Francis Eustache est neuropsychologue et s’intéresse aux relations entre le cerveau et le comportement, notamment la mémoire et les maladies de la mémoire.

Francis Eustache a été l’un des premiers chercheurs en France à utiliser les techniques d’imagerie cérébrale pour étudier le fonctionnement cognitif et la mémoire humaine. Ses travaux ont conduit au développement de modèles théoriques, en soulignant notamment l’existence de différents systèmes de mémoire en interaction et l’importance d’étudier conjointement la mémoire individuelle et la mémoire collective. Il a également développé différentes méthodologies, qui sont fréquemment utilisées pour évaluer les troubles mnésiques chez des patients ayant subi différents types d’atteintes cérébrales (traumatismes crâniens, accidents vasculaires, maladies neurodégénératives). De plus, l’élaboration et la validation de procédures automatisées de traitement d’images a permis d’améliorer le diagnostic précoce des maladies neurodégénératives. Ces travaux ont été facilités par les interactions entre le centre d’imagerie Cyceron et de nombreux services cliniques.