本文后续几页展示了保存 H. M. 大脑的过程。
本文摘自 DISCOVER 的特别大脑特刊，该特刊仅在报刊亭销售，截止日期为 6 月 28 日。
从人体尸体中取出大脑需要一定的技巧。捐献者应面朝上躺着，您应站在头顶后方。小心地切开皮肤以露出头骨。使用带有防护板的神经外科钻，在耳朵上方沿着头部周围切割骨骼。（可以想象自己是一名理发师为僧侣剃发。）这个过程称为“开窗术”，比使用锯子更精确。为了表示对捐献者的尊重，您不希望损坏大脑。
取下颅骨顶部。用一把小手术刀，小心地分离颅神经，它们从大脑中伸出，穿过头骨连接到面部。用左手轻轻抬起大脑，使其脱离头骨，同时用右手切断脊髓，将大脑从头骨中分离出来。一旦大脑在手中松动，您必须极其轻柔：此时它具有成熟桃子的质地。称重，然后用固定剂处理以保存组织。
这就是加州大学圣迭戈分校神经解剖学家 Jacopo Annese 所实践的艺术。Annese 是世界上为数不多的解剖和切片整个大脑的专家之一；他自 1994 年以来一直从事这项工作。他的梦想是创建一个世界上最完整、开放获取的神经解剖学图书馆，其中包含整个大脑切片的超高分辨率数字图像。凭借他的专业知识和雄心，Annese 被一群研究人员选中，对神经科学中最著名的大脑——Henry Molaison 的大脑进行切割、存档和整理。他被全球学生和研究人员熟知，就是那位患有遗忘症的传奇病人“H. M.”。
Molaison 在二十多岁时就因癫痫发作而丧失行动能力。他的发作如此频繁和强烈，以至于他无法工作。一位名叫 William Beecher Scoville 的外科医生进行了实验性手术，提出可以通过切除导致电功能障碍的大脑部分来治疗严重的癫痫。他在 1953 年为 Molaison 手术，使用吸力装置切除了双侧内侧颞叶的三英寸段。在此过程中，Scoville 切除了患者大部分的海马体，这是一种海马状结构，当时认为它并不重要。
手术正如预期那样，减轻了 Molaison 的癫痫发作。但通过破坏海马体的两侧，Scoville 也无意中摧毁了 Molaison 形成长期记忆的能力。在他漫长的一生中，Molaison 被困在 20 世纪 50 年代初，无法回忆起他经历过的任何新事物。他手术前 19 个月内的记忆完好无损，他的智力和性格也一样。但从那时起，他一直活在当下。如果您与他交谈，然后离开房间，午餐后回来，他会忘记您说过的话。他甚至不记得见过您。
这个可怕的命运使 Molaison 成为神经科学家的 名人，他们为了保护他的匿名性而使用他的首字母缩写来称呼他。由于 H. M. 的损伤是手术精确的，并且他的缺陷非常特定，他成为新兴记忆科学的完美试例。他证明了记忆不是分布在大脑的各个部位，而是存储在特定位置。H. M. 还揭示了技能记忆（例如如何骑自行车）与事件记忆之间的区别；尽管他无法保留新信息，但他能够并且确实在任务上有所进步。55 年来，研究人员对他进行了详尽的研究，试图理解大脑如何形成和存储其过去的记录。在他去世时，H. M. 已经接受了约 100 位神经科学家的测试，并被提及在数千篇科学论文中。
麻省理工学院的神经科学家 Suzanne Corkin 曾与 H. M. 合作数十年，她意识到由于他的思维已经被如此彻底地研究过，他的大脑具有独特的价值。其他独特的大脑——尤其是爱因斯坦的大脑——在得到严谨研究之前就已被切成碎片或丢失。在获得 Molaison 家人的许可后，Corkin 安排了 H. M. 的大脑进行存档和研究。她和其他神经科学家推荐了 Annese，他拥有执行这项工作的专业知识和热情。在普通尸检中，只会从大脑中切下几块，但 Annese 正在加州大学圣迭戈分校建立一个 大脑观测站，该观测站将允许对整个器官进行处理，然后进行数字成像。虽然切片工作由他一人完成，但 Annese 希望以开放的方式进行。在开始之前，他征求了世界各地研究人员的意见。最终，他计划让 H. M. 的数字化大脑对所有人开放。
磁共振成像 (MRI) 收集低分辨率图像，能够观察平均大脑的整体结构，或大致了解疾病如何影响神经组织。它是现代神经病学的关键工具。相比之下，老式的组织切片工艺是完全个体化且高度亲密的。它揭示了一个特定大脑独特褶皱和神经纹理的最内在细节。H. M. 项目将允许 Annese 花费数月时间研究这一个大脑，深入探究使 Molaison 成为他自己的微观解剖结构。“我沉迷于花这么长时间研究一个案例，”Annese 说。“我感觉自己像一个钟表匠，在制作一个非常精密的钟表。”
H. M. 于 2008 年 12 月去世后，Annese 立即搭乘红眼航班前往波士顿，在那里，经过多次 MRI 扫描后，他和马萨诸塞州总医院的神经病理学家 Matthew Frosch 仔细地从 Molaison 的身体中取出大脑，并将其固定在甲醛中。几个月后，Annese 将这个珍贵的“货物”装在冷却箱里，用棉花包裹，带回了圣迭戈。在获得特殊安保许可后，他将大脑带上了飞机；它甚至还有一个独立的座位。到达 Annese 的实验室后，大脑被锁在冷藏柜中。一个标有“H. M.”的诱饵大脑被放在另一个冰箱里作为额外的安全措施。
在 2009 年春夏季，Annese 和他的合作者们调试了将 H. M. 的神经组织 切成精确切片 所需的设备。大脑切片的が基本技术是由 19 世纪的病理学家开发的，但这个项目带来了独特的挑战。市售仪器设计用于处理小块组织，但整个大脑相对于神经解剖学而言非常巨大。用于准备、冷冻和切割 H. M. 组织的所有设备都必须是专门制造的，以适应如此大的器官。大脑需要在 -35 摄氏度下冷冻和切片，在切片过程中保持温度恒定是一个主要问题。温度过高的大脑可能会被刀具刮伤；温度过低则可能碎裂。
其他必需设备包括网络摄像头和聚光灯。为了实现开放科学，Annese 计划将整个切片过程 在线直播。
他和他的团队原以为只有少数几个大脑科学家会观看，但他们错了。Annese 于 2009 年 12 月 2 日星期三开始切片，恰好是 H. M. 去世一周年的日子。第二天早上，当研究人员回到实验室时，成千上万的观众在网上等待着他们。神经科学家们在观看，但其他各种各样的人们也在观看，他们通过 博客 和 Twitter 帖子得知了消息。Annese 从星期四早上一直切片到星期五深夜，受到了一个最终总计约 40 万人的全球观众的鼓舞。他说，星期四晚上，“我们正处于病变中间，所以我们就继续了。如果我们让大脑无人看管，发生什么问题，我们永远无法原谅自己。”到最后，当大脑完全切片完成后，Annese 已经精疲力尽，以至于他在试图离开自己的实验室时迷路了。
H. M. 大脑的 2,401 块切片中的大部分现在漂浮在低温溶液中，储存在 -30°C 的上锁冷冻柜内的编号小瓶中。每隔 36 份切片正在用苏木精染色，苏木精通过将每个细胞的遗传物质染成紫蓝色来突出显示精细的解剖结构。在接下来的几个月里，这些染色的切片将逐一放在显微镜下，以如此高的分辨率进行扫描和数字化，以至于每张 5x7 英寸的载玻片将生成一太字节的视觉数据。最后，计算机将所有这些信息重新组合成一个 H. M. 大脑的虚拟模型。
在 H. M. 最后赠予科学的礼物中，他的大脑将产生第一个开放获取、高分辨率、三维的人类大脑图谱。它就像一个大脑内部的“谷歌地球”，该图谱将使神经科学家（或任何人）能够检查神经元结构的宏观特征，或直至细胞级别的微观细节。Annese 希望这将为新的基于网络的神经解剖学倡议打开大门，例如协作大脑绘图以注释图像。这个特别的大脑，在行为领域已经被如此彻底地研究过，可能仍然有一些解剖学上的惊喜。 Annese 希望这将为新的基于网络的神经解剖学倡议打开大门，例如协作大脑绘图以注释图像。这个特别的大脑，在行为领域已经被如此彻底地研究过，可能仍然有一些解剖学上的惊喜。
长期来看，Annese 计划创建一个包含数百个切片大脑的图书馆，一些来自患有疾病或受伤的人，另一些来自具有独特技能的个体。每个大脑都将与科学的或匿名的前主人生平传记相关联，成为一个人最终的肖像。“我希望图书馆能够对人类变异进行分类，将‘谁’纳入神经科学，”他说。拥有足够大的收藏，就有可能在脑微观结构与独特的人类技能或行为之间建立联系。大脑观测站团队已经对大约十几个大脑进行了切片，另外还有几位捐赠者已经同意在他们死后允许 Annese 切割他们的大脑。他还希望他的收藏能够包含那些拥有非凡才能的人的大脑——或许是一位音乐家，或者一位有联觉的人。
“这个想法是，在 5 到 10 年内，我们将有足够的病例来研究微观解剖结构，并解决许多关于人性的问题，而不仅仅是关于疾病，”Annese 说。“这将是 H. M. 的最终遗产。”
继续阅读第 2 页，查看说明 H. M. 大脑保存过程的图片集。
本文摘自 DISCOVER 的特别大脑特刊，该特刊仅在报刊亭销售，截止日期为 6 月 28 日。
摄影：Spencer Lowell | NULL
1. 浸泡 准备整个大脑切片的第一步需要几个月：大脑在甲醛中浸泡，直到变得像橡胶一样。然后将其浸入甲醛和蔗糖的混合物中。糖分进入细胞，起到防冻剂的作用，防止大脑在稍后冷冻切割时形成冰晶。这个大脑属于一位同意将其神经组织存档的捐赠者。
摄影：Spencer Lowell | NULL
2. 固定 蔗糖完全渗透大脑后，就可以将其固定在明胶中。在这里，H. M. 的大脑放置在其专用模具中，该模具将被填充液体明胶并在真空室中固化。人脑高度褶皱，具有复杂的地形；将其嵌入明胶中有助于在将其安装在玻璃上时将所有部分固定在一起。神经解剖学家 Jacopo Annese 表示：“这就像有人说：这是一份非常重要的古老手稿，需要妥善保存。你能修复这本书吗？你能告诉我们这些纸页上写了什么吗？”
3. 切片 明胶固化后，将大脑冷冻，安装在名为“切片机”的电动组织切片设备上，然后进行切片。在这张照片中，H. M. 的大脑正以大致平行于面部的平面进行切片，方向与典型脑扫描的图像相同。当电动平台向后移动时，一把锋利的刀片会剥离 70 微米厚的组织切片——就像熟食店的意大利熏火腿，但要薄得多。顶部：橡胶软管将 -40°C 的液态乙醇通过袖套泵入，袖套环绕冷冻的大脑，保持其精确的冷却是主要担忧。刀片向前移动时，Annese 用一把画笔轻轻地将薄如蝉翼的组织从刀片上移开，并将其放入装有平衡盐溶液的井中。接下来，数码相机拍摄新暴露的表面。在这张照片中，Annese 正在切割另一位捐赠者的大脑。
4. 剖面 几层薄薄的大脑切片被平放在明信片大小的玻璃载玻片上。实验室助理 Natasha Thomas 用画笔轻轻地展开一片捐赠者的大脑切片，将其复杂的几何形状推向正确的方向。大脑组织干燥后，可以进行染色以显示神经解剖结构。Annese 手持另一位失忆症患者的整个大脑切片。在一个健康的大脑中，他所看的区域会是实心的组织。这些空隙是病毒感染造成的，该感染损害了该男子的记忆。下方：盒子里的整个大脑切片经过染色处理，将细胞体染成深紫蓝色。
5. 染色 这块大脑切片来自另一位捐赠者，正在进行银基染色，该染色会加深髓鞘的颜色，显示连接大脑区域的纤维。当它完全“显影”后，它会像上一页 Annese 手持的切片一样变暗。在微观层面，每个大脑的结构都是独一无二的，反映了其前主人的特质。Annese 旨在汇编一个广泛的切片大脑图书馆，其结构记录了各种人类才能。他已经有更多的捐赠者排队了。“我们的工作是美化你，”Annese 说。“就像一位出版商决定出版你的传记。”
