Заметным исследованием в области научения, проведенным Уотсоном и Лешли, был эксперимент по выработке условных рефлексов. Лешли предпринимал попытки выработки условного рефлекса слюноотделения у людей. Эти попытки предшествовали его более позднему интересу к нейрофизиологии условных рефлексов. По воспоминаниям Лешли, начало эксперимента было следующим:
«В 1914 году, [осенью], насколько я помню, Уотсон привлек внимание слушателей своего семинара к французскому изданию трудов Бехтерева [вышедшему в 1913 году], и той зимой работа семинара была посвящена переводу и обсуждению этой книги. Весной я выполнял роль бесплатного ассистента, и мы вместе сконструировали аппарат и распланировали проведение экспериментов. Мы просто собирались повторить эксперименты Бехтерева. Мы работали над сгибательным, коленным, зрачковым рефлексами. Уотсон взял на себя всю инициативу… Я же проделал большую часть собственно экспериментальной работы. Я придумал дренажные трубки для протока околоушной железы и подчелюстного протока и составил план работы по слюноотделению, результаты которой я опубликовал».
Президентское обращение Уотсона к Американской Ассоциации психологов в 1915 году представляло собой отчет о проведении этого эксперимента. О работе по выработке условного рефлекса слюноотделения Уотсон упомянул лишь постольку, поскольку это было необходимо для описания аппарата, сконструированного Лешли и предназначенного для измерения слюноотделения у людей. Вместо этого Уотсон сконцентрировал внимание на выработке условных двигательных рефлексов, в особенности на проблеме выработки условного сгибательного рефлекса в ответ на звуковые стимулы.
В начале 1916 года сотрудничество Уотсона и Лешли пришло к концу, главным образом потому, что у них определились разные интересы в области выработки условных рефлексов. Уотсон рассматривал условный рефлекс как базовую единицу навыка и полагал, что выработка условных рефлексов закладывает основы для понимания развития всех типов поведения. Что касается Лешли, то он хотел выяснить, как представлены условные рефлексы в рамках нервной системы. По словам Лешли:
«Уотсон рассматривал [условный рефлекс] как основу системной психологии, и его не особенно интересовала природа реакции как таковой. Я же заинтересовался физиологией реакции, и попытка проследить проводящие пути условного рефлекса в нервной системе положила начало моей программе по исследованию деятельности головного мозга».
Несмотря на то, что начиная с 1916 года эти двое шли разными научными путями, они сохранили дружеские и уважительные взаимоотношения, продолжавшиеся в течение долгого времени после того, как Уотсон был уволен из университета Джона Хопкинса. Нетрудно понять, почему Лешли хотел сохранить связи с Уотсоном. Уотсон оказал на Лешли значительное влияние. Их совместное исследование, особенно в области выработки условных рефлексов, привело Лешли к выбору карьеры психолога и заложило основу для развития его последующих научных интересов. Однако при всем этом различия между двумя учеными были фундаментальными и, возможно, даже предсказуемыми. То значение, которое Уотсон придавал выработке условных рефлексов как методу, условному рефлексу как основной единице навыка и, наконец, контролю поведения как теоретической задаче, отвечало идеям Жака Леба, одного из преподавателей университета в Чикаго. Стремление же Лешли постичь физиологические основы выработки условных рефлексов отражало подход учителя Лешли, Дженнингса, основанный на понимании и объяснении явлений. Следовательно, противоположные взгляды Уотсона и Лешли на условный рефлекс являлись точным отражением более раннего по времени столкновения мнений Леба и Дженнингса.
Первые попытки Лешли по определению изменений в нервной системе, имеющих место во время выработки условных рефлексов и в процессе научения, оказались безуспешными. Он не смог выработать стабильные условные рефлексы слюновыделения у людей. Его работа по определению воздействия лекарственных препаратов на научение крыс ориентации в лабиринте не дала убедительных результатов. Более плодотворный подход к этой проблеме — исследование удаленного мозга животных — предлагался Шепердом И. Францем, который работал в государственной больнице для душевнобольных в близлежащем Вашингтоне, округ Колумбия.