科學研究的進展，十分仰賴新的研究技術發展所帶來的突破性實驗結果，與隨之而來的觀念革新；另一方面，研究技術的研發往往是基於要解決最重要科學問題的需求。現代神經科學研究得力於各個領域的技術發展，包括了傳統生物學、遺傳學、基因體學、電生理學、光學、顯微鏡學、統計學、材料科學、電機及資訊工程等領域，利用這些跨領的技術，我們開始得以研究並解開複雜的腦功能以及背後的神經運算原理。
因此本課程將以生物遺傳學、電生理學、光學、材料科學等面向，介紹現代神經科學主要研究工具的發展過程、與所要解決的大腦功能問題。在課程一般課程講述中，我們希望提供不同領域的學生習得跨領域學習所需要的入門專業術語，也將研讀與討論指定的經典論文，讓學生從這些論文中體會每項課程所介紹與講述的研究工具，如何實際的被運用來解決了甚麼重要的神經科學問題。課程中所介紹的神經科學主要研究工具與指定的經典論文，都是由授課教師依其多年實際教學與從事神經科學研究的豐富經驗中選定出，也都是授課教師實際運用於其目前研究工作中，因此除能詳細講述該工具研發是基於要突破甚麼樣的神經科學發展瓶頸的背景，完整的工具方法設計原理與實際運用。