Andries Kalsbeek bestudeert de wisselwerking tussen hormonen en hersenen in gezondheid en ziekte. Hij richt zich in het bijzonder op de rol van de hypothalamus (een deel van de tussenhersenen onder de thalamus) in de regulatie van het energiemetabolisme. Zijn onderzoeksfocus ligt met name op twee belangrijke hypothalame kernen: de nucleus suprachiasmaticus en de nucleus arcuatus. De nucleus suprachiasmaticus bevat de biologische klok die verantwoordelijk is voor het dagelijkse slaap-waakritme. Daarnaast zorgt de kern voor een duidelijk dag-nachtritme in de afgifte van verschillende hormonen en voor de dagelijkse ritmiek in het energiemetabolisme. De nucleus arcuatus is gevoelig voor allerlei metabole signalen uit de bloedbaan: enerzijds door de aanwezigheid van een groot aantal receptoren voor verschillende metabole hormonen (zoals insuline, ghreline en leptine), en anderzijds doordat de kern omgeven is door een semipermeabele bloed-hersenbarrière.

Het blijkt dat de communicatie tussen deze kernen enerzijds en perifere metabole organen anderzijds niet alleen verloopt via klassieke endocriene mechanismen, maar ook via het autonome zenuwstelsel. Het gaat daarbij zowel om sympatische als parasympatische (vagale) verbindingen. Zo zorgt de hypothalamus voor een optimale aanpassing van eetgedrag en metabolisme aan veranderingen in de omgeving, zoals de tijd van de dag, de beschikbaarheid en samenstelling van voedsel, en het aan- of afwezig zijn van ziekte en factoren die stress veroorzaken.

Hoewel er de afgelopen jaren veel kennis is vergaard over de functionele neuro-anatomie van bovengenoemde regelkringen, is er relatief weinig bekend over de relevantie van deze verbindingen in termen van ziekte en gezondheid. Kalsbeek wil zich dan ook richten op het versterken van het translationele neuro-endocriene onderzoek, om vragen op het gebied van klinische endocrinologie en metabolisme beter te kunnen vertalen naar basale onderzoeksvragen en andersom.

Kalsbeek is sinds 2008 hoofd van het Laboratorium voor Experimentele Endocrinologie van het Academisch Medisch Centrum (AMC). Daarnaast leidt hij de onderzoeksgroep Hypothalame Integratie Mechanismen van het Nederlands Instituut voor Neurowetenschappen (NIN). Kalsbeek ontving verschillende onderzoekssubsidies, waaronder een TOPsubsidie van ZonMw en onlangs een subsidie van het programma Perspectief van Technologiestichting STW. Hij heeft een groot aantal publicaties op zijn naam staan in wetenschappelijke vaktijdschriften als Nature Neuroscience Reviews, Journal of Clinical Investigation, PNAS, Cell Metabolism en Diabetes.