Niezwykła podróż pacjenta H.M.

…czyli o tym, jak pewien słynny mózg pokrojono na plasterki i wrzucono do internetu.

Cierpiący na amnezję Henry Gustav Molaison, znany wszystkim z inicjałów H.M., posiadał jeden z najważniejszych mózgów w historii neuronauki. W trakcie swojego życia Henry uczestniczył w niezliczonych badaniach, które przyczyniły się do poszerzenia wiedzy o mechanizmach ludzkiej pamięci oraz do rozwoju dziedziny neuropsychologii. Jego wkład w naukę jest nieprzeceniony.

W grudniu 2008 Henry zmarł na niewydalność oddechową – miał 81 lat. Jego historia trwa jednak nadal – Henry zgodził się wcześniej oddać swój mózg w ręce nauki, a jego losy po śmierci okazują się być niezwykle fascynujące.

Mózg pacjenta H.M. zamrożony w bloku żelatyny, gotowy do pokrojenia. Źródło: Annese et al.
Mózg pacjenta H.M. zamrożony w bloku żelatyny, gotowy do pokrojenia. Źródło: Annese et al.

Wieczny czas teraźniejszy

Henry Molaison od dzieciństwa cierpiał na ciężkie napady epilepsji. Leki nie pomagały. Gdy miał  27 lat zdecydowano się na przeprowadzenie radykalnej operacji usunięcia fragmentów mózgu, by je uśmierzyć. Cena była jednak wysoka. Henry zaczął cierpieć na tak zwaną amnezję następczą (anterograde amnesia). Zachował wspomnienia sprzed operacji – jednak nie był już w stanie tworzyć nowych. Potrafił utrzymać napływające do niego informacje w umyśle przez krótki czas, jednak nie mogły one zostać utrwalone i „przeniesione” do pamięci długotrwałej. Przykładowo, Henry był w stanie podtrzymać krótką rozmowę – jednak już po paru chwilach nie pamiętał ani rozmówcy, ani tego, że przed momentem uczestniczył w konwersacji. Nie rozpoznawał także lekarzy i badaczy, którzy codziennie z nim pracowali.

W czasie, gdy przeprowadzono operację, nie było wiadomo, co stanowi podłoże pamięci w mózgu. Wiedza o tym, co przestaje działać po uszkodzeniu lub usunięciu danej części jest więc ważną wskazówką. Przypadek Henry’ego był także szczególny, ponieważ Henry chętnie uczestniczył w badaniach, prowadzonych przez Suzanne Corkin aż do jego śmierci. Co ciekawe, inne procesy pamięciowe wydawały się działać bez szwanku . Przykładowo, Henry był w stanie uczyć się nowych umiejętności – choć nie był w stanie przypomnieć sobie procesu ich nabywania. Amnezja Henry’ego ograniczała się więc do pamięci epizodycznej, która dotyczy wydarzeń i jest kodowana niezależnie od pamięci proceduralnej.

enry chwilę przed testowaniem w laboratorium MIT (1986). Źródło
Henry chwilę przed testowaniem w laboratorium MIT (1986).

Dzięki przypadkowi Henry’ego ustalono między innymi, że dla formułowania wspomnień niezwykle ważny jest hipokamp – struktura mózgu przypominająca z wyglądu konika morskiego – którego części zostały podczas operacji usunięte (czasami mylnie podaje się, iż hipokamp usunięto w całości).

Brak danych

Problem polegał jednak na tym, iż przez wiele lat nikt nie wiedział tak naprawdę, do jakiego stopnia mózg Henry’ego został uszkodzony. William Beecher Scoville, który przeprowadził operację, usunął części płatu skroniowego przyśrodkowego (medial temporal lobe) po obu stronach, włączając w to między innymi fragmenty hipokampa. Operację przeprowadzono w 1953 roku i nie posiadano wtedy technologii, która umożliwiałaby precyzyjne stwierdzenie jej zasięgu. Przez wiele lat wiedzę o uszkodzeniach (lezjach) opierano wyłącznie na ilustracjach chirurga – a była to wiedza przybliżona.

Szkic ilustrujacy procedurę operacji na pacjencie H.M. Rozwieracz umiejscowiony przez dziury wywiercone nad orbitami unosił płaty czołowe, by umożliwić dostęp do płatu skroniowego przyśrodkowego. Fragmenty mózgu zostały usunięte poprzez nacięcia skalpelem oraz ssanie, bo obu stronach. Źródło: Scoville i Milner, 1957.
Szkic ilustrujacy procedurę operacji na pacjencie H.M. Rozwieracz umiejscowiony przez dziury wywiercone nad orbitami unosił płaty czołowe, by umożliwić dostęp do płatu skroniowego przyśrodkowego. Fragmenty mózgu zostały usunięte poprzez nacięcia skalpelem oraz wyssanie, bo obu stronach. Źródło: Scoville i Milner, 1957.

Pierwszego skanu z użyciem techniki PET dokonano dopiero w roku 1984, a pierwsze obrazowania z użyciem MRI w roku 1992 i 1993. Te ostatnie wykazały, iż wycięcie tkanek było rzeczywiście symetryczne, tak jak zaplanował Scoville – okazało się jednak także, iż usunął on mniej, niż zaplanował. Chirurg „chybił” – usuwając głównie przednią część hipokampa oraz ciało migdałowate, resztę pozostawiając praktycznie nietkniętą. Uszkodzenie ciała migdałowatego – struktury powiązanej z przetwarzaniem emocji – może wyjaśnić stępienie emocjonalne Henry’ego, brak inicjatywy oraz jego problemy w informowaniu o doznawanym bólu czy głodzie.

Dokładny zasięg operacji oraz dokładna analiza ocalałych regionów musiała jednak poczekać aż do śmierci Henry’ego.

Życie po śmierci

Zaraz po śmierci Henry’ego, jego ciało poddano kilkugodzinnym skanowaniu w rezonansie magnetycznym. W międzyczasie do szpitala zdążyli już przybyć naukowcy Matthew Frosch oraz Jacopo Annese. To oni wyjęli cenny mózg i zakonserowali go w formalinie. Można tylko wybrażać sobie, jakie emocje przeżywali zmęczeni naukowcy, w szczególności Annese, który dopiero co wylądował w Bostonie i wciąż cierpiał na jet laga. Virginia Hughes, autorka świetnego artykułu na ten temat, cytuje wypowiedź Annese:

Miałem koszmary o Młodym Frankensteinie – wiesz, ten moment w którym upuszcza mózg? – Annese wspomina, śmiejąc się – Taki artefakt jest niezwykle cenny i możesz narobić wielu szkód, jeśli nie jesteś uważny.

HM-brain-Annese2
Annese podczas operacji krojenia mózgu H.M. w plastry. Zdjęcie: Diego Mariscal.

Obeszło się bez problemów i po dwóch miesiącach Annese zabrał mózg do Kaliforni, do laboratorium The Brain Observatory. Tam stopniowo, przez dziesięć miesięcy, Annese dodawał do roztworu sacharozę, by przygotować organ do zamrożenia – proces zapobiega powstawaniu kryształków lodu, które mogłyby uszkodzić cenną tkankę.

W końcu, w rocznicę śmierci Henry’ego, mózg zawieszono w bloku żelatyny, a następnie zamrożono w temperaturze -40 stopni. Po pięciu godzinach Annese przystąpił do mozolnego procesu krojenia lodowego bloku w niezwykle cieńkie plastry. Podczas bezsennych 53-ech godzin, Annese wykroił ich ponad 2400. Internauci mogli oglądać cały proces na żywo.

Podczas krojenia, każdy z plastrów był fotografowany w wysokiej rozdzielczości przez aparat zamontowany nad blokiem lodu. Fotografie posłużyły do stworzenia trójwymiarowego modelu oraz interaktywnego atlasu, który zamieszczono w internecie (zobaczcie sami!).

Pełniejszy obraz

Wyniki pierwszych analiz anatomicznych mózgu Henry’ego opublikowano w zeszłym tygodniu w Nature. Badacze potwierdzili wcześniejsze wnioski wyciągnięte z badań MRI, jednak dzięki staraniom naukowców z The Brain Observatory informacje na temat zasięgu uszkodzeń są znacznie dokładniejsze. Co zaskakujące, okazało się, iż w neurony w pozostałej części hipokampa wyglądały na sprawne. Nie ma wątpliwości, iż hipokamp odgrywa duże znaczenie w pamięci epizodycznej – jak więc tłumaczyć amnezję Henry’ego?

Dzisiejsza neuronauka odeszła od popularnego niegdyś poglądu, w którym mózg złożony jest z odizolowanych wysepek pełniących ściśle określone funkcje. Wyspecjalizowane obszary rozumie się teraz jako cześć większego systemu. W tym wypadku ocalałe części hipokampa zostały odłączone przez niemal całkowite usunięcie kory śródwęchowej (entorhinal cortex). Struktura ta jest normalnie połączona z hipokampem i przekazuje do niego informacje nadbiegające z innych regionów mózgu. Przez takie „przerwanie obwodu”, nawet pomimo zdrowych neuronów w samym hipokampie, procesy pamięciowe nie mogły być podtrzymane.

hippocampus
Model ocalałych części hipokampa u pacjenta H.M., zrekonstruowany na podstawie fotografii. Dla porównania, w prawym dolnym rogu widzimy tą samą strukturę w mózgu zdrowej, 72-u letniej kobiety. Źródło: Annese et al.

Nie jest to ostatnie badanie struktury mózgu pacjenta H.M. Dzięki udostępnieniu interaktywnego atlasu dla wszystkich zainteresowanych, Henry będzie kontynuował swój wkład w neuronaukę – czyniąc go być może najdłużej badanym przypadkiem w historii tej dziedziny. O Henrym usłyszymy jeszcze nie raz – jego mózg  kryje jeszcze kilka tajemnic. Nie tylko zresztą związanych z amnezją – naukowcy są także zainteresowani zmianami powstałymi w wyniku demencji, z którą zmagał się pod koniec życia.

Henry Molaison nie był w stanie zapamiętać naukowców, którzy pracowali z nim przez wiele lat. Wygląda jednak na to, że  nauka nie pozwoli mu odejść w zapomnienie.

25. Henry in front of the flowers in the 70s
Henry Molaison w 1975.
  • Artykuł w Nature przeczytacie pod tym linkiem.
  • Mózgowi Henrego można przyjrzeć się bliżej tutaj, w interaktywnym atlasie.
  • Relacja Virginii Hughes, z ciekawymi wypowiedziami naukowców jest tutaj.
  • Suzanne Corkin, która badała Henrego aż do jego śmierci, jest autorką książki „The Permanent Present Tense” – to z niej pochodzą powyższe zdjęcia pacjenta H.M.
  • Fragment tej książki można przeczytać tutaj.
  • tutaj można obejrzeć skany artykułu Scoville’a wraz ze szkicami.
pink

Reklamy

4 uwagi do wpisu “Niezwykła podróż pacjenta H.M.

  1. Pingback: kognitywnie.pl | marketing pod kosiArką

  2. Pingback: Przystawki – teksty naukowe do poczytania, edycja II | NeuroBigos

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Google+

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj / Zmień )

Connecting to %s