В 1861 году Сеченов опубликовал «Две заключительных лекции о значении так называемых растительных актов в животной жизни». В этой работе он высказал глубокие идеи об единстве организмов и условий их жизни, особенно подчеркнув чрезвычайно важное значение экспериментальной физиологии. Опубликованные лекции завершались следующими словами: «…Вы, вероятно, когда-нибудь слышали или читали, что под организмом разумеется такое тело, которое внутри себя заключает условия для существования в той форме, в которой оно существует. Это мысль ложная и вредная, потому что ведет к огромным ошибкам. Организм без внешней среды, поддерживающей его существование, невозможен, поэтому в научное определение организма должна входить и среда, влияющая на него. Так как без последней существование организма невозможно, то споры о том, что в жизни важнее – среда ли или самое тело, не имеют ни малейшего смысла».
Осень 1862 года Сеченов провел в Париже в лаборатории К. Бернара.
«Он не был таким учителем, как немцы, – писал Сеченов, – и разрабатывал зарождавшиеся в голове темы всегда собственными руками, не выходя, так сказать, из своего кабинета. Вот почему приезжему к нему на короткое время, как я, выучиться чему-нибудь в лаборатории было невозможно». Тем не менее, именно в лаборатории профессора К. Бернара Сеченов сделал открытие, обессмертившее его имя. Проводя опыты на лягушках, он обнаружил в их головном мозгу наличие особых механизмов, подавляющих или угнетающих рефлексы – ответные двигательные реакции живого организма на раздражение, получаемое извне. Сеченов вскрывал у лягушки головной мозг и верхнюю часть спинного, а затем делал поперечные разрезы в области так называемых зрительных бугров. Подвесив за челюсть препарированную таким образом лягушку, он погружал ее задние конечности в ванночку с раствором серной кислоты и следил по часам (или с помощью метронома), сколько времени пройдет до того момента, когда лягушка отдернет лапку от раствора. Так Сеченов определял скорость рефлекторного ответа на раздражение.
Из проделанных опытов он вывел любопытные закономерности.
Оказалось, например, что при раздражении кристалликом поваренной соли мозга лягушки в области зрительных бугров, время, необходимое лягушке на то, чтобы отдернуть лапку от кислотного раствора, увеличивалось. Но когда тот же кристаллик прикладывали к поперечным разрезам в других участках мозга, то это никак не влияло на время возникновения рефлекса. Наблюдение привело Сеченова к мысли, что в головном мозге лягушки существуют центры, способные тормозить рефлекторную деятельность спинного мозга.
Свое открытие Сеченова назвал центральным торможением.
Пытаясь выяснить значение открытия для человека, часть опытов Сеченов поставил на самом себе. Известно, что человек, в отличие от животных, некоторые рефлексы может задерживать чисто волевыми способами. Касаясь пальцами раствора серной кислоты и подавляя мгновенно возникающее желание отдернуть руку, Сеченов получил подтверждение своим догадкам. Ему стало ясно, что силой воли действительно можно влиять на скорость мышечных сокращений, даже на сокращение сердечной мышцы.
В 1863 году в журнале «Медицинский вестник» появился психо-физиологический трактат «Рефлексы головного мозга».
Первоначально эта работа Сеченова предназначалась автором для журнала «Современник», редактировавшегося Н. А. Некрасовым, и носила многозначительное название «Попытка ввести физиологические основы в психологические процессы», но цензура позволила напечатать опасный трактат только в специальном журнале, и то с сокращениями и с обязательным изменением названия.
Впрочем, надежда цензуры на то, что статья в специальном журнале не будет замечена, не сбылась. Номера журнала передавали из рук в руки, терминология Сеченова вошла в повседневный язык. В 1866 году, когда работа Сеченова вышла отдельной книгой тиражом в 3000 экземпляров, на нее, как на имеющую «неоспоримо вредное направление», был сразу наложен арест. Мотивы, которыми руководствовались цензоры, были такими: