1. 钙通道和钙信号蛋白的电生理学以及冷冻电镜结构生物学
2. 细胞局部钙信号（钙火花、钙火星）的时空动态和自主神经调控
3. 细胞钙稳态和钙信号转导的转录调控机制
4. 心力衰竭、心律失常、心梗损伤的分子机制和早期干预对策
5. 心脏及其神经支配的发育、再生修复和类器官模拟
6. 冬眠动物细胞钙稳态、代谢调控及冬眠的人工诱导

钙离子是细胞最古老、作用最广泛的胞内信使。本实验室在激光共聚焦显微成像技术和膜片钳电生理技术的基础上，建立了单通道光学探测和通道间钙信号转导的研究技术，在国际上居领先优势。将该技术与分子生物学、功能蛋白组学、电子显微镜技术相配合，可以从分子间相互作用的微观水平阐述细胞钙信号是如何产生、放大和精细调控的。 分子间钙信号转导是心肌细胞兴奋收缩耦联的核心环节，其异常与心力衰竭、心律失常等重要疾病密切相关。我们最近在心衰分子病理机制方面取得突破，发现钙信号分子过程的病理改变远早于细胞和心肌组织的功能变化，其中关键分子事件是联系细胞膜与肌质网的蛋白junctophilin表达下降。我们正进一步寻找相关的分子调控机制，并在此基础上探索心衰早期诊断新技术和逆转心衰的生物医学工程方案。 神经与心脏的相互调控与人的健康和行为有密切关系。我们系统阐明交感神经递质调控心肌细胞钙信号的信号转导原理，提出了不同信号通路调控β1肾上腺素受体的“越位阻隔”新理论。在此基础上，我们将进一步研究神经疾病与心脏疾病的相互影响、神经发育与心肌细胞功能成熟等有趣的新问题。