Los grupos de investigación del Departamento de Neurobiología Celular y de Sistemas estudian los procesos integrativos del sistema nervioso, combinando para ello herramientas moleculares, electrofisiológicas, optogenética, imagen cerebral y comportamiento. Los estudios abarcan diversos modelos animales (Drosophila, ratón, ratas) y estudios en humanos. Los temas específicos de investigación incluyen la transmisión sináptica y sinaptopatías, la organización funcional de las redes cerebrales y su plasticidad, transducción y percepción sensorial, integración sensorimotora, formación de memoria, y las bases neuronales y principios de organización del comportamiento animal.