Пациент H.M.: История человека без памяти

Введение

Американский пациент с расстройством памяти

Генри Густав Молайсон (26 февраля 1926 года – 2 декабря 2008 года), широко известный как Х. М., был американцем, которому была проведена двусторонняя медиальная височная лобэктомия для хирургического удаления передних двух третей его гиппокампа, парагиппокампальной коры, энторинальной коры, пириформной коры и миндалевидных тел в попытке излечить его эпилепсию. Хотя операция частично помогла контролировать его эпилепсию, серьезным побочным эффектом стала неспособность формировать новые воспоминания. Его уникальный случай также способствовал определению этических стандартов в неврологических исследованиях, подчеркнув необходимость информированного согласия пациента и учета долгосрочных последствий медицинских вмешательств. Кроме того, жизнь Молайсона после операции высветила трудности и адаптацию, необходимые для жизни со значительными нарушениями памяти, служа важным клиническим случаем для медицинских работников и лиц, осуществляющих уход за пациентами с подобными состояниями. Детская велосипедная авария часто рассматривается как вероятная причина эпилепсии Х. М. У Х. М. начались незначительные припадки в 10 лет; с 16 лет они стали генерализованными. Несмотря на высокие дозы противосудорожных препаратов, приступы Х. М. были изнурительными. Когда Х. М. было 27 лет, нейрохирург В. Б. Сковилл предложил ему экспериментальную процедуру. Ранее Сковилл проводил эту операцию только на пациентах с психозом. Операция была проведена в 1953 году, и Х. М. интенсивно изучался с конца 1957 года до своей смерти в 2008 году. Он проживал в учреждении по уходу в Виндзор-Локсе, штат Коннектикут, где являлся объектом непрерывных исследований. Его случай сыграл важную роль в развитии теорий, объясняющих связь между функцией мозга и памятью, а также в развитии когнитивной нейропсихологии – направления психологии, целью которого является понимание того, как структура и функция мозга соотносятся с конкретными психологическими процессами. Мозг Молайсона был сохранен в Калифорнийском университете в Сан-Диего, где 4 декабря 2009 года его разрезали на гистологические срезы. Позже его переместили в Институт MIND при Калифорнийском университете в Дэвисе. Созданный атлас мозга был опубликован в 2014 году. Исследователи спорят о степени выраженности этого нарушения. У него также была умеренная ретроградная амнезия, и он не мог вспомнить большинство событий за один-два года до операции, а также некоторые события за 11 лет до нее, что означает, что его амнезия имела временной градиент. Его случай был впервые описан Сковиллом и Брендой Милнер в 1957 году, которые обращались к нему как к "H. M.". Его полное имя не было обнародовано до его смерти. Он мог давать ответы на подсказки, относящиеся к знаниям, полученным до 1953 года. Что касается информации после 1953 года, он мог модифицировать старые воспоминания новой информацией. Например, он мог добавить воспоминание о Джонасе Солке, изменив свое воспоминание о полиомиелите.

Henry Gustav Molaison (February 26, 1926 – December 2, 2008), known widely as H. M., was an American who had a bilateral medial temporal lobectomy to surgically resect the anterior two thirds of his hippocampi, parahippocampal cortices, entorhinal cortices, piriform cortices, and amygdalae in an attempt to cure his epilepsy. Although the surgery was partially successful in controlling his epilepsy, a severe side effect was that he became unable to form new memories. His unique case also helped define ethical standards in neurological research, emphasizing the need for patient consent and the consideration of long term impacts of medical interventions. Furthermore, Molaison's life after his surgery highlighted the challenges and adaptations required for living with significant memory impairments, serving as an important case study for healthcare professionals and caregivers dealing with similar conditions. A childhood bicycle accidentname=7and9 is often advanced as the likely cause of H. M.'s epilepsy. H. M. began to have minor seizures at age 10; from 16 years of age, the seizures became major. Despite high doses of anticonvulsant medication, H. M.'s seizures were incapacitating. When he was 27, H. M. was offered an experimental procedure by neurosurgeon W. B. Scoville. Previously Scoville had only ever performed the surgery on psychotic patients. The surgery took place in 1953 and H. M. was widely studied from late 1957 until his death in 2008. He resided in a care institute in Windsor Locks, Connecticut, where he was the subject of ongoing investigation. His case played an important role in the development of theories that explain the link between brain function and memory, and in the development of cognitive neuropsychology, a branch of psychology that aims to understand how the structure and function of the brain relates to specific psychological processes. Molaison's brain was kept at University of California, San Diego, where it was sliced into histological sections on December 4, 2009. It was later moved to the MIND Institute at UC Davis. The brain atlas constructed was made publicly available in 2014. Researchers argue over the extent of this impairment. He also had moderate retrograde amnesia, and could not remember most events in the one to two year period before surgery, nor some events up to 11 years before, meaning that his amnesia was temporally graded. His case was first reported by Scoville and Brenda Milner in 1957, who referred to him by "H. M." His full name was not revealed to the wider public until after his death. He was able to fill in answers to clues that referred to pre 1953 knowledge. For post 1953 information he was able to modify old memories with new information. For instance, he could add a memory about Jonas Salk by modifying his memory of polio.

Вклад в науку

Изучение Молесона произвело революцию в понимании организации человеческой памяти. Оно предоставило обширные доказательства, опровергающие старые теории и способствовавшие формированию новых теорий о человеческой памяти, в частности, о ее процессах и лежащих в ее основе нейронных структурах. Далее будут изложены некоторые ключевые выводы. Мозг Молесона стал объектом анатомического исследования, финансируемого Фондом Дана и Национальным научным фондом. Целью проекта, возглавляемого Жакопо Аннезе из Обсерватории мозга Калифорнийского университета в Сан-Диего, было проведение полного микроскопического исследования всего мозга для выявления неврологической основы исторического нарушения памяти Молесона с клеточным разрешением. 4 декабря 2009 года группа Аннезе получила 2401 среза мозга, из которых только два были повреждены, а 16 – потенциально проблемными. Цифровая трехмерная реконструкция его мозга была завершена в начале 2014 года. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications в январе 2014 года. К удивлению исследователей, половина ткани гиппокампа Х.М. пережила операцию 1953 года, что имеет серьезные последствия для прошлых и будущих интерпретаций нейроповеденческого профиля Х.М. и предыдущей литературы, описывающей Х.М. как пациента с «чистым» поражением гиппокампа. Кроме того, было обнаружено ранее не выявленное локальное поражение в префронтальной коре. Эти данные указывают на необходимость пересмотра исходных данных поведенческого тестирования. Трехмерная виртуальная модель мозга позволила реконструировать ход операции; было установлено, что повреждение мозга над левой глазницей могло быть вызвано доктором Сковиллом при поднятии лобной доли для доступа к медиальным височным долям. В статье также описывается общее нейропатологическое состояние мозга с использованием различных методов визуализации. Поскольку Х.М. было 82 года на момент смерти, его мозг значительно состарился. Было выявлено несколько патологических особенностей, некоторые из которых были выражены в тяжелой форме и способствовали его когнитивному снижению. Цифровой атлас мозга Х.М. был сделан общедоступным в Интернете бесплатно.

The study of Molaison revolutionized the understanding of the organization of human memory. It has provided broad evidence for the rejection of old theories and the formation of new theories on human memory, in particular about its processes and the underlying neural structures. In the following, some of the major insights are outlined. Molaison's brain was the subject of an anatomical study funded by the Dana Foundation and the National Science Foundation. The aim of the project, headed by Jacopo Annese, of The Brain Observatory at UC San Diego, was to provide a complete microscopic survey of the entire brain to reveal the neurological basis of Molaison's historical memory impairment at cellular resolution. On December 4, 2009, Annese's group acquired 2401 brain slices, with only two damaged slices and 16 potentially problematic slices. The digital 3D reconstruction of his brain was finished at the beginning of 2014. The results of the study were published in Nature Communications for January 2014. The researchers found, to their surprise, that half of H. M.'s hippocampal tissue had survived the 1953 surgery, which has deep implications on past and future interpretations of H. M.'s neurobehavioral profile and of the previous literature describing H. M. as a "pure" hippocampus lesion patient. Additionally, a previously unexpected discrete lesion was discovered in the prefrontal cortex. These findings suggest revisiting raw data from behavioral testing. A three dimensional virtual model of the brain allowed the dynamics of the surgery to be reconstructed; it was found that the brain damage above the left orbit could have been created by Dr. Scoville when he lifted the frontal lobe to reach into the medial temporal lobes. The article also describes the general neuropathological state of the brain via multiple imaging modalities. As H. M. was 82 when he died, his brain had aged considerably. Several pathological features were discovered, some severe, which had contributed to his cognitive decline. The digital atlas of HM's brain was made publicly available on the Internet free of charge.

Амнезия

Общее состояние Молайсона было описано как тяжелая антероградная амнезия, а также временная ретроградная амнезия. Поскольку до операции у Молайсона не наблюдалось нарушений памяти, удаление медиальных височных долей можно считать причиной его расстройства памяти. Следовательно, можно предположить, что медиальные височные доли являются ключевым компонентом, участвующим в формировании семантической и эпизодической долговременной памяти (см. медиальные височные доли, описанные как зона конвергенции для эпизодического кодирования в Smith & Kosslyn, 2007). Дальнейшие доказательства этого предположения были получены в ходе исследований других пациентов с поражениями структур медиальных височных долей (Коркин, 2002). В исследовании, проведенном Милнером в начале 1960-х годов, Молайсон освоил новый навык – рисование фигуры, глядя на ее отражение в зеркале (Коркин, 2002). В частности, Х.М. было предложено обвести третью звезду в узком пространстве между двумя концентрическими звездами, глядя только на отражение бумаги и карандаша в зеркале. Как и большинство людей, впервые выполняющих эту задачу, он не справился и вышел за контуры около 30 раз. Милнер попросил его выполнять эту задачу 10 раз в день и заметил, что количество ошибок уменьшалось с каждой попытки после первой. Во второй попытке Х.М. допустил около 20 ошибок, в третьей – 12, а к десятой попытке в первый день – всего около 5-6 ошибок. Каждый раз, выполняя задачу, Х.М. улучшал результат, хотя не помнил предыдущих попыток и даже того, что когда-либо выполнял ее. На второй день он допускал значительно меньше ошибок в каждой попытке в среднем, а на третий день – почти не допускал ошибок вовсе. Милнер заключил, что бессознательные двигательные центры и отделы мозга, ответственные за процедурную имплицитную память, такие как базальные ганглии и мозжечок, способны сохранять информацию, которую сознательный разум забыл. Эти структуры в мозге Х.М. остались неповрежденными, и поэтому он смог успешно выполнять эту задачу после многократных повторений. Дополнительные доказательства сохранности моторного обучения были представлены в исследовании, проведенном Коркиным (1968). В этом исследовании Молайсон был протестирован в трех задачах на моторное обучение и продемонстрировал полную способность к обучению во всех из них. Эксперименты с использованием эффекта повторного предъявления (приминга) подчеркнули способность Молайсона приобретать имплицитные (бессознательные) воспоминания, в отличие от его неспособности приобретать новые эксплицитные семантические и эпизодические воспоминания (Коркин, 2002). Эти данные свидетельствуют о том, что память о навыках и эффект повторного предъявления опираются на различные нейронные структуры, чем память об эпизодах и фактах; в то время как процедурная память и эффект повторного предъявления не зависят от медиальных височных структур, удаленных у Молайсона, семантическая и эпизодическая память зависят от них (см. Коркин, 1984). Диссоциация имплицитных и эксплицитных способностей к обучению у Молайсона и лежащих в их основе нейронных структур внесла важный вклад в наше понимание человеческой памяти: долговременная память не является единой и может быть дифференцирована на декларативную и недекларативную (Smith & Kosslyn, 2007).

Molaison's general condition has been described as heavy anterograde amnesia, as well as temporally graded retrograde amnesia. Since Molaison did not show any memory impairment before the surgery, the removal of the medial temporal lobes can be held responsible for his memory disorder. Consequently, the medial temporal lobes can be assumed to be a major component involved in the formation of semantic and episodic long term memories (cf. medial temporal lobes described as a convergence zone for episodic encoding in Smith & Kosslyn, 2007). Further evidence for this assumption has been gained by studies of other patients with lesions of their medial temporal lobe structures. (Corkin, 2002). In a study conducted by Milner in the early 1960s, Molaison acquired the new skill of drawing a figure by looking at its reflection in a mirror (Corkin, 2002). Specifically, H. M. was asked to trace a 3rd star in the narrow space between 2 concentric stars while only looking at a reflection of his paper and pencil in a mirror. Like most people performing this task for the first time, he did not do well and went outside the lines about 30 times. Milner had him do this task 10 times on each day and saw that the number of errors he made went down for each trial after the first. H. M. made about 20 errors on the second trial, 12 errors on the third, and by the 10th trial on the first day he only made about 5 6 errors. Each time H. M. performed the task, he improved even though he had no memory of the previous attempts or of ever doing the task. On the second day, he made significantly fewer errors for each trial on average, and on the third day he made almost no errors for each trial. Milner concluded that the unconscious motor centers and parts of the brain responsible for procedural implicit memory such as the basal ganglia and cerebellum can remember things that the conscious mind has forgotten. These structures were intact in H. M.’s brain, and thus he was able to do well on this task after repeated trials. Further evidence for intact motor learning was provided in a study carried out by Corkin (1968). In this study, Molaison was tested on three motor learning tasks and demonstrated full motor learning abilities in all of them. Experiments involving repetition priming underscored Molaison's ability to acquire implicit (non conscious) memories, in contrast to his inability to acquire new explicit semantic and episodic memories (Corkin, 2002). These findings provide evidence that memory of skills and repetition priming rely on different neural structures than memories of episodes and facts; whereas procedural memory and repetition priming do not rely on the medial temporal structures removed from Molaison, semantic and episodic memory do (cf. Corkin, 1984). The dissociation of Molaison's implicit and explicit learning abilities along their underlying neural structures has served as an important contribution to our understanding of human memory: Long term memories are not unitary and can be differentiated as being either declarative or non declarative (Smith & Kosslyn, 2007).

Пространственная память

Согласно Коркину (2002), исследования памяти Молайсона также дали понимание нейронных структур, отвечающих за пространственную память и обработку пространственной информации. Несмотря на его общую неспособность формировать новые эпизодические или фактические долговременные воспоминания, а также на значительные нарушения в некоторых тестах на пространственную память, Молайсон смог нарисовать довольно подробную карту топографической планировки своего дома. Этот факт примечателен, поскольку Молайсон переехал в этот дом через пять лет после операции, и, следовательно, учитывая его тяжелую антероградную амнезию и данные из других случаев, ожидалось, что приобретение топографической памяти также будет нарушено. Коркин (2002) предположил, что Молайсон "смог создать когнитивную карту пространственной планировки своего дома в результате ежедневного перемещения из комнаты в комнату" (с. 156).

Консолидация памяти

Еще один вклад Молайсона в понимание человеческой памяти связан с нейронными структурами процесса консолидации памяти, который отвечает за формирование устойчивых долговременных воспоминаний (Eysenck & Keane, 2005). У Молайсона наблюдалась временнó-зависимая ретроградная амнезия, проявлявшаяся в том, что он "мог вспоминать события детства, но испытывал трудности с припоминанием событий, произошедших в годы, непосредственно предшествовавшие операции". Его старые воспоминания не были нарушены, в то время как более свежие, близкие к моменту операции, – да. Это свидетельствует о том, что более ранние воспоминания детства не зависят от медиальной височной доли, в то время как более поздние долговременные воспоминания, по-видимому, зависят от нее. MIT опубликовал опровержение некоторых обвинений, содержащихся в статье Дитриха. В свою очередь, Дитрих опроверг это, предоставив запись интервью с Коркин, в котором она заявила, что уничтожила значительное количество данных и файлов, непосредственно связанных с H. M. 20 августа 2016 года было опубликовано второе опровержение в ответ на критику, направленную против Коркин, включая тот факт, что в том же записанном интервью Коркин говорит, что при переезде лабораторий в прошлом некоторые файлы и данные были утилизированы, а материалы, касающиеся H. M., временно "остались у нас". Психолог Стюарт Вайс пишет об этой полемике и о действиях двухсот ученых, отреагировавших на критику Коркин. Вайс утверждает, что в своей спешке защитить Коркин они рисковали своей репутацией и авторитетом, "высказываясь по вопросам, выходящим за рамки их компетенции". "Подписавшие отреагировали очень быстро", всего через два дня после публикации статьи в NYT, они не знали о "конкретных обвинениях в предвзятости", и лишь немногие из них "могли обладать соответствующими знаниями о фактах". Научный консенсус важен, но он должен основываться на реальных знаниях предмета, а не быть реакцией на "защиту любимого коллеги".

В популярной культуре

Баксендейл (2004) указывает на жизнь Молайсона как на частичный источник вдохновения для фильма Кристофера Нолана «Помни» (Memento) 2000 года, что повлияло на реалистичное изображение антероградной амнезии в фильме.