Die Arbeitsgruppe Neurokognitive Bewegungsforschung beschäftigt sich mit der wissenschaftlichen Untersuchung einer Vielzahl physiologischer und pathologischer Zustände des zentralen Nervensystems, insbesondere des motorischen Systems. Die Ursache und Therapiemöglichkeiten der Symptome von Erkrankungen wie der Parkinsonkrankheit, aber auch von epileptischen Anfällen, und Zuständen nach einem Schlaganfall werden vor allem mit elektrophysiologische Techniken untersucht. Hier kommen nicht-invasive (durch die Schädeldecke hindurch angewendete) Hirnstimulationsverfahren sowie Methoden der klinischen Neurophysiologie (z. B. evozierte Potentiale und Multikanal-Elektroenzephalographie) zum Einsatz. Ergänzt wird dies durch psychophysische Methoden, Kinematographie, Videoaufzeichnungen und Tests der Kognition in Verbindung mit neuen Verfahren zur Datenanalyse und -klassifikation inklusiver Künstlicher Intelligenz. Das Labor entwickelt auch selbst neue Stimulationsmethoden.
Kooperationen bestehen mit anderen neuropsychiatrischen und neurowissenschaftlichen Abteilungen der Universität Leipzig, den Max-Planck-Instituten und anderen in- und ausländischen Forschergruppen. Mehrere Methoden, mit denen sich Hirnfunktionen auf einer systemphysiologischen Ebene beschreiben lassen, können komplementär zueinander angewendet werden, z. B. funktionelle und strukturelle Magnetresonanztomographie (Abt. Neuroradiologie, Prof. Dr. K.-T. Hoffmann; MPI und Tagesklinik für kognitive Neurologie, Direktor: Prof. Dr. A. Villringer) und nuklearmedizinische Verfahren (Klinik für Nuklearmedizin, Direktor: Prof. Dr. O. Sabri).