Лаборатория нейрофизиологии и нейрокомпьютерных интерфейсов происходит от Группы изучения мозга человека которую А.Я.Каплан создал на кафедре в 1986 году.

В течение длительного времени ключевой тематикой лаборатории являлась «Диагностика и коррекция функциональных состояний мозга человека». В рамках этого направления были разработаны оригинальные подходы, а также приоритетные методики изучения работы мозга непосредственно во время умственной активности человека. Основным инструментом исследований стала компьютерная электроэнцефалография (ЭЭГ). Однако, в зависимости от целей конкретных экспериментов, используются также методы регистрации мышечной активности, электрокардиограммы, фотоплетизмограммы и кожно-гальванической реакции. За последнее десятилетие арсенал лаборатории пополнился методами инфракрасного отслеживания движений глаз, транскраниальной магнитной стимуляцией и функциональной нервно-мышечной стимуляцией.

Сегодня основное внимание лаборатории направлено на изучение нейрофизиологических механизмов психических компонентов мозговой деятельности, таких как направленное внимание и воображение, и их отражение в паттернах ЭЭГ. Подобная комбинация современных методов и подходов не только позволяет глубже исследовать мозговые процессы, но и эффективно применять полученные знания на практике.

В частности, благодаря изучению ЭЭГ-маркеров направленного внимания человека к различным объектам на экране компьютера были выявлены специфические компоненты вызванных потенциалов, которые с высокой точностью указывают на интерес человека к конкретному символу или иконке. Это открытие легло в основу коммуникационной технологии интерфейса мозг-компьютер, позволяющей человеку взаимодействовать с компьютером и набирать текст исключительно путем мысленного фокусирования внимания. Завершённая технология получила название «НейроЧат», и уже активно используется в больницах (более 500 экземпляров) для коммуникации пациентов после инсульта, испытывающих серьёзные нарушения речи и двигательных функций.

Исследования механизмов воображения также нашли практическое применение в реабилитационной медицине. Известно, что многократная мысленная репетиция координированных движений улучшает освоение этих движений у спортсменов, а у пациентов с параличами способствует более эффективному восстановлению двигательных функций. Однако человеку трудно объективно оценить качество своих мысленных усилий. Было установлено, что мысленное представление движения собственной руки сопровождается характерными изменениями амплитуды ЭЭГ в определённых частотных диапазонах и каналах. Благодаря этому появилась возможность отражать каждую попытку мысленного движения на экране компьютера в виде обратной связи, что существенно повышает эффективность тренировок по восстановлению моторных функций.

Особое внимание в лаборатории уделяется изучению самой природы воображения, ведь именно в этом процессе наиболее ярко проявляется творческий потенциал человека. Для исследований с регистрацией ЭЭГ используются такие виды воображения, как мысленное проговаривание отдельных слов, создание зеркальных образов собственной руки и достижение глубоких медитативных состояний.

Ключевыми качествами студентов, которые успешно ведут научные исследования в лаборатории от уровня бакалавриата до кандидатских диссертаций, являются способность осваивать новые методы и теоретические основы работы мозга за пределами стандартной учебной программы, склонность к глубокому анализу полученных данных, а также наличие научной интуиции.