A estimulação neuronal in vivo desempenha um papel fundamental no estudo da função cerebral e é, também, um utensílio de diagnóstico e de terapia.  

Na estimulação eléctrica, a corrente eléctrica é aplicada através de dois ou mais eléctrodos. Alguns dos resultados mais significativos da aplicação desta técnica são os mapas somatotópicos de Rasmussen e Penfield de 1950 que estabelecem uma relação topográfica entre as zonas do corpo e a sua representação no córtex cerebral. No entanto, a estimulação eléctrica é normalmente usada de forma invasiva, com o crânio aberto ou através de eléctrodos implantados cirurgicamente. Um exemplo recente da utilização de eléctrodos implantados é a "deep brain stimulation" para minorar os tremores na doença de Parkinson. O principal obstáculo ao uso de eléctrodos colocados sobre o escalpe é a elevada resistência eléctrica do crânio, que faz com que só uma pequena fracção da corrente aplicada passe no córtex.

A estimulação magnética transcraniana (TMS, do inglês transcranial magnetic stimulation) aparece em 1985 como uma alternativa indolor e não-invasiva à estimulação eléctrica. As correntes eléctricas são induzidas no cérebro por indução electromagnética, quando um pulso de corrente percorre uma bobine de estimulação colocada sobre o escalpe. Como o campo magnético criado pela bobine não é atenuado pelo crânio, consegue-se induzir uma densidade de corrente suficientemente elevada no córtex sem induzir uma densidade demasiado elevada no escalpe. Hoje em dia, a TMS é utilizada na investigação clínica, por exemplo para medir alterações na excitabilidade cortical. No entanto, é na área das neurociências cognitivas que a sua aplicação parece ser mais promissora: a capacidade da TMS de interromper temporariamente o funcionamento normal do cérebro ("lesões virtuais") numa zona restrita do córtex com uma precisão temporal elevada permite obter informação sobre que zonas cerebrais são relevantes para a execução de uma dada tarefa cognitiva, e quando.

A investigação desenvolvida no IBEB nesta área resulta da aplicação dos conceitos do bioelectromagnetismo ao estudo da estimulação neuronal. As questões estudadas prendem-se essencialmente com a distribuição espacial do campo eléctrico induzido e com os mecanismos de acção do campo eléctrico sobre os neurónios. Os projectos actualmente em curso são:
- o efeito da heterogeneidade e anisotropia dos tecidos cerebrais na distribuição do campo eléctrico induzido.
- novas bobines para a estimulação magnética transcraniana em profundidade, para aplicação no tratamento da depressão resistente aos fármacos.
- distribuição do campo eléctrico em estimulação eléctrica transcraniana contínua.