65438年至0943年，斯佩裏獲得博士學位後不久，“行為主義”盛行於當時的美國，人們認為環境和經驗是影響和決定行為的充要條件。斯佩裏發表了壹份至今仍被頻繁引用的實驗報告，推翻了當時專家所持的偏見(包括他自己的指導教授司琬)。他切斷了青蛙眼球後面的視神經，將眼球在眼眶內繞視軸旋轉了180°重新定位。這樣，大網膜旋轉前後各部分接收到的外界信息正好是顛倒的。手術後，被切斷的視神經逐漸萎縮。壹段時間後，新的視神經會從轉動的眼球重新生長出來，延伸到大腦，並與大腦視覺區的神經細胞相連。在這裏，雖然青蛙恢復了視力，但它並沒有受益。每當斯佩裏把壹只蟲子放到它視野的某個地方，它總是把它帶到相反的方向。這個目標和行為之間的偏差是任何情況下都無法糾正的。如果妳不把食物餵到嘴裏，青蛙就會餓死！實驗表明，來源於眼睛視網膜不同部位的神經纖維，在大腦視覺區都有各自帶有神經細胞的物體。無論研究人員如何定位動物的眼球，如何扭曲視神經，視網膜各部分再生的視神經纖維最終都會回到它們與生俱來的目的點，即使人工轉向後眼球會偏離其行為，也無可奈何。
基於此，斯佩裏提出了新的觀點:第壹，“神經功能不可互換，大腦之間的聯系不可塑”；第二，“中樞神經系統的連接生長具有高度的特異性和選擇性，是按照預定的程序準確進行的，神經的連接是由遺傳決定的。”
人類行為機制的先驗性
生物胚胎的分化和發育總是從壹個細胞開始。公認的是，在高等動物中，哪些細胞會形成骨骼，哪些會變成血液是由基因決定的。斯佩裏的貢獻是將先天影響從“組織”的分化推向了個體神經細胞的分化。同時說明神經系統的結構是由自然決定的，對行為的影響很大，不能完全受環境和經驗的影響。這並不是說環境和學習不重要。如果李白是在英國長大的，他就不會用英語寫出“我床腳這麽亮的壹線光”這首詩。反過來說，換壹個人，即使他有和李白壹樣的經歷和文化水平，可能連壹首打油詩都寫不出來。
神經系統的結構差異
斯佩裏強調，人與人之間在神經系統結構細節上的差異大於人與人之間在面部和指紋上的差異。每個人生來都有不同的天賦和性格，所以教育的方式和側重點也應該多樣化。因材施教，不僅事半功倍，還能讓人類文明多姿多彩。
進壹步研究課程
20世紀40年代，sperry從事神經元的功能特異性研究，他發現中樞神經連接的生長不僅具有高度的特異性和選擇性，而且按照預定的程序精確地進行。這壹發現促使他深入研究胼胝體的功能。胼胝體是大腦最大的纖維系統，由大約2億條神經纖維組成。壹位醫生曾經試圖通過切除胼胝體來治療嚴重的癲癇。手術後，病人的發病頻率和嚴重程度確實下降了。更令人欣慰的是，從手術中看不到任何副作用。於是人們不禁疑惑:“經過億萬年進化依然存在的胼胝體，難道只是為了惡化少數癲癇患者的病情？”
壹方面，斯佩裏分析研究了前人積累的科學證據。比如19年末，Dejerein發現兩個半球之間的視覺通路，即從右半球的視覺皮層到左半球的語言中樞，會造成完全失語癥。20世紀初，李普曼報道了胼胝體前部損傷會導致失語癥的真實證據，因此對胼胝體與大腦兩半球功能無關的觀點持懷疑態度。另壹方面，在早期研究新發現的基礎上，斯佩裏先後用貓和猴子做了分離大腦的實驗，以此來弄清胼胝體在大腦兩半球的統壹功能中是否有什麽作用。
Sperry和他的同事不僅分離了貓的大腦，還分離了視交叉和視神經的橫向部分，這樣來自左眼的視覺信息只到達左半球，而來自右眼的信息只到達右半球。用壹只眼睛解決問題時，動物可以正常反應，學會完成壹項任務。當遮住這只眼睛，把同樣的問題呈現給另壹只眼睛時，動物表明它對問題沒有識別能力，它必須用這個半球從零開始學習問題。當這種方法應用到“大腦分離”的猴子身上時，也發現有時猴子大腦的這壹邊是占優勢的，會采取這種行為。有時猴子的大腦壹側占主導地位，采取另壹種行為。
斯佩裏將這壹發現與壹系列關於大腦機制的問題聯系起來:“胼胝體在壹個完整的大腦中負責整合兩個半球的活動嗎？它是用來不斷地向每個半球報告另壹邊正在做什麽嗎？當兩個半球分開時，它們實際上有多獨立？他們能分開思想，甚至有分開的情緒嗎？
就這樣，從20世紀50年代初開始，斯佩裏從發現問題轉向研究問題，從神經胚胎學轉向動物和人的“分腦”。可以說，這個轉折是他揭開大腦功能之謎的第壹步。
1950年，sperry和他的同事們從魚類大腦壹側向另壹側學習轉移的顯微外科研究中獲得了靈感，並在1952年用同樣的方法在貓身上做了“分離大腦”的實驗研究。這類實驗可以概括為:(1)切斷動物視交叉，遮住壹只眼睛，另壹只眼睛學習視覺辨別；(2)辨別力訓練後，打開被遮蓋的眼睛，遮蓋“被訓練的眼睛”；(3)動物表明它們可以通過“未經訓練的眼睛”學會快速識別。然而，當實驗重復到第二階段時，動物的反應就好像從來沒有看到過它以前學習過的問題，即胼胝體的分離阻止了記憶和學習從壹個半球轉移到另壹個半球。壹個動物需要很長時間才能學會用第二只眼睛分辨，就像它用第壹只眼睛壹樣。用壹只眼睛解決問題時，動物可以正常反應，學會完成壹項任務。當遮住壹只眼睛向另壹只眼睛呈現同樣的問題時，動物表現出對問題的不理解，必須用這個半球從零開始學習問題。
這壹發現表明:“當大腦兩個半球之間的聯系被切斷時，每個半球都像壹個完整的大腦壹樣獨立運作。”斯佩裏還通過壹系列實驗表明:“每個半球都有壹個感知、學習和認知的系統。”
20世紀60年代初，美國加州醫學院的vogel和Bergen受到在Sperry做了大腦分離手術的猴子可以快速康復的發現的啟發，試圖為壹些反復發作的嚴重癲癇患者切除大腦的連合，以便將疾病控制在壹個半球。手術取得了意想不到的成功。即使癲癇局限在壹個半球，也能緩解患者發病時的劇烈疼痛，而患者的語言表達能力、計算能力、語言邏輯、言語、記憶、性格等都保持著驚人的完整性。由於“腦分離”患者的視覺傳遞信號沒有混合，各半球的功能保持完整，為大腦兩個半球的功能研究提供了前提和條件。
Sperry成功地與“分離大腦”的操作聯系在壹起:我們是否可以用分離信息處理的方法來研究人類大腦兩個半球的功能？因此，斯佩裏利用“分離的大腦”這壹特殊主題進行了壹系列心理測試，從而揭示了大腦的兩個半球具有高度專業化的功能。
動物腦與人腦、動物心理學與人類心理學既有必然聯系，又有本質區別。通過對動物腦與人腦、動物心理學與人類心理學的比較研究，可以科學地揭示它們之間的聯系和區別。
比如巴甫洛夫和他的助手用狗做了大量的生理和心理實驗，為探索人類的心理規律開辟了道路，提供了基礎。同樣，sperry首先手術分離了貓的視交叉和胼胝體，然後分別用左右眼解決了問題。他發現，貓的每個半球都像壹個完整的大腦壹樣，可以相當獨立地感覺、學習和記憶。Sperry用猴子做了壹個類似的實驗，也發現猴子有時會以壹側半球占優勢的方式采取這種行為，有時會以另壹側半球占優勢的方式采取另壹種行為，這和兩種不同的性格是壹樣的。因此，“每個半球可以產生不同的記憶模式，執行不同的辨別任務。”
斯佩裏總結了動物分離大腦的研究成果，並指出:“大腦的兩個半球似乎是壹個獨立的智能區域，它們完全不管——的確完全不知道另壹個半球正在發生什麽。這種大腦分離的動物在實驗條件下表現得就像有兩個完全獨立的大腦壹樣。”他在動物大腦分離研究中的科學發現，是帶領他揭開人類大腦奧秘的關鍵壹步。
從20世紀60年代初開始，斯佩裏將動物腦分離的基本方法應用於“腦分離”患者。比如讓“腦分”的人用左眼看壹個美元符號($)和壹個問號(？)。當被要求用左手畫出他看到的東西時，他迅速畫出了美元符號，但當被問及他看到了什麽時，他立即回答說:“這是壹個問號。”當壹個“腦殘”的人右手拿著壹個東西的時候，他能說出這個東西的名字並描述它。當左手拿著同壹個物體時，無法用語言表達，但可以在非語言測試中得到證實，比如在每個物品組合中將它與同壹個物體配對。
實驗證明，正如斯佩裏在20世紀50年代對動物大腦分離的研究中發現的那樣，“每個分離的半球似乎都有自己獨立的認知領域，有自己的感官知覺、學習和記憶經驗。”就這樣，斯佩裏通過對比實驗揭示了大腦分離的動物和人在大腦功能上的相似之處。
斯佩裏還精心設計並制作了大量關於人腦左半球和右半球的對比實驗，以驚人的方式揭示了左右半球的功能差異和互補性，從而使人們對大腦這個微妙的世界有了更新更深刻的認識。
對腦科學的貢獻
斯佩裏通過大量對比實驗的科學發現，解決了長期未解的科學之謎，突破了許多傳統理論，科學地解釋了大腦功能的高度專業化。斯佩裏科學發現的意義體現在以下幾個方面。
首先是建立胼胝體的傳遞功能，證偽胼胝體沒有功能的理論。胼胝體是連接大腦兩個半球的神經束。是否在腦功能活動中發揮作用，長期以來沒有定論。Sperry通過對比實驗揭示，兩個分離的半球有各自的感知、學習和記憶經驗的認知領域，胼胝體並不像傳統觀點認為的那樣“只是大腦的支撐”，而是在兩個半球之間傳遞信息起著決定性的作用。就這樣，聯氨在全腦中的作用終於被斯佩裏搞清楚了。
二是發現右半球的優勢功能，糾正右半球的劣勢觀。sperry和他的同事對“大腦分離”患者進行的壹系列單邊實驗表明，大腦左半球更擅長語言和計算。大腦右半球雖然不擅長說和寫，但對語言和詞義仍有相當的理解能力。它對空間的識別，對音樂、藝術、情感的感知都比大腦左半球好。大腦左半球習慣於做壹步壹步的分析，而右半球則傾向於整體的直覺。這兩種不同的感覺和思維功能共同作用，相輔相成，讓人感覺很奇妙。總之，sperry的許多高級功能集中在右半球的新發現，有效地糾正了盛行壹百多年的左半球是優勢半球的傳統觀念。
第三，辯證地提出意識的分離與統壹，反對右半球的無意識觀。從對大腦分離患者的研究中，斯佩裏發現，分離的大腦半球具有很高的認知能力。似乎每個分離的半球都有自己的精神狀態，每個半球都明顯與對方的意識體驗分離。比如讓大腦分離的患者同時看兩張圖片，壹張是雪景，壹張是雞爪，分別投影到左右半球，並給出八張卡片，要求大腦分離的患者根據從各個半球獲得的信息，用手指指出最佳選擇。實驗結果顯示，雪景投射到右半球，患者左手指向鐵鏟的圖片；雞爪投射到左半球，病人用右手指向雞的圖片。當病人被要求解釋每次選擇的原因時，他通過說話解釋了選擇鏟子和雞的原因:“雞爪長在雞身上，鏟子清掃積雪。”在這個批判性實驗中，即使被試無法非語言地確認左視野，他們也很少做出刺激的回答，這主要是因為右視野——左半球阻擋了來自另壹個半球的反應。
心腦相互作用理論
科學研究的目的是對研究對象取得本質的、規律性的認識，這種認識最終會以理論的形式體現出來。壹方面，斯佩裏是基於20多年來分離腦研究中的新科學發現，這是建立新理論的科學基礎；另壹方面，試圖用系統論解釋意識的起源和發展，以及大腦與精神的因果關系。大腦和神經元的組織結構、特征和功能等。，並提出了心腦互動理論。
芝加哥大學的Wimsatt曾在壹篇論文中指出:“sperry的理論(心腦相互作用理論)與他的實證研究緊密結合，並通過這些研究得到解釋，尤其是對‘分離大腦’的研究導致了他的理論的實現。”
斯佩裏認為意識是大腦過程的突現特征。“只有在高級腦活動中出現的某些動力的整體特征才是有意識的現象。”精神事件是因果的，不僅僅是相關的。高級精神下行控制低級神經生理。在他看來，大腦就像壹個突現新現象的巨大發電機，自上而下(即向下)控制著低級活動。同時，大腦和精神是同壹連續層次不可分割的部分。大腦的亞原子元素通過具有意識特征的分子、細胞、神經回路和大腦過程向上，這是壹種自下而上的因果性和決定性。相反，高級別的意識現象對低級別的神經生理甚至神經細胞施加向下的控制，這就是心腦互動。
Sperry還認為，在正常情況下，胼胝體將兩個半球的意識功能連接成壹個單壹的統壹過程。因此，胼胝體的活動成了意識事件的壹部分。當大腦的兩個半球分開時，意識體驗也就分開了，產生了兩個獨立的意識領域。大腦兩個半球各有專門的高級功能，右半球在音樂辨別、空間辨別、圖像識別、情感表達等方面優於左半球。大腦的兩個半球在功能上是獨立互補的。正常情況下，大腦的兩個半球緊密結合，作為壹個單元工作，而不是壹個開著，壹個閑著。兩個半球的意識活動總是在相互影響、相互作用。兩個半球的意識都可以視為更高的突現實體，因為“它不僅超過左腦和右腦的意識之和，而且對思想和行動具有直接的超驗力量。”
斯佩裏在腦-意識研究中的發現和論證，有力地駁斥了行為主義假說，抨擊了機械還原論，批判了二元論觀點，使心腦關系從最初的身心非因果觀轉變為20世紀70年代新的因果互動解釋。這是壹個重要的轉折點，用斯佩裏的話說:“發生了壹場心理革命。”因此，斯佩裏的“心理-大腦相互作用理論”在20世紀70年代受到哲學家、心理學家和教育家的高度贊揚。