在杜克大學校園內一個昏暗的小房間裡，米格爾·尼科萊利斯讚許地看著一對學生監控電腦螢幕上顯示的資料流。明亮的彩色線條和尖峰反映了一隻名叫克萊門汀的恆河猴的即時大腦活動，她正在隔壁房間裡悠閒地走在跑步機上。從後牆揚聲器發出的靜電爆裂聲是她一個神經元放電的放大聲音。
“這是你從大腦中能聽到的最美妙的音樂，”尼科萊利斯笑著宣稱。
這次演練是為了即將到來的關於腦控人類假肢工作的重大演示做準備，這項工作在2003年首次為尼科萊利斯及其團隊贏得了全球頭條新聞。當時，該小組表明，他們可以監聽猴子使用操縱桿玩影片遊戲時產生的大腦訊號，並將這種生物程式碼轉化為機械手臂執行相同動作的指令。現在，該小組計劃讓機器人腿在像克萊門汀一樣漫步的猴子的運動皮層的指令下行走。這一次，科學家們還希望將來自機器人腳的感測器資料反饋到猴子的大腦中，以便她可以“感覺到”機械腿的步幅，就好像它們是她自己的一樣。為了進一步提高賭注，猴子將在北卡羅來納州的杜克大學，但機器人腿將遠在半個世界之外的日本京都國際先進電信研究所。
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尼科萊利斯承認，實驗的複雜性帶來了潛在的障礙，但往返日本的訊號的衛星傳輸延遲已不再是其中之一。房間裡的一位年輕人伊恩·佩孔找到了一種方法，將延遲減少到可忽略不計的120毫秒。“而且他還是個本科生，”尼科萊利斯補充道，他很高興有機會說明一個他最喜歡的觀點——你不需要博士學位也能有意義地參與科學。這個暗示指的是一個更大的個人哲學，這個哲學在過去五年裡一直在驅動這位46歲的神經科學家追求一種非常不同的雄心壯志，或許可以與將感覺上傳到人腦相提並論。
他確信，科學是一把鑰匙，能夠解鎖遠遠超出學術界僵化等級制度的人類潛力——並且在北美和歐洲的傳統科學堡壘之外——他的另一個重大專案無非是尋求改變他的祖國巴西進行研究的方式。他認為，在此過程中，科學還可以促進整個國家的經濟和社會轉型。
尼科萊利斯願景的核心是在巴西最貧困的地區建立一系列“科學城市”，每個城市都以世界一流的研究機構為中心，專門研究不同的科學或技術領域。教育和社會專案網路將使周邊社群與每個機構緊密聯絡，同時改善當地基礎設施和生活質量。這些以知識為基礎的綠洲的存在將引發矽谷式的商業科學企業叢集圍繞它們，從而啟動區域發展。
尼科萊利斯已經習慣了最初的懷疑，甚至來自同行的懷疑，這是由這種宏大設想引起的。“直到幾個月前，巴西科學家還是最大的懷疑者，”他說。現在，巴西和國外的許多觀察家都承認，他的計劃在短時間內獲得的勢頭表明，尼科萊利斯可能正在做一些有意義的事情。
構想變為現實
到去年八月，尼科萊利斯和他的合作伙伴在2003年成立的非營利基金會，旨在在巴西東北部建立一個概念驗證神經科學研究所，已經籌集了2500萬美元，其中大部分來自億萬富翁埃德蒙·薩夫拉的遺孀的大筆捐款。在沿海農業城鎮馬卡伊巴一個多山的100公頃的土地上，“大腦校園”的三個核心要素也已完成。這些明亮的白色建築包括一棟25個實驗室的研究大樓、一家專門從事婦幼保健的免費診所，以及一所學校，該學校將在2008年第一季度為400名11至15歲的當地兒童提供每週兩次的科學和藝術課程。
在20公里外較大的港口城市納塔爾，另一所科學學校自去年二月以來一直在運營，約有600名學生，以及一套配備用於尼科萊利斯使用轉基因小鼠進行帕金森病研究的實驗室。尼科萊利斯團隊運營的第三個神經科學實驗室，在聖保羅南部城市的西里奧-黎巴嫩醫院建立，以換取醫院對馬卡伊巴診所的贊助，專注於假肢研究的臨床應用。
馬卡伊巴的場地本身是由北里奧格蘭德州政府捐贈的，仍然缺少一條鋪好的通道，但該基金會已經計劃建造一所可容納5000名學生的學校、額外的實驗室空間、一個更大的健康中心、一個體育設施和一個生態公園，以完成將成為納塔爾國際神經科學研究所（IINN）主校區的設施。巴西聯邦政府在路易斯·伊納西奧·盧拉·達席爾瓦總統於八月帶著他的幕僚長和教育部長訪問校園後，承諾撥款2500萬美元用於完成該綜合設施的建設。尼科萊利斯給總統做了一場他稱之為“我職業生涯中最重要的PowerPoint演講”，總統通常被稱為“盧拉”，幾周前。
回到他在綠樹成蔭的杜克大學校園寬敞的辦公室，尼科萊利斯回憶起第一次會面時感覺有點超現實。“你知道我到處演講，但突然之間，你在和那個真正可以改變很多事情的人說話。最酷的是我們談論的是科學——不是談論建造一座橋樑或一條道路，我們談論的是如何利用科學作為驅動力，在一個像我們這樣的國家大規模地教育孩子。”在盧拉訪問之後，尼科萊利斯的小組開始與巴西教育部長討論為354所新的國家技術高中建立科學課程。“如果這行得通，我們將在兩年內擁有一百萬學生，”尼科萊利斯興奮地說。
尼科萊利斯計劃的社會組成部分與科學設施一同成型，在他看來，對於研究所的目的絕對是不可或缺的。“我們[帶到納塔爾]的不僅是在國際水平上開展科學的想法，就像我們在這裡[在杜克大學]所做的那樣，而且是將這個想法融入到學校、婦女診所的想法，我們將科學企業與社會融合。”他渴望IINN的科學研究能夠專注於大腦如何學習，例如，以便可以將新的見解納入學校的教學方法中。考慮到早期大腦發育的重要性，診所還將為無法生產母乳的新媽媽提供人類乳庫，並將滿足該地區對神經兒科治療的未被滿足的需求。“所以這是一個將神經科學與教育和醫療服務聯絡起來的巨大實驗，”他解釋說。
該計劃自最初由杜克大學的其他兩位巴西科學家構思出來以來，一直在不斷發展，目的是提高巴西的科學水平。“這是關於遣返人才和扭轉人才流失，”尼科萊利斯談到他和他的博士後研究員克勞迪奧·梅洛*和西達塔·裡貝羅在2002年提出的在巴西建立世界一流神經科學研究所的想法時說。
“但我們也知道，它必須成為社會變革的驅動力，以證明，只要有機會，任何地方的人才都會有機會。”他們將他們為執行其計劃而成立的非營利組織命名為阿爾貝託·桑托斯-杜蒙研究支援協會（AASDAP），以紀念19世紀90年代前往巴黎追求飛行夢想並取得成功的巴西人。
達到全球標準
1989年，當尼科萊利斯和他的妻子勞拉·德奧利維拉離開巴西，以便尼科萊利斯能夠從事神經科學事業時，兩人都擁有巴西最大城市聖保羅大學的醫學學位，尼科萊利斯還在同一機構完成了博士學位，師從著名的盧伽雷病研究員塞薩爾·蒂莫-伊亞里亞。但該國剛剛擺脫了長達二十年的官僚軍事統治，研究經費微薄，年輕科學家幾乎沒有工作前景。一旦到了美國，尼科萊利斯也遇到了人們對巴西培養的科學家能否有所作為的懷疑。“聖保羅大學曾經出過什麼或什麼重要人物嗎？”他說，他在求職面試中被反覆問到。
尼科萊利斯在費城哈尼曼大學開始了他的職業生涯，很快成為一次竊聽數百個神經元以解碼大腦基本語言的技術先驅。如今，他被廣泛認為是世界領先的神經科學家之一，他認為自己的職業成功助長了他的信念，即有前途的年輕科學家不應該為了充分發揮他們的潛力而離開巴西。
在他離開的這段時間裡，巴西科學家的條件有所改善，儘管該國2006年公共和工業研發支出為145億美元，仍然遠低於巴西經常與之比較的許多其他新興經濟體的投資額[見下一頁的側邊欄]。盧拉已認可科學技術是巴西發展的途徑，並最近宣佈未來三年將研究預算增加230億美元。
聖卡洛斯高階研究所所長、聖保羅大學的物理學家塞爾吉奧·馬斯卡雷尼亞斯·德奧利維拉指出，總統對科學的擁抱無疑受到了一些近期高調展示的研究支出成果的鼓舞。馬斯卡雷尼亞斯特別讚揚了國家農業研究公司Embrapa，因為它在開發乙醇和其他生物燃料方面處於領先地位，並開闢了熱帶農業生物技術作為該國可以建立專業知識的領域。2000年，約30家巴西實驗室組成的聯盟完成了柑橘作物重要寄生蟲Xylella fastidiosa的基因組序列，以及甘蔗等幾種作物植物的測序專案正在進行中。“Embrapa正在將我們[國家]的出口商品從原材料轉變為應用科學，”馬斯卡雷尼亞斯說。“巴西仍然不知道如何做的是將大學的研究轉化為產品和風險投資，”他補充說，部分原因是巴西主要以大學為基礎的研究界存在象牙塔文化。
毫不奇怪，馬斯卡雷尼亞斯回憶說，一些科學家對納塔爾專案表示懷疑。尼科萊利斯受德國著名的馬克斯·普朗克研究所啟發的獨立研究中心網路的概念對於巴西來說是不尋常的。AASDAP的座右銘“巴西科學的未來從這裡開始”絕對沒有幫助，馬斯卡雷尼亞斯指出。如果這種做法疏遠了一些巴西科學家，那麼將第一個研究所設在貧困的納塔爾腹地也讓許多人感到困惑。尼科萊利斯認為，研究所的社會和經濟影響在納塔爾和馬卡伊巴周圍的社群將最為明顯，而且該地區正是最需要這種轉型的地方。
此外，海港和一個可以接收來自歐洲直飛航班的機場應該使該地點成為商業科學的有希望的地點，他說。聯邦政府已宣佈該地區為自由企業區，AASDAP工作人員目前正在談判建立一個1000至2000公頃的生物技術園區，尼科萊利斯希望這將吸引專注於出口產品的企業，如藥品和生物燃料。與此同時，他正在與其他幾個州進行談判，這些州有興趣主辦接下來的三個研究所，其專業領域可能包括生物能源、微電子學和環境科學。
新科學城
作為促進區域經濟發展的一種手段，圍繞主要研究機構聚集高科技企業以期刺激創新的戰略從未如此受歡迎。地方和國家政府，特別是在亞洲各地，正在花費數十億美元建設此類科學園區和“城市”，因為他們將發展目標與科學掛鉤。
2006年，中國宣佈計劃建設30個新的科學城，並在2020年將其年度研究支出提高到超過1000億美元。屆時，政府預計該國60%的經濟增長將基於科學技術。印度的一些精英大學已成為技術叢集的中心，例如班加羅爾，也押注於科技持續繁榮。加利福尼亞州帕洛阿爾託未來研究所（IFTF）智庫執行主任瑪麗娜·戈爾比斯指出，儘管他們的方法不同，但這些國家的許多共同點是，公開的目標是吸引在西方接受培訓的科學家僑民將其專業知識帶回家。“最常被引用的例子是臺灣，”她說，“整個半導體產業都建立在在矽谷待了20年的外籍人士返回的基礎上。我們在中國也看到了這種情況：教授們回去建立他們的實驗室，他們帶來了他們的學生和人脈，併成為磁石。”戈爾比斯補充說，尼科萊利斯可能是少數幾位有聲望的巴西科學家之一，可以在他的國家扮演同樣的角色。
她和IFTF研究主任亞歷克斯·蘇瓊-金·龐領導了一個為期一年的專案，以製作“三角洲掃描”，這是英國政府委託進行的對科學技術趨勢的廣泛分析和預測。在其中，他們將巴西標記為到2025年可能成為世界科學領導者，並將納塔爾倡議作為該國要實現這一目標需要採取的方向的一個例子。戈爾比斯認為，AASDAP研究所內部和研究所之間進行跨學科研究的潛力是一個重要的優勢。尼科萊利斯本人強調他的杜克大學實驗室、IINN地點和國際合作夥伴之間的合作，體現了一種全球網路化的工作方式，三角洲掃描作者認為這對於巴西生產世界一流的研究至關重要。龐還認為，IINN的啟動，最初主要由國際捐款促成，是未來其他地方的發展方向。“另一個有趣的故事，”他指出，“是私人資本在支援這些中心以及支援我們通常認為的大型科學專案方面的崛起。”龐觀察到，基於科學發展的下一個演變是由企業家、慈善家和研究人員共同努力產生的，結構更少、政府驅動更少的“創新區”。
收穫人類潛力
納塔爾模式是否能夠幫助巴西趕上那些在科學技術上投入更多資源的國家，仍有待觀察。巴西是世界第五大國土面積國家，自然資源異常豐富，長期以來一直被描述為“未來之國”，擁有成為經濟強國所需的幾乎所有要素。大多數分析師認為，該國自身的法律體系是巴西充分發揮其潛力的最大障礙之一。
官僚主義、繁重的稅收以及反壟斷和智慧財產權法律的執行不力被認為是扼殺民眾天生的創業活力的原因。糟糕的學校系統和高文盲率是經常被提及的阻礙進步的另外兩個主要障礙。
從這個角度來看，納塔爾專案最非正統的方面可能是它最大的優勢。與科學城倡議相關的教育努力，從未達到尼科萊利斯設想的規模。“有些人只是口頭上說說，”龐說，“但即使那樣，他們主要談論的也是大學水平的教育。”
尼科萊利斯認為，在孩子上大學之前就接觸他們至關重要。他認為，科學教育普遍增強批判性思維能力，他計劃使用研究所科學學校的補充課程提高孩子們的常規學校表現，以此作為衡量課程有效性的基準。如果一些孩子對從事科學技術職業感興趣，他們將在知識經濟中找到大量的機會。“百分之九十九的科學工作不需要博士學位，”他堅持認為。
但他小心翼翼地澄清，他不是要建立一個科學家國家。“我們正在努力培養一代有能力領導巴西的公民，”尼科萊利斯解釋說。“這些孩子已經有了希望——現在他們需要的是工具。”無論他們想成為醫生、建築師、飛行員還是總統，他都相信親身參與科學探究的經歷可以培養一種賦權感，孩子們會將這種感覺帶入成年，並用它來帶領他們的國家走向期待已久的未來。
*勘誤：克勞迪奧·梅洛是俄勒岡健康與科學大學的神經科學副教授，而不是文章中聲稱的杜克大學的博士後研究員，當他、裡貝羅和尼科萊利斯發起在納塔爾建立神經科學研究所的倡議時。我們對這個錯誤深感抱歉。—編輯
更多探索
巴西研究所為神經科學繪製新半球。 瑪西亞·L·特里恩福爾和傑弗裡
默維斯在《科學》雜誌，第303卷，第1131–1132頁；2004年2月20日。
巴西健康生物技術的科學力量。 瑪塞拉·費雷爾等人在《自然生物技術》雜誌，第22卷，增刊，第DC8–DC12頁；2004年12月。
光榮夢想：關於巴西的特別報道。 《經濟學人》增刊。2007年4月14日。
三角洲掃描：科學技術未來，2005–2055。
未來研究所。 http://humanitieslab.stanford.edu/deltascan/Home
納塔爾國際神經科學研究所英文網站： www.natalneuro.org.br/_eng/index.asp