Estes processos são estudados em populações saudáveis e em modelos naturais nos quais a cognição e o afeto/emoção podem estar alterados (por exemplo, desenvolvimento típico e envelhecimento normal, doenças neurodegenerativas, esquizofrenia, perturbação de personalidade antissocial e psicopatia), aplicando múltiplas técnicas (eletrofisiologia, neuroimagem, ensaios hormonais, avaliação neuropsicológica e comportamental).
Estando ativo desde a década de 1980, o Laboratório foi pioneiro na investigação psicofisiológica no país e também participa em investigação translacional e aplicada, em colaboração com grupos de Medicina / Ciências da Vida (estudo de marcadores eletrofisiológicos) e Engenharia Biomédica (desenvolvimento de novo hardware e aplicações computacionais para neurofisiologia).