张蓬勃教授长期致力于围术期脑保护与神经损伤修复研究，对基于干细胞的神经损伤治疗策略进行了多维度研究，早期提出改良外源干细胞移植或激活内源性干细胞均能改善实验动物脑缺血损伤。同时，针对全身麻醉药的神经发育毒性机制进行了大量探索，提出生存信号抑制是麻醉药神经发育毒性的重要机制，并以此提出多种保护策略。近年来，结合大脑损伤状态下的能量代谢改变对神经胶质细胞、神经干细胞、神经元等的功能与状态调节，提出全身麻醉药神经发育毒性及脑缺血损伤保护与修复的新机制，有望发现新的防治策略。在相关领域发表论文80余篇，其中SCI论文30余篇。