2010-05-16

[轉載] 健忘的傳奇(三)


此文章轉載自:http://songshuhui.net/archives/34425.html

H.M.的新記憶

六十年代,布倫達通過一系列設計精巧的實驗展示了一個令人驚異的事實:在失憶的亨利腦中,某一些記憶功能,卻被保留了下來。

她讓亨利完成這麼一項任務:她給了他一支鉛筆,一張畫著雙線五角星的紙片,讓他沿著五角星的輪廓,在雙線間再畫出一個五角星來。可是,在整個過程裡,亨利面前的一個擋板遮住他的視線,使得他無法看見這張畫片上的五角星,只能通過一面鏡子中的影像來完成任務。由於鏡像左右顛倒,亨利最開始畫得歪歪斜斜,完全無法筆走直線,但是經過好幾天的重複,亨利的表現大為提高,到最後,他完全可以對著鏡子,流暢地畫出五角星來。他學習的速度雖然比正常人稍慢,可是畢竟能夠學會,而且學會後卻並不比別人忘得快——在一年之後,他依然可以較為流暢地完成這一項任務。

自然,亨利全然不記得自己曾經反覆做過這件事,每次畫畫,對他都是嶄新的經歷。甚至某一次,當他流暢地畫出五角星時,他驚訝地說:「這麼簡單?我還以為會很困難呢!」

記憶與學習是緊密聯繫在一起的一對姐妹。我們之所以能夠不斷學習新知,正是因為我們的大腦能把每次遭遇新知識的短時記憶轉化成長時記憶存放起來。記不住任何事件的亨利,卻能通過訓練,學到動手操作上的新技能。這使得布倫達意識到,在海馬之外,還有別的記憶可以生成。海馬固然重要,卻只掌握著某一類特定記憶的轉化,在亨利大腦所剩的其他部分裡,另一種記憶正在悄然生成。

這種記憶功能,也是長時記憶的一種,我們現在叫做「程序性記憶」(procedural memory)。它與亨利不能學會的「陳述性記憶」(declarative memory)——我們每天對日常事件的記憶以及對新概念的吸取——相反,常常與全身或局部運動有關(所以在某些時候被稱為「肌肉記憶」)。它能幫助我們完成日常生活裡的許多看來毫不起眼的任務。正是依靠它,從小到大,我們學會了如何穿鞋帶,如何辮辮子、如何游泳、騎自行車、開車、彈奏樂器、飛快地打字……這種記憶的過程往往很難用語言來描述,學習的過程相對緩慢,可是一旦掌握,它可以在我們的腦中存留很長的時間。由於和運動相關,程序性記憶的生成與小腦、紋狀體、運動皮層一類的腦區有關。

實際上,亨利能學會的,還不止於此。

六十年代末,又一位女科學家加入了研究H.M.的行列。她就是布倫達手下的研究生,蘇珊‧科金。此後四十年間,蘇珊獲得了博士學位、在麻省理工承擔教職、建立腦科學與行為實驗室,而她對亨利的研究,一直延續了下來。實際上,在亨利死後,第一時間接到消息,奔赴醫院對亨利大腦進行最後一次「在位」核磁共振成像掃瞄的人,就是蘇珊。

如果說,H.M.研究早期的主要成就在發現他不能記得什麼,那在研究的後期,最激動人心的發現則來自於他還能製造什麼記憶。

在一個實驗裡,蘇珊給亨利出示幾幅雜誌畫片,讓他盯著看上一陣。過上十分鐘、一天、或者三天之後,蘇珊給他出示同一張畫片,外加一張他沒看過的畫片,詢問他哪一張看起來更加眼熟。在這個測驗中,亨利表現得不錯。雖然亨利完全不記得自己看過什麼雜誌和畫片,但他缺失了一部分重要組織的大腦,卻能奇妙地在潛意識裡記錄下關於畫片的粗略印象,讓他對看過的畫片產生說不清道不明的熟悉感覺。

在一種叫做「重複啟動」的心理學測驗上,亨利的成績也正常。這種測驗通常先向被試展示一系列單詞,隨後讓他們做完形拼寫填空的任務。通常被試填空的結果,會受到事先所見的單詞的影響:譬如面對「pic____」,如果被試事先看到的單詞中有「picture」這個詞,出於心理暗示,他們更傾向於用picture來完成填空,而不是picnic,或者pick。這再次說明,雖然亨利不可能說出先前自己看到了什麼單詞,但他的大腦中卻確實留下了關於這個單詞的一些長期的「記憶」。有趣的是,如果事先展示的單詞裡包括五十年代之後才出現的新詞彙,這種重複啟動的暗示效應就消失了。

蘇珊後來還發現,亨利可以準確地畫出自己居住的單元房的地圖,而他是在手術之後才搬到這裡的。蘇珊推測,也許是在許多年間、日復一日的起居坐臥中,亨利以極其緩慢的速度,也許通過不斷重複的肌體運動的幫助,慢慢地獲得了關於這個特定空間的感知和記憶。

更為有趣的是,雖然亨利幾乎不記得手術之後世界上發生的任何事情,他卻對一些名人有著模糊的印象。譬如在音節提示下,他能夠說出當時美國總統是布什,能夠叫得出里根的名字,知道肯尼迪——甚至還知道他死於暗殺。蘇珊推測,大腦其他部分有可能也在記憶形成之中起到作用,喪失了海馬之後,亨利的大腦也許在許多年間嘗試利用其他區域的神經元,創造出零星的新知識。

最初,當布倫達的鏡像實驗結果被發表出來時,人們以為這種與肌肉運動有關的記憶,很可能是一個特例。而現在,隨著研究越來越深入,越來越多的「特例」被發現,現在形成了一大類被籠統稱為「非陳述式記憶」(non-declarative memory)的記憶方式。這些記憶在海馬外的腦區中悄悄成形,深藏在我們的潛意識中,在日常生活裡扮演著極其重要的角色,卻因為並不向我們提供明晰的事件與概念而極少有人能夠意識到他們的存在。數十年來,這些「非傳統形」的記憶形式浮出水面,為我們研究人類的意識與潛意識,起著非同小可的作用。現在,科學家們已經意識到,記憶不是單一的形式,海馬與記憶的關係,也不像我們最初所以為的那樣簡單直接。頗有哲學意味的是,當年是亨利幫助科學家們將記憶明確定位在小小一塊海馬上,提出簡化而有效的記憶生理模型;而現在這同一個亨利,又使得科學家們將眼光拓展到海馬之外,在大腦其它部位搜尋更為複雜卻同樣激動人心的記憶機制。

曾經埋藏在大腦深處、黑匣子一般難解、夢境一般虛無縹緲的記憶,現在終於慢慢向人類揭露出它內部的構造,以及背後龐大而錯綜複雜的神經生理基礎。近年來,神經科學的研究已經深入到分子水平,許多曾經無法解答的玄妙問題,現在已經有了看得見摸得著的答案。

最後的篇章

亨利步入了風燭殘年。


自從二十七歲的手術之後,亨利就喪失了獨立生活的能力。他先和父母生活,後來搬去接受親戚照料,再後來進入老人院。他一生愛看電視,愛做填字遊戲——他堅信這種活動能幫助他記住單詞。他喜歡和人聊天——雖然他轉頭就忘掉聊天的內容。他聰明、風趣、充滿幽默感,並常有妙語湧出。當他面對研究者所提出的,讓他無法回答的問題時,譬如 「你吃過飯了嗎」,他常常說:「我不知道,我正在和自己爭論這件事。」這句話,現在已經成為蘇珊實驗室裡學生和博士後研究員嘴上的口頭禪。

亨利甚至喜歡善意地捉弄人。有一次,他和蘇珊走在麻省理工的校園,蘇珊問他:「你知道我們在哪裡嗎?」亨利立刻說:「怎麼啦,我們當然在麻省理工!」蘇珊驚訝地看著他,他得意地大笑,指著身邊一個學生的T恤,上面正印著MIT三個字母。

對於研究者,亨利是一個最好的被試。他脾氣溫和,易於相處,永遠樂意嘗試那些奇奇怪怪的測試和任務,並總是歡迎科學家們的到來。他不記得任何人——包括蘇珊,但他對她感到親切,如果蘇珊問他:「我們見過面麼?」,他會說:「見過,在高中。」在他那個「彷彿從夢中醒來」的世界中,他平靜地生活,接受自己失憶的現實,並常常以此自嘲。蘇珊曾問他:「你做過什麼嘗試讓自己記住事情麼?」他狡黠地笑著說:「我怎麼會知道,因為就算我嘗試過,我也記不住哇!」他還常常敲打著自己的腦袋,感嘆道:「這個榆木疙瘩!」

九十年初,亨利和他的監護人簽下協議書,同意死後捐獻大腦。二零零八年十二月二日,八十二歲的亨利因為呼吸衰竭,在老人院去世。他的遺體很快被轉移到麻省總醫院(Massachusetts General Hospital),在那裡接受掃瞄。與此同時,聖迭戈的腦科學家雅各布‧安內瑟教授(Jacopo Annese)連夜飛往東海岸,與麻省的醫生一起將亨利的大腦小心翼翼地取出,按照嚴格的程序進行了甲醛固定。

次年二月,安內瑟再赴東岸,將大腦樣品帶回聖迭戈的大腦觀察實驗室。亨利生前,從未造訪加州。在他死後,他的大腦卻遠赴千里,在這個陽光海岸,為他的傳奇掀開了新的一頁。

於是回到本文開始時的那一幕,在亨利去世一年之後,他的大腦被切成兩千四百多片七十微米厚的樣品——在安內瑟和同伴的努力下,僅僅兩片樣品被切片機破壞,絕大多數完美無缺。雄心勃勃的安內瑟計劃對一些切片染色,利用計算機重構技術,構建出亨利大腦內部神經元連接的三維信息圖,並將它儲存在加州大學聖迭戈分校的超級計算機中心裡。這一工程完成之後,所有的信息將向世界上所有的科研工作者公開,成為一個像「Google地球」一樣可供公眾搜索的數據庫。

蘇珊評價過:「H.M.大腦無以倫比的價值在於,我們擁有他五十多年的行為學數據,包括各種記憶與認知功能,甚至感覺和運動功能方面的測試。」而現在,隨著對亨利大腦內部神經網絡結構的揭示,這個神經科學上最重要的被試,將再一次為科學家們連接思維意識與其背後的生理基礎提供無比珍貴的機會。這將為H.M.在神經科學史上所作出的巨大貢獻的書寫最後的篇章,而且,是異常重要的一章。

當年那個年輕的女科學家布倫達已經九十高齡,銀發蒼蒼,卻依然在加拿大繼續從事著科研教學的工作。每當她回憶自己一生的科研歷程,她總是說,自己格外強烈的好奇心成為許多發現的關鍵。當一個十一歲的女孩問起她為什麼要成為科學家時,她說:「如果你看看詩歌、音樂和小說,在眼下它們與幾百年前的一樣好。可是科學卻不同,我們現在所作出的發現,將永遠比過去作出的更好。科學總是新的,它永遠會讓我們的生活變得更加有趣。」

如果亨利知道自己在這一過程中起到了怎樣的作用,他無疑會相當欣慰。因為在這個健忘的老人身上,有一些信念,終生不曾失落。他總是希望,科學家們在他身上發現的一切,能夠幫助到其他的人。

「亨利,明天你打算幹些什麼?」在一段錄音中,蘇珊曾經這麼問他。

「我想,任何對別人有用的事情。」亨利蒼老的聲音做出了平靜的回答。

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1. 值得一提的是,亨利被摘除的內側顳葉中並不僅僅含有海馬,還有杏仁核、海馬旁回等其他結構。哪怕在布倫爾進行了詳細比較研究、基本排除了海馬旁會導致亨利失憶的可能性後,她也在1957年的文章中坦陳,究竟是否應該把亨利的記憶損失全部歸於海馬,還需要進一步確定。海馬在記憶上的功能,是後來許多科學發現逐步確定的,但這篇文章首次明確指出了這種聯繫。

2.卡爾的這兩個看法,從今天神經科學的發展來看,並非全然錯誤,實際上大腦確實具有一定的全息性和可塑性。

3.在有的情況下,不一定是接受信息的神經元在接受上變得更加高效,也可能是提供信息的神經元提高自己的提供方式,不過前一種機制現在認為更加常見。

編輯:小莊

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