ლაბორატორია სათავეს იღებს ივ. ბერიტაშვილის ინიციატივით 1960 წელს ჩამოყალიბებული ნეირომორფოლოგთა და ჰისტოქიმიკოსთა ჯგუფებიდან, რომლებსაც 1967 წელს ეწოდა ელექტრონული მიკროსკოპიის ლაბორატორია (ხელმძღვანელი პროფესორი არჩილ მიქელაძე) და ჰისტოქიმიის ლაბორატორია (ხელმძღვანელი პროფესორი იგორ სვანიძე). 1974 წელს ა. მიქელაძის გარდაცვალების შემდეგ ელექტრონული მიკროსკოპიისა და ციტოქიმიის ლაბორატორიები გაერთიანდა და ეწოდა ნეირომორფოლოგიის ლაბორატორია (ხელმძღვანელი ი. სვანიძე). 1985 წელს ნეირომორფოლოგიის ლაბორატორიამ დასაბამი მისცა ორ – ნეირომორფოლოგიისა (ხელმძღვანელი ი. სვანიძე) და ფუნქციური ნეიროანატომიის (ხელმძღვანელი ილია ლაზრიშვილი) ლაბორატორიას, რომლებიც 2006 წელს კვლავ გაერთიანდა და ეწოდა ნეიროანატომიის განყოფილება (ხელმძღვანელი ი. სვანიძე, 2009 წლიან კი – ი. ლაზრიშვილი). 2013 წელს ნეიროანატომიის განყოფილების ბაზაზე ჩამოყალიბდა ნეიროტოქსიკოლოგიის განყოფილება (ხელმძღვანელი – ი. ლაზრიშვილი) და თავის ტვინის ულტრა- და ნანოარქიტექტონიკის ლაბორატორია (ხელმძღვანელი – პროფესორი მზია ჟვანია).