Την 1η Σεπτεμβρίου, το 1953, ο Γουίλιαμ Σκόβιλ χρησιμοποίησε μια μανιβέλα και ένα φθηνό τρυπάνι για να τρυπήσει το κρανίο ενός νεαρού, κόβοντας ζωτικής σημασίας κομμάτια του εγκεφάλου του και απομακρύνοντάς τα μέσω ενός μεταλλικού σωλήνα. Αυτό όμως δεν ήταν σκηνή από θρίλερ ή μια φρικιαστική αστυνομική αναφορά. Ο Δρ. Σκόβιλ ήταν ένας από τους πιο φημισμένους νευροχειρουργούς της εποχής του και ο νεαρός ήταν ο Χένρι Μολέισον, ο γνωστός ασθενής γνωστός ως «Χ.Μ.», η υπόθεση του οποίου παρείχε εξαιρετικές γνώσεις για τον τρόπο λειτουργίας των εγκεφάλων μας. Ως παιδί, ο Χένρι είχε ραγίσει το κρανίο του σε ένα ατύχημα, και σύντομα ξεκίνησε να έχει κρίσεις επιληψίας, λιποθυμίες και απώλεια ελέγχου των σωματικών λειτουργιών. Αφού υπέμεινε συχνά επεισόδια για χρόνια παρατώντας έτσι και το λύκειο, ο απεγνωσμένος νεαρός στράφηκε στον Δρ. Σκόβιλ, έναν ριψοκίνδυνο άνθρωπο, γνωστό για τα παράτολμα χειρουργεία του. Οι μερικές λοβοτομές χρησιμοποιούνταν για δεκαετίες, για τη φροντίδα των ψυχασθενών, βασιζόμενες στην ιδέα ότι οι νοητικές λειτουργίες ήταν αυστηρώς τοποθετημένες σε ανταποκρίνουσες εγκεφαλικές περιοχές. Χρησιμοποιώντας τες επιτυχημένα για τη μείωση των επιληψιών στους σχιζοφρενείς ο Σκόβιλ αποφάσισε να αφαιρέσει τον ιππόκαμπο του X.M., ένα τμήμα του μεταιχμιακού συστήματος που ήταν συνδεδεμένο με το συναίσθημα αλλά η χρήση του οποίου ήταν άγνωστη. Με μια πρώτη ματιά, η εγχείρηση ήταν επιτυχημένη. Οι κρίσεις επιληψίας του Χ.Μ. σχεδόν εξαφανίστηκαν χωρίς καμία αλλαγή στην προσωπικότητα και η νοημοσύνη του βελτιώθηκε. Αλλά υπήρχε ένα πρόβλημα. Η μνήμη του είχε τραυματιστεί. Πέραν από την απώλεια των περισσότερων αναμνήσεων της προηγούμενης δεκαετίας αδυνατούσε να διαμορφώσει καινούργιες, ξεχνώντας τι μέρα είναι, επαναλαμβάνοντας σχόλια και τρώγοντας πολλαπλά γεύματα στη σειρά. Όταν ο Σκόβιλ πληροφόρησε έναν άλλο ειδικό, τον Γουάιλντερ Πένφιλντ, για τα αποτελέσματα, αυτός έστειλε μια διδακτορική φοιτήτρια ονόματι Μπρέντα Μίλνερ να μελετήσει τον Χ.Μ. στο πατρικό του, όπου τώρα περνάει τις μέρες του κάνοντας περίεργες δουλειές και βλέποντας κλασικές ταινίες για πρώτη φορά, ξανά και ξανά. Μέσα από μια σειρά δοκιμασιών και συνεντεύξεων ανακάλυψε κάτι που δε συνέβαλε απλώς στη μελέτη της μνήμης σε μεγάλο βαθμό. Επαναπροσδιόρισε το τι σήμαινε η μνήμη. Μία από τις ανακαλύψεις της Μίλνερ διαφώτισε το προφανές γεγονός ότι, παρόλο που ο Χ.Μ. δεν μπορούσε να διαμορφώσει νέες μνήμες εξακολουθούσε να διατηρεί πληροφορίες αρκετό καιρό κάθε στιγμή για να τελειώσει μια πρόταση ή να βρει το μπάνιο. Όταν η Μίλνερ του έδωσε έναν τυχαίο αριθμό κατάφερε να τον θυμάται για δεκαπέντε λεπτά επαναλαμβάνοντας τον στον εαυτό του συνεχώς. Αλλά μόλις πέντε λεπτά αργότερα ξέχασε ότι είχε κάνει αυτό το τεστ. Οι νευρολόγοι αντιμετώπιζαν τη μνήμη ως μονολιθική, ουσιαστικά όλη, ίδια και αποθηκευμένη, σε όλον τον εγκέφαλο. Τα αποτελέσματα της Μίλνερ δεν ήταν μόνο το πρώτο στοιχείο για την τωρινή γνωστή διάκριση μεταξύ βραχυπρόθεσμης και μακρυπρόθεσμης μνήμης, αλλά δείχνει ότι η καθεμία χρησιμοποιεί διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου. Σήμερα γνωρίζουμε ότι η διαμόρφωση της μνήμης εμπλέκει αρκετά βήματα. Μετά την προσωρινή μεταγραφή των άμεσων αισθητηριακών δεδομένων από τους νευρώνες στο φλοιό, αυτά ταξιδεύουν στον ιππόκαμπο, όπου ειδικές πρωτεΐνες δουλεύουν για να ενδυναμώσουν τις φλοιώδεις συναπτικές συνδέσεις. Εάν η εμπειρία ήταν αρκετά δυνατή, ή εάν την ανακαλέσουμε περιοδικά τις πρώτες μέρες, τότε ο ιππόκαμπος μεταφέρει την ανάμνηση πίσω στον φλοιό για μόνιμη αποθήκευση. Το μυαλό του Χ.Μ. μπορούσε να διαμορφώσει τις αρχικές εντυπώσεις, αλλά χωρίς τον ιππόκαμπο να εκτελεί αυτή την εδραίωση της μνήμης ξεθώριαζαν, όπως τα μηνύματα που μουτζουρώνονται στην άμμο. Αλλά αυτή δεν ήταν η μοναδική διάκριση στη μνήμη που βρήκε η Μίλνερ. Σε ένα σημερινό γνωστό πείραμα, ζήτησε από τον Χ.Μ. να χαράξει ένα τρίτο αστέρι στον κενό χώρο μεταξύ του περιγράμματος δύο ομόκεντρων αστεριών ενώ αυτός μπορούσε να δει μόνο το χαρτί και το μολύβι μέσω του καθρέφτη. Όπως κάθε άλλος που επιχειρεί μια τόσο αλλόκοτη δοκιμασία για πρώτη φορά, τα πήγε χάλια. Όμως, προς έκπληξη όλων βελτιώθηκε μετά από επανειλημμένες προσπάθειες, παρότι δε θυμόταν τις προηγούμενες προσπάθειες του. Τα υποσυνείδητα κινητικά κέντρα θυμόντουσαν αυτό που είχε ξεχάσει ο συνειδητός νους. Αυτό που είχε ανακαλύψει η Μίλνερ ήταν το ότι η δηλωτική μνήμη των ονομάτων, των ημερομηνιών και των γεγονότων είναι διαφορετική από την διαδικαστική μνήμη οδήγησης ενός ποδηλάτου ή της υπογραφής του ονόματός μας. Σήμερα γνωρίζουμε ότι η διαδικαστική μνήμη βασίζεται περισσότερο στα βασικά γάγγλια του εγκεφάλου και στην παρεγκεφαλίδα, δομές που ήταν άθικτες στον εγκέφαλο του Χ.Μ.. Αυτή η διάκριση μεταξύ του «ξέροντας αυτό» και «ξέροντας πώς» έχει ενισχύσει έκτοτε όλη τη σχετική έρευνα για τη μνήμη. Ο Χ.Μ. πέθανε σε ηλικία 82 ετών ύστερα από μια ειρηνική ζωή σε ένα γηροκομείο. Καθ`όλα τα χρόνια, τον είχαν εξετάσει περισσότεροι από 100 νευρολόγοι, καθιστώντας τον εγκέφαλο του, τον πιο πολυμελετημένο στην ιστορία. Αφότου πέθανε ο εγκέφαλος του διατηρήθηκε και ανιχνεύθηκε πριν κοπεί σε πάνω από 2000 κομμάτια και φωτογραφηθεί για να διαμορφώσει ένα ψηφιακό χάρτη στο επίπεδο των ατομικών νευρώνων, όλα αυτά σε απευθείας μετάδοση σε 400.000 ανθρώπους. Αν και ο Χ.Μ. πέρασε το μεγαλύτερο μέρος της ζωής του ξεχνώντας πράγματα, αυτός και οι συμβολές του στην κατανόηση της μνήμης θα αποτελούν αναφορά για τις επόμενες γενιές.
On September 1st, 1953, William Scoville used a hand crank and a cheap drill saw to bore into a young man's skull, cutting away vital pieces of his brain and sucking them out through a metal tube. But this wasn't a scene from a horror film or a gruesome police report. Dr. Scoville was one of the most renowned neurosurgeons of his time, and the young man was Henry Molaison, the famous patient known as "H.M.", whose case provided amazing insights into how our brains work. As a boy, Henry had cracked his skull in an accident and soon began having seizures, blacking out and losing control of bodily functions. After enduring years of frequent episodes, and even dropping out of high school, the desperate young man had turned to Dr. Scoville, a daredevil known for risky surgeries. Partial lobotomies had been used for decades to treat mental patients based on the notion that mental functions were strictly localized to corresponding brain areas. Having successfully used them to reduce seizures in psychotics, Scoville decided to remove H.M.'s hippocampus, a part of the limbic system that was associated with emotion but whose function was unknown. At first glance, the operation had succeeded. H.M.'s seizures virtually disappeared, with no change in personality, and his IQ even improved. But there was one problem: His memory was shot. Besides losing most of his memories from the previous decade, H.M. was unable to form new ones, forgetting what day it was, repeating comments, and even eating multiple meals in a row. When Scoville informed another expert, Wilder Penfield, of the results, he sent a Ph.D student named Brenda Milner to study H.M. at his parents' home, where he now spent his days doing odd chores, and watching classic movies for the first time, over and over. What she discovered through a series of tests and interviews didn't just contribute greatly to the study of memory. It redefined what memory even meant. One of Milner's findings shed light on the obvious fact that although H.M. couldn't form new memories, he still retained information long enough from moment to moment to finish a sentence or find the bathroom. When Milner gave him a random number, he managed to remember it for fifteen minutes by repeating it to himself constantly. But only five minutes later, he forgot the test had even taken place. Neuroscientists had though of memory as monolithic, all of it essentially the same and stored throughout the brain. Milner's results were not only the first clue for the now familiar distinction between short-term and long-term memory, but show that each uses different brain regions. We now know that memory formation involves several steps. After immediate sensory data is temporarily transcribed by neurons in the cortex, it travels to the hippocampus, where special proteins work to strengthen the cortical synaptic connections. If the experience was strong enough, or we recall it periodically in the first few days, the hippocampus then transfers the memory back to the cortex for permanent storage. H.M.'s mind could form the initial impressions, but without a hippocampus to perform this memory consolidation, they eroded, like messages scrawled in sand. But this was not the only memory distinction Milner found. In a now famous experiment, she asked H.M. to trace a third star in the narrow space between the outlines of two concentric ones while he could only see his paper and pencil through a mirror. Like anyone else performing such an awkward task for the first time, he did horribly. But surprisingly, he improved over repeated trials, even though he had no memory of previous attempts. His unconscious motor centers remembered what the conscious mind had forgotten. What Milner had discovered was that the declarative memory of names, dates and facts is different from the procedural memory of riding a bicycle or signing your name. And we now know that procedural memory relies more on the basal ganglia and cerebellum, structures that were intact in H.M.'s brain. This distinction between "knowing that" and "knowing how" has underpinned all memory research since. H.M. died at the age of 82 after a mostly peaceful life in a nursing home. Over the years, he had been examined by more than 100 neuroscientists, making his the most studied mind in history. Upon his death, his brain was preserved and scanned before being cut into over 2000 individual slices and photographed to form a digital map down to the level of individual neurons, all in a live broadcast watched by 400,000 people. Though H.M. spent most of his life forgetting things, he and his contributions to our understanding of memory will be remembered for generations to come.