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.
วันที่ 1 กันยายน ค.ศ. 1953 วิลเลี่ยม สโควิล (William Scoville) ใช้ข้อเหวี่ยงมือ และเลื่อยฉลุถูกๆ เพื่อเจาะเข้าไปในกระโหลกของชายหนุ่ม ตัดส่วนสำคัญของสมองออกไป และดูดมันออกมาผ่านท่อโลหะ แต่นี่ไม่ใช่ฉากในหนังสยองขวัญ หรือรายงานชวนคลื่นไส้ของตำรวจ ดร. สโควิล เป็นหนึ่งในศัลยแพทย์ ที่โด่งดังที่สุดในตอนนั้น และชายหนุ่มคนนั้นคือ เฮนรี่ โมเลียสัน (Henry Molaison) คนไข้ชื่อดัง ที่รู้กันในนาม "เอช เอ็ม" ซึ่งกรณีของเขาได้ให้รายละเอียดเชิงลึก ว่าสมองของเราทำงานอย่างไร เมื่อเป็นเด็ก กระโหลกของเฮนรี่ เกิดรอยร้าวเนื่องจากอุบัติเหตุ ไม่นานก็มีอาการลมชักเฉียบพลัน หน้ามืด และเสียการทรงตัวของร่างกาย หลังจากมีอาการถี่ๆ ต่อเนื่องกันหลายปี จนต้องลาออกจากโรงเรียนมัธยม ชายหนุ่มผู้สิ้นหวังได้หันไปพึ่ง ดร. สโควิล ผู้ได้ชื่อว่าเป็นนักผ่าตัดท้ามฤตยู เขาได้ทำการผ่าตัดสมองส่วนหน้าบางส่วน เป็นเวลาหลายสิบปีเพื่อบำบัดผู้ป่วยทางสมอง ขึ้นอยู่กับความเข้าใจว่า หน้าที่ต่างๆ ของสมองนั้นอยู่ตรงไหนบ้าง ของบริเวณของสมอง เขาประสบความสำเร็จในการใช้วิธีนี้ ลดอาการชักในผู้ป่วยโรคจิต สโควิล ตัดสินใจที่จะตัด ฮิปโปแคมพัสของ เอช เอ็ม ส่วนหนึ่งของระบบลิมบิก ที่เกี่ยวข้องกับอารมณ์ แต่หน้าที่ของมันนั้นไม่เป็นที่ทราบกัน มองเผินๆ ตอนแรก การผ่าตัดประสบความสำเร็จ อาการชักของ เอช เอ็ม หายไป โดยไม่มีการเปลียนแปลงด้านบุคลิกภาพ และไอคิวของเขาก็พัฒนาขึ้น แต่มีปัญหาอยู่อย่างหนึ่ง ความจำของเขาสั้น นอกจากเสียความทรงจำเกือบทั้งหมด เอช เอ็ม ไม่สามารถจะสร้างความทรงจำใหม่ได้ ลืมว่าวันนี้คือวันอะไร พูดซ้ำๆ และแม้กระทั่งกินอาหารหลายมื้อต่อกัน เมื่อสโควิลแจ้งผู้เชี่ยวชาญอีกคน ไวเดอร์ เพนฟิล (wilder Penfield) ถึงผลลัพธ์ เขาส่งนักเรียนปริญญาเอก ชื่อ แบนดา มิลเนอร์ (Brenda Milner) ให้ศึกษาเอช เอ็ม ที่บ้านพ่อแม่เขา สถานที่ซึ่งเขาใช้ชีวิตทำอะไรน่าเบื่อซ้ำซาก และดูหนังเก่าๆ เป็นครั้งแรก ครั้งแล้วครั้งเล่า สิ่งที่เธอค้นพบจากการทดสอบและสัมภาษณ์ ไม่ได้แค่มีส่วนส่งเสริมการศึกษา ในเรื่องเกี่ยวกับความทรงจำอย่างมาก แต่มันยังให้นิยามใหม่กับความทรงจำด้วย หนึ่งในสิ่งที่มิลเนอร์พบ ได้ให้ความกระจ่าง กับความจริงหนึ่ง คือแม้ว่า เอช เอ็ม จะไม่สามารถ สร้างความทรงจำใหม่ได้ เขาก็ยังคงข้อมูล นานพอจากวินาทีหนึ่งถึงอีกวินาทีหนึ่ง เพื่อที่จะพูดจบประโยค หรือหาห้องน้ำเจอ เมื่อมิลเนอร์ให้เลขเขาอย่างสุ่ม เขาจำมันได้เป็นเวลา 15 นาที โดยพูดกับตัวเขาเองอย่างต่อเนื่อง แต่แค่ห้านาทีถัดมา เขาลืมด้วยซ้ำว่ามีการทดสอบนี้ นักประสาทวิทยาเคยคิดว่าความทรงจำ มีโครงสร้างขนาดใหญ่เสมอกัน ทั้งหมดเหมือนๆ กัน และถูกเก็บไว้ ทั่วทั้งสมอง ผลลัพธ์ของมิลเนอร์ไม่ได้เป็นแค่เบาะแสแรก สำหรับความเด่นชัดที่เราคุ้นเคย ระหว่างความทรงจำระยะสั้น และระยะยาว แต่แสดงว่าแต่ละหน้าที่ใช้สมองคนละส่วนกัน ตอนนี้เรารู้แล้วว่าการสร้างความทรงจำ เกี่ยวข้องกับสองสามขั้นตอน หลังจากข้อมูลที่รับสัมผัสมาหมาดๆ ถูกแปลความ โดยเซลล์ประสาทในคอร์เท็ก มันได้เดินทางไปสู่ฮิปโปแคมปัส ที่ซึ่งโปรตีนชนิดพิเศษทำงาน เพิ่มการเชื่อมต่อของคอร์ติคอล ไซแนปติก ถ้าประสบการณ์นั้นมีความสำคัญพอ หรือเรานึกขึ้นมาเป็นระยะ ในช่วงวันแรกๆ ฮิปโปแคมปัสจะส่งต่อความทรงจำกลับไปยังคอร์เท็ก สำหรับการจัดเก็บอย่างถาวร สมองของ เอช.เอ็ม. สามารถก่อสร้างความจำขึ้นได้ แต่เมื่อปราศจากฮิปโปแคมปัส ที่จะทำการรวบรวมความทรงจำ พวกมันกร่อนสลาย เหมือนกับร่องรอยบนผืนทราย แต่นี่ไม่ใช่แค่การทำลายความทรงจำอย่างเดียว ที่มิลเนอร์พบ ในการทดลองที่เป็นที่รู้จักกันดีในตอนนี้ เธอได้ขอให้ เอช. เอ็ม วาดดาวดวงที่สาม ในช่องว่างแคบๆ ระหว่างเส้นขอบสองเส้น ให้ดาวดวงที่สามอยู่ตรงกลาง โดยเขาสามารถมองกระดาษและดินสอได้ ผ่านกระจกเท่านั้น เหมือนกับคนอื่นๆ เขาวาดอย่างงุ่นง่านในหนแรก เขาทำได้แย่มาก แต่น่าประหลาดใจ เขาทำได้ดีขึ้นมาทำซ้ำ แม้ว่าเขาจะไม่มีความทรงจำ เกี่ยวกับความพยายามในครั้งก่อน ศูนย์ควบคุมการเคลื่อนไหวนอกอำนาจจิตใจของเขา จดจำสิ่งที่สมองที่ต้องใช้สติจำไม่ได้ สิ่งที่มิลเนอร์ได้ค้นพบคือ ความทรงจำเชิงประกาศของชื่อ วันที่ และข้อเท็จจริง แตกต่างจากควาทรงจำที่เกี่ยวกับการพินิจพิเคราะห์ ของการขี่จักรยาน หรือเซ็นต์ชื่อ และตอนนี้เราก็ได้รู้ว่า ความทรงจำที่เกี่ยวกับการพินิจพิเคราะห์นี้ พึ่งพามากกว่าปมประสาทพื้นฐาน และซีรีเบลลัม ซึ่งเป็นโครงสร้างที่ยังอยู่ในสมองของ เอช. เอ็ม. ความแตกต่างที่เด่นชัดระหว่าง "รู้ว่าคืออะไร" และ "รู้ว่าคืออย่างไร" ได้สนับสนุนงานวิจัยทั้งหมดเกี่ยวกับความทรงจำ ตั้งแต่ตอนนั้นเป็นต้นมา เอช. เอ็ม. เสียชีวิตด้วยวัย 82 หลังจากใช้ชีวิตอย่างสงบที่สถานที่ดูแลผู้ป่วย ตลอดหลายปี เขาถูกทดสอบ โดยนักประสาทวิทยากว่า 100 คน ทำให้สมองของเขา ถูกศึกษามากที่สุดในประวัติศาสตร์ ในตอนที่เขาเสียชีวิต สมองของเขาถูกเก็บรักษา และทำการสแกนด์ ก่อนที่จะตัดออกเป็น 2,000 ชิ้น และถ่ายภาพเพื่อทำเป็นแผนที่ดิจิตัล ลึงลงไปถึงระดับเซลล์ประสาท ทั้งหมดนี้ถูกถ่ายทอดสด ซึ่งถูกชมโดยคน 400,000 คน แม้ว่า เอช เอ็ม จะใช้ชีวิต ไปกับการหลงๆ ลืมๆ เขาและสิ่งที่เขาให้ไว้กับเรา คือความเข้าใจเรื่องความทรงจำ ทียังจะเป็นที่จดจำไปอีกหลายชั่วอายุคน