炉匠：解剖人类的记忆

"爷爷, 您的话我会牢牢记在心里的". 亲爱的读者,您还记得小时候说过这样的话吗？我想您确实把爷爷的话牢牢记住.　即使在几十年后,　只要一闭上眼睛,爷爷当年的音容笑貌就会浮现在眼前.

　　可是,爷爷的话你真的是记在心脏里面吗? 当然不是."记在心里" 只是中文的一种表达.　我们都知道人的记忆实际上是存在脑子里的. 那么, 记忆存在脑子里的什么地方呢? 当我们解剖一个脑子，又怎么知道记忆是存在哪里呢？这并没有一个简单的答案，因为很多事现在的神经科学也不知道。我借此跟你分享几个有关人类记忆的神经解剖学故事。

      到了春天，我又要给医学生上神经解剖学的实验课了。上课时我会穿着白大褂，带着橡胶手套，从酒精里捧出由一个遗体捐赠者赠送给医学院教学的人类大脑，指着大脑不同的结构，对着围成一圈的学生说：“这是运动区，如果中风损伤了大脑左半球的这个区域，患者右半身就会偏瘫。。。。这是左前额叶的布洛卡氏区，如果中风损伤了这个区域，患者就会失语。。。。

说到这里你大概猜出我想说什么了。当中风或脑外伤破坏到脑子的某个结构的时候，患者就会出现某些症状，对照患者症状和脑子受损的部位，我们就能知道脑子的那个结构有什么功能。中风和外伤几乎是随机地破坏大脑的各个结构，世界上每年都会有很多患者。把对这些患者的研究积累起来，我们就能精确地绘出大脑各个结构的功能。这至今仍然是研究神经解剖学的一个主要研究领域。

图一大脑的功能区

说到这，我要先讲个神经解剖学的开山鼻祖，医学家盖伦 (Claudius Galenus )的故事。在盖伦以前一千年的古希腊的时代，科学和哲学不分，伟大的古希腊哲人认为脑子是主管思想和运动的. 当时其他的文明如中国，印度和古埃及等也是科学哲学一家，却认为是"心主神",所以至今汉语里还留下了“用心记住”这个表达方式。到了公元二世纪的盖伦时代, 罗马的主流科学也认为心脏是主管思想的. 可是盖伦是个实证学家，他靠观察发现，动物的鸣叫是靠从脑子里出来的神经来支配的。

这就挑战了当时的主流科学. 公元二世纪的意大利还是挺文明的, 最新科学发现常常在市政厅里公开演示. 届时从官员首长,哲学家科学家到市井粗人都要到场观看科学家的“奇技淫巧”. 贵妇名媛香喷喷地摇着小扇子, 一边传播扩散绯闻艳史一边看科学表演, 一派和谐社会的景象.   那天的科学表演就是当场杀一只猪, 证实盖伦脑子支配运动的理论. 

当时没冰箱市场每天要杀猪供大家吃肉。在科学上也没有动物保护主义, 反正猪就是要杀的, 不过从市场移到市政大厅. 杀完再拉回市场卖肉. 当天几个五大三粗的屠夫捆住猪,  那猪自然用尽全身力气挣扎嘶叫, 震耳欲聋。这时盖伦同学出场, 用一把小刀利索地分开颈部的肥油瘦肉. 指着一根线一样细细东西说, 就是这个, 从脑壳里出来的, 和心没关系.  见证奇迹的时候到了, 只见盖伦把那灰色的细线剪断, 高分贝的猪叫声顿时嘎然而止. 虽然猪并没死, 挣扎力气也丝毫不减。

以下省去去1000字

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好，讲完盖伦的故事，再讲个 “患者ＨＭ” 的故事. 患者HM是神经科学史上被研究得最多最仔细的患者之一。HM在了一个脑手术后永远失去了记忆,成为一个活在当下, 永远不记得刚才和昨天的人. 他为研究人类记忆提供了50多年的研究素材。他活着的时候,一直在科学文献中被成为 “患者HM”, 直到他于2008 年在82岁时寿终正寝. 才还原出本来的名字亨力莫里森(Henry Moleison).

1953年, 27岁的HM由于癫痫频发不能被药物控制, 经历了一次不同寻常的脑手术. 主刀的医生威廉·斯科维尔( William Beecher Scoville) 把两他双侧的聂叶皮层和与之相连的海马回都切掉了. 当时已经知道聂叶皮层和海马回与癫痫发作很有关, 但医学影像诊断远不如今天先进.所以到底有多少神经结构被破坏并不清楚, 只有斯科维尔医生留下的一张草图. 手术后HM的癫痫发病频率明显降低了,基本可以正常生活, 但是谁(包括他自己)也没发现一个奇怪的现象.

我有幸亲耳听到ＨＭ的发现者，神经生理和心理学家卡尔 普里布拉姆讲HM被发现的故事. 卡尔是个传奇人物, 献身神经科学一辈子, 70多岁从斯坦福大学退休后又担任几所大学的教职, 现已九十多岁了,仍然精神不错, 还在我们学校讲课. 卡尔发现患者HM的时候正在耶鲁大学当教授.  在HM手术后斯科维尔医生总觉得他有点怪, 但又说不出哪里不对, 就让卡尔来详细检查一下(耶鲁大学离斯科维尔医生的康州哈特福德医院不远).  卡尔在自己的办公室里对HM进行了几项神经心理学测试, 结果却很正常.  说个电话号码让他记住, 然后再默写出来也能行. 正在他看不出问题的时候, 突然卡尔出去了几分钟,接了电话.  回来以后卡尔已经记不清刚才正干什么了, 就问HM说 “嘿伙计, 我出去以前咱们干啥来着? 是作题还是默写电话号码?” 可是HM看着他, 一脸无辜地说 “大夫, 咱俩以前见过吗?”  卡尔这才意识到HM有极为严重的失忆问题.  可见即使一个完全记不住刚才, 只能活在现时的人也是很难被发现的.

卡尔立刻想到HM对人类记忆研究的意义, 他马上联系了加拿大蒙特利尔神经科学研究所(Montreal Neurological Institute) 的品费尔德医生(Wilder Penfield), 后者派他的学生布兰达 米尔娜去美国康州研究HM. 此后30年,米尔娜从HM的研究作出了一系列惊人的发现, 很多被写进了神经科学的教科书 (当个科学牛人容易,写进教科书很难).

    米尔娜发现, HM经历的脑手术非常精确地解剖了人类的记忆, 他完全丧失了长期 “明确记忆” 的能力, 而短期记忆却完全正常. 比如, 对HM说个电话号码, 如841-4317, 然后让他写出来, 他完全没问题, 可以重复长达几分钟. 可是,如果中间有个啥事干扰他一下, 他就完全忘了, 永远想不起来. 所以一件事如果他时时牢记在 “心头”, 就没有问题.  但只要把这事一 “放下”, 就立刻忘了.

这种短期记忆, 神经科学里称工作记忆(working memory), 就象脑子里的一块小黑板, 只能记住当下想的事. 下一件事来了,要想, 就得把黑板擦了为下一件腾地方. 脑子里这块小黑板很小啊,  据研究, 比较强的人也只能同时记下7个数字. (像我这样的中等偏下也就记3-5个). 所以当让你记一个人的手机号码, 比如13811830661, 你想一下记住整个十一位数是很难的, 可是如果你把它分段,变成138,1183,0661, 每段都不超过工作记忆的容量, 就容易多了.

 看到这里你一定会问: “电视上演的 “超强大脑”可以把一副洗好的扑克牌看一遍,然后能把36张牌一张不差地按顺序说出来, 难道真的有超长的工作记忆?”  人的“肉脑”都是一样的生理, 太离谱的肯定没有的.  这些人用的是一种技巧: 一边看牌一边快速地编故事, 然后按着故事来回忆牌的顺序.

举例来说, 圆周率3.14159 26535 8979 323 84626 4338 327 95028 84197 1693993 751058 209749 44592 30781 64062 8620….. 看来好象很难记住, 我们一般就 “山巅一寺一壶酒（3.14159），尔乐苦煞吾（26535）… 记个十位. 但网上高手, 美女yucca把它编成一首多愁善感的诗 “3.14159 伤定伊始忆吾旧， 26535 爱路吾深悟。 8979323 布鹃雀鸠甚爱山， 84626 不时遛爱路。 4338327 誓三生不生尔气， 95028 揪吾拧尔发。 8419716 罚誓依旧去亦留， 93993 久散久久散！ 7510582 沏壶意宁吾弗爱， 09749 拎酒气死舅。 4459230 世事无究爱山岭， 78164 去发依入寺。 0628620 岭绿艾发乐而宁， 89986 不酒久发乐！ 2803482 爱播灵山事博爱， 53421 吾深思爱矣： 1706798 意气零落去酒吧， 21480 爱抑逝不临。 8651328 不乐无益山儿爬， 23066 爱上岭麓绿。 4709384 始祈领救三发誓， 46095 释乐领救吾” ( http://www.douban.com/online/10359870/discussion/),  很多人就能记住了.  这种作法实际上是把容量有限的工作记忆改装成相互关联的小故事, 然后转移记录在容量几乎无限的明确记忆 (explicit memory)中. 患者HM完全失去了明确记忆的能力, 所以虽然他有完整的工作记忆, 却不可能学会一首新诗,一个生词, 记住一件刚才的事. 

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以下还有3000字, 几个图.