Лаборатория организована в 1950 г. проф. И. Т. Курциным. Основное направление работы в период с 1950 по 1976 гг. – исследование функциональных взаимоотношений коры головного мозга и внутренних органов. Была развита концепция о кортико-висцеральной патологии, на ее основе созданы теории патогенеза ряда заболеваний внутренних органов. В 1976–1987 гг. лабораторией руководил д. м. н. Н. Н. Беллер. Изучались механизмы участия структур лимбической системы в осуществлении кортикальных влияний на функции внутренних органов.

С 1987 по 2006 г. лабораторию возглавлял проф. В.А.Багаев. В настоящее время ею руководит д.б.н. С.С.Пантелеев.

Основным направлением работы лаборатории является изучение структур мозга, входящих в центральную вегетативную нервную сеть, и механизмов их участия в процессах регуляции деятельности висцеральных систем и органов. Выполнено исследование структурно-функциональной организации бульбарных «желудочных» нейронов. Установлены закономерности формирования паттернов их импульсной активности, обеспечивающих осуществление ваго-вагального моторного желудочного рефлекса. Выявлен механизм его центрифугальной модуляции, основанный на изменении эффективности проведения импульсов в системе «желудочных» нейронов ваго-солитарного комплекса. С использованием иммуногистохимических и электрофизиологических методов изучаются механизмы модуляции нейронных систем переднего мозга интероцептивными импульсами и механизмы терапевтического действия стимуляции блуждающего нерва. Исследуется структурно-функциональная организация амигдалофугальных проекций на нейроны областей мозга, связанных с процессами регуляции висцеральных функций. Раскрыт один из механизмов возможного участия нейронов коры головного мозга в процессах вегетативной регуляции. Доказано, что вмешательство нейронов «висцеральных» полей инфралимбической и инсулярной областей коры мозга в деятельность внутренних органов осуществляется посредством взаимодействия кортикофугальных импульсов и интероцептивных сигналов в пределах бульбарных вегетативных центров. Проведено комплексное, морфофизиологическое исследование организации участков инсулярной области коры мозга, связанных с процессами регуляции вегетативных функций. Сформулировано представление о «висцеральном» поле инсулярной коры и предложена схема его организации. Полученные результаты важны для разработки теоретических основ психосоматической медицины и понимания принципов адаптации висцеральных систем к меняющимся условиям жизни.

Кроме фундаментальных проблем, лаборатория принимает участие в разработке прикладных задач. Среди них – цикл исследований механизмов формирования вегетативных проявлений гипокинетического синдрома (совместно с Институтом медико-биологических проблем РАН), а также изучение постоперационных расстройств моторной функции желудка, тонкой и толстой кишки и физиологическое обоснование методов их лечения (совместно с кафедрой абдоминальной хирургии Военно-медицинской академии). Разработан ряд новых методических приемов и компьютерных программ, в частности, программное обеспечение для компьютерной регистрации активности одиночных нейронов и построения постстимульных гистограмм в режиме реального времени, а также программно-аппаратный комплекс на базе персонального компьютера для длительного многоканального мониторинга моторной деятельности желудочно-кишечного тракта (по контракту с Правительством Ленинградской области).

Лаборатория активно развивает контакты и проводит совместные исследования с научными учреждениями Бельгии, Болгарии, Великобритании, Германии, Словакии, Финляндии, Франции.