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.
1953. szeptember 1-jén William Scoville egy kézi forgattyúval és egy olcsó fúrógéppel belefúrt egy fiatalember koponyájába, levágta agyának létfontosságú részeit, és kiszippantotta őket egy fémcsövön keresztül. Ez nem egy horrorfilm egyik jelenete vagy egy rémes rendőrségi jelentés része. Dr. Scoville korának egyik neves idegsebésze volt, a fiatalember pedig Henry Molaison volt, a "H. M." néven ismert híres beteg, akinek esete elképesztő betekintést adott agyunk működésébe. Kisfiú korában Henry koponyája megrepedt egy balesetben, ezután nem sokkal rohamok és eszméletvesztés kezdődött nála, és kezdte elveszíteni a teste feletti irányítást. Miután gyakran voltak rohamai éveken át, és a középiskolából is kibukott, a kétségbeesett fiatalember Dr. Scoville-hez, a kockázatos műtéteiről ismert merész orvoshoz fordult. A részleges lobotómiát már évtizedek óta alkalmazták a pszichés betegek kezelésében arra alapozva, hogy az egyes pszichés funkciókért adott agyterület felelős. Miután pszichózisban szenvedőknél sikeresen csökkentette a rohamokat, Scoville úgy döntött, eltávolítja H. M. hippokampuszát, a limbikus rendszer érzelemhez kapcsolódó részét, melynek funkciója ismeretlen volt. Első ránézésre úgy tűnt, a műtét sikeres volt. H. M. rohamai gyakorlatilag megszűntek, személyisége nem változott meg, és IQ-ja még magasabb is lett. Csupán egy probléma volt: emlékezete megromlott. Amellett, hogy nem emlékezett az előző évtized nagy részére, H.M. nem tudott új emlékeket tárolni, elfelejtette, milyen nap van, megismételte, amit mondott, és akár többször is evett egymás után. Mikor Scoville beszélt az eredményekről egy másik szakértőnek, Wilder Penfieldnek, ő elküldte Brenda Milner PhD hallgatót, hogy megfigyelje H.M.-et, aki szülei otthonában apró feladatokkal töltötte mindennapjait, és először látott klasszikus filmeket újra és újra. Amit ő a tesztek és interjúk során felfedezett, nem csak nagyban hozzájárult az emlékezet tanulmányozásához. Átformálta, mit is jelent az emlékezet. Milner egyik megállapítása rávilágított arra a nyilvánvaló tényre, hogy bár H.M. nem tudott új emlékeket formálni, képes volt percről percre elég információt tárolni ahhoz, hogy befejezzen egy mondatot vagy megtalálja a fürdőszobát. Amikor Milner találomra adott neki egy számot, képes volt tizenöt percig emlékezni rá, ha folyamatosan ismételgette magában. De csupán öt perccel később elfelejtette, hogy a teszt valaha megtörtént. Az idegtudósok monolitikusnak tekintik az emlékezetet, mely lényegében mindenhol egyforma, és az egész agyban tárolódik. Milner eredményei nemcsak az első ismeretek voltak a már megszokott rövid és hosszú távú memória megkülönböztetésében, hanem azt is felfedték, hogy azok más agyterületeket használnak. Ma már tudjuk, hogy az emlékképződés több lépésből áll. Miután a közvetlen érzékszervi adatot a neuronok kis időre átírják a kéregben, a hippokampuszba kerül, ahol speciális fehérjék erősítik a kérgi szinaptikus kapcsolatokat. Ha az élmény elég meghatározó volt, vagy az első pár napban időről időre felidézzük, a hippokampusz visszaküldi az emléket a kéregbe állandó tárolásra. H. M. elméje kialakította az első lenyomatokat, de anélkül, hogy a hippokampusz elvégezte volna az emlékek megerősítését, azok elkoptak, mint a homokba írt üzenetek. De Milner nem csak ezt a különbséget találta az emlékezés kapcsán. Egyik ma híres tesztjében azt kérte, H.M. kövessen végig egy harmadik csillagot két koncentrikus csillag körvonala közötti szűk résben úgy, hogy a papírt és a ceruzát csak egy tükörben látja. Mint mindenki más, aki először hajt végre ilyen furcsa feladatot, ő is borzalmasan teljesített. De meglepő módon, fejlődött az ismétlődő kísérletek során, annak ellenére, hogy nem emlékezett korábbi próbálkozásaira. Tudattalan motoros központjai emlékeztek arra, amit tudatos elméje elfelejtett. Milner azt fedezte fel, hogy a nevek, dátumok és tények deklaratív emléke különbözik a kerékpározás vagy a nevünk aláírásának nem deklaratív emlékétől. Ma már azt is tudjuk, hogy a nem deklaratív emlékezet inkább a törzsdúcokra és a kisagyra támaszkodik, amelyek épek voltak H. M. agyában. Ez a "tudni valamit" és "tudni hogyan" közti különbség az alapja azóta minden emlékezettel kapcsolatos kutatásnak. H.M. egy többnyire békés élet után 82 évesen hunyt el egy szanatóriumban. Az évek során több mint 100 idegtudós vizsgálta meg, így az ő agyát tanulmányozták legtöbbször a történelem során. Halálakor agyát konzerválták, és átvizsgálták mielőtt több mint 2000 részre vágták, és lefényképezték, hogy neuronok szintjéig érő digitális térképet hozzanak létre, miközben mindezt élő adásban 400 000 ember nézte. Bár H.M. élete nagy részében elfelejtett dolgokat, rá és közreműködésére az emlékezet megértésében a következő generációk is emlékezni fognak.