南开大学人工智能学院副教授赵启立来我院做学术报告

7月8日（周四）上午9点，在机电楼A217会议室，南开大学人工智能学院副教授赵启立来我院做学术报告，报告题目为面向脑科学研究的机器人化膜片钳系统，请广大师生积极参加。

赵启立，南开大学人工智能学院副教授，天津市131人才第三梯队。主要研究方向为机器人化膜片钳系统，自动化细胞操作与检测系统；赵启立于2014年在南开大学控制理论与控制工程专业获得博士学位，2014-2018年间先后在澳大利亚莫纳什大学，加拿大多伦多大学进行博士后研究，2018-2020年在南开大学人工智能学院担任讲师，2020年12月至今 在南开大学人工智能学院担任副教授，目前赵启立副教授以第一作者和通讯作者发表SCI论文14篇，受理授权发明专利8项，其中加拿大专利2项。

膜片钳技术由于具备对细胞级和分子级的电生理信号进行检测的能力已经成为脑科学研究的金标准。机器人化膜片钳技术可以克服人工膜片钳操作难度大，操作水平差异大，仅极少数实验室可以完成等弊端，有望极大的降低脑科学研究的门槛，促进膜片钳技术在脑科学研究中的推广应用。课题组开发了国内首套面向脑科学研究的机器人化膜片钳系统并进行了示范应用。针对当前面向脑片的手动膜片钳操作缺乏细胞三位形态信息，封接位置选取严重依赖操作者经验的问题，课题组开发了一种基于检测电极电阻变化趋势的无接触细胞三维形态测量方法，实现了目标细胞三维形态信息的在线检测。在该方法中，系统首先基于检测轮廓长度实现了电极微管的三维位置检测；进一步的，针对贴壁细胞和脑片神经细胞分别实现了基于离焦成像和深度学习算法的细胞轮廓自动获取；最后通过细胞轮廓拟合在细胞表面确定一定数目的测试点，利用检测电极的变化无接触的检测出每个测试点处的细胞表面高度，进而拟合出细胞表面的三维形态信息。基于获得的细胞三维形态信息，课题组分别在培养的小鼠成骨细胞和小鼠离体脑片视觉皮层锥体神经细胞上实现了机器人化全细胞封接流程。实验结果表明，该无接触细胞三维形态检测方法在贴壁细胞与脑片神经细胞的操作成功率分别达到73%和83%，测量高度误差小于5%；相比于其他封接位置，基于细胞三维形态选取的接触点可以有效提升细胞的高阻封接成功率和全细胞封接成功率，在两类细胞上的全细胞操作成功率均达到国际先进人工操作的水平。目前该系统已在两家合作单位完成示范应用，被天津市科学技术评价中心鉴定为国际先进。课题组接下来将一方面将神经元形态学检测与电生理检测相结合，研究神经细胞电生理疾病的致病机理；另一方面将机器人化膜片钳系统引入到双光子显微镜中，进行面向活体清醒动物脑科学研究的机器人化膜片钳系统研究。