Após sua contratação em novembro de 2011 como docente no Departamento de Fisiologia e Biofísica do Instituto de Ciências Biomédicas (ICB) da Universidade de São Paulo (USP), o Prof. José Donato Jr. foi convidado para fazer parte do Laboratório de Neuroanatomia em conjunto com a Profa. Sara Joyce Shammah-Lagnado e o Prof. Martin Andreas Metzger. Após a aposentadoria da Profa. Sara, o laboratório permanece compartilhado entre os Profs. Donato e Martin Metzger. Durante todo esse tempo, o laboratório tem contado com o apoio da Especialista de Laboratório Ana Maria Peracoli Campos. Nos últimos 12 anos, o laboratório formou um grande número de alunos de pós-graduação e de pesquisadores no nível de pós-doutorado, além da passagem de diversos alunos de iniciação científica e estagiários. A linha de pesquisa da Profa. Sara estava associada ao estudo da circuitaria neural usando traçadores convencionais anterógrados, como a leucoaglutinina do phaseolus vulgaris e retrógrados, como o fluoro-gold e a sub unidade b da toxina colérica (ctb). O objetivo de seus trabalhos envolvia principalmente o estudo das conexões dos núcleos da base, da amígdala e da amígdala expandida, da formação reticular e do sistema olfatório. O grupo de pesquisa do Prof. Martin Metzger tem investigado as conexões neurais e a neuroquímica de grupamentos dopaminérgicos e serotonérgicos no mesencéfalo e tegmento mesopontino que fazem parte de circuitos neurais envolvidos em mecanismos de recompensa e aversão. Ênfase especial é dada para estruturas como a área tegmental ventral, a habênula e os núcleos da rafe e o papel dessas estruturas nas ações de drogas de abuso, assim como na depressão major.  Já o grupo de pesquisa liderado pelo Prof. José Donato investiga o funcionamento de circuitos neurais que regulam a homeostase energética e glicêmica, bem como a secreção de hormônios hipofisários.