Les travaux de l'institut en imagerie biomédicale sont conduits à NeuroSpin et au Service Hospitalier Frédéric Joliot (SHFJ). Ils concernent les différentes modalités d'imagerie utilisées (IRM à très haut-champ magnétique, TEP, TEP-IRM, imagerie optique) et s'articulent autour de deux axes :

• Développements technologiques et méthodologiques,
  
• Recherches précliniques et cliniques.
  

L'objectif du premier axe est l'optimisation de l'acquisition des données et de leur traitement. Ainsi, cet axe inclut le développement et/ou l'évaluation d'agents d'imagerie, la physique de l'IRM (séquences d'acquisition adaptées aux ultra-hauts champs magnétiques, antennes d'impulsions radiofréquences pour l'IRM, transmission parallèle…), la reconstruction et le traitement d'images et la mise en place des architectures informatiques associées et, enfin, l'analyse de données d'origines multiples  (biologiques, génétiques et d'imagerie).

Le second axe consiste à exploiter l'imagerie pour conduire des recherches biomédicales, précliniques ou cliniques. L'imagerie permet d'étudier les mécanismes fondamentaux des fonctions physiologiques, normales ou pathologiques (maladies neurodégénératives, neurologiques, psychiatriques, cardiologiques, cancers, …). L'identification et/ou la validation de biomarqueurs d'imagerie permet la mise au point de protocoles d'imagerie pour le diagnostic précoce et l'évaluation de l'efficacité des traitements. Un autre volet de cet axe concerne l'exploration des fonctions cognitives chez l'Homme (enfant et adulte), au cours du développement et du vieillissement normal ou pathologique, en utilisant à la fois des approches de neuropsychologie et de l'imagerie.