Marder untersucht die Mechanismen, mit denen Neurotransmitter und Neuropeptide kleine Nerven-Schaltkreise modifizieren und die numerische Dynamik kleiner Netzwerke. Sie studierte am Anfang ihrer Karriere kleine Nervenschaltkreise am Beispiel der stomatogastrischen Ganglionsysteme (STG)[2] von Hummern und anderen Krebsen, die das Verdauungssystem kontrollieren, aus nur 30 großen Neuronen bestehen und ein rhythmisches Muster erzeugen. Sie konnte zeigen, dass deren Verhalten von verschiedenen Substanzen, die die Neuronen modulieren, abhing und somit nicht fest vorgegeben war (sie zeigten Neuroplastizität). Diese Erkenntnisse waren damals sehr einflussreich und bewirkten einen Umschwung in der Neurobiologie. Später leistete sie auch Pionierarbeit in der numerischen Simulation realistischer kleiner Neuronennetzwerke. Sie entwickelte mit anderen ein Computergesteuertes Experimentierwerkzeug mit realen Neuronenzellen (Dynamic Clamp), das weite Verbreitung fand.[3][4][5][6][7]
In jüngster Zeit befasst sie sich mit den Stabilisierungsmechanismen von sich ständig neu rekonfigurierenden neuronalen Netzwerken, die zur Aufrechterhaltung der biologischen Funktion dieser Netzwerke wichtig sind.
1984 bis 1990 war sie Herausgeberin des Journal of Neurophysiology. 2007 war sie Präsidentin der Society for Neuroscience.
mit R. M. Harris-Warrick Modulation of neural networks for Behavior, Annual Review of Neuroscience, Band 14, 1991, S. 39–57
mit R. M. Harris-Warrick, Allen Selverston, M. Moulin (Herausgeber): Dynamic Biological Networks: The Stomatogastric Nervous System, Cambridge: MIT Press 1992
mit T. B. Kepler, L. F. Abbott Reduction of conductance-based neuron models, Biological Cybernetics, 66, 1992, 381–387
mit I. R. Epstein: Multiple modes of a conditional neural oscillator, Biological Cybernetics, 63, 1990, 25–34
