上世纪50年代以来,主要从事疼痛机制的研究。1959年曾参与针刺镇痛原理的早期研究,是我国最早以现代科学实验证明针刺镇痛作用论文的作者之一,该项工作对当时兴起的中西结合,以现代科学技术整理与研究针刺原理的热潮起到了推动作用。70年代初,发现了脊髓下行抑制在针刺镇痛中的重要作用,为阐明针刺镇痛在中枢内的作用途径做出了重要贡献,得到了学术界的公认。1989年,首次发现交感神经对痛感受器活动的兴奋作用,阐明了灼性痛发生的一个关键机制,国际疼痛学权威杂志《Pain》发表特约评论给予了高度评价,被当代国际著名疼痛学教科书(TEXTBOOK OF PAIN, Wall & Melzack, 1999)选用。近年带领课题组创建了背根节慢性压迫(CCD)模型,发现膜电位振荡是慢性痛信号产生与调控的基础,揭示了受损感觉神经元交感敏化的PKA-膜振荡机制。
近10多年,在深入研究慢性痛发生机制的同时,通过神经科学与非线性科学的交叉,率先开展了神经元活动非线性特征的研究。发现了多种放电序列的非线性时间模式,包括加周期分岔,整数倍,慢波振荡与阵发放电的串间序列模式等;首次论证了不规则自发放电序列的混沌性质;发现了神经元“非周期敏感”,“临界敏感”以及“触发振荡”等反应性与动力学状态相关的新现象,阐明了神经元的敏感性依赖于动力学系统的分岔、激变与混沌性质的机制;发现了放电时间序列混沌模式通过突触传递的规律,证明短时程阵发放电模式具有较高的传递效率。此外还揭示了噪声对神经元兴奋性的影响以及“极限环动态双稳态随机共振”新机制。上述系列发现,从新的角度揭示了神经元兴奋性变化的本质过程,拓宽了探索大脑信息编码奥秘的途径,连续得到国家自然科学基金2个重点项目以及国家“973” 等项目的支持。