代又一代学生和博士后研究员的热情支持,就不可能完成这些工作。到现在这个阶段,我最大的满足和成就感都来自行为神经科学被如此坚实的建立了起来,而这片领域曾在四十年前被Hebb认为是无望的土壤。”

如果你要问究竟是什么成就了Milner非凡的一生?答案就在上面这段话中,正是好奇心的驱动力,不抛弃不放弃的信念,平凡生活中踏实的耕耘努力,把科学事业注入血液,成为生命的信仰。在文章的一开始,我便不想用“女性科学家”这个词将Milner分门别类。性别是狭隘的,它只是弱化了女性对于世界的平等贡献。她的精神世界是辽阔而坚实的,她的生命乐章仍在唱响。我不知道杨绛先生的《百岁感言》用在这里是否恰当,但总觉得她们二人之间虽然肤色不同,学术领域不同,人生经历不同,但在经历过命运的波澜之后,内心深处感受到的人生最曼妙的风景,可能正是这一生不懈追求着的真知、对于生命高度的理解以及对于世界和自我的认知。

在Milner百岁生日到来之际,谨以此文祝她生日快乐,感谢她如明灯,照亮了无数科学探究之梦!

参考文献

  1. Kandel E R. In search of memory: the emergence of a new science of mind [M]. New York: W. W. Norton & Company, 2006.
  2. https://en.wikipedia.org/wiki/Brenda_Milner
  3. Milner B., Furture analysis of the hippocampal amnesic syndrome: 14-year follow-up study of H.M., Neuropsychologia, 1968, 6: 215-234
  4. Milner B., Visual recognition and recall after right temporal-lobe excision in man, Neuropsychologia, 1968, 6:191-209.
  5. Scoville W.B., Milner B. Loss of recent memory after bilateral hippocampal lesions, J Neurol Neurosurg Psychiat, 1957, 20:11-26.
  6. Kailee W., Brenda Milner leaves a legacy in the field of Neuroscience, Sound Neuroscience: An Undergraduate Neuroscience Journal, 2015, 2, Article 14.
  7. Milner B., Brenda Milner, The History of Neuroscience in Autobiography, 1998, 2.
  8. 顾凡及,米尔纳–探索记忆之谜的先行者,自然杂志, 2014, 36(6):458-466。
  9. 寿天德,神经生物学(第3版),高等教育出版社,2013。

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来源:知乎 www.zhihu.com

作者:dbadove

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