La Dirección de Investigaciones en Neurociencias del INPRFM está formado por 44 investigadores, de alta calidad académica, cuyo Director es El Dr. Francisco Pellicer Graham. En está dirección del INPRFM se realizan investigaciones de vanguardia y muchas de ellas en colaboraciones con diversos grupos de diversos Hospitales, Universidades en México y del extranjero. Su producción científica es reconocida en el ámbito de la ciencia con publicaciones en revista de alto impacto y en la que formación de estudiantes en la obtención de grados académicos de pre y posgrado de acuerdo en con el programa nacional de desarrollo.
Los resultados de la investigación básica de esta Dirección van desde el estudio de la actividad neuronal, modificaciones en las corrientes de calcio, las modificaciones sinápticas fisiológicas y morfológicas ante procesos hormonales en diversos estados como el estrés, adicción a drogas, abstinencia, en procesos nociceptivos, sueño y en trastornos psiquiátricos como depresión, ansiedad o cambios por estrés o el efecto de contaminantes ambientales en diversos modelos animales y celulares. La diversidad de estudios llegan al estudio de la Cronoecología de primates; la obtención de sustancias activas de fitofármacos su impacto en diversos modelos de dolor y recuperación funcional, estudiando diversos sistemas de neurotransmisión involucrados: dopamina, serotonina, glutamato, GABA, acetilcolina, etc.