ლაბორატორიის სამეცნიერო მიმართულება:
ბიოინფორმატიკის ლაბორატორიაში   მიმდინარე კვლევები ძირითადად სტრუქტურული ბიოლოგიის პრობლემებს უკავშირდება. კერძოდ ხდება პოლიპეპტიდის ქიმიური სტრუქტურის ანალიზი, მისი სივრცული მოწყობის კანონზომიერებების დადგენა, ცილის ფუნქციისა და დახვევის ტიპის წინასწარმეტყველების ამოცანების გადაწყვეტა.

ლაბორატორია შეიქმნა 2014 წელს, ივანე ბერიტაშვილის ფიზიოლოგიის ინსტიტუტის ნეიროანატომიის განყოფილების ქიმიური ნეიროანატომიის ჯგუფის ბაზაზე. ლაბორატორიის მთავარი მიმართულებაა ნორმაში და სხვადასხვა ფიზიოლოგიურ და პათოლოგიურ პირობებში ნეირონის სტრუქტურული და მოლეკულური აღნაგობისსხვადასხვა მახასიათებლების შესწავლა.

სამეცნიერო მიმართულება 1:
ბირთვული მატრიქსის და ADP-რიბოზილირების როლის შესწავლა ეუკარიოტულ უჯრედებში.
სამეცნიერო მიმართულება 2:   
გენმოდიფიცირებული ორგანიზმების მოლეკულური ანალიზი  

ლაბორატორიის სამეცნიერო მიმართულება:
ტკივილისა და ანალგეზიის ნეიროფიზიოლოგიის ლაბორატორია დაარსდა 1975 წელს ბ.მ.დ. საურმაგ ბუთხუზის მიერ. დაარსებისთვის ძალიან დიდი მნიშვნელობა ჰქონდა ს. ბუთხუზის თანამშრომლობას ჩეხ პროფ. ლადისლავ ვიკლიცკისთან. მათ ერთობლივად გამოიკვლიეს კატებში კბილის პულპის აფერენტების ქერქული (სომატოსენსორული) წარმომადგენლობა (1972) და ყბის გაღების რეფლექსის ქერქული კონტროლის საკითხები (1974).

ლაბორატორიის ზოგადი მიმართულება: ექსპერიმენტული ნევროლოგია

 ვიწრო მიმართულება: ტოქსიკური ენცეფალოპათიის ექსპერიმენტული მოდელირება და ზოგიერთი ნეიროპროტექტორის გამოყენების პერსპექტივა.

მხედველობის ფიზიოლოგიის ლაბორატორია დაარსდა 1985 წელს. ლაბორატორიის გახსნით, ფაქტობრივად, საფუძველი ჩაეყარა საქართველოში კვლევის ახალ მიმართულებას - მხედველობის ნეიროფიზიოლოგიას.
სამეცნიერო მიმართულებები:
ლაბორატორიის კვლევის ძირითად ინტერესს თავიდან ფერადი მხედველობის შესწავლა წარმოადგენდა. ნეიროფიზიოლოგიურ (მიკროელექტროდული ტექნიკის ჩათვლით), ქცევით და ფსიქოფიზიოლოგიურ ექსპერიმენტებში შეისწავლებოდა ადამიანის, მაიმუნების, კატების, ვირთაგვებისა და თევზების მხედველობის სისტემები. შემდგომში ამ მიმართულებას დაემატა მხედველობითი აღქმის სტაბილურობის უზრუნველმყოფი - კომპენსაციისა და კორექციის მექანიზმების კვლევა.
ამჟამად მიმდინარე კვლევების საგანს ძირითადად ადამიანის მხედველობის სისტემაში ინფორმაციის დამუშავების პროცესები წარმოადგენს.

ძილის კვლევას საქართველოში დაახლოებით 50 წლიანი ისტორია აქვს. ამ მიმართულების კვლევების დაწყება დაკავშირებულია აკადემიკოს ივანე ბერიტაშვილის დაჟინებულ მოთხოვნასთან, რომ მის ერთ-ერთ წარმატებულ მოწაფეს, საქართველოს მეცნიერებათა ეროვნული აკადემიის აკადემიკოს თენგიზ ონიანს, შეეცვალა თავისი მეცნიერული მოღვაწეობის სფერო და მოტივაციურ-ემოციური რეაქციების ელექტროფიზიოლოგიური კვლევებისთვის ჩაეყარა საფუძველი საქართველოში. ასე შეიქმნა 1968 წელს ივანე ბერიტაშვილის ფიზიოლოგიის ინსტიტუტში ახალი ლაბორატორია, რომელსაც შედარებითი ნეიროფიზიოლოგიის ლაბორატორია ეწოდა. მანამდე ბატონ თენგიზ ონიანს შესრულებული ჰქონდა გამოკვლევები მემბრანა–მიოფიბრილარული ურთიერთკავშირის შესწავლის მიმართულებით და გამოქვეყნებული ჰქონდა ორი მნიშვნელოვანი მონოგრაფია აღნიშნულ საკითხებზე. ახალშექმნილ ლაბორატორიაში დაიწყო მოტივაციურ-ემოციური რეაქციების ნეიროფიზიოლოგიური კვლევები, რაც ძალიან მალე გადაიზარდა ძილ-ღვიძილის ციკლის ნეირობიოლოგიასთან დაკავშირებული პრობლემების შესწავლაში. სწორედ ამიტომ, 1975 წელს, სტრუქტურული ერთეულის დასახელება შეიცვალა და მას „ძილ-ღვიძილის ციკლის ნეირობიოლოგიის“ ლაბორატორია ეწოდა, რაც უფრო ზუსტად ასახავდა მეცნიერული კვლევების სპეციფიკას.

 განყოფილების ფორმირება მოხდა სამი ლაბორატორიის - ცხოველთა ქცევის (ხელმძღვანელი აკადემიკოსი მიხეილ ხანანაშვილი), თავის ტვინის სისხლის მიმოქცევის (ხელმძღვანელი პროფ. გიორგი მჭედლიშვილი) და თავის ტვინის მეტაბოლური უზრუნველყოფის (ხელმძღვანელი აკადემიკოსი ნოდარ მითაგვარია) 2011 წელს გაერთიანების საფუძველზე.
სამივე აღნიშნული ლაბორატორია მრავალი წლების განმვლობაში ფუნქციონირებდა დამოუკიდებლად და უნდა აღინიშნოს, რომ აღიარებული იყვნენ მსოფლიო მასშტაბით, როგორც წამყვენი სამეცნიერო ცენტრები. ამის შესახებ მოწმობს ის მრავალრიცხოვანი შრომები, რომლებიც გამოქვეყნებული იყო ამერიკის და ევროპის ქვეყნებში ამ ლაბორატორიებში შესრულებული, სამეცნიერო კვლევების საფუძველზე.

სამეცნიერო მიმართულება: “სინაფსური პლასტიკურობა ნორმასა და პათოლოგიაში”.

ინტერესთა სფეროები:

 1. ქერქისა და ქერქქვეშა სტრუქტურებს შორის ურთიერთობა ნორმასა და პათოლოგიაში.
 2.ეპილეფსიური აქტივობის მოდულაციის მექანიზმების კვლევა ადამიანებში განვითარებული ტემპორალური წილის ეპილეფსიის ცხოველურ მოდელებზე (კინდლ  ინგი, თვითშენარჩუნებადი ეპილეფსიური სტატუსი) და ეპილეფსიისადმი გენეტიკურად დეტერმინირებულ ცხოველებზე (აუდიოგენური კრუნჩხვები).
 3. ჰიპოკამპის და მასთან ფუნქციურად დაკავშირებული სტრუქტურების როლი მეხსიერების ფორმირების და კონსოლიდაციის პროცესში.
 4. ახალი ქერქის ნერვული უჯრედების მოქმედების სინაფსური მექანიზმები.

ლაბორატორიისკვლევის ძირითადი მიმართულება:
თავის ტვინის ბიოლოგიური მანქანებისა და მექანიზმების მუშაობის მოლეკულური საფუძვლების, რეგულაციისა და მათი ფუნქციონალური მნიშვნელობის შესწავლა. განყოფილების კვლევის პრობლემას წარმოედგენს ტრანსპორტული ATPაზების მოლეკულური მექანიზმის შესწავლა; ნეიროტრანსმიტერებით და სინაფსური წარმოშობის სპეციფიური ცილით ტრანსპორტული ATPაზების რეგულაციის პრინციპების კვლევა; მრავალუბნიანი ფერმენტული სისტემების კინეტიკური კვლევის თეორიის შექმნა.

ლაბორატორიაში მიმდინარეობს კვლევები რამდენიმე მიმართულებით:

- მეხსიერებისა და დასწავლის პროცესებში ბაზალური წინატვინის ქოლინერგული სისტემების მნიშვნელობის კვლევა 
- ანტიდემენციური ფარმაკოლოგიური აგენტების მოქმედების მექანიზმების კვლევა ალცჰეიმერის დაავადების ცხოველურ მოდელებში 
- თავის ტვინის ბიოელექტრული თავისებურებების შესწავლა ყურადღების დეფიციტისა და ჰიპერაქტიურობის სინდრომის მქონე ბავშვებში კომპიუტერული ელექტროენცეფალოგრაფიის მეთოდით