重点实验室主要研究方向包括：

一、功能基因与脑疾病

实验室运用基因、蛋白分析技术，以及构建脑功能基因模式动物，对特定基因、蛋白在整体动物大脑中的表达、活性和调控等问题展开深入研究，探寻基因及其相关蛋白分子如何调控认知功能与脑疾病。

二、神经环路与脑认知

脑网络的神经信息处理对于大脑学习记忆等高级脑功能至观重要，是揭示大脑功能原理的关键环节。实验室运用群体神经元在体记录技术、光遗传学技术等，观察记录大量神经元的活动，并分析其在动物学习记忆过程中的信息处理规律，解码大脑认知功能神经环路及网络层次的神经编码原理。

三、脑智发育与脑开发

实验室运用脑电技术、功能磁共振成像技术、虚拟现实技术和脑认知能力测评技术等，探寻儿童青少年脑智发育的基本规律，及其涉及的生物学和环境因素。