“五角星實驗”：揭示程序性記憶的真相

潘楷文

亨利·莫萊森1926年出生在美國康涅狄格州哈特福德市，10歲那年，他突然表現(xiàn)出了輕度癲癇的癥狀。

這位病人的病非常特別，他的大腦記不住任何新東西，并且記憶只能保持短短的幾分鐘甚至幾十秒。這個人就是亨利·莫萊森，在腦科學與神經(jīng)科學界他享有一個專有名詞，叫“H.M.”。而且他還是一名優(yōu)秀的“職業(yè)病人”，因為那個時代的許多優(yōu)秀的腦科學家、神經(jīng)學家和心理學家都找過他去做實驗，他每天的工作就是被眾多科學家找去做實驗，因此世界上有超過近12000篇論文都跟他有關。在亨利去世后，按照他早年簽下的協(xié)議書，他的大腦“享受”了與愛因斯坦大腦同等的待遇，被切成了2000多片每片70微米厚的大腦切片，做成了珍貴的樣本送到世界各大實驗室中供研究人員進行研究和教學……

亨利·莫萊森1926年出生在美國康涅狄格州哈特福德市，這個地方被馬克·吐溫稱為“美國最美麗的城市之一”。小時候的亨利住在哈特福德市區(qū)，他是家里的長子，備受父母的寵愛。亨利跟其他小男孩一樣，調皮搗蛋是常有的事，有一次亨利騎自行車摔傷了，頭部受到了撞擊，從表面上看只是一點擦傷，亨利的父母也沒太當回事。

然而，到了亨利10歲那年，他突然表現(xiàn)出了輕度癲癇的癥狀。起初，癲癇并沒有影響亨利的正常生活，但隨著年齡的增長，亨利的癲癇癥狀愈發(fā)嚴重。15歲時，亨利第一次出現(xiàn)肌肉收縮、抽搐昏迷的癥狀。自那以后，他的病情逐漸惡化，癲癇時不時就會發(fā)作，讓亨利全身抽搐、口吐白沫，這嚴重影響到了亨利的正常生活和學業(yè)。從1953年起，大劑量的抗癲癇藥物已經(jīng)對27歲的亨利沒用了，而且癲癇癥狀說來就來，前腳亨利還在聊天說話，后腳就突然倒地開始抽搐。

亨利的外科手術醫(yī)生在腦前額葉切除術面臨失敗的情況下做出了另一種選擇：他拿起細長的真空管，將管子深入到了亨利大腦的深處。將大腦兩個半球的內(nèi)側顳葉部位約8厘米長的腦組織都破壞掉了，這涉及亨利腦中的杏仁核、內(nèi)嗅皮層、海馬體和一部分腦溝回。

就在亨利被癲癇疾病折磨得痛不欲生之時，有位著名的神經(jīng)外科醫(yī)生威廉·斯科維爾找到了亨利并告訴他，他可以用外科手術，幫他一勞永逸地治好癲癇。然而亨利和他的家人并不知道的是，斯科維爾醫(yī)生要給他使用的正是20世紀50年代至60年代臭名昭著的“腦前額葉切除手術”——電影《飛越瘋人院》里男主麥克墨被強行做的手術。

癲癇好了，但失憶了

“前腦葉白質切斷術”如今看來有點喪心病狂，但在1949年時是獲得過諾貝爾醫(yī)學或生理學獎的。這種手術的創(chuàng)始人是葡萄牙神經(jīng)科醫(yī)生安東尼奧·埃加斯·莫尼茲。手術過程就是把人的大腦中控制情緒的前額葉通過物理手段切除，用來治療和緩解精神病的癥狀。

真正讓這種手術得到廣泛應用的是美國醫(yī)生沃爾特·弗里曼，他發(fā)明了一種更加迅速便利的手術方式——冰錐療法。簡單說，就是患者在手術時首先被電擊昏迷（代替藥物麻醉），然后醫(yī)生將類似冰錐的錐子經(jīng)由患者眼球上部從眼眶中鑿入腦內(nèi)，破壞掉相應的神經(jīng)。

因為手術的過程十分簡單迅速，所以弗里曼在手術開始前，往往會建議家屬去旁邊的咖啡店喝杯咖啡，等家屬回來之后，就會發(fā)現(xiàn)自己的親人已變回正常人了，只是有些沉默寡言而已。在弗里曼的營銷之下，冰錐療法在美國獲得了一大批支持者。甚至有位母親因為兒子調皮不愿意上床睡覺，就帶著兒子去做了冰錐手術。當然，現(xiàn)在這種治療精神病的手術，早已被掃入了歷史的垃圾堆。

而當年斯科維爾要給亨利做的，就是這種類型的手術，并在這種手術的基礎上做了改進，名為“眼眶環(huán)切術”。這種手術在當時只用于治療精神分裂癥和重癥精神病人，但斯科維爾相當“大膽”，冒險將這種手術用于治療癲癇，而且根本就沒跟亨利和他的家人交代這個手術會有怎樣的副作用。1953年的9月1日，亨利接受了斯科維爾醫(yī)生的手術，這成了他另一個人生的開始。

在手術當天，亨利被局部麻醉，他意識清醒地躺在手術臺上。但是在打開亨利的大腦后，斯科維爾根本找不到手術的目標區(qū)域，連癲癇起源于哪個腦半球都毫無線索。這時，斯科維爾面臨兩種選擇：要么承認手術失??；要么先對一側腦半球進行手術，保持另一側不動，把對腦部的破壞限制在一定范圍內(nèi)，然后觀察患者術后的反應。然而，斯科維爾選擇了第三條路：他拿起細長的真空管，將管子深入到了亨利大腦的深處。將大腦兩個半球的內(nèi)側顳葉部位約8厘米長的腦組織都破壞掉了，這涉及亨利腦中的杏仁核、內(nèi)嗅皮層、海馬體和一部分腦溝回。這些腦組織的功能，在當時幾乎完全是未知的。

亨利發(fā)病的程度和頻率的確有了顯著的下降。然而，讓斯科維爾醫(yī)生沒有想到的是，亨利的記憶就此停在了這一天！他無法再形成新的記憶，什么都記不住，仿佛一切都在原地踏步。他找不到去衛(wèi)生間的路，剛吃過午飯后又不停地問護士什么時候開飯，翻來覆去地看著同一本雜志還覺得十分新鮮，將一句話能反反復復說很多次。他無法結交新朋友，每一次見面，他都覺得是初次相識。他對任何事情都是“過目即忘”，可手術之前的記憶，他卻記得很清楚，比如自己的父母親來自哪里，第二次世界大戰(zhàn)美國參加了哪些戰(zhàn)役，甚至自己小時候的事情他都記得。斯科維爾醫(yī)生對亨利做了測試，他的智力很正常，性格也沒變，還是以前的那個亨利?？墒牵麉s再也無法形成新的記憶了。

亨利的手術后遺癥的確是斯科維爾醫(yī)生始料未及的，他怎么也沒想到居然會讓亨利變成現(xiàn)在這個樣子。但正是因為亨利的手術，為斯科維爾的學術生涯帶來了輝煌。因為亨利的手術直接推翻了拉什利的“記憶整體論”。我們的記憶跟大腦的海馬體直接相關，并不是像拉什利說的那樣，記憶是均勻分布在我們大腦中的。

一位杰出的心理學家布倫達·米爾納也參與到了對亨利的研究中，正是這位英裔加拿大神經(jīng)心理學家，整整花了50年的時間近距離觀察和研究亨利，才尋找到了關于記憶的痕跡。

米爾納找到“天選實驗人”

米爾納1918年出生于英國曼徹斯特一個充滿藝術氛圍的家庭，不過，米爾納的父親對她的教育非常寬松和開明，從不強迫她學習音樂、繪畫，而是鼓勵她去探索自己感興趣的事物。長大后米爾納進入了劍橋大學就讀數(shù)學專業(yè)，但她發(fā)現(xiàn)自己并不擅長數(shù)學，想轉專業(yè)。

此時，有位學長給她推薦了心理學專業(yè)，米爾納一聽就來了興趣。之后，米爾納經(jīng)常去心理學系旁聽，還結識了弗雷德里克·巴特利特教授，就是那位做“幽靈之戰(zhàn)”實驗的心理學家。就這樣米爾納進入了心理學的世界，她尤其對動物心理和行為研究表現(xiàn)出極大的興趣，并遵從“想要搞清楚大腦的功能，可以通過那些‘得病的大腦來獲得線索”的研究思路。

在攻讀博士學位期間，米爾納了解到了彭菲爾德的“大腦清醒手術”，這讓米爾納產(chǎn)生了濃厚的興趣。機緣巧合下米爾納也來到了蒙特利爾神經(jīng)病學研究所，和彭菲爾德一起從事起了相關的研究工作。

1955年在美國神經(jīng)病學會會議上，彭菲爾德介紹了自己的兩個手術病人的“失憶”情況，而斯科維爾得知后，立即打電話給彭菲爾德，并介紹了亨利的情況。于是斯科維爾就邀請彭菲爾德和米爾納一起去研究亨利的病例。米爾納在得知亨利的情況后，直接前往哈特福德，展開了對亨利的研究。就此，著名的“H.M.案例”走入了神經(jīng)科學史。

米爾納發(fā)現(xiàn)亨利無法正常生活。于是，米爾納首先對亨利進行了一些基礎測試，包括認知、性格、心理健康等方面，發(fā)現(xiàn)亨利這些方面，尤其是邏輯思維能力仍處于正常水平，這要比其他那些接受過“前額葉切除術”的病人好太多了，這說明亨利為進一步的研究提供了絕佳的機會。假如亨利的心智能力受到影響，那米爾納就是有再大的本事，后面的實驗也沒辦法實現(xiàn)。因為記憶機制和思維機制是混在一起的，無法通過實驗分開。只能說，亨利是“天選實驗人”又“恰恰好”只損失了記憶。

之后，米爾納對亨利進行了細致地跟蹤觀察和訪談，發(fā)現(xiàn)亨利還能記得小時候的事情，但卻記不住剛剛發(fā)生過的事情，他記得父母的故鄉(xiāng)，卻不認識經(jīng)?？此尼t(yī)生，甚至會忘記剛剛認識的人；他可以記住自己老房子的地址，但總是記不住手術后搬去的新家；他記得自己第一次吸煙是在什么時候，卻不記得自己剛剛吃過什么東西，甚至根本不記得吃過飯。米爾納給這種遺忘起了個名字：順行性遺忘癥，就是患者回憶不起在疾病發(fā)生以后一段時間內(nèi)所經(jīng)歷的事件，但早年的記憶還尚存。同時，亨利還患有部分逆行性遺忘癥，就是在手術前一段時間的記憶也喪失了，比如亨利對手術之前3年內(nèi)發(fā)生的事情已經(jīng)不記得了，但對很久以前的事情仍保持著清晰的印象，尤其是兒時的記憶，比如亨利對自己13歲第一次坐飛機時的感受和種種細節(jié)記憶猶新。

米爾納19 1 8年出生于英國曼徹斯特一個充滿藝術氛圍的家庭，不過，米爾納的父親對她的教育非常寬松和開明，從不強迫她學習音樂、繪畫，而是鼓勵她去探索自己感興趣的事物。

亨利雖然講不出自己幾歲，也不認得鏡子里的人就是自己，但若帶他回到老家哈特福德市，他就能在巷道間來回穿梭，不一會兒就能找到以前的住所。圖為亨利（左一）與家人。

米爾納總結說：“亨利不能學習一丁點兒新知識，他生活在小時候的世界里。你可以說他的個人歷史停止在了動手術的那個時間點上了。”這說明他雖然存在著關于自己經(jīng)歷和知識的短時記憶，但是他不能把短時記憶轉換成長時記憶。米爾納認為，人的記憶可以分為短時記憶和長時記憶。我們要記住一件事，信息一定要先轉入短時記憶，再根據(jù)信息對我們生存的重要程度，將一部分信息轉入長時記憶。一旦信息進入了長時記憶，那就很可能終身攜帶，再也不會忘記了。而短時記憶向長時記憶轉化的位置，就是大腦里的海馬體。而亨利就是因為失去了海馬體，從而喪失了將短時記憶轉化為長時記憶的能力。

?五角星實驗

米爾納做了一個非常著名的實驗。她讓亨利拿著一支鉛筆，在一張畫著虛線五角星的紙上，沿著五角星的輪廓再描出一個五角星的圖案。只不過，亨利不能直接看著紙來畫，而是要看著鏡子，通過鏡子中反射過來的鏡像來畫。說實話，這種操作要求還是挺難的，正常人也沒辦法很快熟練地畫出圖形。左右顛倒的鏡像讓亨利所畫出的線條歪歪扭扭。

但經(jīng)過一段時間的練習后，亨利能夠流暢地對著鏡子畫出五角星。甚至在一年之后，他還能順利地將五角星畫出來。只不過，他根本就不記得自己曾經(jīng)畫過這一五角星圖案。每次畫畫時，對亨利來說都是一次嶄新的經(jīng)歷。有一次，亨利順利且流暢地畫出五角星后，他驚訝地說道：“這么簡單？我還以為會很困難呢！”

也就是說，通過反復練習，亨利是完全可以學會新東西的。雖然他無法學習任何需要記憶的“理論知識”，也無法記住剛剛發(fā)生過的日常經(jīng)歷，所有這些“信息”都無法通過短時記憶過渡到長時記憶中去。但是，他卻可以通過身體的反復練習，讓身體作為媒介，直接使行為動作進入長時記憶。

米爾納給第一種記憶起名為“陳述性記憶”，有時也被稱為外顯記憶。這種記憶又分兩種：一種是與抽象知識相關的語義記憶，用來儲存那些獨立于個人經(jīng)驗的一般事實性的知識。比如食物的類別、某個地理區(qū)域的重要城市名稱等，在學校學習的課本知識，絕大部分屬于語義記憶。另一種是與個人經(jīng)驗有關的情節(jié)記憶，是我們依據(jù)時間和場景，通過視覺、聽覺和感受而形成的綜合信息。例如你第一次上學踏進教室的時刻、你第一次跟女朋友表白的時刻、你第一次收到錄取通知書的時刻、你第一次被解雇的時刻，關于以上時刻的記憶均屬于情節(jié)記憶。具有這種記憶意味著你可以有意識地回憶起人、物、位置、事實和事件。

當然，語義記憶和情節(jié)記憶經(jīng)常是混起來用的。例如，警察通過車禍相關當事人的陳述，去建構整個事件的來龍去脈，復盤出真相。實際上，對于陳述性記憶而言，我們天生就很擅長情節(jié)記憶，因為這種記憶跟我們的個人經(jīng)驗直接相關，也就是“我自己在乎的事”，而語義記憶則是一些客觀的知識。相對而言，語義記憶是很容易忘記的，除非那些客觀的知識“跟我有關”，并且能用故事講出來，能構成一定的情節(jié)，這就是為什么我們記故事很容易，但記單詞卻很難的原因。

米爾納給第二種記憶取名為“程序性記憶”，也叫內(nèi)隱記憶，指那些關于“如何做”的記憶，不用回憶就可以反映在行為動作或者習慣上。我們在日常生活中完成很多看似不起眼的動作，比如穿鞋帶、編辮子、游泳、騎車、演奏樂器、飛快地打字等，都用的是程序性記憶，這也是亨利還保留著的正常的記憶。

程序性記憶通常具有一種“自動”屬性，它可以直接通過行為回憶起來，而不需要你付出任何有意識的努力，甚至我們都意識不到自己在運用記憶。比如，一旦你學會了騎自行車，之后你只需要去騎就可以了，你并不需要有意識地駕馭你的身體：“現(xiàn)在我的左腳往前踩，現(xiàn)在我的右腳……”如果我們對每個動作都過度關注，反而可能會從車上跌下來。再比如，當我們說話時，我們也不會去考慮每個名詞或動詞究竟應該放到哪里，直接說就可以。實際上，很多學習經(jīng)歷既要用到外顯記憶也要用到內(nèi)隱記憶，經(jīng)常的重復可以將外顯記憶轉化為內(nèi)隱記憶，開始學習騎自行車時，我們需要有意識地注意自己的身體和車，而最后騎車會變成一項自動化、無意識的活動。

亨利在“五角星實驗”中所表現(xiàn)出的，正是“只可意會不可言傳”的學習過程，也就是米爾納所說的“程序記憶”。亨利雖然講不出自己幾歲，也不認得鏡子里的人就是自己，但若帶他回到老家哈特福德市，他就能在巷道間來回穿梭，不一會兒就能找到以前的住所。這些他都記得，只是說不出來，這些記憶無法浮現(xiàn)在意識層面，但卻在潛意識層面直接影響著他。這一類記憶在海馬體之外悄然成形，深藏在潛意識中，神不知鬼不覺地影響著人們的日常生活，海馬體與長期記憶相關，卻不是那種簡單而直接的聯(lián)系。 大腦中的海馬體究竟為什么會影響記憶？是什么機制在影響記憶？這個問題還需要心理學家們?nèi)ジ闱宄?/p>

（責編：南名俊岳）