Лаборатория создана в 1950 г. под руководством проф. М. Е. Лобашева. В состав лаборатории входили проф. А. К. Воскресенская, проф. Н. Г. Лопатина, проф. И. А. Никитина, проф. В. Б. Савватеев и проф. В. В. Пономаренко. В первоначальных исследованиях была установлена важная роль условных рефлексов в поведении насекомых и физиологических механизмах их адаптации к внешней среде; сформулировано положение о параллелизме развития функций нервной системы у первично- и вторичноротых животных; введено новое представление о «сигнальной наследственности», означающее преемственность индивидуально приобретенного опыта у членов стаи, стада, семьи.

В исследованиях по генетике условных рефлексов, проводимых с 1954 г. как на позвоночных (куры, осетровые рыбы), так и беспозвоночных (медоносная пчела) животных, были выявлены генетически обусловленные корреляции ряда особенностей обучения, врожденного поведения, сложных форм общественного сигнального поведения и таких нейрофизиологических признаков, как возбудимость нервно-мышечного аппарата, скорость наркотизации и др. Было обнаружено, что наследование этих скоррелированных признаков часто осуществляется по материнской линии (феномен матроклинии).

С 1965 г. лабораторию возглавляла проф. В. В. Пономаренко. Она одной из первых предложила изучать поведенческие и неврологические эффекты мутаций отдельных генов, что на долгие годы стало методологической основой генетики поведения. Исследование эффектов гомологичных мутаций пчелы и дрозофилы, блокирующих последовательные этапы кинуренинового пути обмена триптофана, привело к установлению роли кинуренинов в функционировании нервной системы у насекомых и создало предпосылки для изучения их фармакологических эффектов у млекопитающих. На новом методическом уровне эти исследования продолжаются в Институте и сейчас?–?совместными усилиями трех лабораторий генетического профиля.

Проф. В. В. Пономаренко сформулировала гипотезу нейрогормональной регуляции генетических и цитогенетических процессов, согласно которой функционирование генов важно не только для развития организма, но и для обеспечения текущих потребностей взрослого организма. Деятельность нервной системы регулирует активность генов в разных тканях и оказывает таким образом влияние на протекание физиологических процессов в клетках и приспосабливает организм к изменяющимся условиям внешней среды. Активность генов в самих нервных клетках также подвержена нейрогормональной регуляции, что обеспечивает пластичность нейрональной активности и поведения. В настоящее время эту гипотезу можно считать полностью доказанной, так как теперь известно, что процесс формирования следа долговременной памяти сопровождается несколькими волнами активации генов в ЦНС.

Под руководством проф. В. В. Пономаренко был продолжен анализ закономерностей и адаптивного значения наследования по материнской линии физиологических и поведенческих признаков у осетровых рыб.

С 2000 г. лабораторию возглавляет ученик проф. В. В. Пономаренко д.б.н. Н. Г. Камышев. Под его руководством выявлены ранее неизвестные формы взаимообучения особей дрозофилы, самопроизвольно происходящего в групповой ситуации; предложена и экспериментально обоснована физиологическая модель выработки условно-рефлекторного подавления «ухаживания» у мужских особей дрозофил; выделены и в настоящее время исследуются четыре новых аутосомных Р-инсерционных мутанта дрозофилы, проявляющих дефекты памяти после выработки условно-рефлекторного подавления «ухаживания». Проводится поиск генов дрозофилы, условная сверхэкспрессия которых в материнском организме сказывается на постэмбриональном развитии и поведении потомства (изучение механизмов позднего материнского эффекта).

Изучаются также генетические основы, физиологические и нейрохимические механизмы протекания стресса у крыс в связи с их положением в социальной иерархии (д.б.н. Д. А. Жуков).