La sección de Neuroquímica Clínica del Instituto de Investigaciones Clínicas "Dr. Américo Negrette" , fue creada en 1971 y se designó al Doctor Ernesto Bonilla como jefe de la misma a su regreso de la Universidad de Tulane (USA) donde obtuvo la maestría (1969) y el doctorado (1971) en bioquímica. El Dr. Bonilla ingresó como investigador a dedicación exclusiva y desde entonces se ha dedicado a la investigación de los trastornos neuroquímicos producidos por la enfermedad de Huntington, la Encefalitis Equina Venezolana, la intoxicación crónica con manganeso y recientemente, al estudio de la hormona melatonina y su importancia en los trastornos infecciosos y tóxicos.
Desde sus estudios de pregrado el Dr. Bonilla manifestó su interés por la Enfermedad de Huntington, que había sido investigada previamente por el Dr. Américo Negrette, quien hizo una descripción magistral de las manifestaciones clínicas de esta enfermedad. Como resultado de dicha investigación se firmó un convenio un convenio entre L.U.Z. y el Instituto Nacional de Salud de los Estados Unidos para el estudio multidisciplinario de esta enfermedad. Estas investigaciones han sido de un impacto transcendental internacionalmente porque han permitido la determinación de la localización cromosómica del gen responsable de la enfermedad, de su aislamiento y el conocimiento de la evolución natural de esta enfermedad.
Los estudios sobre la Encefalitis Equina Venezolana iniciados por la Dra. Eslavia Ryder y el Lcdo. Hugo Hernández en 1975 y continuados con la Dra. Nereida Valero desde 1996, todos de la Sección de Virología del Instituto de Investigaciones Clínicas han demostrado que en esta infección viral se producen alteraciones del metabolismo de varios neurotransmisores en el cerebro de ratones infectados experimentalmente. Desde 1997 se han continuado estos estudios en colaboración con la Dra. Valero en los cuales se ha evidenciado un efecto benéfico de la hormona melatonina sobre la infección, lo cual abre un posible camino terapéutico para el tratamiento de esta y otras enfermedades virales.
En años recientes se han realizado una serie de estudios por el Dr. Bonilla y otros miembros de la Sección, especialmente los relacionados con el estudio del envejecimiento ,utilizando la mosca de la fruta Drosophila Melanogaster como modelo. De igual manera se agregaron otras líneas de investigación, entre las que se encuentran estudios relacionados con la depresión inducida por estrés crónico, en ratas utilizadas como modelo experimental de esta enfermedad. Dichos trabajos son adelantados por el MSc. José Luis Arcaya, miembro de la sección desde 2001. Esta línea de investigación se realiza en colaboración con la Sección de Inmunología y Biología Celular del Instituto.
En la Sección de Neuroquímica Clínica se han publicado 130 trabajos de investigación originales en revistas indexadas internacionalmente; se han presentado 227 comunicaciones en congresos nacionales e internacionales y se han publicado 5 libros. En la Sección también se ha cumplido una labor docente importante. Más de 21 trabajos de ascenso de pregrado y de postgrado, y 18 tesis de pregrado y postgrado y se ha contribuido a la formación de 17 investigadores, a su vez los trabajos en los cuales los investigadores han participado como autores o coautores han sido citados más de 2300 veces en revistas internacionales de esta especialidad.
El Dr. Bonilla permaneció como jefe de la Sección hasta febrero de 1993 cuando se encargó el Dr. Humberto Martinez, quién ejerció la jefatura hasta el año 2004, cuando fue asumida por el Dr. Edgardo Carrizo quien la ejerció hasta el 2009. A partir de Octubre de 2009 el MSc. José Luis Arcaya fue nombrado Jefe de la Sección por el Consejo Técnico del Instituto.
