科学无国界——对话尼克劳斯·罗戈塞提斯

大脑被视作宇宙间最复杂的自适应复杂动力系统，意识的神经机制至今仍是科学界悬而未决的重大难题。在非人灵长类脑科学领域，尼克劳斯·罗戈塞提斯（Nikolaos Logothetis）是全球公认的领军人物。作为同步电生理?fMRI技术开创者，他揭开BOLD信号的神经基础，重塑了全世界脑成像研究范式。 2021年，这位曾担任马克斯·普朗克生物控制论研究所所长25年的科学家全职来到上海，在中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（以下简称“脑智卓越中心”）牵头组建国际灵长类脑研究中心（ICPBR）。今年9月30日，他在北京人民大会堂荣获中国政府友谊奖——外国专家在华最高荣誉。 “这是我职业生涯至高的荣誉之一，它印证了科学没有国界。”谈到这次获奖，他这样说。 近日，尼克劳斯·罗戈塞提斯接受《中国科学报》专访，畅谈投身科研的初心，一同探讨脑科学领域的前沿探索，也倾听了他对于跨国科研协作与青年人才培养的所思所感。 从摇滚青年到脑科学开拓者 《中国科学报》：我们了解到您大学时期学的是数学，是什么契机引导您走上神经科学研究道路？ 尼克劳斯·罗戈塞提斯：我的学术起点是雅典大学数学系，但我感兴趣的并非纯粹数学，而是数学与等离子体物理交叉方向。本科毕业后，我正站在人生选择的十字路口，恰逢此时母亲需要住院治疗，我在医院陪护的间隙读到雅克·莫诺的著作《偶然与必然》。书中关于微观控制论的章节深深吸引了我，作者在书中讲述了神经系统、内分泌系统细胞通讯的内容。这本书彻底点燃我的兴趣，我开始大量研读控制论相关著作，1977年，我考入塞萨洛尼基亚里士多德大学生物学系，1980年拿到第二个理学学士学位。之后我前往德国慕尼黑，在恩斯特·波佩尔教授实验室攻读博士。 深入探究中枢神经系统的功能以及大脑网络的自组织过程，在我看来是能想象到的最佳研究目标。随着阅读量的增加，这一信念愈发坚定。在阅读普里戈金《从存在到成为》之后，我的科研理想进一步清晰：把大脑当成完整的复杂系统，建立跨学科手段，记录多时空尺度脑活动，解析大脑系统动力学，破译神经状态转换规律。 我的第一篇神经科学成果论文完成于麻省理工学院脑与认知科学系彼得·席勒实验室，围绕多稳态知觉开展研究。1990年我入职贝勒医学院神经科学系；1996年赴德国图宾根，担任马克斯·普朗克生物控制论研究所所长，一干就是25年。

尼克劳斯·罗戈塞提斯正在弹钢琴。受访者供图 《中国科学报》：我们注意到，您早年还是一支摇滚乐队的创始成员，能跟我们分享一下这方面的经历吗？ 尼克劳斯·罗戈塞提斯：本科期间，我同时在雅典希腊音乐学院跟随作曲家、希腊国家歌剧院首席钢琴家乔治·普拉顿学习钢琴。那段时期，我还是雅典传奇摇滚乐队“Peloma Bokiou”的创始成员，乐队名字取自几位创始成员的姓氏首字母，我们推出的单曲《康乃馨，康乃馨》，时至今日依旧是经典作品。 看好中国基础研究的土壤 《中国科学报》：您是享誉国际的神经科学家，拥有多国院士头衔。2021年，您选择全职来到上海，牵头建设国际灵长类脑研究中心，做出这个选择，最核心的考量是什么？ 尼克劳斯·罗戈塞提斯：长期以来，我持续看到中国脑科学领域的快速进步，上海、北京、深圳、云南多个科研平台都展现出很强的发展势头。欧美当下基础研究的生存环境正变得愈发艰难，而中国高度重视基础研究，把基础研究摆在科技工作的突出位置，强调基础研究的根本在于高水平人才，统筹推进人才的培养、引进、使用，构建规模充足、结构优良的人才队伍。这是非常契合我们领域的发展需求。

尼克劳斯·罗戈塞提斯（左一）正在与团队成员交谈。受访者供图 《中国科学报》：来华之后，您的团队从零起步，搭建起全球独有的立式高场磁共振成像系统，建成整套符合国际规范的非人灵长类动物研究平台。从零搭建这套科研体系，团队如何克服其中的困难？ 尼克劳斯·罗戈塞提斯：在上海市和脑智卓越中心的支持下，这套磁共振系统成功落地，依托我和德国布鲁克公司长达30年的深度协作，他们十分清楚我们电生理?成像同步实验的特殊硬件需求。在磁体内部进行电生理记录的整套方案包含特制电极、微操纵器、磁场干扰补偿系统，最早是马普生物控制论研究所机加工、电子车间自主开发，专门适配强梯度磁场环境下神经信号采集。 来到上海之后，我把整套核心技术从德国转移过来，联合布鲁克工程师，共同完成高场磁共振系统的设计与落地。现在这套设备可以实现不间断同步成像与皮层内电生理记录，用来解析非人灵长类、大鼠脑网络功能、连接模式、神经化学特征，厘清神经活动与fMRI血流动力学信号之间的对应关系。 长远来看，我们还需要吸纳海内外电子工程师，持续迭代高分辨率磁共振硬件，依托多模态技术解析全脑与局部神经微环路。我们还有合成化学、配位化学团队，开发磁共振“智能对比剂”，这类试剂会跟随神经活动相关离子、分子浓度改变磁学性质，未来有望测绘全脑神经活动，摆脱对血氧信号的依赖。 但硬件只是其中一环，真正的核心挑战，是搭建完备强大的跨学科团队。我们需要更多熟悉磁共振软件体系的工程师与专家；也期待和设备厂商深度协作，既包括布鲁克，也期待和中国企业开展基础研究层面的合作。 《中国科学报》：您已经在中国工作5年了，您认为中国的科研环境如何？ 尼克劳斯·罗戈塞提斯：我接触过的绝大多数中国学生、博士后，他们聪慧又勤奋，拥有巨大科研潜力。脑智卓越中心的技术支撑团队同样十分出色，不管是磁共振平台、动物实验设施负责人，还是机加工车间工作人员，都为科研开展提供坚实保障。我由衷看好这里的科研生态。在这里，我能够延续、拓展我深耕30余年的技术路线与研究方向。 《中国科学报》：如今，全球基础科研交流遇到不少阻碍，您持续邀请世界各地顶尖学者来到上海。您如何看待中国基础研究融入全球创新网络？ 尼克劳斯·罗戈塞提斯：中国基础研究融入全球创新网络，是理所应当的发展方向。基础科学本身就适合全世界科学家携手攻坚，产出可以被全人类共享的成果。做好这件事的关键，是长期稳定经费支持，人才评价以科研人员本身的能力产出为准，而不是仅看国家产业实力。 大脑是宇宙最复杂的动态系统 《中国科学报》：作为同步电生理?fMRI技术开创者，您阐明BOLD信号的神经基础，重塑全球脑成像研究。请用通俗的语言讲讲，这项基础科学发现有何价值，它怎样支撑今天意识、感知领域的科学探索？ 尼克劳斯·罗戈塞提斯：大脑拥有海量神经元以及极度复杂的连接网络，会随后天经验持续演化。各类感官信息以并行、分层且具有反馈的方式处理，脑区间双向连接，持续受到神经调节系统调控。脑活动通常具有概率性，其演化依赖于初始条件，在物理学上，我们把这类对象叫做自适应复杂动力系统（Complex Dynamical Systems, CDS）。 “复杂”不是指繁琐，而是说系统会涌现出不能靠拆解单个组分来解释的整体行为。大脑很可能就是宇宙当中最典型、最复杂的CDS。这类系统会交替出现稳定状态和自组织临界态，地震、气候演化、流行病传播等现象，也长期采用这种复杂系统方法进行研究，这套分析框架已经广泛用在诸多领域。 但在系统神经科学领域，复杂系统思维应用得还远远不够。人类脑研究大量依靠fMRI，而fMRI观测到的BOLD信号是间接指标，反映的是代谢需求变化。它很难区分输入输出处理、神经调制，也难以分辨自上而下、自下而上信号，有时甚至可能混淆兴奋和抑制过程。想要理解大脑功能和脑疾病，多模态融合是必由之路。我们团队是全球最早落地同步电生理?fMRI多模态方案的队伍，率先为理解BOLD信号的神经生理学基础，以及磁共振成像信号与局部神经微环路的关系提供了重要线索。 想要解开意识、知觉、记忆的神经机制，我们必须彻底搞清楚fMRI各类信号和不同类型神经活动的对应关系。即便是对fMRI信号做反卷积还原底层神经活动，难度也远超想象。神经、胶质、血管构成高度耦合复合体，部分脑区还存在强反馈回路的非因果系统，脉冲响应函数在负时滞处具有非零值，传统系统辨识方法存在局限。我们团队正在开发多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output, MIMO）技术，尝试攻克信号反卷积难题。 《中国科学报》：意识认知是科学界的终极难题之一。站在当下，您判断未来5到10年，研究具备哪些潜在应用前景？ 尼克劳斯·罗戈塞提斯：今天人工智能飞速发展，倒逼科学界要搞懂意识的生物学基础，用来评估机器智能会不会产生感知体验。动物意识、人类婴幼儿意识，既是充满争议的科学议题，也深刻影响公共政策制定。 面向未来，想要真正读懂大脑系统，必须把皮层多电极记录、活体结构与功能成像结合起来，构建神经子系统及其动态连接的计算模型。这绝非神经科学家单打独斗可以完成，合成化学家、微生物学家、系统神经科学家、人工智能研究者，必须深度协同。 友谊奖属于整个团队 《中国科学报》：您的团队外籍职工占比接近25%，来自7个不同国家，是一支高度国际化的科研队伍。您怎么看待跨国科研团队协作？在人才培养方面，秉持什么样的理念？ 尼克劳斯·罗戈塞提斯：对我来说，多国人员组成的团队不是管理负担，而是值得用心培育的优势。真正卓越的科学，往往诞生于不同思维方式之间互相尊重的碰撞。认知神经科学、理论神经科学、系统神经科学的交叉融合，会极大推进我们对大脑的理解。但跨学科协作并不轻松。实验研究者会对晦涩的数学方程产生抵触，理论研究者也常常沉浸在公式当中，脱离真实实验现实，这是全球实验室普遍存在的困境。 我认为，本科教育阶段就应当打造国际化、多学科的培养环境。不同教育背景、科研传统、人生经历的人汇聚在一起，才更容易迸发创新。 《中国科学报》：9月30日，您在人民大会堂领取2026年度中国政府友谊奖，这是国家给予外国专家的最高荣誉。拿到这份荣誉，您的第一感受是什么？这份奖项，对您个人和整个团队意味着什么？ 尼克劳斯·罗戈塞提斯：获得中国政府友谊奖，是我职业生涯至高的荣誉之一。我满怀感激、谦卑地接受这份嘉奖。它印证“科学没有国界”，代表不同国家的人为共同理想并肩奋斗，结下友谊与互相尊重。 这份荣誉会激励我继续搭建中国科学界与全球科学界沟通的桥梁，指导青年学者，深化已经建立起来的各类合作。我怀着一腔热忱来到中国，希望贡献力量，但是收获的远远多于我的付出。这份荣誉并不只属于我个人，同样属于我所有中国同事、学生、合作者，每一项成果，都离不开他们的才华与付出。