米尔纳--探索记忆之谜的先行者

米尔纳--探索记忆之谜的先行者
顾凡及
【摘要】英裔加拿大神经心理学家米尔纳（1918—），毕业于英国剑桥大学，先后在加拿大麦吉尔大学和英国剑桥大学获得哲学博士和理学博士学位。

1952年起在麦吉尔大学任教。

她是英国皇家学会会员，并由于有关颞叶和别的脑区在学习、记忆和语言方面的作用所作出的杰出贡献而荣获2004年国家科学院的神经科学奖。

2014年5月她又和英国神经科学家奥基夫（John O’Keefe，2014年诺贝尔奖
得主）、美国神经病学家赖希勒（Marcus Raichle）共享卡夫里神经科学奖。

她
对科学强烈的好奇心和执着钻研为后人树立了榜样。

%English Canadian neuropsychologist Brenda Milner (1918—) graduated in Cambridge, and got her Ph. D. and Sc. D. from McGill University and Cambridge University, respectively. She has taught in McGill University since 1952. She is a member of Royal Society of London, and She won the National Academy
of Sciences Award in Neurosciences in 2004 for her seminal investigations of the role of the temporal lobes and other brain regions in learning, memory, and language. In May 2014, she shared Kavli Prize in neurosciences with 2014 English Nobel Laureate John O’Keefe and American neurologist Marcus Raichle. Her strong curiosity in science and tenacity of purpose not to be discouraged when the going got rough has inspired others to follow her example in researches.
【期刊名称】《自然杂志》
【年(卷),期】2014(000)006
【总页数】6页(P458-463)
【关键词】记忆;失忆症;海马;长时记忆;短时记忆
【作者】顾凡及
【作者单位】教授，复旦大学生命科学学院，上海200433
【正文语种】中文
加拿大神经心理学家米尔纳(Brenda Milner)(图1)通过对失忆症病人亨利·莫莱逊(在他生前，为了保护隐私，科学文献中一般称他为H. M.)几十年的追踪研究，首
先发现了内侧颞叶在记忆功能中所起的作用，同行称她这几十年的工作成就超过了之前几百年的记忆研究。

她对记忆、大脑半球特异化和额叶功能的神经心理学研究都做出了开创性的研究，并启发后人(包括诺贝尔奖得主坎德尔)对记忆进一步深入研究。

坎德尔称颂她说：“米尔纳对H. M.的研究是近代神经科学史上的丰碑之一，它开辟了研究脑中两种记忆系统(显式记忆和隐式记忆 )的途经，也为以后对人类记忆及其异常的一切研究打下了基础。

”[1]
这一小标题中的“混沌”一词并无任何不敬之意，只是表示米尔纳从事记忆研究并非从小刻意为之，甚至她走上科学之路，也诚如她在自传中的第一句话所说：“从我的背景来看，没有哪怕一丁点儿迹象可以预言我会以科学作为自己的毕生事业。

”在她成长过程中的一连串偶然事件影响了她的整个人生轨迹。

就像混沌动力学里所说的那样，开始时的一小点变化会引起未来极大的变化。

没有什么可以设计“人生的起跑线”。

1918年米尔纳出生于英国曼彻斯特一个艺术氛围浓厚的家庭里，父亲是《曼彻斯特卫报》的一位音乐评论作家，业余酷爱园艺，她家的房子矗立在一大片花圃之中。

他还为教堂演奏管风琴，由于才艺出众而得到资助赴德深造4年。

除了音乐训练
之外，他大部分都是自学成才，他认为当时的正规教育扼杀了创造精神。

她的母亲原来是父亲的一位学生，跟着他学习歌唱。

就在这么一个艺术家庭里，令父母失望的是他们的独生女儿却毫无“艺术细胞”。

不过他们还是接受了这个事实，并不硬逼她学琴棋书画。

父亲教她算术、莎士比亚的作品和德语。

家里有一间藏书室，里面摆满了散文和诗集，小米尔纳沉醉于其中，但是其中没有一本书和科学有关。

她8岁那年父亲突然过世，母亲送她到一所女子学校求学，父亲传授给她的自学
能力使她在许多科目上都名列前茅而跳了一级。

当时的英国中学是文理分科的，所以到她15岁那年，就得决定自己是选文科还是理科，这使她面临一项两难的选择。

当时她的喜爱是拉丁文，如果学校里开设有希腊文和其他古典课程，她很有可能选文科，但是不幸的是，也是很幸运的是并没有；此外，她觉得外语和文学，如果需要，以后任何时候都可以再学，但是如果在年轻时不学科学，以后再想学就晚了，因此她选了理科。

她的班主任对此大为恼火，因为她觉得米尔纳这样做，以后要想申请牛津或剑桥的奖学金就更难了。

母亲虽然也希望她念文科，但还是一如既往地支持女儿的志愿。

这是对初始条件的又一次扰动。

这确实是搏了一次，但是结果她赢了，1936年她拿到了奖学金进入剑桥。

世事从来也不是一帆风顺的，在读了一年数学之后，她发现自己不大可能在数学上取得杰出成就，于是考虑转行，不过她对于数学推理的兴趣依然，因此她考虑转到哲学和逻辑方面。

但是她所在学院的高年级学生劝告她说很难靠哲学谋生，他们建议她转到心理学方面。

当时她所在学院的一名教授巴特利特(F. C. Bartlett)已经由
于对记忆的研究而声名大噪，他的妻子又是该学院的心理学系主任，她对米尔纳表示欢迎，还给了她一本《实验心理学手册》，让她在暑假好好读一下，以便进入这一新的领域。

这是她人生的又一个转折。

对她来说，实验心理学真是一个幸运的选择，这满足了她对动物行为越来越大的好奇心，而且在巴特利特的领导之下，剑桥的心理学系和生理学的关系越来越紧密，
而诺贝尔生理学或医学奖得主阿德利安的生理学实验室和他们系又在同一栋楼里。

对她影响最大的是她的导师赞格威尔(Oliver Zangwill)，他强调对脑功能失常的分析，认为由此可以一窥正常脑的功能机制。

这一正确的观点无疑对她以后的事业起到了很大的作用。

多年以后她回忆说，剑桥心理学对脑机制的强调使她受益终生。

1939年她大学毕业并留校做研究工作，但是二战开始了，实验室不得不把工作转向和战争有关的课题，例如在挑选飞行员时应该做什么样的测试。

后来她又到克赖斯特彻奇(Christchurch)从事评估雷达操作员的工作。

正是在那里她遇到了后来成为她丈夫的彼得·米尔纳(Peter Milner)，一位在雷达部门工作的电气工程师。

1944年战争已经胜利在望，就在她开始考虑战后的前程时，彼得受邀到加拿大的蒙特利尔从事原子能研究，这时他们刚结婚，因此她也随夫去了蒙特利尔。

又一个人生转折。

在那儿她在蒙特利尔大学心理学系找到了一份教职。

她也常到当地的另一所大学麦吉尔大学去参加科学讨论会。

当时因为后来提出学习机制的突触可塑性假设的赫布(Donald Hebb)也刚应聘到麦吉尔大学任教，讨论会逐章讨论赫布那本后来名满天下的巨著《行为的组织》的草稿，米尔纳对此深感兴趣。

由于在北美要想以科研为生一定得有博士学位，因此她决心到麦吉尔大学攻博。

1949年她终于说服赫布接受她做他的研究生。

人生的一个新篇章开始了。

吸引赫布回归麦吉尔大学的原因之一是该校多学科研究的氛围。

在那里合作共事的不仅有生理学家，还有在蒙特利尔神经病学研究所(MNI)工作的临床脑外科专家彭菲尔德(Wilder Penfield)——在他生前，人们曾称他为“在世的最伟大的加拿大人”。

彭菲尔德答应赫布可以派一名研究生到他那儿去研究为了治疗药石无效而不得不做脑外科手术的病人。

赫布就问米尔纳是否愿意以此作为她的博士论文题目——研究颞叶损伤所造成的后果，她同意了，赫布对她的临行赠言是：“尽可能使自己有用，不要妨碍他人。

”
1950年她到了MNI以后，很快就发现这正是她喜欢的工作。

她饶有兴趣地看着
彭菲尔德用电极刺激清醒癫痫病人的皮层，病人报告他们的感受，有一小部分病人会报告说他们体验到了往日的情景。

虽然彭菲尔德表现出对记忆问题的极大兴趣，但是当时米尔纳还没有打算从事记忆研究，因为她的论文是有关颞叶损伤的问题，而此前在这方面对人的研究很少。

当时为人所知的是克吕弗(Klüver)和布西(Bucy)在1937年所发现的双侧切除猴颞叶后表现出来的“精神盲”，这些猴子行动自如，但是不再能识别对象，随便碰到什么东西都要塞到嘴里去，因此她有理由期望在对病人作了颞叶切除之后也会表现出视觉缺陷。

但是对病人一般都只做单侧切除，因此不大容易看到明显的变化。

她想对病人在术前和术后进行对照研究，但是由于她在城市另一头的蒙特利尔大学还有教学任务，而彭菲尔德做手术的时间又很不规律，常常到最后一分钟才决定做哪个人，她在两地疲于奔命就可想而知了。

不过到1952年，她已积累了论文所需要的足够数据。

她发现术前病人在识别图形方面就略有困难，而术后则大大加重了，而且切除右侧颞叶的后果更为明显。

当她开始论文写作时，她发现还有些问题需要进一步研究。

例如她曾经注意到左侧颞叶损伤的病人常常抱怨记性不好，而且这种缺陷总是和语言有关，例如忘了听到或读过的东西。

这就迫使她不管愿意不愿意都需要研究记忆问题。

按照原来的计划，她可以在1952年取得博士学位后重返蒙特利尔大学，并得到一个终生教职。

当她告诉赫布她打算放弃这一职位而继续研究彭菲尔德的病人时，赫布直率地说她一定是疯了，因为那时经济很不景气，要找一个稳定的工作并非那么容易，而且据他的观察，“没有一位心理学家能够在MNI待得长”。

但是当他看到她意志已定时，他还是答应给她一年博士后的经费支持。

出乎她的意料，一年还没有到，彭菲尔德告诉她：“您一定得到我们这儿来，我们需要您。

”米尔纳真不敢相信伟大的彭菲尔德会说出“我们需要您”这样的话。

他给了她一间办公室，这样她可以更容易地和病人交往，还给她开了一笔小的薪金。

这使她看到了神经心理学在MNI还是有前途的，而且这时又有两名病人在做了单侧前颞叶切除后有了严
重的记忆丧失。

彭菲尔德在早期只切除颞叶前部，但是往往还是控制不了癫痫发作，因此后来不得不做第二次手术。

当时彭菲尔德之所以不轻易触及颞叶内侧面的海马(图2)等结构，这倒并不是因为他已经认识到了海马对记忆的重要性，而只是因为他觉得这个美丽的大结构一定有什么重要的功能，在可以不要触及它的时候，还是尽量不要触及它吧。

但是有一位文献上称为P. B.的病人，切除前颞叶后癫痫依然要经常发作，因
此不得不对他做第二次手术。

在手术前米尔纳对他的智力和记忆等各方面都进行了测试，结果表明除了癫痫发作之外，其他一切正常。

这次手术中他们切除了他左颞叶的内侧面，结果病人产生了严重的、永久性的短时记忆丧失，而其他认知能力则没有受到多大影响。

他只要注意力一转移，就对刚刚做过的事茫然无知，同时对术前几个月内发生的事也毫无记忆。

他对医生抱怨说：“您们这些人都对我的记忆动了些什么手脚呀？”这是她第一次接触到失忆症的问题。

彭菲尔德当然对此深为忧虑，不过也有同事安慰他们说，这也许是个原因不清的特例。

但是接下来另一位病人F. C.在切除了包括海马、前海马和旁海马回等的左内侧颞叶之后也表现出类似
的失忆症症状，这就不能再用这样的话来搪塞了。

为什么以前的许多病人在作了单侧颞叶切除之后并没有表现出这样严重的失忆症，而这两个病人则如此严重呢？他们认为很可能是这两位病人对侧半球的内侧颞叶本来就有没有检测出来的萎缩性损伤，因此当彭菲尔德切除了左半球大部分的海马和旁海马回实际上就等于是剥夺了病人的双侧海马功能。

他们特别强调了海马在其中所起的作用是由于对P. B.的手
术分了两个阶段，而只有在第二阶段切除了颞叶的内侧面，记忆问题才明显地暴露出来。

他们的这一假设只有在9年后当P. B.过世之后作尸检才得到了最后的证实。

1955年他们在美国神经病学会会议上对这两个病例做了报告。

美国康涅狄格州的一位神经外科医生斯科维尔(William Scoville)读到他们的摘要后立刻打电话给彭
菲尔德，告诉他说他的一位名叫H. M.的病人在作了双侧内侧颞叶切除，而且也只
切除了这些部位之后也出现了类似的记忆问题。

他邀请米尔纳到他那儿去共同研究H. M.以及其他类似的病人。

1953年斯科维尔对一位时年27岁的癫痫病人H. M. (图3)作了双侧颞叶切除(图4)。

H. M.原来是一位在装配线上工作的工人，由于癫痫经常发作以致无法工作甚至正常生活，药石无效。

无奈之下，只能动了手术。

术后癫痫是控制住了，但是付出代价之高却是斯科维尔始料之所不及的。

就在术后的最初几天里，H. M.就明显地表现出短时记忆缺损。

他记不住是否吃过早饭，在医院里老迷路，除了斯科维尔医生之外，他对谁都认不出(斯科维尔医生已经为他看病多年)。

他对术前3年内的往事也都已如过眼云烟，但是对比这更早以前的往事却都还记得。

他说话得体，待人接物也没有什么问题。

1955年米尔纳首次见到H. M.，发现他的情况一如彭菲尔德的那两个病人，不过情况更为严重。

他的智商没有问题，甚至比术前还高了十几分，这可能是因为他不再发作癫痫，也减少了用药。

如果让他不断复诵584这个数字，他可以记住15分钟没有问题，但是只要一打岔，他就连要他记某个数字这回事都已杳如黄鹤了。

这说明他还有即时记忆，但是不能把这个记忆转化为长时记忆。

[3]
米尔纳尽管追踪研究了他近50年，但是他还是不知道她是谁，所以当米尔纳去看他时，不得不每次都要自我介绍一番。

对于他的情况米尔纳总结说：“他不能学习一丁点儿新知识，他生活在过去小时候的世界里。

你可以说他的个人历史停止在了动手术的那个时间点上了。

”这说明他虽然依然有关于自己的经历和知识的短时记忆，但是他不能把短时记忆转换成长时记忆。

为了让读者有更直观的印象，下面我们照抄米尔纳和他之间的一段对话：
“通常每天您都干些什么呀？”
“哎呀，这正是我回答不了的，我记不住事。

”
“嗯，那么现在的美国总统是谁呀？”
“我答不了，我一点都记不住。

”
“总统是男的还是女的？”
“我想是位男士吧。

”
“他的第一个字母是G. B.(指乔治·布什——笔者注)，这能帮你想起点什么吗？”“没用，还是想不起来。

”
“你知道你昨天都做了些什么吗？”
“不，我不知道。

”
“那么今天早上你做些什么呀？”
“我连这个也记不住。

”
“你能告诉我今天你午餐都吃了些什么吗？”
“老实告诉你，我真的不知道。

”
“1929年发生了什么大事？”
“股市大崩盘。

”
“没错。

”
在米尔纳第二次去见H. M.的时候，她让他做一个练习，就是给他一张上面画有一颗五角星的图片，五角星的边由相隔很近的两条线组成，他的任务是拿笔在这两条线之间把五角星描一遍。

问题的困难之处是他在描的时候既不许直接看图，也不许看自己的手，而是只许看放在纸边上的一面镜子里的像。

这对谁都不是一个容易的任务，但是H. M.在经过几次练习以后却越做越好，虽然他并不记得他曾经做过练习(图5)。

这一事实让米尔纳大为惊奇。

这说明脑中有几个不同的记忆系统。

海马主管的是把情景或是知识这样能用言语表达的短时记忆转化为长时记忆，而不是把像骑车、游泳这样只能意会、不能言传的技巧转化为长时记忆。

后来还发现H. M.也能学会看碎块图。

所谓碎块图，就是一张初看起来只有许多碎块而没有什么有意义的对象的图，但是只要有人指明以后就能看到其中的一些碎块
组织成了一个有意义的对象(图6)，并且一旦认出，以后任何时候一看就能认出。

H. M.也有这一能力，但是他根本没有别人指导过他的印象，甚至声称他以前从来也没有见过这幅图。

除了记忆研究之外，米尔纳还对大脑两半球的特异化和额叶功能进行了广泛而深入的研究，由于篇幅所限，我们在这里只能割爱。

米尔纳在她自传的最后写道：“回顾过去50年，我好像一直运气很好，我总在恰当的时候出现在恰当的地方，另一方面，我又对目标非常执着，而不为面临的艰难困苦所吓倒，就像我在MNI初期所经常遇到的情况那样。

我也得益于我的好奇心，正是好奇心使我总想深入到吸引我眼球的表面现象的深处，一直到现在依然如此。

”[2]这可以说是她对自己的很公正的评介。

她在另一场合说道：“从我的本
性来说，我是一个很好的观察者。

我会在某个病人身上发现某种怪事，并且会想：‘这非常有意思，病人为什么会是这个样子呢？’然后我就力图进一步找出其原因，并用科学的方法加以检验。

”在一次答记者关于“您要求您的研究生有些什么品质？”的问题时，她的答复是：“他们必须要有很强的好奇心。

……他们对科学必须不抱任何不切实际的幻想。

他们不要幻想每年甚或每个月都会做出重大的发现。

在任何工作中都会有许多平凡的日常工作。

……如果你不端正态度的话，这会显得非常枯燥。

”[4]
在攀登科学高峰的崎岖路径上，运气和机遇常常也会起很大的作用，但是有的人抓住了机遇，百折不回向上攀登，终于到达了光辉的顶点，也有人像手抓水银那样让机遇溜走，或者一遇困难就打退堂鼓，蹉跎终生。

米尔纳无疑属于前者。

英国生物学家贝弗里奇说道：“也许，对于研究人员来说，最基本的两个品格是对科学的热爱和难以满足的好奇心。

”米尔纳正是以她的事迹为这一论述做了最好的注解。

【相关文献】
[1] KANDEL E R. In search of memory: the emergence of a new science of mind [M]. New York: W. W. Norton & Company, 2006.
[2] MILNER B. Brenda Milner [M]//Squire L R (ed). The History of Neuroscience in Autobiography. San Diego: Academic Press, 1998, 2: 276-305.
[3] SCOVILLE W B, MILNER B. Loss of recent memory after bilateral hippocampal lesions [J]. Journal Neurology Neurosurgery Psychiatry, 1957, 20: 11-21.
[4] XIA C. Understanding the human brain: a lifetime of dedicated pursuit. Interview with Dr. Brenda Milner [J]. McGill Journal of Medicine, 2006, 9(2): 165-172.。