Les recherches de Shahab sont centrées sur l'intersection des neurosciences et de l'IA, également appelée NeuroAI. Il étudie la perception visuelle et l'apprentissage dans les cerveaux biologiques et les réseaux neuronaux artificiels. Il utilise l'apprentissage profond comme cadre de calcul pour modéliser l'apprentissage et la perception dans le cerveau, et exploite notre compréhension du système nerveux pour créer une intelligence artificielle d'inspiration plus biologique.

Les activités de recherche clinique menées au R³ LAB, fondé et dirigé par Dr. Michelle McKerral, au CRIR-IURDPM visent l’amélioration de l’efficacité de la réadaptation (i.e., implantation d’interventions cognitives et interdisciplinaires fondées sur les données probantes) et du suivi de la récupération des fonctions cognitives et de la participation sociale (i.e., utilisation de méthodes mixtes: neuropsychologiques, imagerie cérébrale électrophysiologique, résultats rapportés par les cliniciens, usagers, proches aidants) chez les adultes ayant subi un traumatisme craniocérébral ou autre lésion cérébrale (ex., accident vasculaire cérébral), afin d’influencer positivement leur devenir à court et long termes (ex., retour au travail, qualité de vie).