灵敏的感觉是动物生存和繁衍的基础。例如，雄蛾可感知雌蛾在千米外释放的微量化学物质（求偶的化学语言）。另一方面，感觉系统对环境有超强的适应性。例如，人眼可在漆黑的夜晚感知单个光子，也能在强烈的阳光下（千亿个光子照射的背景下）阅读。我们研究：（1）感觉系统如何将各种物理/化学刺激转导为神经电信号；（2）极限条件下，神经环路如何识别微弱感觉信号（如单个光子或单个气味分子引起的神经信号）而产生感知；（3）神经元的自发活动在感知过程中的作用；（4）神经环路如何调控“Gain Control”避免神经信号的饱和。

我们应用全细胞膜片钳等电生理方法（记录活体动物脑神经元以及外周感觉神经元），结合遗传学、双光子钙成像、和行为学等方法，从分子、细胞、神经环路到整体行为多层次系统地对视觉、嗅觉和味觉等进行研究，揭示动物感知的基本神经机制。