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.
Pierwszego września 1953 roku William Scoville użył ręcznej wiertarki i zwykłego wiertła piłowego, by wwiercić się w czaszkę młodego mężczyzny, wyciąć istotne części mózgu i wyssać je przez metalową cewkę. Nie jest to scena z horroru czy makabrycznego policyjnego raportu. Dr Scoville był jednym z najsłynniejszych neurochirurgów swoich czasów, a młodym mężczyzną był Henry Molaison - słynny pacjent H.M., którego przypadek umożliwił niesłychany wgląd w funkcjonowanie mózgu. W dzieciństwie Hernry doznał pęknięcia czaszki. Odtąd cierpiał na padaczkę, zaniki pamięci, i utratę kontroli nad funkcjami fizjologicznymi. Cierpiał tak wiele lat, a nawet musiał rzucić liceum. Zdesperowany, zwrócił się do dr Scoville'a, odważnego lekarza, znanego z ryzykownych zabiegów. Częściowe lobotomie stosowano już od lat w leczeniu chorób umysłowych, w oparciu o koncepcję, że funkcje umysłowe są umiejscowione bezpośrednio w odpowiednich częściach mózgu. Jako że dr Scoville używał już lobotomii, by złagodzić napady w psychozach, zdecydował się na usunięcie pacjentowi H.M. hipokampu, części systemu układu limbicznego, którą łączono z emocjami, jednak nie znano jego dokładnej funkcji. Na pierwszy rzut oka, osiągnięto sukces. Napady H.M. niemal zniknęły, nie zmieniając osobowości pacjenta. Jego IQ nawet wzrosło. Był jednak jeden problem: ucierpiała jego pamięć. Poza utratą większości wspomnień z poprzedniej dekady, H.M. nie umiał nabyć nowych, zapominał jaki był dzień, powtarzał się, a nawet jadł wiele posiłków z rzędu. Scoville poinformował innego eksperta, Wildera Penfielda, o rezultatach. Ten wysłał doktorantkę, Brendę Milner, by zbadała H.M. w jego rodzinnym domu, gdzie spędzał czas na pracach domowych i oglądaniu klasyki kina, w kółko po raz pierwszy. Jej odkrycia otrzymane na drodze serii testów i rozmów nie tylko wielce przyczyniły się do badań nad pamięcią, ale zupełnie przedefiniowały, co znaczy "pamięć". Jeden z wyników Milner, rzucił światło na oczywisty fakt: choć H.M. nie tworzył nowych wspomnień, to jednak przechowywał informacje dostatecznie długo, żeby dokończyć zdanie lub znaleźć łazienkę. Kiedy Milner podawała mu losową liczbę, udawało mu się zapamiętać ją na 15 minut za pomocą ciągłego powtarzania. Lecz już pięć minut później nie pamiętał, że test w ogóle miał miejsce. Neurolodzy myśleli dotychczas o pamięci jak o monolitycznej całości, zbudowanej w jeden sposób i przechowywanej w całym mózgu. Prace Milner rzuciły światło na powszechnie dziś znane rozróżnienie pamięci krótko- i długotrwałej, lecz także pokazały, że każdy używa innych obszarów mózgu. Wiemy obecnie, że tworzenie wspomnień ma kilka etapów. Po tymczasowym zapisaniu danych zmysłowych w korze mózgu, ich zapis jest przenoszony do hipokampu, gdzie specjalne białka wzmacniają połączenia synaptyczne w korze mózgowej. Jeśli doświadczenie było silne, bądź przypominamy sobie o nim często w pierwszych dniach, hipokamp przenosi wspomnienie z powrotem do kory, by zostało trwale zapamiętane. Umysł H.M. mógł tworzyć wrażenia zmysłowe, jednak bez hipokampu nie mógł połączyć wspomnień. Ginęły, jak napisy na piasku. Jednak nie był to jedyny rodzaj pamięci, jaki odkryła Milner. W słynnym eksperymencie poprosiła H.M., żeby narysował trzecią gwiazdę, w wąskiej przestrzeni między zarysami dwóch innych, patrząc na papier i ołówek tylko w lustrze. Jak każdy wykonujący takie dziwaczne zadanie po raz pierwszy, poszło mu fatalnie. Co zaskakujące jednak, szło mu coraz lepiej przy następnych próbach chociaż przecież nie pamiętał poprzednich podejść. Podświadome ośrodki ruchu zapamiętywały to, o czym zapominała świadomość. Milner odkryła także pamięć deklaratywną, zapamiętującą imiona, daty i fakty oraz pamięć proceduralną, odpowiedzialną za jazdę na rowerze czy podpis. Obecnie wiemy też, że pamięć proceduralna zależy głównie od jąder podstawnych i móżdżku, struktur, które u H.M. pozostały nienaruszone. To właśnie rozróżnienie między wiedzą a umiejętnością ustanowiło fundament dla badań nad pamięcią. H.M. umarł w wieku 82 lat, po spędzeniu większości życia w domu opieki. Przez ten czas badało go ponad 100 neurologów, co czyni jego umysł najczęściej badanym w historii. Po śmierci jego mózg został zakonserwowany, zeskanowany, a następnie pocięty na 2000 plastrów by utworzyć jego cyfrową mapę, na poziomie struktury neuronów. Wszystko to było transmitowane na żywo i oglądane przez 400 000 ludzi. Mimo że H.M. większość życia zapominał o wielu rzeczach, o nim i o jego wkładzie w zrozumienie mechanizmów pamięci