Лаборатория создана в 1950 г. под руководством проф. А. В. Соловьева, в 1970 г. ее возглавил проф. П. К. Климов, в 1988 г. – д.м.н. С. А. Поленов, с 2011 года лабораторию возглавляет к.б.н. В.А. Золотарев.

Основным направлением работ лаборатории является исследование механизмов нейрогормональной регуляции микроциркуляции, секреции и моторики желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). Особое внимание уделялось выяснению роли паттерна эфферентной импульсной активности в реализации физиологических функций, а также роли классических нейротрансмиттеров и ко-трансмиттеров, определяющих характер эффекторного ответа при разных паттернах стимуляции нервов. Для этих целей в лаборатории были разработаны четыре компьютеризированные экспериментальные установки для (1) одновременной количественной оценки микроциркуляции и секреции в желудке; (2) количественной оценки моторики, растяжимости и адаптивной релаксации желудка; (3) одновременной количественной оценки желудочной секреции кислоты, бикарбонатов и пепсиногена; (4) количественной оценки тонуса резистивных и емкостных сосудов кишечника. Установлена важная роль не только частоты, но и пачечного паттерна активации симпатических нервов в механизмах регуляции тонуса сосудов ЖКТ, феноменах ауторегуляторного ускользания и постстимуляционной гиперемии; выяснено участие в этих механизмах ко-трансмиттеров: нейропептида-тирозин и оксида азота; показано важное регуляторное значение внутрипачечной частоты и длительности пачек импульсов и межпачечных интервалов. При исследовании механизмов вагусной регуляции тонуса желудка впервые установлено, что высокочастотный пачечный паттерн активации блуждающих нервов слабо влияет на холинергическое звено регуляции, но существенно активирует нитрергическое звено, что обеспечивает релаксацию желудка. Непрерывный регулярный паттерн активации, наоборот, слабо влияет на нитрергическое звено регуляции, но мощно активирует холинергическое, что приводит к увеличению тонуса желудка. Тем самым раскрыты механизмы, за счет которых вагус способен как ослаблять, так и увеличивать тонус желудка. Секреторная функция желудка, как было обнаружено, более эффективно управляется одиночными импульсами блуждающих нервов и носит чисто холинергический характер. При этом обнаружен нитрергический механизм тонического угнетения базальной секреции кислоты и выявлено селективное управление желудочной секрецией кислоты, бикарбонатов и пепсиногена различными популяциями С-волокон вагуса. В целом, результаты этих исследований раскрывают механизмы нервной регуляции и показывают, что вегетативные нервы способны эффективно управлять висцеральными функциями путем изменения паттернов импульсной активности. Данные изменения реализуются на эффекторном уровне за счет классических нейротрансмиттеров и селективного рилизинга определенных ко-трансмиттеров.

Новым направлением работ лаборатории является изучение эффекторной функции афферентных нейронов в механизмах регуляции секреции и микроциркуляции желудка, исследование механизмов действия слабых ирритантов на слизистую желудка. Продолжаются исследования роли оксида азота и пептидных ко-трансмиттеров в регуляции функций.

Приоритетной разработкой лаборатории (совместно с сектором прикладной математики) является математическая модель регуляции процесса пищеварения и ее компьютерная реализация. Модель включает в себя 67 факторов, участвующих в регуляции пищеварения, и более 400 выявленных между ними взаимодействий. Ее тестирование показало хорошее совпадение решаемых задач с экспериментальными данными.

Инновационным проектом лаборатории является разработка и внедрение в клиническую практику метода диагностики состояния бикарбонатного защитного барьера слизистой оболочки желудка на основе лабораторного комплекса для одновременного измерения pH/PCO 2 желудочного сока, что позволит получить новые данные о патогенезе язвенной болезни и что потенциально может реализоваться в разработке новых подходов к терапии осложненных язв желудка. Разработка проходит клинические испытания.