本實驗室運用先進的光學顯微技術與螢光分子探針即時地觀測腦中神經網路的訊息處理(Li, Chen et. al. 2015 Nature)。同時，我們也致力發展探索大腦的新科技：包括提升螢光分子探針敏感度 (Chen el. al. 2013 Nature)，研發處理神經影像的演算法(Chen et. al. 2006 Biophys. J. )，以及發展超高速的光學顯微技術(Junek and Chen et. al. 2008) 等 。

研究方向：

1. 運用雙光子鈣離子影像捕捉小鼠腦中記憶形成的過程(與神研所林貝容老師合作)。
   海馬迴與大腦皮質是記憶形成與長期儲存的關鍵腦區。運用雙光子鈣離子影像，我們在活體小鼠的腦中同時紀錄數百顆神經元的活性，希望藉此解讀記憶形成時的神經密碼。
2. 發展活體神經電壓影像的關鍵技術。
   神經細胞透過細胞膜電位進行運算並傳遞訊息，可是目前仍沒有任何技術能在活體動物的腦中高速偵測大量神經元的細胞內膜電位訊號。我們正致力研發活體神經電壓影像的關鍵技術。包括電壓敏感蛋白的篩選測試、高速影像系統的開發、以及巨量資料分析的平台等。
3. 發展大規模追蹤神經連結強度的新技術。
   神經網路連結強度的變化與人類學習記憶的能力息息相關。同時，許多的精神疾病，包括知覺失調症等，也與大腦細胞間的不正常連結有關。我們計畫結合光遺傳學刺激與神經影像記錄，發展在活體腦中大規模追蹤神經網路連結強度的嶄新技術。