趙鄭拓，男，中國科學院腦科學與智慧型技術卓越創新中心研究員，神經界面研究組組長，微納電子加工中心負責人。獲選國家優秀青年科學基金（海外），上海市腦科學與類腦研究中心“求索傑出青年”，上海市海外高層次引進人才。擔任科技部科技創新2030重大任務（青年科學家項目）首席科學家，中國科學院神經所"十四五"攻關團隊"腦機接口技術及其臨床套用"首席科學家。
主要研究方向為大規模柔性神經界面，及其在神經科學和植入式腦機接口方面的套用。
上海階梯醫療有限公司創始人。
基本介紹
- 中文名：趙鄭拓
- 國籍：中國
- 畢業院校：西安交通大學
- 學位/學歷：博士
人物經歷,教育背景,工作經歷,研究方向,
人物經歷
教育背景
2015-09--2019-08 美國德州大學奧斯汀分校 博士-生物醫學工程
2013-09--2015-05 美國密西根大學迪爾伯恩分校 碩士-機械工程
2009-09--2013-07 西安交通大學 本科-能源動力工程及自動化
工作經歷
- 2019-09~2020-09, 美國德州大學奧斯汀分校/萊斯大學, 博士後
- 2020-11 ~ 至今，中國科學院腦科學與智慧型技術卓越創新中心，研究員，課題組長，博士生導師
研究方向
1.長期穩定、超高頻寬的柔性植入式神經界面
植入式腦機接口能夠構建大腦與外部設備的實時信息傳輸通道，是解析大腦高級認知功能、研發重大腦疾病治療手段、實現高程度人機共融和人體機能增強的底層核心技術。此項技術目前最突出的兩個問題是植入體的生物相容性和接口的頻寬問題。傳統植入式電極無法長期有效地在體埋植，且測量信號穩定性差，導致其使用壽命短，解碼器設計複雜且需要大量的訓練和校準。此外，現有接口的信道局限在一兩百通道左右，提取信息能力有限，因此可實現的控制自由度低且精度較差，大大限制了其套用價值。研究團隊利用先進微納加工工藝與新型材料的結合，結合生物醫學工程、微電子、機械工程和神經工程等交叉學科背景，致力於開發兼具優異的組織兼容性和上千通道頻寬的大規模的超柔電極陣列，以期解決以上兩個問題，從而充分發揮植入式腦機接口技術在基礎科研和臨床套用中的價值。
2.集成化的柔性神經界面系統開發
系統性的神經界面開發除了大規模的前端電極陣列以外，高效、微創的手術植入方案和低功耗、集成化的數據採集晶片等相關部分也必不可少。本實驗室希望利用多學科交叉的工程背景，以及與基礎神經科學長期合作經驗，開發以及推動以上技術環節的整合與進步，進一步促進柔性神經界面在基礎神經科學以及臨床方面的推廣與套用。
3.基於介觀功能腦網路動態的腦功能及腦疾病神經機制研究
對大腦的結構和功能的理解是人類認識世界、認識自我的最終挑戰。大腦中各種感知覺、情緒等基本信息、以及包括思維、抉擇甚至意識等在內的高級認知信息的處理，通常需要多個腦區的有序協作。而神經系統疾病，比如帕金森、阿爾茲海默症、抑鬱症等，往往伴有漫長的發展過程且涉及到多個腦區的活動改變。同時，大腦中豐富的細胞數量、種類以及特定的組織方式，進一步加深了神經網路的複雜性。大規模柔性電極陣列在大腦中具有長期穩定的性能表現，不僅可以實現對局部神經環路動態的高解析度解析，而且可以在整個功能性迴路水平上對多個腦區同時進行監測，為腦功能及腦疾病研究提供了有力工具。相比傳統研究手段，基於柔性電極的大規模長期電生理記錄能夠提供更直接（神經元電活動）、更高解析度（單個動作電位及單細胞精度）、更豐富（多腦區，上千神經元）的神經活動信息。研究團隊希望利用該技術，在嚙齒類、非人靈長類動物模型以及人腦上開展大規模長期神經活動記錄，對包括運動、決策以及神經退行性疾病在內的介觀功能腦網路動態進行深入研究，從而解析認知腦功能原理和腦重大疾病機理，推動研發腦重大疾病的新型干預和治療手段。
4.面向臨床套用的高效、雙向柔性植入式腦機接口
侵入式腦機接口已經在運動功能修復、語言解碼、感知覺重建等多個方面開展了探索性套用。然而，這些腦機接口系統在設計時僅聚焦於單一任務，且通信速率依舊低於使用自然輸出通路。而多任務通用和高效通訊，是決定了腦機接口技術能否真正從實驗室走向實際套用，並在醫療、通訊、軍事等領域帶來變革性進展的兩個關鍵要素。研究團隊將充分發揮柔性微電機高精度記錄和精細刺激的優勢，構建雙向、穩定、高頻寬的侵入式柔性腦機接口，並結合深度學習等智慧型算法，從運動輔助和感知覺重建出發，在獼猴和人上探索複雜場景中腦機融合方式，從而實現新一代通用高效侵入式腦機接口技術。同時，基於對腦疾病相關功能腦網路的解析，研究團隊將基於神經活動特徵，通過微電流刺激對神經系統進行精準調控，探索對腦疾病更安全、有效的干預方式。
