《發(fā)現(xiàn)大腦》

顧凡及 著

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在某種意義上，腦科學(xué)的發(fā)展史就是一部腦科學(xué)家的奮斗史。維薩里、高爾基、哈特蘭、坎德?tīng)枴粋€(gè)個(gè)閃光的名字，在腦科學(xué)發(fā)展史上留下了濃墨重彩。他們敢于創(chuàng)新、勇于探索，憑借無(wú)窮的好奇心和百折不回的毅力，披荊斬棘，使人類對(duì)腦和心智的認(rèn)識(shí)不斷走向深入。 本書用別開生面的方式，將人類認(rèn)識(shí)心智之艱難歷程與這些偉大科學(xué)家的奮斗故事巧妙融合，既向公眾進(jìn)行了生動(dòng)的科學(xué)知識(shí)普及，又真實(shí)地呈現(xiàn)了腦科學(xué)家們的求索之路與治學(xué)之道。

>>內(nèi)文選摘：

米爾納：探索失憶癥之謎的先行者

英裔加拿大神經(jīng)心理學(xué)家米爾納，畢業(yè)于英國(guó)劍橋大學(xué)。米爾納通過(guò)對(duì)失憶癥病人亨利·莫萊遜（在他生前，為了保護(hù)隱私，一般稱他為 H. M.）幾十年的追蹤研究，首先發(fā)現(xiàn)了內(nèi)側(cè)顳葉在記憶功能中所起的作用，同行稱她這幾十年的工作成就超過(guò)了之前幾百年的記憶研究。她對(duì)記憶、大腦半球特異化和額葉功能的神經(jīng)心理學(xué)研究都做出了開創(chuàng)性的貢獻(xiàn)，并啟發(fā)后人（包括諾貝爾獎(jiǎng)得主坎德?tīng)枺?duì)記憶進(jìn)一步深入研究?？驳?tīng)柗Q頌她說(shuō)：“米爾納對(duì)H. M.的研究是近代神經(jīng)科學(xué)史上的豐碑之一，它開辟了研究腦中兩種記憶系統(tǒng)（顯式記憶和隱式記憶）的途徑，為日后對(duì)人類記憶及其異常的一切研究打下了基礎(chǔ)?！泵谞柤{也因此于2014年5月和英國(guó)神經(jīng)科學(xué)家?jiàn)W基夫、美國(guó)科學(xué)家賴希勒共享卡夫里神經(jīng)科學(xué)獎(jiǎng)。她對(duì)科學(xué)強(qiáng)烈的好奇心和執(zhí)著鉆研為后人樹立了榜樣。

混沌的早年歲月

米爾納從事記憶研究并非從小刻意為之，甚至她走上科學(xué)之路，也誠(chéng)如她在其自傳中的第一句話所說(shuō)，“從我的背景來(lái)看，沒(méi)有哪怕一丁點(diǎn)兒跡象可以預(yù)言我會(huì)以科學(xué)作為自己的畢生事業(yè)”。她走上科學(xué)之路，并沒(méi)有在幼時(shí)設(shè)計(jì)過(guò)什么“人生的起跑線”。

1918年，米爾納出生于英國(guó)曼徹斯特一個(gè)藝術(shù)氛圍濃厚的家庭里，父親是《曼徹斯特衛(wèi)報(bào)》的一位音樂(lè)評(píng)論作家。但米爾納卻毫無(wú)“藝術(shù)細(xì)胞”。不過(guò)，父母還是接受了這個(gè)事實(shí)，并不硬逼她學(xué)琴棋書畫。父親教她算術(shù)、莎士比亞戲劇和德語(yǔ)。

8歲那年她父親突然過(guò)世，母親送她到一所女子學(xué)校求學(xué)，父親傳授給她的自學(xué)能力使她在許多科目上都名列前茅而跳了一級(jí)。1936年，她拿到了獎(jiǎng)學(xué)金進(jìn)入劍橋。世事從來(lái)不是一帆風(fēng)順的，在讀了一年數(shù)學(xué)之后，她發(fā)現(xiàn)自己不大可能在數(shù)學(xué)上取得杰出成就，于是轉(zhuǎn)行心理學(xué)。

對(duì)她來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)心理學(xué)真是一個(gè)幸運(yùn)的選擇，她的導(dǎo)師贊格威爾，他強(qiáng)調(diào)對(duì)腦功能失常的分析，認(rèn)為由此可以一窺正常腦的功能機(jī)制。這一正確的觀點(diǎn)無(wú)疑對(duì)米爾納以后的事業(yè)起到了很大的作用。多年以后，她回憶說(shuō)，劍橋心理學(xué)對(duì)腦機(jī)制的強(qiáng)調(diào)使她受益終生。

1944年，戰(zhàn)爭(zhēng)已經(jīng)勝利在望，她隨夫去了蒙特利爾，她決心到麥吉爾大學(xué)攻讀博士。1949年，她終于說(shuō)服日后提出學(xué)習(xí)機(jī)制的突觸可塑性假設(shè)的赫布接受她做研究生。從此，米爾納的人生新篇章開始了。

和失憶癥結(jié)緣

麥吉爾大學(xué)有一位臨床腦外科專家彭菲爾德，在蒙特利爾神經(jīng)病學(xué)研究所工作。彭菲爾德答應(yīng)赫布可以派一名研究生到他那兒去研究藥石治療無(wú)效而不得不做腦外科手術(shù)的病人。

1950年，她到蒙特利爾神經(jīng)病學(xué)研究所以后，很快就發(fā)現(xiàn)這正是她喜歡的工作。雖然米爾納表現(xiàn)出對(duì)記憶問(wèn)題的極大興趣，但是當(dāng)時(shí)她并沒(méi)有打算從事記憶研究。因?yàn)樗恼撐挠嘘P(guān)顳葉損傷問(wèn)題，而此前在這方面有關(guān)人的研究很少。當(dāng)時(shí)為人所知1937年所發(fā)現(xiàn)的雙側(cè)切除猴顳葉后，猴子行動(dòng)自如，但是不能識(shí)別對(duì)象，碰到什么東西都要塞到嘴里去。但是由于對(duì)病人一般都只做單側(cè)顳葉切除，因此不大容易看到明顯的變化，于是，她想對(duì)病人進(jìn)行術(shù)前和術(shù)后的對(duì)照研究。到1952年時(shí)，她已積累了論文所需要的足夠數(shù)據(jù)。她發(fā)現(xiàn)術(shù)前病人在識(shí)別圖形方面就略有困難，而術(shù)后則情況更加嚴(yán)重了，且切除右側(cè)顳葉的后果更為明顯。

她也曾經(jīng)注意到左側(cè)顳葉損傷的病人常常抱怨記性不好，而且這種缺陷總是和語(yǔ)言有關(guān)，即他們常說(shuō)自己忘了聽(tīng)到或讀過(guò)的東西。這就迫使米爾納開始研究記憶問(wèn)題。

她在1952年取得博士學(xué)位后本可重返蒙特利爾大學(xué)，并在那能得到一個(gè)終生教職。那時(shí)經(jīng)濟(jì)很不景氣，要找一個(gè)穩(wěn)定的工作并非那么容易。但是她打算放棄這一職位，繼續(xù)研究彭菲爾德的病人。

彭菲爾德在早期只切除病患顳葉前部，但是這樣做往往還是控制不了其癲癇發(fā)作，因此后來(lái)不得不對(duì)他們作第二次手術(shù)。當(dāng)時(shí)彭菲爾德之所以不輕易觸及顳葉內(nèi)側(cè)面的海馬等結(jié)構(gòu)，倒不是因?yàn)樗呀?jīng)認(rèn)識(shí)到了海馬對(duì)記憶的重要性，而是因?yàn)樗X(jué)得這個(gè)美麗的大結(jié)構(gòu)一定有什么重要的功能，在可以不要觸及它的時(shí)候，還是盡量不要觸及它吧。有一位被稱為P. B.的病人，他在切除前顳葉后智力和記憶等各方面一切正常。第二次手術(shù)他們切除了他左顳葉的內(nèi)側(cè)面，結(jié)果病人產(chǎn)生了嚴(yán)重的、永久性的短時(shí)記憶喪失，而其他認(rèn)知能力則沒(méi)有受到多大影響。他只要注意力一轉(zhuǎn)移，就對(duì)剛剛做過(guò)的事茫然無(wú)知，同時(shí)對(duì)術(shù)前幾個(gè)月內(nèi)發(fā)生的事也毫無(wú)記憶。接下來(lái)另一位病人F. C.在切除了包括海馬、前海馬和旁海馬回等的左內(nèi)側(cè)顳葉之后，也表現(xiàn)出類似的失憶癥癥狀。

為什么以前的許多病人在作了單側(cè)顳葉切除之后沒(méi)有表現(xiàn)出這樣嚴(yán)重的失憶癥，而這兩個(gè)病人卻如此嚴(yán)重呢？他們認(rèn)為，很可能是這兩位病人對(duì)側(cè)半球的內(nèi)側(cè)顳葉本來(lái)就有沒(méi)被檢測(cè)出來(lái)的萎縮性損傷，因此當(dāng)彭菲爾德切除了左半球大部分的海馬和旁海馬回時(shí)，實(shí)際上就相當(dāng)于剝奪了病人的雙側(cè)海馬功能。他們特別強(qiáng)調(diào)了海馬在其中所起的作用，由于P. B.的手術(shù)分了兩個(gè)階段，而只有在第二階段切除了顳葉的內(nèi)側(cè)面時(shí)，記憶問(wèn)題才明顯地暴露出來(lái)。他們的這一假設(shè)最后被在9年后P. B.過(guò)世之后的尸檢報(bào)告所證實(shí)。

1955年，他們?cè)诿绹?guó)神經(jīng)病學(xué)會(huì)會(huì)議上對(duì)這兩個(gè)病例做了報(bào)告。美國(guó)康涅狄格州的一位神經(jīng)外科醫(yī)生斯科維爾讀到摘要后立刻打電話給彭菲爾德，告訴他說(shuō)他的一位名叫H. M.的病人在作了雙側(cè)內(nèi)側(cè)顳葉切除，而且也只切除了這些部位之后也出現(xiàn)了類似的記憶問(wèn)題。他邀請(qǐng)米爾納到他那兒共同研究H. M.以及其他類似的病人。

失憶癥病人H. M.

1953年，斯科維爾對(duì)一位時(shí)年 27歲的癲癇病人 H.M.作了雙側(cè)顳葉切除。H. M.原來(lái)是一位在裝配線上工作的工人，由于癲癇經(jīng)常發(fā)作以致無(wú)法工作甚至正常生活，藥石無(wú)效，無(wú)奈之下，只能動(dòng)了手術(shù)。術(shù)后，癲癇是控制住了，但是付出代價(jià)之高卻是斯科維爾始料之所不及的。就在術(shù)后的最初幾天里，H. M.就明顯地表現(xiàn)出短時(shí)記憶缺損。他記不住是否吃過(guò)早飯，在醫(yī)院里總是迷路，除了斯科維爾醫(yī)生之外，他誰(shuí)都認(rèn)不出（斯科維爾醫(yī)生已經(jīng)為他看病多年）。他對(duì)術(shù)前三年內(nèi)的往事也都已如過(guò)眼煙云，但是對(duì)比這更早以前的往事卻都還記得。他說(shuō)話得體，待人接物也沒(méi)有什么問(wèn)題。

1955年，米爾納首次見(jiàn)到H. M.，發(fā)現(xiàn)他的情況一如彭菲爾德的那兩個(gè)病人，不過(guò)情況更為嚴(yán)重。他的智商沒(méi)有問(wèn)題，甚至比術(shù)前還高了十幾分，這可能是因?yàn)樗辉侔l(fā)作癲癇，減少了用藥。如果讓他不斷復(fù)誦584這個(gè)數(shù)字，他可以記住15分鐘沒(méi)有問(wèn)題，但是只要一打岔，他就連要他記某個(gè)數(shù)字這回事都已杳如黃鶴了。這說(shuō)明他還有即時(shí)記憶，但是不能把這個(gè)記憶轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)時(shí)記憶。

米爾納盡管追蹤研究H. M.近 50年，但是他還是不知道她是誰(shuí)，所以當(dāng)米爾納去看他時(shí)，不得不每次都要自我介紹一番。對(duì)于他的情況米爾納總結(jié)說(shuō)：“他不能學(xué)習(xí)一丁點(diǎn)兒新知識(shí)。他生活在過(guò)去小時(shí)候的世界里。你可以說(shuō)他的個(gè)人歷史停在了動(dòng)手術(shù)的那個(gè)時(shí)間點(diǎn)上了?！边@說(shuō)明他雖然依然有關(guān)于自己的經(jīng)歷和知識(shí)的短時(shí)記憶，但是他不能把短時(shí)記憶轉(zhuǎn)換成長(zhǎng)時(shí)記憶。

在米爾納第二次去見(jiàn)H. M.的時(shí)候，她讓他做一個(gè)練習(xí)，就是給他一張上面畫有一顆五角星的圖片，五角星的邊由相隔很近的兩條線組成，他的任務(wù)是拿筆在這兩條線之間把五角星描一遍，問(wèn)題的困難之處是他在描的時(shí)候既不許直接看圖，也不許看自己的手，只許看放在紙邊上的一面鏡子里的像。這對(duì)誰(shuí)都不是一個(gè)容易的任務(wù)，但是H. M.在經(jīng)過(guò)幾次練習(xí)以后卻越做越好，雖然他并不記得他曾經(jīng)做過(guò)練習(xí)。這一事實(shí)讓米爾納大為驚奇。這說(shuō)明人腦中有幾個(gè)不同的記憶系統(tǒng)。海馬主管的是把情景或是知識(shí)這樣能用言語(yǔ)表達(dá)的短時(shí)記憶轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)時(shí)記憶，而不是把像騎車、游泳這類只能意會(huì)、不能言傳的技巧轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)時(shí)記憶。

后來(lái)，米爾納還發(fā)現(xiàn)H. M.也能學(xué)會(huì)看碎塊圖。所謂碎塊圖就是一張初看起來(lái)只有許多碎塊而沒(méi)有什么有意義的對(duì)象的圖，但是只要一旦有人指明以后就能看到其中的一些碎塊組織成了一個(gè)有意義的對(duì)象，并且一旦認(rèn)出之后，以后任何時(shí)候一看就能認(rèn)出。如圖5所示，請(qǐng)先看圖（A），如果你以前從未看到過(guò)它的話，你大概很難看出這是什么。然后請(qǐng)看圖（B），很清楚這是一位女士在擦地。然后，請(qǐng)?jiān)倏磮D（A），這次你一定能看出這張?jiān)瓉?lái)看不懂的圖其實(shí)也是一位擦地的女士。這就是啟動(dòng)效應(yīng)。H. M.也有這一能力，但是他根本沒(méi)有別人指導(dǎo)過(guò)他的印象，甚至聲稱他以前從來(lái)也沒(méi)有見(jiàn)過(guò)這幅圖。

光輝的榜樣

在攀登科學(xué)高峰的崎嶇路徑上，運(yùn)氣和機(jī)遇常常會(huì)起很大的作用。有的人抓住了機(jī)遇，百折不回向上攀登，終于到達(dá)了光輝的頂點(diǎn)；有的人像手抓水銀那樣讓機(jī)遇溜走，或者一遇困難就打退堂鼓，蹉跎終生。米爾納無(wú)疑屬于前者。米爾納在她自傳的最后寫道：

回顧過(guò)去50年，我好像一直運(yùn)氣很好，我總在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候出現(xiàn)在恰當(dāng)?shù)牡胤?，另一方面，我又?duì)目標(biāo)非常執(zhí)著，而不為面臨的艱難困苦所嚇倒，就像我在蒙特利爾神經(jīng)病學(xué)研究所初期所經(jīng)常遇到的情況那樣。我也得益于我的好奇心，正是好奇心使我總想深入到吸引我眼球的表面現(xiàn)象的深處，一直到現(xiàn)在依然如此。

英國(guó)生物學(xué)家貝弗里奇說(shuō)道：“對(duì)于研究人員來(lái)說(shuō)，最基本的兩種品格是對(duì)科學(xué)的熱愛(ài)和難以滿足的好奇心?！泵谞柤{正是以她的事跡為這一論述做了最好的注解。

編輯：陳琦