دکتر امین توکلایی مسیر دانشگاهی خود را در دانشگاه علوم پزشکی تهران آغاز کرد؛ جایی که مدرک MD، دوره تخصصی جراحی مغز و اعصاب (Neurosurgery) و سپس فلوشیپ جراحی مغز و اعصاب کودکان (Pediatric Neurosurgery) را به پایان رساند. او پس از آن، مسیر حرفهای و دانشگاهی خود را در حوزه جراحی مغز و اعصاب کودکان توسعه داد و بر بیماریهای پیچیده جمجمهای و ستون فقرات، نوروانکولوژی (Neuro-oncology)، هیدروسفالی و پیامدهای جراحی تمرکز کرد.
تمرکز پژوهشی او در سالهای اخیر بیش از پیش به سمت تلفیق هوش مصنوعی (AI)، تصویربرداری پزشکی و مدلسازی محاسباتی در جراحی مغز و اعصاب سوق یافته است. فعالیتهای پژوهشی او شامل توسعه مدلهای Machine Learning برای پیشبینیهای بالینی، استفاده از روشهای Deep Learning برای سگمنتیشن تومورهای مغزی و توسعه چارچوبهای محاسباتی برای برنامهریزی جراحی متناسب با ویژگیهای هر بیمار است.
دکتر توکلایی در سال ۲۰۲۳ شرکت INNEUROS Technologies را بنیانگذاری کرد؛ مجموعهای که در زمینه توسعه فناوریهای دیجیتال و مبتنی بر AI برای جراحی مغز و اعصاب فعالیت میکند. از جمله نوآوریهای او میتوان به AIVVI، یک ابزار مبتنی بر AI برای ارزیابی حجم بطنهای مغزی، و DigiDRAIN، یک سیستم دیجیتال ثبت اختراعشده برای تخلیه مایع مغزینخاعی (CSF) و پایش فشار داخل جمجمه (ICP) اشاره کرد. او همچنین در توسعه سایر فناوریها و تجهیزات نوآورانه جراحی مغز و اعصاب مشارکت داشته است.
او در حال حاضر به عنوان Computational Neurosurgery Fellow در Macquarie University استرالیا فعالیت میکند و در ابتکارات بینالمللی مرتبط با شکلدهی به استفاده مسئولانه از AI در جراحی مغز و اعصاب نیز مشارکت دارد. همچنین به عنوان Co-Editor یک Special Collection در زمینه Computational Neurosurgery در Journal of Neuro-Oncology Discovery فعالیت میکند. با H-index برابر با ۸ و بیش از ۳۰ اثر پژوهشی داوریشده (peer-reviewed)، فعالیتهای او نشاندهنده تمرکز جدی بر تبدیل فناوریهای محاسباتی به ابزارهای عملی برای ارتقای ایمنی و دقت در مراقبتهای جراحی مغز و اعصاب است.

