1.人脑的表达调控和表观遗传学研究
具体包括人脑中不同脑区，不同细胞，以及不同发育阶段的基因表达机制，以及表观遗传，如甲基化，miRNA，LncRNA等在其中的作用。人脑对人类来说仍然是神秘的，人脑的调控机制我们了解有限。
主要利用生物信息学和遗传学的手段，从最基本的生物调控机制入手，揭示人类大脑的基因表达调控机制.
2.精神和神经疾病的遗传机制
团队成员一直致力于发掘精神分裂症，双相情感躁郁症，等高遗传度常见疾病的遗传因素，最近的研究也涉及老年痴呆等神经类疾病。针对神经精神疾病脑源性的理论，我们直接从死亡个体脑组织的基因表达数据入手，构建基因共表达网络，通过检测患者脑中是否存在特定基因网络/模块表达水平的变化，寻找与疾病有关的生物标记，从多基因相互作用的角度挖掘精神分裂症的致病机制。最终我们发现两组基因网络—Notch2基因为中心的神经发育网络和金属硫蛋白家族基因MT1X为中心的免疫反应网络，在精神分裂症患者中高表达，表明其精神分裂症的发病机理中的重要作用。通过进一步结合基因组关联分析，我们发现以Notch2基因为中心的网络富集与精神分裂症显著关联的遗传信号，提示该基因网络受到遗传因素的影响，位于精神分裂症相关调控机制的上游。该工作发表在Nature子刊Molecular Psychiatry杂志。
在此基础上，我们进一步挖掘转录因子和小分子RNA在人脑表达调控网络中的作用。通过整合全基因组水平的小分子RNA表达数据，mRNA表达数据，以及转录因子的信息，我们发现miRNA-320e参与调控与精神疾病相关的表达模块，进一步的实验表明这种调控是通过影响POU2F1, PAX6和EPAS1等转录因子的表达而实现的。
3.人类行为主要是节律相关的行为的研究
探索节律调控的基因表达和遗传机制，以及节律紊乱在精神疾病中可能的作用。精神类疾病的临床研究发现精神类疾病的患者往往存在睡眠障碍，焦虑，情绪失调等表型。节律调控的紊乱在其中可能起到了重要的作用。此外节律基因作为转录因子具有调节其他的靶基因使其表达呈现节律的特性。经典的节律基因是实验验证的与节律变化相关的18个基因，经典节律基因通过结合目标基因的启动子区域的E-box，D-box等顺式调控元件来调控对目标基因的表达8。广义的节律基因是指基因表达水平在24小时内呈现周期性的变化的基因。基于这些事实，我们拟利用共表达的方法获得节律基因调控相关的基因网络，挖掘该网络中潜在的新的节律调控基因，以及被调控基因的启动子区域的特征。同时将这些基因和相关调控区域与全基因组关联获得的位点联系，是否这些位点显著富集于节律基因相关的调控区域。
4.生物信息分析相关软件的开发
实验室在精神疾病的遗传分析，基因表达数据的分析等方面进行了一系列有针对性的流程开发，算法优化，以及数据库建设。
5.探究运动锻炼对基因的表达及基因的表观遗传学的影响
通过广泛深入地搜索、挖掘与分析不同的运动计划的运动前后基因表达数据以及运动员群体的基因表达数据，利用生物信息学方法探究运动对基因表达的影响