1981年10月9日凌晨3时，美国加利福尼亚州理工学院校长在睡梦中被电话铃声惊醒。新闻记者向他道喜说：“刚刚由瑞典传来消息，您校斯佩里教授被评选为今年诺贝尔生理学及医学奖的获得者！”该校以往曾多次得到类似的佳音，这次却有点不同。许多熟悉斯佩里的人，初听到他获奖消息时的反应都是：“大好了！但是为了什么呢？”同行们公认，他有两项深远影响的贡献都值得获奖。问“为什么”并非意味着“凭什么”，而是为了弄清楚为了“哪一项贡献”而获奖。
消息传来的当天，加州理工学院校刊发了号外，上面登了各方面表示的祝贺。校长的贺词是：“斯佩里，谨向阁下大脑的左右两半球一并致贺！”这样的贺词或许是绝无仅有的……也多少有些让人感到莫名其妙。然而，一旦人们弄清楚了其中的缘由，又无不钦佩校长的诙谐和中肯。原来，根据诺贝尔奖金评选委员会的宣布，斯佩里获奖的主要原因是“发现了大脑左右两半球在功能上的特化，使我们对大脑结构机能有了崭新的认识。”
1943年，斯佩里刚获得博士学位不久，那时“行为主义”在美国盛行，人们认为环境和经验是影响和决定行为的必要和充分的条件。斯佩里发表了一篇迄今仍常被引证的实验报告……一举推翻了当时专家们（包括他自己的指导教授万思）所共持的偏见。他把青蛙的视神经在眼球后切断，并把眼球在眼眶中绕视轴旋转180°，重新定位。这样，旋转前后网膜各部分收到的外来信息，上下左右正好颠倒。手术后，被切断的视神经逐渐萎缩。过一段时期，新的视神经会由转动后的眼球上重新长出，伸向脑部，与脑部视区的神经细胞搭上关联。这里……青蛙虽重获视觉，却并不得益。每当斯佩里在它的视野里某处放入小虫时，它总是向相反方向去摄取。这目标与行为间的偏差，无论如何都不能纠正。若不喂食物到口，青蛙就会被饿死！实验表明：源于眼睛网膜不同部位的诸神经纤维，与脑部视区诸神经细胞之间，各有其对象。无论研究者把动物眼球如何定位，视神经如何切扭，由网膜各部重生的视神经纤维……或重列，或绕道，最后仍回到各自先天就决定的目的点去，即使眼球经人为转向后会使行为产生偏差，也无可奈何。
据此，斯佩里提出了新的观点：一是“神经功能不可互换和脑的联结不可塑”；二是“中枢神经的联结生长具有高度特异选择性并精确地按照预定程序进行，神经的联结是由遗传决定的。”
生物胚胎的分化发育，总是从一个细胞开始的。人们公认：在高等动物中，哪些细胞会组成骨骼，哪些会变成血液，都是遗传决定的。斯佩里的贡献，是把先天的影响从“组织”的分化推进到个别神经细胞的分化上去。同时表明：神经系统由先天已决定的结构，对行为具有莫大的影响，不是完全能由环境和经验来左右的。这并不是说环境和学习不重要。假如李白生长在英国、自然不会用英文写出“床前明月光”的诗句。反之，换一个人，即使有和李白同样经历和文化水平，可能连一首“打油诗”也诌不出来。
斯佩里强调，人们在神经系统结构细节上所呈现的差异，比人们在面孔、指纹上的差异更大。各人的才智、性格生来有别，因而教育的方式和重点也应该多元化。因材施教不但事半功倍，也会使人类的文明多姿多彩。
20世纪40年代，斯佩里从事神经元的功能特异性研究，他发现中枢神经联结的生长不但具有高度特异的选择性，而且精确地按照预定程序进行。这个发现导致他深入研究胼胝体的功能问题。胼胝体是脑的最大的纤维系统，由约2亿根神经纤维组成。曾有医生试着用切断胼胝体的方法来治疗严重的癫痫症，手术后病人发病次数和严重程度果然减少了。更可喜的是，看不出手术有什么副作用。于是人们不免发生疑问：“经过亿万年进化还存在的胼胝体，难道仅是为了恶化少数癫痫病人的病情吗？”斯佩里一方面分析研究了前人积累的科学证据，如19世纪末戴杰雷因发现，损伤两半球间即从右半球视觉皮层到左半球的语言中枢的视觉路线，则会产生完全的失语症。20世纪初，李普曼报告了损伤胼胝体前部将会引起失语症结果的真实证据等，从而对胼胝体同大脑两半球功能毫不相干的观点持怀疑态度。另一方面斯佩里在早期研究新发现的基础上，先后用猫和猴作分离脑实验研究，以此胼胝体在统一的大脑两半球功能中究竟有无作用问题。
斯佩里及其同事不仅将猫的大脑分离而且将它视交叉、视神经的横过部分分割开，使左眼来的视觉信息仅传送到左半球，而右眼来的信息只传到右半球。当用一只眼解决问题时，动物能正常反应，而且学会完成一个任务。当盖住这只眼把同一问题给另一只眼呈现时，动物表现出对问题没有再认，而且必须用这个脑半球对问题再从头学起。把这种方法用于“分离脑”的猴子身上，也发现有时候猴的这一侧脑占优势，采取这一种行为。有时猴的那一侧脑占优势，采取另一种行为。
斯佩里由这一发现联想到脑机制的一系列问题：“在完整的脑中胼胝体担负两大半球活动的整合吗？它的用途是向每个大脑半球不断报告关于另一边正在做什么吗？当两半球被分开时，它们实际上独立到什么程度？它们能分开思想甚至有分开的情绪吗？这样，斯佩里就从发现问题转入研究问题，从神经胚胎学研究转向动物和人的“分离脑”研究，时间从20世纪50年代初开始。可以说这个转向是他揭开大脑功能之谜的第一步。
1950年，斯佩里及其同事从鱼脑的一侧到旯尸侧的学习迁移的显微外科研究中得到启示……并于1952年用同样的方法作猫的“分离脑”实验研究。这类实验可简述如下：（1）切断动物的视交叉，将一只眼睛盖住，由另一只眼睛学习视觉辨别；（2）在辨别训练之后，将盖住的眼睛打开，将“受过训练的眼睛”盖住；（3）动物表现出通过“未训练的眼睛”很快地完成辨认的学习。但是，当实验重复进行到第二阶段时，动物反应表现为好像它从未见过以前学习过的问题，即胼胝体的分离阻止了记忆和从一侧半球到另一侧半球的学习的传递。动物需要长时间地用第二只眼去学习辨别，像它原先用第一只眼时一样。当用一只眼解决问题时……动物能正常反应，并且学会完成一个任务。当盖住这只眼把同一问题给另一只眼呈现时，动物表现出对问题没有认识，而且必须用这个半球对问题再从头学起。
这一发现表明：“当割断大脑两半球之间的联接，每个半球就像一个完整的脑一样独立地起作用。”斯佩里通过一系列实验还表明：“每一个半球都具有知觉、学习及认识系统。
”
20世纪60年代初，美国加州医学院的沃格尔和博根从斯佩里施行过分离脑外科手术的猴子能够迅速复原的发现中得到启示，对一些屡发性重症癫痫病人试行切除大脑连合部手术，以将疾病控制于一侧脑半球。手术取得了意想不到的成功，它即使癫痫限于一侧半球，又使患者减轻发病时的剧痛，而病人的语言表达能力、计算能力、语言的逻辑性、言语、记忆，性格及保持令人惊异的完整程度。由于“分离脑”病人的视觉传人信号并不相混，每个半球的功能均保持完整无损，这就为大脑两半球的功能研究提供了前提和条件。
斯佩里由“分离脑”手术成功联想到：能否用隔离信息处理的方法来研究人脑两半球的功能呢？于是，斯佩里就利用“分离脑”病人这一特殊的实验对象进行一系列的心理测试，从而揭示了大脑两半球具有高度特化的功能。
动物的脑和人的脑，动物的心理和人的心理既有必然的联系又有本质的区别。通过对动物脑和人脑，动物心理和人的心理的比较研究，可以科学地揭示两者之间的联系和区别。例如，巴甫洛夫及其助手们利用狗做了大量的生理心理实验，为探索人的心理规律开辟了道路……提供了依据。同样，斯佩里先将猫的视交叉、胼胝体作外科手术分离，然后分别使左、右眼解决问题。他发现猫的每个半球像一个完整的脑一样，可以进行相当独立的感知觉、学习和记忆。斯佩里用猴子来作类似的实验，同样发现，猴子有时这一侧半球占优势，采取这一种行为，有时那一侧脑半球占优势，采取另一种行为，它两种不同人格合为一体一样。因此……“每个半球可以产生不同的记忆模式，都能够表演不同的辨别任务。”斯佩里总结动物分离脑研究结果时指出：“大脑各半球似乎是一个独立的智能区域，他们是在完全不管——的确是完全没有意识到另一半球中发生什么情况下工作的。这种分离大脑的动物在实验情况下表现出来的行为仿佛它有两个完全独立的脑子似的。”他在动物分离脑的研究中所得到的科学发现是引导他揭开人脑之谜的关键性一步。
从20世纪60年代初开始，斯佩里将动物分离脑的基本方法应用到“分离脑”病人身上。例如，让“分离脑”人用左眼注视一个美元符号（＄），而用右眼注视一个问号（？）。当要求他用左手画出他所看到的东西时，他很快地画出了美元符号，但当问他看到什么东西时，他却立即回答说：“是一个问号。”让“分离脑”人右手握某一物时，他能叫出物体名称并描述它。
而当同一物体握在左手时，却不能用言语来表述它，但能够在非逼言的测验中确认它，如将它与各物品组合中的同样物体配对。
实验证明，正像斯佩里于50年代在动物分离脑的研究中发现的那样：“每个被分离的半球都似乎有它自己的、独立的、具有自身的感知觉、学习与记忆经验的认识领域。”就这样……斯佩里通过比较实验将分离脑动物和分离脑人在脑功能方面的相同之处揭示了出来。
斯佩里还精心设计，对人脑的左半球和右半球作了大量的比较实验，令人叹服地揭示了左右半球在功能上的差异性和互补性，从而使人们对大脑这个微妙世界有了更新、更深入的了解。
斯佩里通过大量的比较实验所取得的科学发现，解决了长期悬而未决的科学之谜，突破了许多传统的理论，科学地解释了大脑功能的高度专门化。斯佩里的科学发现的重大意义体现在以下几方面。
一是确立胼胝体的传递功能，证伪“胼胝体无作用说”。胼胝体是连接大脑两半球的神经束，对于他在脑功能活动中有无作用问题，在一个相当长的时期内一直悬而未决。斯佩里通过比较实验揭示，分离的两半球各有独立的知觉、学习与记忆经验的认知领域，胼胝体并不是像传统观点认为的那样，“只是脑的支持物”，而是起着两半球之间传递信息的决定性作用。这样，肼胝体在完整大脑中的作用终于由斯佩里弄清楚了。
二是发现了右半球优势功能，匡正右半球劣势观点。斯佩里及其同事对“分离脑”病人进行的一系列单侧性试验，表明大脑左半球长于语言和计算。大脑右半球虽不擅说写，但对语言和字义仍有相当的理解。它对空间的识别，对音乐、艺术、情绪的感知，则优于大脑左半球。大脑左半球习惯做逐步分析，右半球偏向于整体直观。这两种不同的感受和思维功能分工合作，相辅相成，令人不禁感到造化之妙。总之，斯佩里关于许多较高级的功能集中在右半球的新发现，有力地匡正了盛行一百多年的左半球是优势半球的传统观念。
三是辩证地提出意识的分离和统一，反对右半球无意识的观点。斯佩里从分离脑病人的研究中，发现分离的两半球各自具有较高的认识能力，似乎每一侧分离大脑半球都有它自己的精神状态，每一侧半球与另一侧的意识经验明显地断离着。例如，让分离脑病人同时看两幅图片，一是雪景，一是鸡爪，分别投射到右左半球，另给八幅卡片，要求分离脑病人根据每个半球所获得的信息用手指指出最好的选择。实验结果，雪景投射到右半球，病人用左手指铁铲的图片；鸡爪投射到左半球，病人用右手指鸡的图片。当要求病人对每一种选择叙述理由时，他以说话的方式解释一把铁铲和一只鸡的选择：“鸡爪长在鸡身上，铁铲去清扫雪……”在这种评论性试验中，即使受试者不能非言语性地确认左视野，也很少作出一种刺激的回答，这主要是右视野——左半球阻挡了来自另一半球的反应。
科学研究的目的是要达到对研究对象的本质的、规律性的认识，而这种认识最终要以理论的形态体现出来。美国芝加哥大学的维姆萨特曾在一篇论文中指出：“斯佩里的学说（指心——脑相互作用论）是与他的经验性研究紧密结合，并且是用这些研究来说明的，其中尤其是‘分离脑’的研究导致了他的理论的实现。”
斯佩里一方面立足于20多年分离脑研究中的科学新发现，以此作为建立新学说的科学依据；另一方面试用系统理论来解释意识的起源和发展，脑和精神的因果关系。脑以及神经原的组织结构和特性功能等问题，提出了心理——脑相互作用理论。
斯佩里认为，意识是脑过程的突现特性，“只有在大脑高层次活动中突现出来的某些动力的整体特性才是意识现象。”精神事件是因果性的，而不只是相关性的。高层次的精神下向控制低层次的神经生理。在他看来，脑犹如一个巨大的突现新现象的发生器，它所突现出来的新现象对低层次的活动施行着由上至下（即向下性）的控制。同时，脑与精神是同一个连续层次中的不可分割的部分。脑的次原子元素向上经过分子、细胞、神经回路直至具有意识特性的脑过程等，是一个由下向上的因果性和决定性反之，高层次的意识现象又对低层次的神经生理以至神经细胞等施行下向性控制，这就是心——脑相互作用。
斯佩里还认为，在正常情况下，胼胝体将两侧半球的意识功能联结成为一个单一的统一过程。因此，胼胝体的活动成了意识事件的一部分。大脑两半球被分离时，意识经验也随之被分离，结果形成了两个独立意识领域。大脑两半球各有自己专门化的高级功能，右半球在音乐鉴别、空间辨别、图象识别以及情感表达等方面优势于左半球。大脑两半球在功能方面既有独立性又有互补性。在正常状态下，大脑两半球紧密地结合得如同一个单位而进行工作……而不是一个开放着另一个闲置着。两半球的意识活动时刻处于相互影响、相互作用之中。
两侧半球的意识可作为更高的突现实体，因为“它不仅超过左脑和右脑的意识之和，而且对于思想和行动具有直接的超越的力。”
斯佩里在脑——意识研究方面的发现和论证，对行为主义者的假说作了有力的驳斥，对机械的还原论的学说也作了抨击，对二元论的观点也作了批判，使得70年代对精神和脑关系问题从原先的非因果关系的，心身二无论的观点转变为一种新的因果关系的、相互作用的解释。这是一个重要的转折，用斯佩里的话来说：“发生了心理学的革命。”因而，斯佩里的“心理——脑相互作用论”在70年代受到了哲学家、心理学家及教育学家的推崇。
斯佩里在大。脑高级功能方面的新发现经历了一个长期的、艰苦的探索过程，它始于本世纪40年代的神经胚胎学研究，基于50年代的动物“分离脑”研究，成于60年代的人“分离脑”研究。他以令人信服的科学事实，揭示了人脑两半球功能的高度特化，修正了流行100多年的“左半球优势于右半球”的传统观念，并提出了心——脑相互作用假说。
斯佩里之所以能够在研究大脑两半球功能分工上作出如此重大的科学贡献，关键在于他着力把握实质性问题，善于选择突破口，巧妙设计实验方案，精心进行实验，既有研究总方向，又有阶段性目标，是一个连续探索、不断发现的过程。他的科学发现模式可概括为：问题——实验——证伪——假说。即从知识背景中善于找出问题，然后精心设计实验步骤，再依据实验所得之科学事实，证伪传统的理论，提出新的假说。
为了研究大脑两半球的具体的高级功能，斯佩里独辟暖径，采用了与传统的研究方法迥然不同的“隔离法”，即利用切断大脑两半球之间的通路（胼胝体）的特殊的解剖情况，在确保左、右脑半球功能完好无损的状况下，使左、右脑半球各自处理输入的信息互不交往，以此来确定大脑两半球的具体的高级功能。这是他能够成功地揭开大脑两半球之谜的关键性一步。
科学研究是一个不断探索未知的过程，科学的发现是历史的和逻辑的发展的必然产物。
具有丰富的科学知识和敏锐的洞察力的科学家往往可以从一个问题开始，寻根溯源，不断深入，由此导致接二连三的新发现，甚至引起科学上的革命，斯佩里的科学发现过程正是如此！