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  起初,馬雷研究的是血液在體內的運動方式。後來,他轉為分析心臟搏動、呼吸、肌肉和身體運動。為了輔助他的研究,他發明了很多精確測量的儀器。比如,他成功地設計了脈搏記錄儀來測量脈搏,並銷售良好。  1860年代,他開始對空氣運動著迷,開始研究一些的飛行動物,開始是昆蟲,後來是鳥。他的目標是研究翅膀在空氣的影響下如何使物體開始運動。1869年,他建造了一個十分精巧的人造昆蟲來展示昆蟲如何飛行並演示它的翅膀運動是呈現數字8的形狀。  當時法國的航空正處於發展階段,研究和製造了大量的航空器,包括飛船、撲翼機、直升機和熱氣球等。馬雷對這個領域並不陌生。1874年他還擔任了航空協會副主席。馬雷和他的朋友維克托·塔蒂(),準備製造一個航空器,他們的目標不是熱氣球或模仿昆蟲或者鳥的機器,而是一個真正的飛機。1879年,塔蒂完成了他們的目標。馬雷設計的裝置是最早期的飛機之一,根據記錄每秒飛行8米。  1890年,他出版一本專著——《》(鳥的飛行),裡面配有詳細的照片,插圖和圖表。他還創作了精美的不同種類飛翔的鳥的雕塑。

  馬雷也研究其他的動物,他於1873年出版了《》(動物結構)。英國攝影師埃德沃德·邁布里奇在美國帕羅奧圖完成了他的攝影研究,證實馬雷關於馬在奔跑時有短暫的瞬間四蹄都離地的觀點是正確的。邁布里奇於1879年發表了他的照片並引起公眾的一些注意。  馬雷希望將解剖學和生理學結合起來。他比較了同一物種解剖、骨骼、關節和肌肉的影象。他製作了一系列圖畫來展示一匹馬的奔跑,先是肌肉,然後是骨骼。 1882年,馬雷研製了連續攝影槍,一秒能拍12張連續的照片,最有意思的是所有的影象記錄在同一張照片上。通過這些照片,他研究馬、鳥、羊、猴子、大象、魚、微生物、軟體動物、昆蟲、爬蟲等等。馬雷還提出貓著地時總是腳落地,雞和狗相似度很高。他還研究人類運動。1894年,他出版了另一本專著《》(運動)。  馬雷還製作電影。它們以每秒60幀的速度拍攝,影象質量非常好。他關於如何拍攝和播放移動影象的研究推動了正在萌芽狀態的攝影術發展。  在他晚年的時候,他又回到完全抽象的運動的研究,如落下的球。他最後的研究成果是觀測和拍攝煙的軌跡。這項研究的部分資金由塞繆爾·蘭利提供,史密森尼學會贊助,兩人在1900年巴黎世界博覽會見面後開始這項工作。1901年,他已經製作出一臺有58條煙道的機器,成為最早的空氣動力學風洞之一。
艾蒂安-朱爾·馬雷(,1830年-3月5日-1904年-3月21日),法國科學家。他在心臟內科、醫療儀器、航空、連續攝影等方面的工作卓有成效。他被廣泛認為是攝影先驅之一和對電影史有重大影響的人。