腦結構描繪是理解大腦的基礎，全球至今收集各種動物約3萬種腦神經細胞3D影像(2015 Nature 520:13)，其中約2/3由清華腦科學中心提供。腦科學研究中心配備有14台共軛焦顯微鏡，為全球最大規模3D取像的腦科學中心。利用創新發展的原位3D影像自動取像技術，腦科學研究中心已取像約6萬顆腦神經細胞3D影像。果蠅腦約共有13萬顆腦神經細胞，腦科學研究中心將可提供全球第一個複雜腦完整神經元資料庫。
利用三維腦神經網路圖譜，腦科學研究中心已證實對理解大腦資訊流動的重要性(2013 Science 340:1338)。本組聚焦於長期記憶相關的腦神經網路描繪，利用三維腦神經網路圖譜，標示合成新蛋白質儲存特定長期記憶的所有細胞(2012 Science 335:678)。追蹤所有與這些記憶細胞連結的神經網路。預期將繪製完成全球第一個長期記憶神經網路結構圖譜。
在角色分工上，中心以大規模自動3D取像為核心(江安世)，輔以多尺度光學影像平台(林彥穎、林元堯)、資料分析處理方法(吳順吉)、同步輻射Ｘ光重組影像(胡宇光)，加速腦結構之描繪。我們也計畫整合鼠腦功能造影技術(林慶波)，應用果蠅腦技術於建構哺乳類動物大腦的神經網路圖譜。在長期記憶神經網路結構圖譜的應用方面，本中心將與Kalvi Institute for Brain and Mind at UCSD合作(Ralph Greenspan、江安世)，保持腦科學中心國際的能見度。
發展全新X光顯微用分子層級顯微染色技術，結合先進同步輻射光源顯微技術，免解剖全角度高速透視巨組織腦神經結構。
