Лаборатория создана в 1936 г. проф. А. А. Волоховым, которым были описаны следующие фазы становления рефлекторной деятельности у эмбриона: локальных реакций, первичной генерализации, вторичной генерализации, специализации, отражающей возникновение очагов торможения.

С 1950 г. основным направлением работы лаборатории, возглавлявшейся в те годы проф. В.А. Трошихиным, явилось исследование формирования условных рефлексов на разных этапах постнатального онтогенеза. В период с 1960 по 1972 г. под руководством проф. Г.А. Образцовой исследовались проблемы обучения и долговременной памяти и были выделены следующие периоды развития: безусловно-рефлекторной адаптации, первичной условно-рефлекторной адаптации, экзальтационный, формирования типологических свойств нервной системы.

С 1973 по 1999 г. под руководством проф., засл. деят. науки РФ В. Г. Кассиля исследовались взаимодействия эмоций, мотиваций и висцеральных функций при формировании высшей нервной деятельности в процессе индивидуального развития. При этом были выявлены и охарактеризованы ранее не известные критические периоды становления различных форм поведения и висцеральных функций; двусторонние связи между мотивационно-эмоциональной и висцеральной сферами; роль лимбической системы, в частности систем положительного и отрицательного внутримозгового подкрепления, в организации поведения на самых ранних стадиях постнатального онтогенеза; гетерохронное созревание и включение различных каналов регуляции пищевого поведения; половой диморфизм различных видов поведения, не связанных с репродуктивной функций (оборонительное, исследовательское, пищевое, эмоциональное поведение, процессы обучения и памяти, ноцицепция), проявляющийся уже на ранних этапах онтогенеза животных до достижения ими половой зрелости.

С 1999 г.по 2022 год лабораторию возглавлял чл.-корр. РАМН, проф. В. А. Отеллин. Основным научным направлением лаборатории в настоящее время является изучение становления структур и функций головного мозга в онтогенезе и исследование роли стрессирующих воздействий на структурно-функциональные характеристики ЦНС.

При этом получен ряд новых фактов в отношении характеристик базисных гистогенетических процессов в головном мозге и различной чувствительности его отделов к стрессирующим воздействиям в определенные периоды эмбриогенеза. На примере пренатального воздействия гипоксии показано постепенное ослабление ее эффектов от более ранних к более поздним срокам постимплантационного периода. Установлена важная роль серотонина в регуляции морфогенеза на ключевых стадиях развития головного мозга грызунов. Экспериментально продемонстрирована зависимость формирования и реализации различных форм поведения от сроков пренатального альтерирующего воздействия. Стрессорные воздействия на ранних постнатальных сроках развития своеобразно сказываются на формировании и реализации мотивационно-эмоционального поведения в препубертатном и пубертатном периодах развития. На современной модели изучения тонической боли (формалиновый тест) впервые охарактеризованы возрастные особенности формирования и созревания острой и тонической болевой чувствительности и их некоторые нейрохимические механизмы.

Все проводимые в лаборатории исследования укладываются в рамки сформировавшегося в лаборатории нового научного направления, которое может быть определено как гистофизиология развития, экологическая гистофизиология.