失忆症形成的记忆机制：大脑、心灵和过往记忆的寻找

1.失忆症的形成：记忆的机制

弗雷德里克的记忆障碍尽管异常严重，但在各种记忆障碍中，他构成了全部神经心理学中研究得最为透彻的，作为大脑受伤产物的某一种记忆障碍的典型案例，那就是失忆综合症。有关失忆综合症的现代研究，是由下列两位学者对一个年轻患者的开创性观察结果激发起来的，他们是神经外科医生威廉·斯科维尔和神经心理学家布伦达·米尔纳。他们所观察的患者现在以HM的名义在心理学和神经科学界广为人知。或许我们可以认为，这是在此以前神经心理学所研究的一个最重要的病例。^[2]究竟是什么原因使HM如此闻名于学术界呢？

1953年，斯科维尔对27岁的HM施行了一次神经外科手术，切除了他两侧大脑颞叶中部（内侧）的一系列结构，包括海马的大部分、杏仁核、及颞叶皮质附近的一些区域（参见5.1），以缓解他严重而经常的癔症发作。结果，他的癔症发作被消除了，从而大大改善了他的医疗条件。手术前，韦氏成人智力量表测验表明他的智商为101，与人类智商平均数100几乎完全相同。手术两年后再次测验表明，他的智商为112。此时，HM几乎在各个方面都与手术前完全相同，唯一不幸的是，他似乎完全失去了对手术后的任何事件的记忆。

图5.1

本图显示的是大脑的皮质及其内部的某些结构。其中，海马构成边缘系统的一部分，丘脑构成间脑的一部分，这两个结构都在外显记忆中起着重要作用。杏仁核也是边缘系统的一个组成部分，它对于情绪记忆（见第七章）具有至关重要的作用。小脑属于后脑，它明显地与序列记忆有关（参见第六章）。

HM的失忆症很快就变得显而易见，因为他不能辨认他经常地定期会见的医护人员，而且经常忘记上一顿饭是什么时候吃过的。他在韦氏记忆量表的测验中也表现极差。一般而言，在韦氏量表测验中，若一个人在记忆量表上的得分（此为“忆商”—MQ）比在智商（IQ）量表上的得分少15分以上，神经心理学家便将他归类为失忆症患者。就HM而言，他在手术后的忆商比其智商低47分。^[3]

HM的颞叶中部结构切除术破坏了他对近期经验的外显记忆，但同时又丝毫不损及他的一般智力水平。确实，对于理解像HM这样的患者来说，关键在于认识到他们的障碍具有高度的选择性。对这种患者而言，他们的一般智力、知觉能力、语言的理解能力与产生能力，以及各种知识和技能等，均不受任何损害。同样，他们的短时记忆或工作记忆亦未遭受破坏。然后，若在向他们呈现某一信息之后经过一定的时间延隔，然后再要求他们对此加以回忆，那么，失忆症患者对这些日常经验的外显记忆就表现出明显的障碍。

HM的病例为我们提供了第一个证据表明，颞叶中部结构在记忆中起着重要的作用。他除了表现出严重的前行性失忆症（即不能对手术后发生的事件产生记忆）外，也表现出某些退行性失忆症，因为他失去对手术前若干年内所发生的事件的记忆。例如，HM忘记了他最喜爱的一位叔叔于手术前3年去逝。随后的研究发现，HM的退行性失忆症所涵盖的时限并不止于手术前3年，他对手术前10年内所发生的任何特殊事件都不能产生记忆。然而，对16岁以前所发生的许多事件他都记忆犹新。记忆的这种时间变化的梯度为我们在第三章所讨论的巩固说提供了重要的支持，该假说认为，在某一事件被编码后的一定时间内，颞叶中央区对该事件的记忆具有至关重要的作用。由于HM对童年往事的回忆毫无困难，所以我们可以假定，他的这些记忆的记忆影像，已经被固定或巩固于除颞叶中央区以外的、执行长时记忆功能的广泛皮质网络之中。因此，他对这些事件的回忆，也就不再依赖于颞叶中央区。

在斯科维尔和米尔纳将他们的这些开创性的观察结果公之于世之后，HM的病例就经常地被引以支持这样一种观点，即近期事件的记忆依赖于海马，它是大脑内的一个形似海马的微小结构，并构成颞叶中央系统的关键组成部分之一。在20世纪70年代，研究白鼠及其他动物的记忆的专家们报告说，就这些动物而言，海马的受损会导致这些动物对近期经验，尤其是空间形式的记忆的明显不足。^[4]从表面看，这些研究结果似乎与HM的病例相一致，但是，由于颞叶中央区是由若干结构共同组成的，而海马只构成其组成结构之一，所以，他的病例尚不足以说明，引起严重失忆症的受伤部位是否只限于海马。

1986年，斯图亚特·左拉—摩尔根、拉里·斯奎尔和大卫·阿马拉报告了RB的病例。RB是一个大脑受伤只局限于海马部位的患者。RB在52岁时进行了一次冠状动脉支脉的外科手术，并在随后不久导致某一根动脉管的破裂，从而引起大脑的暂时性失血。这种情况在医学上称为局部性缺血症，并且通常是因心脏搏动受阻而引起的大脑暂时性缺氧所造成的。这构成了失忆综合症的常见原因之一。在海马中有一个特殊的部位叫CA1，它对局部性缺血尤其敏感。

当RB于1983年死亡时，左拉—摩尔根及其同事对他的大脑进行了仔细的检查，结果发现，他的大脑只在CA1区域受到损伤，而其他任何部位，包括颞叶中央系统的其他结构，均未受到任何损伤。但RB的失忆症却不像HM那么严重，而且，RB也几乎不表现出任何退行性失忆症。后来又有两例患者的报导，他们也都只在海马部位受到严重的脑伤，而且他们的记忆障碍也都大体类似于RB，只是他们比RB表现出更多的退行性失忆症。^[5]这些观察结果表明，虽然海马的受伤可以导致临床水平显著的记忆丧失，但像HM和弗雷德里克那样严重的失忆症，除了海马受伤外，恐怕在颞叶中央系统的其他结构中还另有损伤。

这一观点在下面一种罕见但极其严重的，而且往往会导致失忆症的神经疾病中得到支持，那就是单纯型疱疹脑炎。单纯型疱疹是一种危害性病菌。在西方社会中，它是导致脑炎的主要原因，由它的感染所产生的症状包括高烧、呕吐及剧烈的头疼。脑炎感染若得不到及时治疗，便会引起严重的大脑损伤。其中，颞叶中央系统的各结构尤其易感于单纯型疱疹，这可能是因为颞叶与这种病菌进入大脑的入口十分邻近，也可能是因为这种病菌与颞叶皮质的神经化学特征及神经免疫学特征具有一种特殊的亲和力。^[6]对感染这种病菌的患者而言十分不幸的是，它能导致像HM和弗雷德里克那样对近期经验外显记忆的全面丧失。有一个在文献中被称为SS的失忆症患者，他自己原先是一个治疗脑炎的放射科医生。他的智商一直保持在136，但在任何事件发生后数分钟内他就会产生遗忘。^[7]同样，另外一个被深入研究过的患者叫鲍斯维尔，虽然他的一般认知能力仍保持完好，但对近期经验似乎没有任何记忆。

最近我碰到一个特别令人伤感的病例，是一个因脑炎而引起失忆症的英国年轻艺术家，叫大卫·简。作为一个受人敬重的三十余岁的画家，他已多次在伦敦几家画廊举办过个人画展，他的绘画多取材于自然风景及亚洲的古代庙宇。1989年，他们全家决定去巴西度圣诞假。直到新年除夕，一切都令人满意。他说，“午夜时分，我们打开香槟酒祝贺新年。我在心里默想，‘感谢上帝，80年代终于过去了’，就在那时，我开始头疼起来，而且越来越剧烈。”^[8]最终他变得昏迷不醒。一直到他们飞回英国，他才完全恢复了意识。他是在伦敦的一家医院苏醒过来的，但醒来之后，他几乎完全忘记了往事的记忆。不仅如此，他对眼下正发生的事也没有任何记忆，不能说话，也听不懂别人的话。书写的文字对他也成了一串毫无意义的字母。

在这一病例中，大卫感染了一种单纯型疱疹病菌，虽然右脑半球未受影响，但左脑颞叶皮质及其与其他结构的联系却遭到大面积毁坏。因此，他的言语能力及其使用和理解语言的能力完全被遗忘。神经学家和神经心理学家们早在一百多年前就已知道，语言和言语能力主要依赖于左侧大脑半球，而非语言的及空间的理解能力则主要依赖于右侧半球。记忆也与此类似地表现出两侧分化。凡左半球海马及其颞叶中央区遭受损伤的患者，一般都难以对言语信息产生回忆，但对视觉图案及空间位置等的记忆却不受影响；而右脑半球的海马及其颞叶中央区遭受损伤的患者，其表现正与此相反。^[9]在诸如HM、SS、鲍斯维尔及RB等人的全面性失忆症患者的病例中，两侧半球的颞叶中央区均遭受损伤，其结果是导致对言语信息和非言语信息均表现出记忆障碍。

但是在大卫·简的病例中，他的右脑半球未受到任何损伤，在他最初恢复意识的几天里，虽然他的意识状态仍然相当模糊，他就试图重又拿起画笔作画，结果发现他竟然真的能够作画。在他出院回家后，他虽然万般痛苦地重新学习着读书、说话和写字，但绘起画来却依然轻松如故。然而，他的绘画主题却变了，他不再去描绘自然风景和古代庙宇，却抑制不住地要去描绘自己大脑的高技术图谱，清晰而不带任何感情色彩地展现了那根本改变了他的精神生活的大脑损伤。他煞费苦心地描绘了一系列核磁共振扫描图谱的绘画，精确地显示了他左脑颞叶遭受单纯型疱疹病毒损伤的部位。但这些绘画却绝非仅仅是对核磁共振图谱的原样复制，我们的画家成功地创作了他的大脑核磁共振图谱的新的、并带有高度个人解释性的绘画作品。他的绘画传达了一种恐惧感，表明心灵和记忆是如何地信赖于大脑的统一性，如作品《重申之二》（参见图5.2）

图5.2　大卫·简：《重申之二》，1992，40×26″

在这幅绘画中，我们可以看出简对一张冠状切面的核磁共振图谱的解释。设想我们是从大脑前面向大脑后面看的，冠状切面描绘的是从某一特定角度所采的大脑切片。在一张标准的放射切面图中，图谱的左侧反映的是右侧大脑，图谱的右侧反映的是左侧大脑。简的这幅绘画作品吸收了这一规则：在作品中，右侧偏上的黑色小圆块代表的是引起他记忆丧失的受伤部位（在核磁共振图谱中，大脑的受伤部位表现为黑色的点或块），下面的大面积黑块是脑室，它在核磁共振图谱中亦表现为黑色区域。在这幅作品中，大脑被描绘为一个充满着不祥之裂隙的危险处所。我们在对这幅绘画作品的欣赏中，能够理解到由脑炎所引起的失忆症的昏暗而离奇的世界。

在大卫·简患失忆症4年后，我于1994年上半年和他作过一次谈话。他虽然说起话来仍然显得有些吃力，但却表达了一个坚定的决心，即继续追求他的艺术事业。1993年，大卫就他的新作品进行了一次画展并受到好评。^[10]他不无自嘲地说，他的左侧大脑半球的受伤似乎使他的右侧大脑半球获得了解放，从而使他比患病前能更大胆地进行艺术创作。当然，他对自己的记忆障碍有着清醒的自觉，他的阅读和写作也依然十分困难。与失忆综合症的经典病例相比，大卫的记忆障碍更为广泛，他丧失了他大部分的语义知识。然而，在脑炎患者的病例中，大卫并无什么独特之处。当这种病菌在颞叶皮质全面扩散时，特别是当它破坏了颞叶前位的皮质时，患者便会失去对常见事物、地点及语词的一般知识。^[11](www.xing528.com)

猴子与记忆

一般而言，失忆症患者大脑受伤的部位，很少像RB的病例那样严格地限于记忆研究专家们所感兴趣的结构。然而，动物失忆的研究却使科学家们能够进行精确的实验控制，以破坏动物大脑的特定结构，从而研究执行记忆功能的大脑系统。

1978年，国立心理健康研究所的神经科学家莫提麦·米希金，通过在猴子身上诱导出类似于人类失忆症的条件，对有关大脑与记忆的分析做出了重大贡献。米希金在研究工作中采用了一项简单的实验作业。他向猴子呈现一只小玩具数秒钟，之后不久，他再次向猴子呈现这一玩具并外加一个新的玩具。每当猴子在这两个玩具中选择新的玩具时便给予食物以奖赏通过这样的强化程序，猴子最终学会了选择新玩具可以获得食物奖赏这一规则，从而通过对新玩具的选择而表现出对两个玩具中哪一个是先已呈现过的玩具的辨认能力。然后，米希金通过外科手术，或者切除它的海马，或者切除与海马邻近的杏仁核，结果发现，这都不会对猴子关于哪个物体先已呈现的辨认能力。但是，同时切除这两个结构则会导致严重的记忆障碍：凡海马和杏仁核均被切除了的猴子，虽然能够学会实验规则并能明确地感知实验物体，但却表现得和患者HM一样地健忘。^[12]

自米希金发表了他的这项开创性实验研究结果后，出现了大量有关猴子大脑损毁的记忆研究。现在，我们已明确地知道，光是杏仁核的毁坏并不对辨认性的记忆产生严重的影响（但下文第七章的讨论表明，杏仁核在对情绪体验的记忆中确实起着重要作用）。然而，关于仅仅毁坏海马会不会对辨认产生破坏性影响，却一直存在着激烈的争论。多数心理学家和神经生物学家们认为，不管是对猴子、人类或其他动物而言，海马都构成对近期经验的外显记忆的一个，甚至可能是唯一的关键结构。20世纪70年代早期，研究记忆的细胞基础的神经科学家们发现，对海马施加电刺激会引起海马内神经突触（即不同神经细胞之间的接触点）的活动水平的持久的增强。电刺激的这种持久效应被称为长时效（简称LTP，即long-term potentiation），它表明，海马内部的神经突触可以被经验所改变——这是大脑记忆系统的一个必然的属性。虽然研究已表明，大脑的其他部位也有LTP的表现，但是，由于LTP首先是在海马中发现的，这导致了许多神经科学家们将注意力主要地、甚至唯一地集中于有关海马这一结构对记忆的作用的研究。^[13]

虽然每个人都同意，海马在外显的记忆中起着一定的作用，但也有人认为，它并非涉及到外显的回忆和辨认的所有方面。约翰·奥基夫和林·纳德勒指出，海马的作用只在于建立环境的心理地图，因而，只有当人或动物必须记住物体或事件的空间位置时，它才为记忆所必不可少。最近有关猴子的实验研究表明，在无需对空间位置加以特别回忆的情况下，先是海马的毁坏只对辨认性记忆产生轻微的影响，类似于猴子在正常情况下经过相当长的时间延搁后再进行测验时所明显表现的记忆丧失。^[14]

这里似乎产生了一个问题。如果说，光是杏仁核的毁坏不会对记忆产生任何影响，而光是海马的毁坏又只轻微地损及记忆，那么，为什么当这两个结构均被毁坏时却导致严重的失忆症呢？当外科手术技术得到进一步完善，从而使研究者们能够比以前更精确地进行定位毁坏时，米希金的研究小组和另一个由左拉—摩尔根和斯奎尔领导的研究小组已证明，对颞叶中央区的一组皮质结构的毁坏导致了辨认性记忆的严重缺失，而这一组结构正与海马和杏仁核相毗连，并构成它们的信息输入的主要来源。^[15]米希金的早期发现，即海马和杏仁核同时遭受毁坏会引起失忆，其实是由于在手术过程中无意毁及与海马和杏仁核相毗邻的皮质区域的结果。这些新的研究发现与有关人类失忆症的观察结果是完全一致的：在严重失忆症患者HM的病例中，与海马和杏仁核相毗邻的颞叶皮质的一部分，在手术中与海马和杏仁核一同被切除了；而在轻微失忆症患者如RB的病例中，这些皮质区域则未受到损伤。

科萨柯夫氏综合症

有关人类患者的研究和有关猴子的实验共同令人信服地表明，颞叶中央系统的损伤会引起失忆症。但是，有关大脑和失忆症之间的关系远不止于此，因为有些失忆症患者的大脑受伤，主要是发生在颞叶中央系统以外的其他部位。例如，科萨柯夫氏综合症患者一般都具有一个很长的酗酒历史，他们表现出对近期经验的严重记忆丧失，这可能是因为维生素B1的缺失所导致的，而酒精中毒有时会引起维生素B1的不足。虽然酒精中毒本身可以导致轻微的记忆问题，但多数酗酒者往往不会全面发展为科萨柯夫氏综合症及其相连的失忆症的患者。^[16]

科萨柯夫氏综合症在开始时通常都伴有一个短暂的阶段，其时患者突然变得迷惑不清。处于这一急性发作阶段的患者，其行为可能会发生急剧变化。例如，在1959年发生过一例科萨柯夫氏综合症患者，他在治疗时尚且知道他生于哪一年，并能准确地算出他当时是60岁。但不过一会儿的工夫，他却硬说自己生于1928年，而且他仍然是个年轻人。另有一个患者知道他已住院两周，但几分钟后却又胡言乱语起来，说他上个星期天和医生一起去了教堂并共进午餐。又有一个患者，当为她治疗的心理学家问起她手上戴的结婚戒指时，她否认她结过婚，但随后又“回忆”起三个虚假的丈夫。第二天，她所谈论的一切，都是有关她真实丈夫的事情。^[17]

这种迷糊状态持续几天或几周，此后，患者就会表现出慢性且严重的记忆障碍。除记忆丧失外，多数科萨柯夫氏综合症患者也会表现出认知的和动机的障碍——他们在认知上往往表现得漠然无措，且失去一切感情。心理学家霍华德·加德纳报告了他在20世纪70年代初与一个典型的科萨柯夫氏综合症患者的一次对话，这次对话说明了这些特征。这位患者名为奥当内尔。有一次，当加德纳在波士顿退役军人康复医院的草坪上碰到奥当内尔先生时，他正在翻阅一本杂志，杂志的封面上印着一篇有关当时的一件爆炸政治新闻的文章题目：《水门事件》。于是加德纳就问他杂志中写的什么，奥当内尔答道：“全是些政治，我没兴趣。”当加德纳特别向他问起水门事件时，这位患者依然漫不经心，说：“噢，对此我不太关心。最近我很忙，没怎么看新闻报导。”加德纳接着说，“但你肯定听说过水门事件。”对此，奥当内尔答道，“嗯，照你这么说我肯定是听说过了。但我对那种事没有任何想法。”究竟这位患者能否就水门事件说出些什么呢？患者说：“他们设置了一些圈套，或诸如此类的事件。对我来说，这都一样。”^[18]

尽管科萨柯夫氏综合症患者的心态一般比较平淡，但和其他类型的失忆症患者一样，他们的智商一般都在正常范围之内，而且都高出他们的忆商20至40分。或者换句话说，他们的动机障碍和认知障碍不足以解释他们的记忆丧失。

失忆症与间脑

对科萨柯夫氏综合症患者进行死后脑体解剖的研究已经揭示，在他们大脑的某一组皮质下结构中存在着广泛的损伤，那就是间脑。间脑的两个主要组成部分是丘脑（丘脑是脑内的一个重要的中转站，几乎所有的感觉输入都必须经过丘脑才上达中枢）和乳头体（此为一个神经核，紧挨着丘脑位于其下，参见图5.1）。或许读者尚可记得，在患者GR和PS两个病例中，他们的丘脑均遭受损伤，其中GR先失去了对往事的全部记忆后又恢复，PS一直生活于幻觉之中，认为他仍然在第二次世界大战的一艘战舰上当水手。对科萨柯夫氏综合症患者而言，他们的丘脑和乳头体均患有某种异常。专家们已经对某些科萨柯夫氏综合症患者的大脑进行过研究，这些研究或者是利用核磁共振图谱技术，以对尚活着的患者的受伤组织进行成像，或者是直接对已经死亡的患者进行脑体病理学解剖检验。这些研究同时也发现了在他们的海马及颞叶中央系统的其他部位患有种种异常。^[19]

因此，失忆综合症既可以产生于颞叶中央系统的受伤，也可以产生于间脑的受伤。这两个区域通过由海马分化出来的一个特殊结构而密切相联。这意味着在脑内有一个网络结构同时包含着颞叶中央区和间脑，它在外显记忆中起着重要作用，而且，在这一网络中，无论是作为颞叶中央区组成部分的结构受到损伤，还是作为间脑组成部分的结构受到损伤，都会引起记忆问题。^[20]

这一观点与有关脑损毁猴子的最新研究进展完全吻合，这些研究进展证明了颞叶内侧区及其邻近皮质在记忆活动中的重要性。在记忆活动中，大脑的不同中枢对某一经验的不同方面如构成我们日常生活事件的听觉、视觉、味觉等的信息进行加工，然后这些被加工过的信息在颞叶内侧区及其邻近皮质汇总，并由这些区域传向海马、杏仁核及其在间脑中的靶结构。我们对日常生活事件的外显记忆的记忆影像，正是由这些输入信息的相互联结而形成的。因此，颞叶内侧区的毁坏必将对记忆产生严重后果，从而使整个由颞叶中央区和间脑所组成的网络系统失去功能，因为它使任何信息无法进入该系统。

这些想法为我们理解弗雷德里克在和我打那两场高尔夫球时所表现的严重记忆丧失提供了重要的启示。我们知道，他正处于阿尔塞默氏疾病的早期阶段，严重的记忆障碍正是这种疾病常见的早期症状之一。在某些病例中，在这种患者的病程进入全面发展阶段，从而导致理智活动的全面恶化之前，失忆构成了这种患者的病理学的唯一重要的症状。现在我们已获得大量证据表明，阿尔塞默氏疾病的两个主要的症状，最初集中表现于颞叶内侧皮质及海马。^[21]弗雷德里克虽然能够感知打球过程中所发生的各事件，但他的那些感知却不能被转变而进入记忆，因为这些感知信息得以进入海马和间脑神经网络系统的通路已被破坏。

有关人类失忆症和痴呆症的研究以及有关猴子记忆障碍的实验结果，共同向我们提供了一个重要的信息，即颞叶-间脑区域内的神经系统所执行的功能，对建立新的记忆是必不可少的。正是这个系统及其功能，才使我们得以对日常生活事件的各不同的组成部分，即我们的所见、所闻、所思、所感等加以组合，从而形成关于这些经验的统整记录。所以，对情节记忆而言，颞叶-间脑结构系统是至关重要的，而且，对于形成新的语义记忆而言，它也起着一定的作用。失忆症患者一般都难以掌握新的事实和词汇，尽管通过多次的反复，他们有些人也能获得新的语义知识。除了不能对情节事件的丰富细节作出回忆外，他们也很少具有为我们多数人所经常体验到的那种对近期事件的基本的熟悉感。例如，在实验中，当要求被试回答他们究竟是真的“记得”某一近期事件的特殊细节，还是只是“知道”这一事件曾发生过时，无论是“记得”还是“知道”的反应次数，失忆症患者都远远少于记忆正常的被试。^[22]然而，颞叶间脑结构系统的毁坏，并不导致所有各种形式的记忆的破坏：即使是失忆症患者或痴呆症患者，他们也有可能无意识地受到正在发生的事件的影响，并且也有可能获得新的技能。这些记忆便是所谓内隐记忆，它们是以某些孤立的信息片段为基础的，而不是以作为外显记忆之基础的多通道记忆影像为基础的。我们对日常生活经历形成外显记忆的能力，与信息流在那些深藏于我们大脑深处，并构成颞叶-间脑回路的神经细胞群及其突触之间的正常出入，是天然地密切交错在一起的。