1985 yılından beri başta epilepsi olmak üzere hipertansif ensefalopati, septik ensafopati ve travmatik beyin hasarı gibi hastalıkların deneysel hayvan modellerinde bariyer tipteki beyin kan damarlarının morfoloji, fizyoloji ve patolojisi üzerine araştırmalar yapmakta olan Profesör Kaya, son yıllarda, in vivo çalışmalarına ek olarak bariyer tip kan damar endotel hücrelerinin in vitro ortamdaki davranışlarını da incelemektedir.