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.
در اول سپتامبر سال ۱۹۵۳ ویلیام اسکویل با یک میللنگ دستی و یک اره متهای ارزانقیمت وارد مغز یک جوان شد، بخشهای حیاتی آن را قطع کرد و آنها را با یک لوله فلزی بیرون کشید. اما این صحنهای از یک فیلم ترسناک یا گزارش مخوف پلیس نبود. دکتر اسکویل یکی از جراحان مغز و اعصاب نامدار زمان خود بود، و آن مرد جوان هم یک بیمار مشهور به نام هنری مولایسون (.H.M) بود، که بیماریاش موجب درکی جذاب در مورد نحوه عملکرد مغز ما شد. ایچ ام وقتی که پسربچه بود، در تصادف دچار شکستگی جمجمه شد و کمی بعد دچار تشنج، غش و ازدستدادن کنترل بدن شد. پس از چندین سال تحمل حملههای مکرر و حتی ترک تحصیل از دبیرستان جوان ناامید به دکتر اسکویل مراجعه کرده بود، که به جسارتش در جراحیهای پرخطر شهرت داشت. جراحیهای لوبوتومی جزئی بر این اساس استوار بودند که عملکردهای ذهنی به مناطق خاصی از مغز محدود میشوند. برای دههها برای درمان بیماران اعصاب و روان استفاده میشدند استفاده موفق از آن (روشها) در کاهش تشنج در بیماران روان پریش موجب شد، اسکویل تصمیم به تخلیه هیپوکامپ ایچ ام بگیرد. بخشی از سیستم لیمبیک که مربوط به احساسات میشد ولی عملکردش نامعلوم بود. در نگاه اول جراحی موفقیتآمیز بود. تشنجهای ایچ ام، بدون کوچکترین تغییر در شخصیت او، تا حدودی برطرف شد و حتی ضریب هوشیاش هم بهتر گشت. ولی یک مشکلی وجود داشت: حافظهاش آسیب دید. علاوهبرآن بسیاری از خاطرات گذشتهاش را از دست داد، ایچ ام قادر به انجام کار جدید نبود و حتی روزها را هم فراموش میکرد، حرفهایش را تکرار میکرد و حتی چند وعدهغذایی را پشتسرهم میخورد وقتی اسکویل متخصص دیگری به نام وایلدر پنفیلد را از نتیجه مطلع ساخت، او یک دانشجوی دکترا به نام برندا میلنر برای مطالعع بر روی ایچ ام را به خانه والدینش فرستاد جایی که ایچ ام روزهایش را با انجام کارهای عجیب میگذراند و فیلمهای کلاسیک را انگار که اولین بار باشد بارها تماشا میکرد. چیزی که او در معاینهها و آزمایشهایش یافته بود تنها به مطالعات ارزشمند حافظه محدود نمیشد. حتی تعریف جدیدی از حافظه ارائه کرد. یکی از یافتههای میلنر نوری بر یک حقیقت آشکار افکند که هرچند ایچ ام نمیتوانست خاطرات جدید ایجاد کند، اما میتوانست اطلاعات را به مدت کافی مثلاً اتمام جملاتش و یا پیداکردن حمام به ذهن بسپارد. وقتی میلنر به او اعداد تصادفی میداد، ایچ ام میتوانست با تکرارشان آنها را برای پانزده دقیقه به ذهن بسپارد. ولی تنها بعد از ۵ دقیقه، حتی فراموش میکرد که تستی انجام شده است. دانشمندان علوم اعصاب حافظه را یکپارچه میدانستند، و فکر میکردند همهی آن اساساً یکسان بوده و در سراسر مغز ذخیره میشد نتایج میلنر نهتنها اولین سرنخ برای تمایز آشنای فعلی بین حافظه بلندمدت و کوتاهمدت بود بلکه نشان داد که هر کدام از آنها از نواحی مختلف مغز استفاده میکنند. حالا ما میدانیم که تشکیل حافظه از چندین مرحله تشکیل شده است. بعد از اینکه دادههای حسی لحظهای توسط نورونها در قشر مغز موقتاً رونویسی شدند به هیپوکامپ منتقل میشوند جایی که پروتئینهای خاص برای تقویت اتصالات سیناپسی کورتیکال دستبهکار میشوند. اگر تجربه بهاندازه کافی قوی باشد، و یا به طور مداوم طی روزهای ابتدایی تکرارش کنیم، بعد هیپوکامپ حافظه را برای ذخیرهسازی نهایی به لایه کورتکس بر میگرداند مغز ایچ ام میتوانست برداشتهای اولیه را ایجاد کند، ولی بدون هیپوکامپ برای تثبیت این حافظه، مثل پیامهای نوشته شده بر روی شنها از بین میرفتند. اما این تنها تمایز در مورد حافظه نبود که میلنر پیدا کرد. در یک آزمایش مشهور، او از ایچ ام پرسید که ستاره سومی را را در فضای باریکبین خطوط دو ستارهی هممرکز ترسیم کند درحالیکه فقط میتوانست خودکار و کاغذش را در آینه ببیند همانند سایر افرادی دیگری که این تست سخت را برای اولینبار انجام میدهند، او نیز بهسختی انجام داد ولی به طور شگفتآوری در تستهای مکرر پیشرفت کرد، هرچند که از تلاشهای قبلیاش هیچچیز در خاطر نداشت. بخش ناخودآگاه مغز او آنچه که بخش خودآگاه فراموش کرده بود را بهخاطر میآورد. میلنر دریافت که حافظه اظهاری اسامی، تاریخها و حقایق با حافظه پویشی مثل دوچرخهسواری یا امضاکردن نام شما متفاوت است. و ما اکنون میدانیم که حافظهی پویشی بیشتر بر گانگلیای پایه و مخچه متکی میباشد، ساختارهای سالمی که در مغز ایچ ام وجود داشتند. وجه تمایز {دانستن} و {چگونه انجامدادن}، پایه و اساس تمام تحقیقات حافظه از آن زمان تاکنون بوده است. ایچ ام در سن ۸۲ سالگی و بعد از گذراندن یک زندگی آرام در خانه سالمندان از دنیا رفت. طی سالهای طولانی توسط بیش از ۱۰۰ دانشمند علوم اعصاب معاینه شد، مغز او را به یکی از برجستهترین ذهنهای مطالعه شده در تاریخ تبدیل کرد مغز او پس از مرگش (برای بررسی بیشتر) حفظ و اسکن شد و قبل از این که به بیش از دویست هزار تکه تقسیم شود برای تشکیل نقشه دیجیتالی تا سطح تک تک نورون هایش تصویر برداری شد. و طی پخش زنده توسط چهارصد هزار نفر تماشا شد. هر چند ایچ ام بیشتر عمرش را با فراموشکردن سپری کرد، اما او و نقش وی در درک ما از حافظه برای نسلهای آینده به یادگار خواهد ماند.