神経解剖学的、神経生理学的、神経行動学的、分子生物学的、および情報学的手法を統合した多面的アプローチにより、霊長類の脳を構成する複雑かつ精緻な神経回路（ネットワーク）の構造と機能を探求し、それを基盤にして獲得される多様な脳機能をシステム的に理解することを目指している。特に、行動の発現と制御に関わる大脳皮質、大脳基底核、小脳を巡るネットワークの動作原理と機能的役割を解明し、運動機能や認知機能・社会性などの高次脳機能とパーキンソン病や統合失調症などの精神・神経疾患の発現メカニズムに迫りたいと考えている。これを実現するため、当分科では、ウイルスベクターによる遺伝子導入技術を駆使して、特定のネットワークを形成する神経細胞集団選択的に、あるいは全脳的に遺伝子操作を加えた遺伝子改変サルモデルを開発・作出し、このような独創的モデル動物を用いた先端的研究を推進している。また、遺伝子解析をとおして霊長類の脳に特異的な遺伝子発現プロファイルを探索し、発達、可塑性、老化のメカニズム解明をテーマにした融合的研究を展開している。