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.
בראשון בספטמבר, 1953, וויליאם סקובל השתמש במקדחה ידנית ומסור קודח זול כדי לקדוח לתוך גולגולת של אדם צעיר, חתך פיסות חיוניות מהמוח שלו ושאב אותן דרך צינור מתכת. אבל זה לא היה סצנה מסרט אימה או דו"ח משטרתי דוחה. ד"ר סקוביל היה אחד ממנתחי המוח הידועים ביותר באותו הזמן, והאדם הצעיר היה הנרי מולייסון, הפציינט הידוע בשמו "H.M.", שהמקרה שלו סיפק תובנות מדהימות לאיך המוח עובד. כילד, הנרי פיצח את הגולגולת שלו בתאונה ובמהרה החל לסבול מהתקפים, התעלפויות ואיבוד שליטה בגוף. אחר שנים של סבל מהתקפים, ואפילו נשירה מהתיכון, הצעיר הנואש פנה לדר' סקוביל, איש נועז שהיה ידוע בניתוחים המסוכנים שלו. כריתת אונות חלקית היתה בשימוש במשך עשורים כדי לטפל בחולי נפש בהתבסס על המחשבה שפעולות מנטליות היו ממוקדות לגמרי לאזורים המותאמים במוח. אחרי שימוש מוצלח בהן כדי להפחית התקפים פסיכוטיים, סקוביל החליט להסיר את ההפוקמפוס של H.M., חלק מהמערכת הלימבית שהיה מקושר לרגשות אבל שהמטרה שלו לא היתה ידועה. במבט ראשון, הניתוח היה הצלחה. ההתקפים של H.M. נעלמו לחלוטין, ללא שינוי באישיות, ורמת המשכל שלו אפילו השתפרה. אבל היתה בעיה אחת: הזיכרון שלו נדפק. חוץ מלאבד את רוב הזיכרונות שלו מהעשור הקודם, H.M. לא היה מסוגל ליצור חדשים, ושכח איזה יום זה, חזר על הערות, ואפילו אכל מספר ארוחות ברצף. כשסקוביל הודיע למומחה אחר, ווילדר פנפילד, על התוצאה, הוא שלח סטודנטית לדוקטורט בשם ברנדה מילנר לחקור את H.M. בבית הוריו, שם הוא בילה את ימיו בביצוע עבודות שונות, וצפה בסרטים קלאסיים בפעם הראשונה, שוב ושוב. מה שהיא גילתה דרך סדרה של מבחנים וראיונות לא רק תרם מאוד למחקר הזיכרון. זה אפילו הגדיר מחדש מה המשמעות של זיכרון. אחד הממצאים של מילנר האיר על העובדה הברורה שלמרות ש H.M. לא היה יכול לייצר זכרונות חדשים, היא עדיין שמר מידע מספיק זמן מרגע לרגע כדי לסיים משפט או למצוא את השרותים. כשמילנר נתנה לו מספר אקראי, הוא הצליח לזכור אותו לחמש עשרה דקות על ידי חזרה עליו בעקביות. אבל רק חמש דקות מאוחר יותר, הוא שכך שהמבחן אפילו התקיים. מדעני מוח חשבו שזיכרון הוא מונוליטי, כולו עקרונית אותו הדבר ונאגר ברחבי המוח. התוצאות של מילנר לא רק היו הרמז הראשון לאבחנה המוכרת עכשיו בין זיכרון לטווח ארוך וקצר, אלא הראו שכל אחד מהם משתמש באזורי מוח שונים. אנחנו יודעים עכשיו שיצור זכרונות כולל כמה שלבים. אחרי שמידע מהחושים מעובד זמנית על ידי ניורונים בקורטקס, הוא עובר להיפוקמפוס, שם חלבונים מיוחדים עובדים כדי לחזק את החיבורים הסינפסיים. אם החוויה חזקה מספיק, או שאנחנו נזכרים בה תקופתית בכמה ימים הראשונים, ההיפוקמפוס מעביר אז את הזיכרון חזרה לקורטקס לאכסון קבוע. המוח של H.M. יכל ליצור את ההבנה הראשונית, אבל בלי ההיפוקמפוס לבצע את מיצוק הזיכרון, הם נשחקו, כמו הודעות שכתובות בחול. אבל זה לא היה ההבדל היחידי בזיכרון שמילנר מצאה. בניסיון שעכשיו מפורסם, היא ביקשה מ H.M. לעבור על קו של כוכב שלישי במרחב הצר בין השוליים של שניים ממורכזים בעוד הוא יכול לראות את הנייר והעפרון רק דרך מראה. כמו כל אחד שמבצע מטלה מוזרה כזו בפעם הראשונה, הוא היה גרוע. אבל למרבה הפלא, הוא השתפר עם נסיונות נוספים, אפילו שלא היה לו זיכרון של נסיונות קודמים. המרכזים המוטוריים הלא מודעים שלו זכרו מה שהמוח המודע שלו שכח. מה שמילנר גילתה היה שהזיכרון ההצהרתי של שמות, תאריכים ועובדות שונה מהזיכרון הפרוצדורלי של רכיבה על אופניים או חתימת השם. ועכשיו אנחנו יודעים שזיכרון פרוצדורלי מסתמך יותר על הגנגליון הבזלי ועל הצרבלום, מבנים שהיו שלמים במוח של H.M. ההבחנה הזו בין "לדעת מה" ל"לדעת איך" היתה הבסיס לכל מחקר הזיכרון מאז. H.M מת בגיל 82 אחרי חיים שקטים ברובם בבית אבות. במשך השנים, הוא נבחן על ידי יותר מ 100 מדעני מוח, שהפכו את המוח שלו לנבדק בכל הזמנים. עם מותו, המוח שלו נשמר ונסרק לפני שנחתך ליותר מ 2000 פיסות נפרדות וצולם כדי ליצור מפה דיגיטלית לרמה של ניורונים בודדים, הכל בשידור חי שנצפה על ידי 400,000 אנשים. למרות ש H.M. בילה את רוב חייו בשיכחה, הוא והתרומה שלו להבנה של הזיכרון תמיד יזכרו לדורות לבוא.