来自 赢咖心境 2019-11-14 00:00 的文章

赢咖:记不住过去,想不了未来:这样的健忘症

他们是“一笔无价的记忆研究财富”

Michael D Lemonick 是《科学美国人》(Scientific American)的编辑。2017 年,他出版了新书《永恒的当下:一个关于健忘症、记忆和爱的故事》(The Perpetual Now: A Story of Amnesia, Memory, and Love)。目前,莱蒙尼克住在新泽西州的普林斯顿。

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过去十年时间里,我经常造访印度瑞诗凯诗(Rishikesh,印度最著名的朝圣中心之一,也是印度最主要的瑜伽静修圣地——译注)的一个静修处(印度教的修行场所)。这家静修处名叫 Parmarth Niketan 瑜伽学院,位于恒河岸边,距离甲壳虫乐队(The Beatles)拜访禅师玛哈礼师(Maharishi)时居住过的静修处仅有大约半英里(约合 0.8 公里)的距离。

如你所料,我在 Parmarth Niketan 瑜伽学院的主要日常活动之一就是冥想沉思。无论是独自修行还是与他人一起入定,我都努力清空大脑中的一切杂念,只关注当下。我会竭尽全力,将回忆过往的思绪和担忧未来的焦虑抛在脑后。我想要彻底沉浸在当下,享受完美的内心平和。不过,我做得始终不够好。

过去几年中,我多次接触一位几乎完全活在当下的人。不过,她却不是主动选择这样的生活方式。2007 年,朗尼·苏·约翰逊(Lonni Sue Johnson)的大脑感染了单纯疱疹病毒 2 型(HSV-2)。几周之后,病毒的威力开始显现:约翰逊曾经是一名成功的商业艺术家,她为《纽约客》杂志绘制多期封面,还帮其他著名出版物创作了大量插图。患病后,病毒吞噬了她大脑内侧颞叶中的大部分组织。在记忆形成和存储过程中发挥关键作用的海马体(一种形状像海马的结构)受损尤其严重。

失去结构完整、功能健全的海马体之后,即将步入花甲之年的约翰逊再也不能调取一生中积累的大量记忆。她不记得自己曾经结过一次婚,不记得自己挚爱的父亲早在大约 20 年前就撒手人寰。她在纽约州北部的一个农场中居住了十年时间,对那里有着深厚的感情。可是,如今她却觉得这个农场十分陌生。她认不出自己的妈妈和妹妹,相识时间最久的闺中密友在她眼中也如同陌生人一般。

对于一个大学主修艺术史专业的视觉艺术家而言,更具灾难性的事情还在后面。约翰逊认不出一些享誉世界的大师之作:她认得达·芬奇的《蒙娜丽莎》和《最后的晚餐》。但却不认得其余的世界名画。约翰逊还是一位演奏古典音乐的音乐家(专攻中提琴),但如果你在她面前轻声哼唱《砰!去追黄鼠狼》(Pop Goes the Weasel,西方经典儿歌——译注)、《生日快乐》、《威风堂堂进行曲》(Pomp and Circumstance)、门德尔松的《婚礼进行曲》(Wedding March)或者圣诞颂歌,她说不出这首曲子叫什么,也不知道曲子适用的具体场合。实际上,约翰逊得了一种被神经系统科学家称为逆行性健忘症(retrograde amnesia)的疾病,丧失了回忆起过去发生事情的能力。

更糟糕的是,约翰逊还患有所谓的顺行性健忘症(anterograde amnesia)。换言之,她几乎丧失形成新记忆的能力。如果你遇见她并和她聊天——她依旧具有语言功能——然后离开房间一段时间。再回来之后,她根本记不起此前曾经见过你。只有经过不断重复,受损的大脑才能储存新的信息:一遍又一遍听到父亲去世的消息之后,约翰逊终于牢记,以后再听到其他人谈及父亲去世时就不会感到震惊。患病九年之后,神经系统科学家依旧认为她“严重健忘”。如果世间有谁能活在当下,那此人非朗尼·苏·约翰逊莫属(虽然这不是她自愿选择的结果)。

约翰逊并不是神经系统科学史上第一个出现这种病情的人。实际上,首例患者的“殊荣”属于亨利·莫莱森(Henry Molaison,更多人称之为 HM)。莫莱森患有严重的癫痫,医生对他的病情几乎束手无策。1953 年,试图治愈癫痫的医生通过手术切除了他大脑中的部分海马体(人体的大脑结构中有两个海马体,左右半球各有一个)。当时,没有人知道海马体的具体功能。但是当莫莱森从手术室中醒来后,人们立即发现问题的严重性。他能够认出父母,但不管与医生和护士交谈过多少次,他却始终记不住医护人员的身份。虽然去了无数次厕所,可他怎么也记不住去厕所的路。失去海马体的同时,莫莱森也失去了形成新记忆的能力。意识到自己所作所为的影响之后,负责手术的医生威廉·比彻·斯科维尔(William Beecher Scoville)感到惊骇万分。

约翰逊大脑感染 HSV-2 病毒大约一年后的 2008 年,莫莱森与世长辞。他可能是医学史上被人研究最多的研究对象。他所经历的悲剧我们无法想象,但他为科学做出的贡献同样无法估量。通过观察莫莱森大脑已经丧失的功能和仍然保留的功能,神经系统科学家开始渐渐对记忆有所了解。在此过程中,我们了解了记忆存在的物理状态、在大脑中储存的位置以及形成和读取机制。永远活在当下的莫莱森活了很久,因此已故的 MIT 神经系统科学教授苏珊娜·科尔金(Suzanne Corkin)有机会对他进行长达四十多年的科学研究。2013 年,科尔金将关于莫莱森的研究成果汇集成册,出版了《永远的现在时》(Permanent Present Tense)一书。

《永远的现在时》

莫莱森对神经系统科学的意义太过重大,不管你怎么夸张,都不会言过其词。因为有了莫莱森,科学家才能解答一个困扰了他们数十年的问题:记忆储存在大脑中的哪个位置?上世纪 20 年代,哈佛大学心理学家卡尔·拉什利(Karl Lashley)想要通过研究老鼠找到答案。他训练老鼠学会走迷宫,然后依次摘除老鼠大脑的某个部分,观察手术对它们记忆的影响。本质上来说,拉什利的实验并没有找到正确答案。摘除大脑组织造成老鼠的记忆力下降,但记忆力受损程度与摘除部位的大小有关,与摘除的具体是哪个部位无关。于是,拉什利认为负责记忆功能的器官是大脑整体,而不是某个特殊的部位。

但是,莫莱森的案例证明实际情况与拉什利的判断恰恰相反。海马体受损后,莫莱森的记忆力遭到严重破坏。从某种意义上而言,记忆也许散布在大脑的每一个角落——视觉部分存储在视觉皮层中,声音部分存储在听觉皮层中,触觉、语言和情绪部分则分别存储在大脑中这些感受最初产生的部位。但是,海马体和在它附近的内嗅皮层、嗅周皮层和海马旁回皮层无疑起着至关重要的作用——负责将不同类型的记忆部分整合在一起。如此一来,每当我们回忆起一段经历时,大脑就会调用存储的画面、声音、感觉和情绪,将它们重新组装,形成一个清晰连贯的整体。

科尔金的导师是加拿大蒙特利尔麦吉尔大学(McGill University)的神经心理学家布伦达·米尔纳(Brenda Milner)。师徒二人通过实验证明,记忆并不是一个单独的实体。早在她们之前,就有心理学家提出过类似的怀疑。研究心灵哲学的英国哲学家吉尔伯特·赖尔(Gilbert Ryle)曾经指出,“知道如何做某事”和“知道某事”之间一定存在本质区别。如果你回忆起如何骑自行车、打网球或者其他与我们如今认为和“肌肉记忆”有关的事情,你会发现这个过程与我们有意识地唤起通常被人们称之为记忆的事实存在明显区别。因为某种原因,你无法用词汇具体形容出自己是如何做出某些动作的。你只是记得那种感觉。莫莱森的记忆功能严重受损,无法读取和形成记忆的事实(也就是神经系统科学所谓的记忆)。但是,他还记得如何走路和说话,能够毫不费力地在草坪上割草。他还有肌肉记忆,或者用更科学的术语来说,他还有程序记忆(procedural memory)。

虽然几乎失去了形成新的有意识记忆——更准确地说是陈述性记忆(declarative memory)——的能力,但莫莱森却能够形成新的程序记忆。米尔纳在莫莱森接受完手术的几年之后发现了这个问题:她让莫莱森在纸上画出星星,但却不允许他直接看着纸张。相反,莫莱森只能通过一面镜子看到面前的纸和笔。这样画星星难度极大,因为手部的实际移动方向要与眼睛获得视觉信息想让你手部移动的方向相反。经过多次训练之后,任何人都能画出更漂亮的星星,莫莱森也不例外。在一段时间里,他每天都练习对着镜子画星星。此时他无法形成有意识的记忆,也就是说不管练了多少次,他都不记得自己以前做过同样的练习。虽然如此,但莫莱森的表现还是越来越好。这让他大吃一惊。经过几天练习之后,他已经能相对轻松地对着镜子画出星星。他告诉米尔纳说:“我好像挺善于对着镜子画星星的。”

莫莱森让我们发现,程序记忆似乎是一个与陈述性记忆完全不同的独立系统。这是他对记忆研究领域做出的最伟大贡献之一。他的另一个伟大贡献在于让我们了解陈述性记忆本身似乎也分为两种类型。我们能想起一般事实——北达科他州的首府是哪里,在达拉斯遇刺的美国总统叫什么,美剧《老友记》中人物角色的名字。我们还能想起关于人生中具体事件的记忆,比如孩子出生的时间,前去巴黎度假的时间,度假期间看到的场景,参观埃菲尔铁塔时的心情有多么激动。神经系统科学家称其为情景记忆(episodic memory),因为这些记忆与具体的情景有关。

虽然莫莱森非常善于想起一般事实——俗称语义记忆(semantic memory)——但他几乎没有任何情景记忆。他能说出自己在哪长大,也知道巴比·鲁斯(Babe Ruth,美国著名棒球运动员——译注)是谁。他甚至还能想起父母曾经带着自己沿着莫霍克小径(Mohawk Trail,一条风景优美的高速公路,穿越马萨诸塞州西部的旅游胜地伯克希尔[Berkshires]地区)自驾旅行。但是,他只能记起两个与自己有关的自传性质具体情境:一次是乘坐小型飞机的惊心动魄,另一次是人生中第一次试着抽烟。

莫莱森和父母。

除了米尔纳和科尔金,还有很多许多神经系统科学家也希望借助莫莱森解开记忆的秘密。这些科学家最初集中在加拿大的蒙特利尔,后来多来自美国马萨诸塞州的剑桥市。他们竭尽全力,想要从莫莱森的病情中多找到一点新的发现。毫不夸张地说,有关莫莱森的研究开启了现代记忆研究领域的大门。从大脑结构到个体细胞,所有关于记忆的研究源头都可以追溯到莫莱森身上。发现神经元(一种脑细胞)在记忆形成过程中发生物理变化全过程的神经系统科学家埃里克·坎德尔(Eric Kandel)从未与莫莱森或者其他任何健忘症病人合作,而是凭借对巨型海蛞蝓的研究斩获诺贝尔奖。但是,神经系统科学家米尔纳和外科医生斯科维尔向全世界介绍莫莱森病情的原始科研论文却给了他很大的启发和帮助。

很多人都说莫莱森一般情况下非常平静,为人处事和蔼可亲。不管科研人员安排什么样的任务,他都能顺利完成,而且没有丝毫的抱怨。但如果你问他明天具体要干什么,他确实说不上来。此外,记忆的丧失让他永远不能以切实具体的方式幻想未来。所以面对明天打算干什么的问题,他可能这样回答:“做有意义的事情。”

然而,陷入永远只能活在当下的僵局并不是导致莫莱森选择悠闲生活方式的必然原因。克莱夫·韦尔林(Clive Wearing)就是最好的证据。这位英国音乐家兼电台节目制作人在 1985 年因为感染患上 HSV-2 病毒而患上脑炎,进而导致出现逆行性健忘症和顺行性健忘症。与莫莱森不同,韦尔林觉得患病后的生活恐怖异常。2007 年,奥利弗·沙克斯(Oliver Sacks)在《纽约客》杂志的一篇文章中写道:“韦尔林表现出绝望的孤独、恐惧和慌乱。他不断敏锐而痛苦地意识到,自己的生活中一定出了奇怪而可怕的事情。”不管什么时候,韦尔林都记不住几分钟之前刚刚发生的一切。这让他倍感痛苦和焦虑。他总是坚信自己刚从熟睡中惊醒,脑子有点迷迷糊糊。不过,他接着会发现自己根本无法记住几秒钟之前发生的事情。这又让他陷入彻头彻尾的困惑之中。

面对永远活在当下的病情,韦尔林表现出无尽的恐慌。莫莱森却温和淡定地接受一切,大部分时间里都很平易近人。朗尼·苏·约翰逊此前就是一个阳光的人,患病后更是一直保持着快乐积极的人生态度。每次与她见面,她都表现得非常开心。即便你在一小时之前,一天之前或者更早之前多次自我介绍,但她还是想要知道你的名字。她想要知道你是否喜欢画画。约翰逊喜欢画画,她想要让你参观自己目前正在绘制的画作。事实上,约翰逊清醒的时候几乎一直都在画画。如果有机会,她还会为了画画而彻夜不眠。所以从好几年前开始,妹妹艾琳(Aline)就会在睡前和她聊天,用温柔的声音哄着她慢慢坠入梦乡。

也许,最适合用来形容约翰逊性格的词是“永远开心”。她对自己的艺术作品充满喜悦,热衷于创作图文并茂的找词游戏(从排在格子的字母里找出隐藏于其中的单词)。总体来说,她很喜欢词汇和字母。聊天过程中,约翰逊喜欢用双关语(患病之前就有此爱好),还喜欢在口头表达的过程中玩找词游戏(从说出来的单词中发现隐藏的单词)。有一次听到名为《随想曲》(Caprice)的音乐后,她说:“你知道 Caprice 这个词可以拆分成 cap 和 rice 吗?”可以想见,说这话的约翰逊脸上洋溢着灿烂的笑容。

图片版权:Lonni Sue Johnson

音乐能让约翰逊感到快乐。她现在依旧拉中提琴,能够读懂五线谱,最喜欢做的事情之一就是用由 A 到 Z 开头的单词随机创作歌曲。创作过程中,她会首先即兴拉出一段旋律,同时填上歌词。约翰逊过着无拘无束的生活:2015 年,她 97 岁的母亲驾鹤西去。追悼会上,约翰逊读了一篇纪念患上健忘症之前时光的文章,用中提琴演奏了一段巴赫的曲子,唱了一首自己按照字母表顺序创作的歌曲。在场的所有人都被她的表现深深打动。表演过程中,她坐在约翰·霍普金斯大学(Johns Hopkins University)神经系统科学家迈克尔·麦克洛斯基(Michael McCloskey)身边。约翰·霍普金斯大学对约翰逊开展了多年的研究,约翰逊也曾多次与麦克洛斯基见面。不过,她仍然认不出这位科学家究竟是谁。

约翰逊的乐观精神是上天送给神经系统科学领域的一份礼物。约翰·霍普金斯大学科研团队每次都会设计长达好几个小时的研究项目,而她几乎总是非常配合。负责大部分科研测试的博士后艾玛·格雷戈里(Emma Gregory)介绍说,一旦开始从事研究记忆的测试,约翰逊就会进入 100% 的全身心投入状态。格雷戈里表示:“这真的令人感到惊讶。我们找了不少神经功能完全正常的对照组参与实验,可他们也做不到约翰逊那样的专注和投入。”

在新泽西州的普林斯顿大学(Princeton University),另一组科研人员也在研究约翰逊的病情。她毫无怨言地钻进功能性磁共振(fMRI)设备狭小幽闭的扫描舱内,接受检查。扫描过程中,她经常用临时想到的找词游戏将科研人员逗得哈哈大笑,而她自己也会开心地笑起来。唯一的麻烦在于,约翰逊偶尔会在该躺着不动的时候开始唱歌跳舞(扫描舱内空间局促,但她还是会尽力扭动身躯)。

约翰逊不仅是一个非常容易共事的人,更是一笔无价的记忆研究财富。莫莱森高中毕业后就再也没接受过正规教育,严重的癫痫使他无法掌握任何专业技能。他的最高专业成就是在制造电动机的工厂流水线上缠绕铜线圈。相比之下,约翰逊在生病之前掌握了更多的知识,人生经历也更加丰富多彩。她不仅是一位极其成功的插画师和才华横溢的业余中提琴演奏者,更是一位私人飞机驾驶员(拥有两架小型飞机)。她还开办小型企业,能做到处理好商业艺术业务的同时在农场里经营一家有机牛奶厂。另外,她还热衷于阅读和写作。因此与约翰逊合作的神经系统科学家拥有更丰富的资源,能够研究更加多样化的科学问题。

但是,科学家还未建立起专门分析约翰逊这种履历丰富健忘症患者的固定科研流程。约翰·霍普金斯大学的神经系统科学家从他们能想到的最基础层面开始进行研究,设计出“这幅画的作者是谁”测试,而约翰逊认不出大部分画作。她关于艺术、艺术家、主要专业领域的语义记忆严重受损。值得注意的是,当科学家将部分约翰逊自己的作品加入到测试之中时,她每次都能准确地识别出来。更令人惊讶的是,当研究人员将与约翰逊画风类似的作品加入到测试之中时,她能够有所察觉,并认为这些作品可能是自己所画。这显然不是情景记忆,因为艺术品不是事件。但我们也不知道它是否属于语义记忆,因为这段记忆的重点是难以形容的艺术品质量,而不是一系列事实。约翰·霍普金斯大学的科学家芭芭拉·朗多(Barbara Landau)接受采访时表示:“我觉得我们不知道应该如何为这种记忆定性。”

此后,研究人员又开始测试约翰逊关于如何创作艺术品的知识。患上健忘症一年后,约翰逊又重拾画笔。这不是什么令人感到惊讶的事情,因为创作艺术的身体活动属于程序记忆。莫莱森的案例告诉我们,当一个人失去海马体后,程序记忆依旧可以保存得相对完好。真正让人惊讶(实际上是震惊)的是约翰逊面对如何着手创作水彩画和钢笔画这个具体问题的答案。她能完整叙述出如何在画面上表现出立体效果,知道画油画和丙烯画时分别应该用什么类型的画笔。她还能够和你关于交流有关设计原则的话题。时至今日,没有一个科学家能够解释为什么她受损的大脑依旧可以读取这些此前存储的信息。

当科研人员将研究领域从艺术转向音乐后,更多令人惊讶的事情接踵而至。约翰逊在一个连三年级小学生都能通过乐曲辨识测试面前败下阵来。接着约翰·霍普金斯大学的研究团队让她拿出中提琴,完成专门为她设计的音乐学习测试(虽然听起来不太可能,但研究人员的确在学校里找到一位中提琴技术纯熟且主修神经系统科学领域的本科生)。在一系列测试环节中,约翰逊先要完整演奏一首难度很高的曲子。接着研究人员拿走乐谱,隔一段时间后再放回来。她根本不知道自己之前看过这份乐谱——名为《随想曲》的音乐——所以每一次都会高兴地说 Caprice 这个单词可以拆分成 cap 和 rice 两个单词。与莫莱森反复练习画星星的实验一样,约翰逊也在不断练习后越拉越好。不过,学习高难度的新乐谱和学习高难度的认知任务之间还是有很大区别。高难度的认知任务不仅需要调动运动机能,更要有意识地留心曲子的音高、音调和速度,不断对这三者进行调整,确保演奏出来的音乐尽可能的悦耳动听。

最后,科研团队测试了约翰逊的航空飞行知识:飞机部件的名称和作用,如何在不同风力条件下调整参数,飞行员必须掌握的飞行规则和相关规定。他们没有让约翰逊亲自驾驶飞机升空,因为这种做法风险太大。不过他们目前仍在考虑让约翰逊操控飞行模拟器。在航空飞行知识测试环节中,约翰逊又一次用与传统神经系统科学认知相悖的表现让众人大吃一惊。失去海马体之后,她本应该无法调用很多此前掌握的具体事实性信息。但是,约翰逊却依旧了解很多关于飞行的信息。格雷戈里说:“她不是什么都知道,但她知道的着实不少。”

图片来自 Roman Kraft on Unsplash

早在她患病之前,研究记忆的科学家就有一些推测。如今,约翰逊实际行动证明科学家们的猜想是正确的:通过莫莱森总结出的记忆分类模式——现实发生的事件属于陈述性记忆,存储在海马体中;身体机能属于程序性记忆,并不储存在海马体中——太过简单,远远达不到科学要求的严谨。

“巴黎是法国首都”这一知识属于语义记忆,你几乎肯定不记得自己曾经在哪学到过。但是,你肯定在过去的某个时间点首次掌握了这个事实。此后的几天或者一周时间里,这还属于情景记忆。但五年之后,你可能早就忘了当时的具体情形,只是牢牢记着法国首都是巴黎的具体事实。一位神经系统科学家曾经举过这样一个例子:假设一个人记得自己参加过高中的毕业舞会,莫莱森也能想起这个事实,但他回忆不出当时具体情境的细节,所掌握的只是语义记忆罢了。什么样的记忆才算情景记忆?记得和谁一起去的舞会算是情境记忆吗?你是否还要想起当初和谁聊过天?具体聊了什么?舞会上提供的菜品都有什么?实际上,虽然海马体受损病人的情景记忆受影响程度远比语义记忆要大,但我们仍然很难清晰地找到划分两者的分界线。

研究人员还发现,我们还存在一些既不属于情景记忆,也不属于语义记忆的记忆。普林斯顿大学的科学家对约翰逊进行了所谓的“统计学习”测试——实验中,受试者能在不知不觉中注意和掌握关于世界的知识。比如说你开车走了一条新路线,行驶过程中就必须随时查看地图、提前写好的行驶路线指示或者 GPS 数据。如果你不断在这条线路上开车,大脑就不再依赖地图,而是通过固定模式形成导航机制——看到银行对面那家位于街角的星巴克,你就知道要在下一个红绿灯右拐。你从没意识到自己记住了这个信息,但你看到相应标志建筑后就能识别出要走的路线。在约翰逊患病之前,我们尚不清楚海马体是否参与了这个学习过程。通过对她研究,我们得出结论:海马体的确参与,因为约翰逊无法通过统计学系测试。

但是,约翰逊具备适应性学习能力。所谓适应性学习,指的是我们掌握环境中的哪些画面、声音和物体需要得到关注,哪些不需要留心的过程。比如说我们在不知不觉中知道,高速上遇到对向正常驶来的车辆时不需要对它太过关注,但突然朝向我们驶来的车辆意味着危险可能降临,需要多加留心。不过,海马体在统计学习过程中发挥的作用还不明晰。根据传统神经系统科学的认知,海马体可能发挥着至关重要的作用。但是约翰逊接受的测试证明,海马体的作用并非不可或缺。

经过三、四年的实验,神经系统科学家发现自己的收获不尽如人意。他们最初希望能从约翰逊身上了解很多关于记忆的秘密,但实际上只能算是掌握了一点皮毛。好消息是约翰逊今年只有 66 岁,身体情况非常健康。她不可能像莫莱森一样,连续 50 多年都为记忆科学事业献身。但是考虑到研究人员目前从她身上找到的发现,她对科学事业的贡献可以轻轻松松与莫莱森相媲美。所有迹象都表明,她将继续满怀热情和喜悦地配合科研人员——只不过她永远不能回忆过去,也永远不会幻想未来。


翻译:糖醋冰红茶

题图来自 Laura Fuhrman on Unsplash;长题图来自 pine watt on Unsplash