研究方向包括：1. 神经网络的结构和功能解析（读脑）：开发先进的显微成像等手段研究神经网络间的信息通信及调控机制、透明脑技术及三维成像等；2. 基于光遗传学的神经环路功能调控（控脑）。

研究课题获得国家自然科学基金面上项目，国家科技部973项目、国家自然科学基金重大仪器项目、浙江省自然科学基金等资助。主要研究成果已申请或授权专利37个（发明专利24个，实用新型专利13个），并发表在PNAS, Journal of Biophotonics, Optics letters, Optics Express, Applied Physics letters等国际著名期刊上。

本实验室是医工信交叉实验室，“源于技术，高于技术”，旨在用最先进的技术，更简单直接地解决生命科学问题，并最终有效应用于临床医学中，做真正有益于人类健康、服务于社会的事情。 

依托自主研发的先进显微成像及光学操控技术研究生物学问题：

现有的，但绝不仅仅只有的几种技术（神经科学成像技术也讲究“快（大视场、实时）”“准（精准到单个神经元以下）”“狠（活体非侵入、大穿透深度）”）：

1. 精准神经元调控

      非侵入：克服传统光遗传学技术中侵入式光纤植入带来的组织损伤，采用深穿透光聚焦手段，发展非侵入式光遗传学技术。

      自由靶向：可以自由选取目标区域进行刺激，克服传统光遗传学光纤损伤性插入后不再能移动位置等不足。

      多靶点：可同时/顺序刺激多个目标区域，研究多个目标靶区之间的联系。

2. 活体大深度显微成像

    光学显微成像受到组织内部散射和吸收等影响，通常成像深度非常有限，这也是为什么我们在使用共聚焦显微镜时成像深度通常限制在200um左右，即使采用双光子显微镜，成像深度也非常有限。

因此，如何做到在诸如脑皮层这样的强散射生物介质中，实现全脑皮层（1-2mm厚）活体显微成像具有非常重要的意义。

3. 高分辨活体显微成像

       共聚焦显微成像是生物医学中常用的显微成像工具，因为其具备成像分辨率高等特点。但是，在成像深度逐渐增加的情况下，共聚焦显微镜的成像质量会大幅度下降。

因此，如何提高共聚焦显微镜在较深处的成像分辨率，具有显著的实际意义。这里我们采用的是通信原理中调制与解调的原理，最终提高了成像分辨率和信噪比。

4. 实时快速深层成像

      在实际成像时，成像速度受到设备采样速率、刷新率，大深度成像时矫正算法迭代、矫正范围小等影响，成像速度非常慢，并已成为影响成像质量的关键因素。

因此，提高成像速度也是深层成像的一个重要方向。

 5. 超快速光清除技术

    开发了一种具有自主知识产权的快速高效、使用简易、无毒无害、无组织形变、荧光保留持久的光学清除技术，研究成果发表在PNAS上并被高度评价和广泛关注，被F1000推荐。